Автор: Быховский М.А.
Теги: электротехника общая радиотехника электроника радиотехника
ISBN: 5-88405-067-4
Год: 2006
Текст
Управление радиочастотным
спектром и электромагнитная
совместимость радиосистем
Под редакцией д.т.н., проф. М.А. Быховского
ЭЩрТРЕНДЗ
Москва, 2006
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 8
Глава 1. ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА 10
1.1. Управление использованием радиочастотного спектра
на международном уровне 11
1.1.1. Международная таблица распределения частот 11
1.1.2. Планы использования полос радиочастот 13
1.1.3. Международно-правовая защита частотных присвоений 15
1.1.4. Обязательная регистрация и координация частотных присвоений 16
1.1.5. Дополнительные соглашения по координации частотных
присвоений наземным службам 17
1.1.6. Заявление и регистрация 18
1.1.7. Индивидуальные заявления частотных назначений 19
1.2. Управление использованием радиочастотного спектра
на национальном уровне 20
1.2.1. Распределение полос частот между различными радиослужбами 23
1.2.2. Государственная техническая политика использования РЧС 24
1.3. Экономические методы управления использованием РЧС 27
1.3.1. Экономические подходы к управлению РЧС
и его финансирование 29
1.3.2. Экономика повышения эффективности использования спектра 30
1.3.3. Проблемы распределения РЧС между пользователями 32
1.3.4. Преимущества и недостатки различных форм оплаты
за использование РЧС 33
1.3.5. Методы определения цены спектра 35
1.4. Принципы и особенности приграничной координации 44
1.4.1. Особенности обеспечения приграничной координации
сетей связи 3-го поколения в диапазоне 2 ГГц 51
1.4.2. Особенности обеспечения приграничной координации сетей
связи фиксированной службы 51
Контрольные вопросы к главе 1 53
Глава 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ
СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 55
2.1. Излучения на выходе радиопередающих устройств и их нормирование 55
2.2. Характеристики радиоприемных устройств, влияющие на ЭМС,
и их нормирование 65
2.2.1. Характеристики и параметры радиоприемника
при односигнальном воздействии 66
2.2.2. Характеристики и параметры радиоприемников
при многосигнальном воздействии 73
2.3. Характеристики антенн, влияющие на ЭМС, и их нормирование 81
2.3.1. Основные параметры антенн 82
2.3.2. Нормирование характеристик антенн 89
СОДЕРЖАНИЕ
2.4. Особенности распространения радиоволн разных диапазонов частот 98
2.4.1. Особенности распространения полезных радиосигналов 101
2.4.2. Распространение мешающих радиосигналов 110
Контрольные вопросы по главе 2 117
Глава 3. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ
СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 119
3.1. Методы определения защитных отношений 119
3.2. Критерии ЭМС для различных служб и условия их выполнения 126
3.2.1. Принципы определения видов и значений критериев ЭМС
для различных радиослужб 127
3.2.2. Критерии ЭМС для основных радиослужб,
рекомендуемые МСЭ 129
3.3. Расчет норм ЧТР и назначение частотных каналов для РЭС 132
3.3.1. Методика определения норм ЧТР для аналоговых систем 138
3.3.2. Методика определения норм ЧТР для цифровых систем 139
3.3.3. Особенности определения норм ЧТР для систем сотовой
подвижной связи 141
3.3.4. Назначение частотных каналов для РЭС 143
3.4. Автоматизация управления использованием радиочастотного спектра 145
3.4.1. Общие задачи автоматизации управления
использованием спектра 145
3.4.2. Преимущества автоматизации УИС 146
3.4.3. Общая структура автоматизированной системы УИС 149
3.4.4. Данные, необходимые для работы АСУИС 150
3.4.5. Примеры организации автоматизации УИС 150
Контрольные вопросы по главе 3 155
Глава 4. МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ 156
4.1. Принципы частотного планирования сетей радиосвязи
и радиовещания 156
4.2. Методы частотного планирования сетей звукового
и телевизионного вещания 164
4.2.1. Технические основы планирования сетей звукового
и телевизионного вещания 164
4.2.2. Параметры регулярных сетей ТВ и ЗВ вещания 171
4.2.3. Метод координационных колец 174
