Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 29
Текст из файла (страница 29)
4).15SГ л а в а 4.ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯСОВМЕСТИМОСТЬ РАДИОРЕЛЕЙНЫХИ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ4.1. ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯСПЕКТРА РАДИОЧАСТОТВ последние годы чрезвычайно возросла загрузка всех участковспектра радиочастот в связи с быстрым развитием радиосредствсамого различного назначения. Спектр радиочастот (радиоспектр).играет роль одного из важнейших и ограниченных природных ;ресурсов большого экономического, социального и оборонного значения. По этим причинам его использование должно вестись на.строгой .научной основе как в пределах одной -страны, так и вмеждународном масштабе. В большинстве случаев в силу различных причин радиоспектр используется совместно несколькими радиослужбами. В результате возникают взаимные помехи, которыеснижают качество каналов связи или вещания.
Взаимные помехивозникают также в рамках одной радиослужбы из-за недостаточяой развязки (пространственной, частотной или поляризационной)между сигналами различных систем.Взаимные помехи, возникающие при совместном использовании«общих участков радиоспектра (полос частот), можно разделитьяа внутрисистемные и внешние. Например, в РРЛ внутрисистем•ные помехи создаются мешающими сигналами от соседних стволов, сигналами, принимаемыми с обратного направления за счетзадних лепестков диаграммы направленности антенны, сигналамиот станций, отстоящих на три интервала и т. д.
Источником внешних помех при этом являются соседние РРЛ, а также ССС «лиССВ. В отдельных случаях причиной возникновения помех служатсигналы радиолокационных станций, использующих общие полосычастот.В ССС основной причиной внутрисистемных помех являетсянедостаточная развязка между сигналами различных ЗС, находящихся в зоне обслуживания и использующих общий ретранслятор.
Источником внешних помех в этом случае служат соседниеССС или ССВ, а также сигналы РРЛ и радиолокационныхстанций.При совместном использовании общих полос частот возникает•проблема обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) Р а "диослужб и радиосредств, т. е. создания таких условий, при которых уровни 1взаимных помех не превышают допустимых значенийа~Напомним, что международное регулирование использования Р 'диоспектра осуществляется в соответствии с Регламентом раД'й°"связи, в котором произведено распределение радиоспектра по частоте и в пространстве (§ 3.2).
Отметим, что эффективность яс156Iпользования радиоспектра может быть увеличена и за счет егораспределения во времени. Это имеет место, например, при МДВР.В настоящее время наиболее актуальна задача обеспеченияЭМС между ССС, а также между ССС и наземными РРЛ. Этообъясняется наличием широко развитой сети РРЛ и быстрымростом числа ССС, использующих геостационарную орбиту, -которая имеет ограниченный ресурс. В то же время из-за напряженмой энергетики спутниковых линий связи в ССС используютсябольшие мощности передатчиков, а нормы на качество каналовявляются очень жесткими.Совместное использование общих полос частот обеспечиваетсядвумя основными -методами: с помощью международной координации (согласования) характеристик и параметров новых системс существующими системами и -на плановой основе, с помощью' согласованных в международным масштабе планов.Сразу же заметим, что при проектировании и разработке спутниковой системы в соответствии с утвержденным в международном масштабе планом.
(например, Планом ВАКР-77) необходимость в анализе ЭМС практически отпадает.Согласно Регламенту радиосвязи все спутниковые системыдолжны регистрироваться в Международном комитете по радиочастотам (МКРЧ). Для этого вначале осуществляется предварительная публикация и определяется необходимость координациис другими системами. Администрация, проектирующая ССС, должна ;не позднее чем за два года представить в МКРЧ сведенияоб орбите, зонах обслуживания, диапазонах используемых частоти т. д.
