Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Методика расчета V (p) приразличных условиях распространения и профилях трасс ПС и МСв основном совпадает с методикой расчета множителя ослабленияна пролетах РРС и достаточно подробно изложена в [1 и 29].1814.6. СПРАВОЧНЫЕ ДИАГРАММЫНАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕНН РРЛ, ССС И ССВПри решении большинства вопросов ЭМС требуетсязнание диаграммынаправленности антенн, характеризующей изменение коэффициента усиленияантенны в различных направлениях, отличающихся на угол ф от направлениямаксимального усиления (или излучения для передающей антенны).
В РРЛ,ССС и ССВ обычно используют высоконаправленные антенны, коэффициентусиления которых в пределах главного лепестка диаграммы направленностисоставляет несколько десятков децибел. При этом ширина диаграммы направленности фо по уровню половинной мощности (—3 дБ) составляет несколькоединиц и даже долей градусов. В практических случаях для соблюдения жестких ограничений на уровни взаимных помех антенны взаимодействующих станций располагают таким образом, чтобы МС не попадал в узкий главный лепесток диаграммы направленности.Поэтому при исследовании ЭМС оченьважно знать диаграмму направленности антенны за пределами главного лепестка, где коэффициент усиления реальных антенн изменяется по достаточносложным законам.
В то же время направленные свойства антенн во многомопределяют уровень взаимных помех и в значительнойстепени влияют наЭМС. Диаграмма направленности реальной антенны, строго говоря, зависит отособенностей типа и конструкции каждой конкретной антенны, от ее расположения относительно окружающих предметов, строений и т. п. При решении задач ЭМС наилучший результат дает использование реальных параметров антенн полученных экспериментально. Однако в большинстве случаев такие сведения отсутствуют. Поэтому приходится использовать некоторые обобщенныехарактеристики, полученные в результате обработки большого числа диаграммнаправленности антенн различных конструкций и типов, используемых в настоящее время в том или ином диапазоне частот.
Эти так называемые справочные диаграммы направленности аппроксимируют по максимуму реальную характеристику антенны и могут быть использованы при решении задач ЭМС длянаихудшего случая [12].Антенны РРЛ прямой видимости. При координационных расчетах в случаях, когда неизвестен диаметр антенны РРЛ, предлагается использовать следующие выражения, аппроксимирующие огибающую боковых лепестков диаграммы направленности:в (г38 — 25 Ig Vпри Г < ф < 3 3 " ,10при 33°<ф<180°.Здесь и далее коэффициент усиления антенны выражен в децибелах.Если диаметр антенны D известен, то„, ,52— 10lg£>/Я— 2 5 l g ф при ф1<ф«ф 2 ,О (ш) = <-0при ф 2 < ф < 1 8 0 ° ,где X — длина волны, а угол ф[=100X/Z? соответствуетмаксимуму первогобокового лепестка диаграммы направленности. Угол фг соответствует направлению, за пределами которого уровень боковых лепестков изменяется незначительно и не превосходит 0 дБ:182При расчете помех от нескольких источников МС значение G(q>)=0 может быть уменьшено до —5 дБ, так как в этом случае очень мала вероятность того, что все направления на источники МС совпадут с максимумамибоковых лепестков.При повторном использовании частот на одной РРЛ{52 — 10 lgZ?/X — 25 lg ф0при ф1<ф<ф2,при ф 2 < Ф < 9 0 " )15при 90°<ф<180°.У реальных антенн значение «остаточного» коэффициента усиления за пределами угла фг в сильной мере зависит от качества изготовления конкретнойантенны: если для антенн среднего качества оно составляет 0 дБ, то дляочень высококачественных антенн оно может доходить до —20 дБ.Приведенные выше выражения безусловно справедливы для осесимметричных (например, параболических) антенн.
Для рупорно-параболических антеннРРЛ справочные диаграммы справедливы лишь в горизонтальной плоскости идают заниженные значения в вертикальной плоскости за счет так называемого«переливного излучения» через верхний край антенны.Справочные диаграммы для сигналов с ортогональной поляризацией отсутствуют. Типовое значение поляризационной развязки вблизи оси главного лепестка диаграммы направленности составляет 25 дБ.Антенны ЗС. В этом случае справочные диаграммы согласованы в международном масштабе и в соответствии с Регламентом радиосвязи рекомендованы для построения координационных зон вокруг ЗС и расчетов взаимных помех между станциями, если отсутствуют данные о реальных диаграммах направленности.
Справочные диаграммы, приведенные в Регламенте радиосвязи,разделены на две группы:1) для антенн больших размеров, у которых D/X^lOO(максимальноеусиление G m ^=48 дБ),С G m — 2,5(ф£>/Я) а при 0 < ф < ф т ,При} 32 - 25 lg{ - 10фт<ф<фг,при ф,<ф<48°,при 48°<ф<180°;Ф2) для антенн малых размеров при Д/Я<100 ( G m < 4 8 дБ)(Р'~гдеGt=г Gm — 2,5 (ф£>Д) а] Gtпри 0 < ф < ф т ,при ф т < ф < 1 0 0 Л / £ ,{ 52— 101g£>A — 25 ^ фI 10— l O l g D Aпри 10аЯ/£>«р<48°,при 48°<ф<180°,2 + 151gZ?A;фт = 2 0 Я Л / G m — G J D , град.ф г = 15,85 ( С Д ) - о . б , град,В случаях, когда задан G m , a D/X неизвестно, можно воспользоваться выражением 20 lg £>/Я« G m —7,7. Для практических расчетов полезно принять вовнимание, что Z)A=3,3£>f, где диаметр антенны должен быть выражен в метрах, а частота — в гигагерцах.Для высококачественных антенн ЗС больших размеров (D/Я^ЮО), устанавливаемых после 1987 г., накладывают ограничения на огибающую диаграм183мы направленности реальной антенны: 90% боковых лепестков не должно превышать уровня О(ф)=29—25 ^ ф при Г г £ ф < 2 0 ° .