4.2.4. Технические основы планирования цифровых систем вещания 180
4.3. Методы частотного планирования сетей подвижной связи 190
4.3.1. Модель Окамура-Хата 191
4.3.2. Частотное планирование сетей сотовой подвижной связи 195
4.3.3. Оценка эффективности использования РЧС
в сетях радиосвязи и вещания 203
Контрольные вопросы к главе 4 207
5
Глава 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ПОМЕХ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ 208
5.1. Обеспечение ЭМС при помощи одно канальных компенсаторов помех 209
5.1.1. Оптимальный следящий КП для двух ЧМ сигналов 211
5.1.2. Оптимальное устройство для разделения двух AM сигналов 211
5.1.3. Итерационные КП 212
5.2. Обеспечение ЭМС РЭС при помощи двухканальных компенсаторов
помех в системах связи с ЧМ 215
5.2.1. Компенсатор помех 1-го типа 217
5.2.2. Оптимальные и субоптимальные КП 218
5.2.3. Эффективность применения КП 220
5.3. Обеспечение ЭМС РЭС при помощи устройств подавления
импульсных помех 222
5.3.1. Простые методы подавления импульсных помех 222
5.3.2. Подавление ИП методом экстраполяции
искаженных значений полезного сообщения 223
5.3.3. Подавление ИП методом интерполяции
искаженных значений полезного сообщения 224
5.3.4. Подавление ИП при приеме сообщений
с существенно неравномерным спектром 226
5.4. Подавление ИП в системах связи с частотным разнесением 226
Контрольные вопросы к главе 5 231
Глава 6. ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ 232
6.1. Роль и место радиоконтроля в системе управления
использованием радиочастотного спектра 232
6.2. Цели и задачи радиоконтроля 233
6.3. Объекты радиоконтроля 233
6.4. Краткий обзор систем управления использованием РЧС
и радиоконтроля некоторых стран 234
6.5. Система управления использованием РЧС и радиоконтроля Франции 235
6.6. Отечественная система радиоконтроля 239
6.6.1. Локальные сети радиоконтроля 240
6.6.2. Состав отечественной системы радиоконтроля
и взаимодействие ее элементов 243
6.6.3. Типовые комплекты измерительного оборудования
станций РК разного назначения 244
6.6.4. Отечественные разработки радиоконтрольной аппаратуры 246
6.6.5. Зарубежные разработки, пригодные для комплектования
станций отечественной системы радиоконтроля 248
6.7. Компоненты станций радиоконтроля фирмы Thomson-CSF 249
6.7.1. Приемные устройства 251
6.7.2. Пеленгаторы 251
6.8. Оптимальные конфигурации станций для отечественной системы РК 252
СОДЕРЖАНИЕ
6.9. Методы измерения характеристик сигналов
систем радиосвязи и вещания 253
6.9.1. Измерение напряженности поля 253
6.9.2. Измерения ширины полосы частот 254
6.9.3. Измерение частоты 255
6.9.4. Измерения глубины модуляции и девиации частоты 255
6.9.5. Измерение занятости спектра 255
6.9.6. Измерение качества приема цифровых сигналов
в сетях радиосвязи и вещания 256
6.10. Пеленгация и определение местоположения источников излучений 258
б.ЮЛ.Пеленгационные системы с фазовой задержкой 261
6.10.2.Влияние поглощения энергии волны,
близкой к земной поверхности 262
6.10.3. Ложные пеленги при отражении и рассеянии радиоволн 263
6.10.4. Ошибка пеленга из-за береговой рефракции 264
6.10.5. Влияние растительности на точность отсчета пеленга 265
6.10.6. Понятие апертуры антенны 265
6.10.7. Требования к площадке для пеленгатора 267
6.10.8. Основные системы пеленгаторов 267
6.11. Опознавание источников излучений 276
6.12. Специфика радио контроля спутниковых линий 277
6.12.1.Выполняемые задачи и измерения 277
6.12.2. Требования к оборудованию станций контроля 278
6.13.Пополнение Федеральной базы данных
по результатам радиоконтроля 280
Контрольные вопросы к главе 6 281
Глава 7. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС,
РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 283
7.1. Общая характеристика проблемы обеспечения
внутриобъектовой ЭМС РЭС 283
7.2. Технические параметры РЭС, влияющие на их ЭМС 285
7.3. Методы анализа ЭМС РЭС, расположенных на одном объекте 287
7.3.1. Частотный анализ 287
7.3.2. Расчет энергетических характеристик радиопомех 288
7.3.3. Расчет допустимой мощности радиопомех на входе РПМ 291
7.3.4. Расчет частот и уровней интермодуляционных излучений РПД 292