Заинтересованные администрации проводят оценку мешающего влияния проектируемой системы.Для оценки взаимных помех между геостационарными спутниковыми сетями, совместно использующими общие полосы частот,в Регламенте радиосвязи приводится установленная методика расчета. Она основана на представлении, что при воздействии мешаю'Цих сигналов увеличивается эффективная шумовая температурасистемы, подвергающейся помехам. При этом отпадает необходимость в большом числе подробных сведений о параметрах взаимодействующих систем, что существенно упрощает расчет.
Согласно методике вычисляется кажущееся относительное увеличениеШумовой температуры существующей спутниковой линии, обусловленное воздействием мешающих сигналов, создаваемых проектируемой системой. Полученное значение сравнивается с допустимым, которое составляет 4% суммарной температуры соответстУющей спутниковой линии. В случае превышения допустимогоначения между проектируемой и существующей системами треУстся^ координация, предусматривающая анализ ЭМС и более°чный расчет взаимных помех. В процессе координации при дельном расчете уровень помех может оказаться взаимоприемлем . В противном случае следует принять все необходимые обоюдемеры для снижения взаимных помех.
Для этого могут быть157изменены взаимное расположение спутников, параметры сигнален»и антенн, мощности передатчиков, а также использованы компенсаторы помех или специальные сигналы дисперсии несущей.4.2. ВЗАИМНЫЕ ПОМЕХИ МЕЖДУСПУТНИКОВЫМИ СИСТЕМАМИ СВЯЗИОЦЕНКА НЕОБХОДИМОСТИ ПРОВЕДЕНИЯКООРДИНАЦИИПри исследовании ЭМС двух ССС, использующих геостационарные спутники (например, существующей ССС1 и проектируемой ССС2) первоначально требуется определить необходимостьпроведения координации.
Для этого следует рассчитать эквивалентное приращение суммарной шумовой температуры спутниковой линии ССС1, подвергающейся воздействию мешающих спутников от другой ССС2 (рис. 4.1).Эквивалентное приращение суммарной шумовой температурывсей спутниковой линии на выходе приемной антенны ЗС1, входящей в ССС1А7 1 2 = (АТ ! /Г) + {yAT\/Y).(4.1)Здесь A7f — эквивалентное приращение шумовой температурыприемного устройства на спутнике ССС1, вызванное воздействиемРис.
4.1. Взаимные помехи между ССС158на него мещающего сигнала от передатчика ЗС2, работающего всоставе ССС2 (приращение на участке «вверх»); А Г ; — эквивалентное приращение шумовой температуры приемного устройстваЗС1, вызванное воздействием мешающего сигнала от передатчикаспутника, входящего в ССС2 (приращение на участке «вниз»);^ — коэффициент передачи (по мощности) участка спутниковойлинии ССС1 от выхода приемной антенны ретранслятора до выхода приемной антенны ЗС1 (рис. 3.18), обычно меньше единицыл характеризует неидентичность участков «вверх» и «вниз» с точки зрения помех; У — б е з р а з м е р н ы й коэффициент, учитывающийдополнительное ослабление мешающего сигнала за счет несовпадения его поляризации с поляризацией полезного сигнала.При использовании в обеих ССС круговой поляризации с противоположным направлением вращения следует положить У = 4.В случае, когда в одной из взаимодействующих ССС используетсякруговая, а в другой линейная поляризация У = 1 , 4 .
В остальныхслучаях необходимо принять У = 1 . Предварительно необходимовычислить приращение шумовой температуры на обоих участкахА 7> = ёжът (/) G 3 C i (9;) gem (g3oi(/)—максимальные значения спектральной плотностиСП2'™мощностей, подводимых к передающим антеннам соответственноЗС2 и спутника ССС2, создающего помехи для ССС1, Вт/Гц;^зег ('0<) — коэффициент усиления передающей антенны ЗС2 внаправлении на спутник ССС1; G c m ( 6 e ) —коэффициент усиленияприемной антенны на спутнике ССС1 в направлении на ЗС2;О С П 2 (т]е) — коэффициент усиления передающей антенны на спутникеССС2 в направлении <на З С 1 ; G3cl(Qt)— коэффициент усиленияприемной антенны ЗС1 в направлении на спутник ССС2; 0* — топоцентрический (отсчитываемый с поверхности Земли) угол между спутниками ССС1 и ССС2; k — постоянная Больцмана; L p ff/pl—суммарные потери энергии радиоволн: в тракте распространения на участках «вверх» и «вниз» (§ 3.6).Д л я определения углов Qt, 6e и це, характеризующих взаимнуюориентацию антенн ЗС и спутников ССС1 и ССС2, можно воспользоваться формулами и рисунками, приведенными в § 3.3.