Это требование применимодля любых направлений в пределах ± 3 ° от направления на геостационарнуюорбиту.При расчете помех между спутниковыми системами, использующими взаимно ортогональную круговую поляризацию, можно использовать приведенныевыше справочные диаграммы направленности антенн ЗС, уменьшив усилениена 30—35 дБ в направлении максимального усиления и на 6 дБ — за пределами главного лепестка ( ф > ф т ) На состоявшейся в 1983 г. в Женеве (Швейцария) Региональной Административной радиоконференции по планированию радиовещательной спутниковойслужбы в Районе 2 (Западное полушарие) (РАКР-83) были предложены справочные диаграммы направленности передающих антенн ЗС для линий подачипрограмм на спутники ССВ (фидерных линий) в диапазоне 17,3—17,8 ГГц;для основной поляризации:с 36 — 20 lg ф51,3—53,2 ф апри 0,1°<:ф<0,32о,при 0,32°<ф<0,54°,=}) 29— 251g9при 0,54°<ф<36°,1—10при 36°<Ф;для сигналов х ортогональной поляризацией:i G m — 30при (0,6/jD)°Xp,9 —20 lgф при (0,6/£)°<Ф<8,7 ° ,— 10при 8,7°<ф.План РАКР-83 для фидерных линий основан на применении передающихантенн ЗС диаметром 2,5—5 м при максимальном усилении (на частоте 17,55ГГц) 57,4 дБ.Максимальная ЭИИМ передающей ЗС составляет 87,4 дБВт при шумовойтемпературе приемного устройства ретранслятора спутника 1500 К и минимальной ширине диаграммы направленности приемной антенны на спутнике0,6°.
Минимальная мощность, подводимая к антенне ЗС, принята равной 1 кВтв полосе одного канала, ширина которого составляет 24 мГц.С целью поддержания постоянного уровня сигнала на выходе ретранслятора предполагается использовать регулировкуего усиления с диапазоном15 дБ [12].Антенны спутникового ретранслятора. Параметры антенн, расположенныхна спутнике, в первую очередь определяются необходимостью обеспечить высокую эффективность использования геостационарной орбиты. При этом справочная диаграмма направленности имеет видг Gm— 12(ф/фо)при 0,5ф0<ф<1,3фо,G (Ф) =Gm-20при 1,3фо«р<3,15фо,G m —-7 — 2 5 l g ф / ф 0при 3,15ф о <ф<ф1,v — 10при ф ! < ф .Здесь фо — ширина диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности (—3 дБ); ф, — угол, при котором О ( ф 0 = — 1 0 дБ. Это выражение применимо для обычных осесимметричных антенн.
Для антенн, имеющих специальную форму диаграммы направленности, соответствующую требуемой конфигурации зоны обслуживания, справочные диаграммы отсутствуют.184\\6°Oct 'од,ная§•-20—пп/t Щ№Ортналнаяto\-30\\\\-40-50o,i в,г о,з 0,5 1,0 z зsигаРис. 4.8. Справочные диаграммы направленности передающей(б) антенн ССВ в диапазоне 12 ГГц(а) и приемнойАнтенны ССВ в диапазоне 12 ГГц.
В Плане спутникового ТВ вещания вдиапазоне 12 ГГц согласно ВАКР-77 предусмотрено применение приемных антенн ЗС с шириной главного лепестка диаграммы направленности по уровнюполовинной мощности, равной 2° для индивидуального приема и Г для коллективного приема (рис. 4.8).Для антенн индивидуального приема сигналов с основной поляризацией вРайонах 1 и 3при 0<фг£0,25ф0,GmGm12(ф/ф 0 ) 2при 0,25ф о <ф<0,707ф 0 ,Gm - 9 - 20 lg ф/ф опри О,7О7фо<ф<1,26фо,G m — 8,5 — 25 lg ф/фо при 1,26фо<ф<9,55фо,G m — 33при 9,55фо<ф.Для антенн коллективного приема для сигналов с основной поляризациейв Районах 1, 2 и 3г GmG (<p)= I G m — 12(ф/фо)аI G m — 10,5 — 25 lg ф/ф0при 0<ф<0,25ф 0 ,при 0,25ф0<ф<0,86ф0>при О,86фО<ф.Для антенн индивидуального и коллективного приема для сигналов с ортогональной поляризацией в Районах 1 и 3О(Ф) =G m -25От-30-401б(1-ф/Фо)Gm-25Gm-30-40lg(1-Ф/ф0)Gm — 20Gm-30приприприприпри0<ф<0,25ф 0 ,0,25ф0<ф<0,44ф о ,О,44фо<<р<1,4фо,1,4фо<ф<2ф о ,(см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