7.3.5. Расчет внеполосных характеристик антенн 297
7.3.6. Расчет развязки между близко расположенными антеннами 303
7.4. Методы обеспечения внутриобъектовой ЭМС 312
7.4.1. Выбор частот для дополнительных РЭС на объекте 313
7.4.2. Технические методы уменьшения помех
в комплексе РЭС объекта 314
7.4.3. Методы повышения развязки между антеннами РЭС 316
7.4.4. Методы обеспечения ЭМС РЭС при помощи
электромагнитных экранов 319
Контрольные вопросы к главе 7 321
7
Глава 8. ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ 323
8.1. Рецепторы ИРП 324
8.2. Классификация ИРП 326
8.3. Нормирование ИРП 332
8.4. Измеряемые параметры ИРП 335
8.5. Нормативные документы 337
Контрольные вопросы к главе 8 338
Приложение 1 339
Приложение 1.1. Структура и основные разделы РР МСЭ 339
Приложение 1.2. Перечень основных Всемирных радиоконференций
за последние 25 лет 343
Приложение 1.3. Примеры распределения полос частот между службами
в Районе 1 по Регламенту радиосвязи и НТРЧ РФ 344
Приложение 2. Порядок распределения и выделения радиочастотного спектра 346
Приложение 3. Требования к уровням побочных радиоизлучений
по ГОСТ Р 50842-95 350
Глоссарий 351
Список сокращений 360
Литература 363
ВВЕДЕНИЕ
Управление радиочастотным спектром (РЧС) и обеспечение электромагнитной совместимо-
сти (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) имеют важное практическое значение. Это
обусловлено тем, что сфера применения радиосистем в разных областях человеческой дея-
тельности быстро расширяется и количество радиосредств, работающих в общих полосах
частот на ограниченной территории, постоянно возрастает. Вследствие этого техническая
проблема эффективного использования РЧС и обеспечения ЭМС РЭС, т.е. условий нор-
мальной работы РЭС без недопустимых взаимных помех, становится весьма сложной. Она
имеет не только национальный, но и международный аспект, так как радиоволны не знают
границ и радиостанции должны проектироваться таким образом, чтобы РЭС одного госу-
дарства не создавали помех работе РЭС соседнего государства. От решения проблемы эф-
фективного использования РЧС зависит возможность развития радиосвязи и вещания
в стране.
В научных и проектных организациях, разрабатывающих и проектирующих разного ро-
да системы связи, а также в органах государственного управления использованием РЧС, за-
нимающихся распределением частот в сетях звукового и телевизионного радиовещания, в
подвижной и спутниковой радиосвязи, ведется работа по решению указанных проблем. Для
этого необходимы инженеры, имеющие систематические знания по ЭМС РЭС и специально
подготовленные для решения многочисленных вопросов, возникающих в этой области. В
России до сего времени подготовка таких специалистов в вузах не велась. Важно подчерк-
нуть, что знания в области управления РЧС и обеспечения ЭМС РЭС необходимы не только
специалистам в этой области, но и каждому квалифицированному радиоинженеру, который
должен разбираться не только в работе отдельных радиосистем, но и в том, как они взаимо-
действуют в эфире.
Следует отметить, что в России ранее не издавались книги, в которых освещался весь
комплекс вопросов, связанных с данными проблемами. Книги, в которых затрагивались их
отдельные аспекты, были изданы в нашей стране более 20 лет назад.
В данной книге охвачен практически весь спектр вопросов, связанных с проблемами
управления РЧС и обеспечения ЭМС РЭС.
В первой главе изложены основные положения об управлении использованием РЧС как
в международном масштабе, осуществляемом Администрациями связи через Международ-
ный союз электросвязи (МСЭ) в соответствии с решениями Административных конферен-
ций по радиосвязи и правилами Регламента радиосвязи, так и в национальном масштабе,
осуществляемом Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) при Миниформсвя-
зи РФ. В этой же главе приведены основные положения Регламента радиосвязи и принципы
распределения радиослужб по диапазонам, изложены подходы к решению важных вопросов
приграничной координации. Отдельно рассмотрены перспективные экономические методы
управления РЧС.