Прирасчете углов следует принять во внимание дрейф спутника вблизи точки подвеса и неточность ориентации антенн. Д л я этого изполученного значения соответствующего угла необходимо вычестьДопустимую точность удержания спутника и ориентации антенн.У достаточной для практических случаев точностью угол 8< мож^° положить равным геоцентрическому (отсчитываемому из центрам ) углу между спутниками, равному разности их географидолгот.Спектральная плотность мощностей передатчиков ЗС2 и спутка ССС2, достигающая обычно максимума на несущей частоеh, зависит от вида передаваемых сообщений и методов ,моду159ляции несущей.
Для ее определения требуется знать спектральное распределение мощности (спектр) сигнала. Аналитическиевыражения, описывающие спектр сиг-нала при различных видахпередаваемых сообщений и методах модуляции несущей, приведены в § 4.4. При этом для определения gm{f) следует положить(4.2)где Рп — мощность соответствующего передатчика, Вт; ц п — КПДпередающего фидера; Um — амплитуда немрдулированной несущей, В; S(fo) — спектральная плотность мощности сигнала «анесущей частоте /=/о > В2/Гц.Коэффициенты усиления антенн спутников ССС1 и ССС2 всоответствующих направлениях определяются, исходя из диаграммнаправленности антенн конкретных взаимодействующих систем.В отсутствие последних можно использовать так называемыесправочные диаграммы направленности (§ 4.6).Приращение шумовой температуры на участках «вверх» и«вниз» должны вычисляться для наиболее неблагоприятноговзаимного расположения и ориентации антенн взаимодействующих ССС.Координация ССС не требуется, если рассчитанное в соответствии с (§4.1) эквивалентное приращение шумовой температурысоставляет не более 4% суммарной шумовой температуры всейспутниковой линии.
В противном случае необходим более точныйрасчет уровня помех и сравнение полученных результатов с допустимыми значениями.УСЛОВИЯ РАБОТЫ В ОБЩИХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТСПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХГЕОСТАЦИОНАРНУЮ ОРБИТУДля обеспечения совместной работы в полосах частот ниже15 ГГц спутниковых систем, использующих близко расположенные геостационарные спутники, введены ограничения на допустимое ухудшение качества связи [12].При передаче ТФ сообщений аналоговым методом ограничивается мощность помех на выходе канала в точке с нулевымотносительным уровнем измерительного сигнала:средняя за минуту псофометрически взвешенная мощностьпомех от всех ССС, работающих в той же полосе частот, не должна превышать 2000 пВтО в течение более 20% времени любогомесяца; для систем с многократным использованием полос частотдопустимая мощность помех составляет 1500 пВтО;максимально допустимая мощность помех от одной соседнейспутниковой системы не должна превышать 600 пВтО в течениеболее 20% времени любого месяца.При передаче ТФ сообщений цифровым методом (восьмибитовая ИКМ) средняя за 10 мин мощность мешающих сигналов отвсех ССС, работающих в той же полосе частот, не должна пр е '160на входе демодулятора в течение -более 20% временимесяца 20% полной мощности шума, соответствующей чассти оши,бок 10~6; для систем с многократным использованиемполос частот допустимая величина составляет 15% полной мощности шума.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