Техническим основам анализа ЭМС РЭС посвящена вторая глава, в которой рассмотре-
ны основные технические параметры приемных, передающих и антенных устройств, опре-
деляющие возможности обеспечения ЭМС РЭС.
В третьей главе приведены методы анализа ЭМС РЭС, включая методы определения за-
щитных отношений и расчета норм частотно-территориального разноса (ЧТР), даны крите-
рии ЭМС для различных служб. В этой же главе дается краткое описание принципов рабо-
ты автоматизированной системы управления использованием РЧС.
В четвертой главе рассматриваются важные вопросы частотного планирования сетей
вещания и сотовой подвижной связи. Приводятся общие принципы частотного планирова-
ния, рассмотрено несколько методов частотного планирования сетей телевизионного и зву-
ВВЕДЕНИЕ
9
кового вещания и даны основы частотного планирования сотовых сетей связи. Отдельно
рассмотрены некоторые методы оценки эффективности использования РЧС в сетях радио-
связи и вещания, включенные в Рекомендации МСЭ.
Пятая глава содержит описание специальных методов обеспечения ЭМС РЭС путем
применения компенсаторов непрерывных помех и устройств подавления импульсных по-
мех. Такие методы позволяют обеспечить ЭМС РЭС в тех случаях, когда территориальный
или частотный разнос взаимовлияющих РЭС оказывается невозможным.
Шестая глава посвящена службе радиоконтроля, которая является необходимым эле-
ментом управления РЧС. Дано описание организации этой службы в нашей стране и за ру-
бежом, представлены характеристики типового оборудования радиоконтроля, кратко рас-
смотрены методы измерения разных характеристик сигналов систем радиосвязи и вещания,
а также вопросы пеленгации и определения местоположения источников излучения.
В седьмой главе излагаются методы анализа и обеспечения ЭМС РЭС, расположенных
на одном объекте. Такая проблема часто возникает на практике, так как на ограниченном
пространстве (на одном радиоцентре, в одном здании) часто приходится размещать доста-
точно много приемных и передающих РЭС, работающих в разных диапазонах частот.
В этих условиях на одном объекте складывается весьма напряженная электромагнитная об-
становка. Для того чтобы работа расположенных на одном объекте РЭС не нарушалась, необ-
ходим тщательный анализ их ЭМС, методические основы которого изложены в этой главе.
Восьмая глава посвящена индустриальным радиопомехам (ИРП) — важному классу по-
мех, которые необходимо учитывать при проектировании радиосистем. В ней дана класси-
фикация ИРП и принципы их нормирования, кратко изложены методы измерения парамет-
ров ИРП и указаны существующие нормы на их допустимый уровень.
Каждая из глав содержит примеры применения изложенных в ней методов расчета и за-
вершается контрольными вопросами, которые предназначены для проверки усвоения мате-
риала данной главы. В совокупности материал охватывает все основные аспекты проблем
управления использованием РЧС и анализа ЭМС РЭС.
Книга дает российским радиоинженерам необходимые на современном этапе развития
радиотехники профессиональные знания для решения весьма важных и сложных техниче-
ских задач, связанных с обеспечением ЭМС РЭС при разработке, проектировании и экс-
плуатации средств радиосвязи и радиовещания.
Данная книга написана авторским коллективом. Д.т.н., проф. М.А. Быховским написа-
ны введение, глава 5, разд. 4.3.2 (совместно с проф. В.И. Носовым) и 4.3.3. Им же выполне-
но научное редактирование книги. Глава 1 написана совместно к.т.н., с.н.с. Н.В. Васехо
и к.т.н., доцентом Ю.В. Волковой, главы 2 и 3 написаны совместно к.т.н., проф. А.С. Соро-
киным и к.т.н., доцентом Г.И. Сорокиным, глава 4 (за исключением разд. 4.2.4 и 4.3.3) -
д.т.н., проф. В.И. Носовым, глава 6 - к.т.н., с.н.с. А.У. Жильцовым, глава 7 - совместно
д.т.н., проф. А.Л. Бузовым и к.т.н., с.н.с. СВ. Севостьяновым, глава 8 - к.т.н., с.н.с.
Т.И. Ивановой. По просьбе авторов разд. 4.2.4 написан А.В. Лашкевичем.
Глава 1
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
Термин «управление использованием радиочастотного спектра» используется для описа-
ния различных административных и технических процедур, которые должны гарантиро-
вать возможность такой работы радиостанций различных радиослужб, при которой в лю-
бой момент времени они не создают помех работе других радиоэлектронных средств
(РЭС) и не испытывают помех со стороны других радиостанций. Управление использова-
нием радиочастотного спектра (РЧС) выполняется на двух уровнях — международном и
национальном [1].
Управлять использованием спектра на международном уровне необходимо в связи с
тем, что РЧС — это ограниченный природный ресурс и его следует использовать рацио-
нально, эффективно и экономно так, чтобы страны и группы стран могли иметь равноправ-
ный доступ к нему. Радиоволны распространяются в пространстве, пересекая политические
границы без виз и разрешений.
Правительства стран, которые ратифицировали Устав и Конвенцию Международного
союза электросвязи (МСЭ), берут на себя обязательства:
- применять в своих странах положения Устава и Конвенции МСЭ;
- принять соответствующие национальные законодательные акты, в которые в обяза-
тельном порядке должны быть включены основные положения этих международных
договоров.
Ответственность за выполнение этих обязательств берет на себя Администрация связи.
Согласно Уставу МСЭ Администрацией связи может выступать любое правительственное
учреждение или любая служба, ответственная за выполнение обязательств по Конвенции
МСЭ и Регламента радиосвязи (РР).
В МСЭ существует три сектора: Сектор радиосвязи, в состав которого входит Бюро ра-
диосвязи (БР) и Радиорегламентарный комитет (РРК), Сектор развития электросвязи, в со-
став которого входит Бюро развития электросвязи (БРЭ), и Сектор стандартизации электро-
связи.
Основным документом, определяющим порядок управления использованием РЧС на
международном уровне, является РР МСЭ, содержащий Международную таблицу рас-
пределения частот (МТРЧ) между службами. На национальном уровне в России основ-
ными документами, определяющими порядок управления РЧС, являются национальная
таблица распределения частот (НТРЧ), Решения Государственной комиссии по радиочас-
тотам (ГКРЧ) и Положения о порядке рассмотрения материалов, проведения экспертизы
и принятия решения о выделении полос радиочастот для РЭС и высокочастотных уст-
ройств и о порядке проведения экспертизы, рассмотрения материалов и принятия реше-
ния о присвоении (назначении) радиочастот или радиочастотных каналов для РЭС в пре-
делах выделенных полос радиочастот.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
11
1.1. Управление использованием радиочастотного спектра
на международном уровне
Регламент радиосвязи представляет собой сборник основных международных постановле-
ний, принятых Всемирными административными конференциями по радиосвязи. В нем да-
ны определения терминов, относящихся к РЧС, к параметрам излучения радиосредств, к
классификации излучений. Специальные главы Регламента посвящены порядку междуна-
родного присвоения частот и координации действий стран в области использования частот,
а также мерам против радиопомех. Существенную часть РР занимает МТРЧ [2].
С каждым пересмотром Регламента постепенно повышалась верхняя граница спектра
частот, регулируемого в международном масштабе, что отражало темпы освоения РЧС.
В 1927 г. верхней границей МТРЧ была частота 60 МГц, в 1948 г. — 10,5 ГГц, в 1959 г. —
40 ГГц, в 1979 г. — 225 ГГц. Уже в 1979 г. верхняя распределенная частота для радиоастро-
номической службы — 348 ГГц. Регламент 90-го года распределил для некоторых служб и
более высокие частоты 363...365 и 379...381 ГГц — выбор таких частот опирается на ре-
зультаты исследований, выявляющих частоты спектральных линий и полосы, представляю-
щие интерес для пассивных служб. Следует отметить, что освоение новых диапазонов на-
талкивается на серьезные технические трудности. Поэтому существующие сегодня системы
пока используют частоты до 200 ГГц. В Приложении 1.1 приведены структура и основные
разделы РРМСЭ [2].
Регламент радиосвязи определяет правила, которые должны применяться при использо-
вании спектра, а также права и обязательства, проистекающие из такого использования. Ме-
ждународный регламент радиосвязи основан на применении двух базовых концепций:
- концепции распределения той или иной радиослужбе конкретных блоков частот в соот-
ветствии со статьей S5 PP. Эта концепция в целом позволяет распределить взаимно со-
вместимым службам с похожими техническими характеристиками одну и ту же полосу
частот в определенных участках спектра. Она также создает стабильные условия плани-
рования бизнеса для Администраций, производителей оборудования и пользователей;
- концепции добровольных и обязательных регуляторных процедур (координации, за-
явления и регистрации), необходимость применения которых определяется особенно-
стями распределения полос радиочастот.
Степень регламентирования возможности использования частот существенно меняется
от службы к службе. Для ряда служб (например, морской подвижной и воздушной подвиж-
ной служб) частоты четко распределены на международной основе, поскольку для их ус-
пешной работы во всех странах требуется использовать оборудование с одинаковыми ха-
рактеристиками, что предполагает необходимость широкомасштабного международного со-
гласования правил его эксплуатации и технических требований.
1.1.1. Международная таблица распределения частот
Таблица распределения частот МСЭ является одним из важнейших компонентов PP. Поло-
сы частот внутри стран распределяются, как правило, с учетом или в полном соответствии с
Таблицей. В необходимых случаях администрации связи делают оговорки об особенностях
использования радиочастот в данной стране. МСЭ осуществляет распределение РЧС и реги-
страцию присвоений радиочастот, обеспечивая тем самым нормальную работу радиостан-
ций различных стран, координирует деятельность по исключению вредных помех между
ними и повышению эффективности использования спектра частот.
12
ГЛАВА 1
При этом под термином «радиосвязь» понимается любая радиосвязь, осуществляемая
посредством радиоволн, распространяющихся в пространстве без искусственного волново-
да, т.е. радиовещание, радионавигация, радиолокация и т.д.
МТРЧ содержит блоки распределения частот между радиослужбами и примечания к
ним. Весь диапазон радиочастот (9 кГц...400 ГГц) разбит на участки, которые распределе-
ны более чем 40 радиослужбам, определенным PP. Радиослужбы могут быть первичными
или вторичными. Для более детального определения правил назначения или использования
радиочастот используются примечания. Регламент содержит также планы назначения и/или
присвоения радиочастот в некоторых полосах и для некоторых радиослужб, а также описа-
ния обязательных процедур координации радиочастот.
В Регламенте радиосвязи предусмотрено два типа распределения частот:
- исключительное распределение, когда полоса частот распределена одной-единствен-
ной радиослужбе;
- совместное распределение, когда полоса частот распределена сразу нескольким ра-
диослужбам.
Исключительное распределение предпочтительно в случаях, которые предполагают ши-
рокое интернациональное использование оборудования, и его всемирное применение требу-
ет гармонизации эксплуатационных процедур и технических методов на международном
уровне.
Совместное распределение применяется для максимально возможного использования
доступного спектра в случаях, когда несколько радиослужб могут эффективно работать в
одной и той же полосе частот. Регламентарные процедуры, которые регулируют совместное
использование полос радиочастот, распределенных нескольким службам радиосвязи, осно-
ваны на применении технических критериев (как правило, пороговых значений). На основа-
нии этих критериев определяются страны, с которыми необходимо провести координацию
для выработки приемлемых условий совместного использования частот.
Регламент радиосвязи в части распределения частот предусматривает разделение мира
на три района. В Район 1 входят бывший СССР, Монголия, Африка, Европа, часть Азии.
В Район 2 — весь Американский континент и Гренландия; в Район 3 — Австралия, Океания
и часть Азиатского континента, которая не вошла в район 1 [2]. Кроме того, в Регламенте
определены специальные зоны:
Тропическая зона радиовещания — между тропиками Рака и Козерога — образована
для службы национального радиовещания из-за затруднений, связанных с высоким уровнем
атмосферных помех и особенными условиями распространения радиоволн в этой зоне. В
пределах этой зоны радиовещательная служба имеет приоритет перед другими радиослуж-
бами, с которыми она совместно использует ряд полос частот.
Европейская зона радиовещания — северная часть Района 1 и территории, прилегаю-
щие к Средиземному морю. Поскольку радиовещание в этом районе мира ведется чрезвы-
чайно интенсивно, потребовалось создать для него специальные частотные планы и соот-
ветственно определить границы зоны.
Европейская морская зона — Белое море, южная часть Баренцева моря, Северное, Бал-
тийское, Средиземное и Черное моря, восточная часть Северной и Центральной Атлантики.
МТРЧ имеет три столбца для трех районов мира. Службы приводятся в алфавитном по-
рядке (по французскому алфавиту), этот порядок не определяет приоритета служб.
Учитывая, что в силу различного характера сигнала спектр различными службами ис-
пользуется по разному, во избежание помех между несовместимыми службами, а также для
обеспечения упорядоченного развития радиослужб частоты выделяют для каждой конкрет-
ной радиослужбы. В некоторых случаях часть спектра выделяют для исключительного ис-
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
13
пользования какой-либо службой, в других — диапазон используется совместно нескольки-
ми службами.
Как уже отмечалось, насчитывается более четырех десятков служб, например, фиксиро-
ванная (ФС) — служба радиосвязи между определенными фиксированными пунктами, под-
вижная (ПС) — служба связи между подвижной и фиксированной станциями или между
подвижными станциями и т.д.
В ТРЧ каждой службе и распределению присвоена одна из двух категорий — первичная
и вторичная. Когда одна полоса частот распределена нескольким службам, они в РР пере-
числяются в следующем порядке:
- ПЕРВИЧНЫЕ — в регламенте напечатаны прописными буквами,
- вторичные — напечатаны строчными буквами.
Станции вторичной службы не должны причинять вредных помех станциям первичной
службы, которой частоты уже присвоены или могут быть присвоены позже. Они не могут
требовать защиты от вредных помех со стороны станций первичной службы, которой часто-
ты уже присвоены или могут быть присвоены позже, однако могут требовать защиты от
вредных помех со стороны станций той же или другой вторичной службы, которой частоты
могут быть присвоены позже.
Используя МТРЧ в качестве исходного материала, каждая страна может формировать
национальную ТРЧ, вводя изменения, необходимые для работы радиослужб, находящихся в
юрисдикции данного государства. Если же станции способны создавать вредные помехи ра-
боте РЭС, то присвоение им частот должно выполняться в соответствии с МТРЧ.
1.1.2. Планы использования полос радиочастот
Прогресс не стоит на месте. В мире постоянно появляются новые технологии радиосвязи,
новые виды модуляции, новые способы передачи сигналов и новые технические решения,
сама жизнь диктует необходимость пересматривать распределение радиочастот. Учитывая
это, МСЭ периодически организует Всемирные (или региональные) административные ра-
диоконференции по пересмотру РР, которые перераспределяют полосы радиочастот между
радиослужбами в соответствии с потребностями технического прогресса. Одно время эти
конференции собирались достаточно редко, примерно раз в 20 лет (в 1959-1979 гг.). Одна-
ко потом было отмечено, что за 20 лет накапливается великое множество проблем, решить
которые за 1-1,5 месяца (столько длится конференция) практически невозможно. Поэтому
сейчас такие конференции собирают раз в 2-3 года (1992, 1995, 1997, 2000, 2003, 2007 гг.).
В Приложении 1.2 приведен перечень основных Всемирных радио конференций за послед-
ние 25 лет.
Одним из ключевых механизмов защиты прав всех государств — членов МСЭ по рав-
ноправному и справедливому доступу к ограниченным радиоресурсам (РЧС и геостацио-
нарной спутниковой орбите) является составление планов назначения или присвоения час-
тот. Такие планы предусматривают организованное использование радиочастот в тех или
иных диапазонах в соответствии с долгосрочными потребностями каждой страны, опреде-
ленными на основе технических и/или политических прогнозов развития. Каждый план
обычно дополняется описанием процедур модификации плана и заявления частот. Эти про-
цедуры предусматривают удовлетворение конкретных не соответствующих планам экс-
плуатационных требований, сохраняя при этом целостность самих планов. Имеется два ти-
па таких планов:
14
ГЛАВА 1
- всемирные планы для определенных служб или определенных полос радиочастот;
- региональные планы для определенных служб или определенных полос радиочастот,
которые применяются только в определенных регионах («районах планирования», на-
пример, Районе 1, Европейской зоне вещания, Африканской зоне вещания, Европей-
ской зоне мореплавания).
Неотъемлемой частью РР являются следующие всемирные планы для наземных служб:
- План присвоения радиочастот для береговых радиотелефонных станций, работающих
в полосах исключительного использования морской подвижной службы от 4000 до
27500 кГц (Приложение S25 к РР);
- План присвоения радиочастот для воздушной подвижной (OR) службы, работающей
в полосах ее исключительного использования от 3025 до 18030 кГц (Приложение S26
кРР);
- План присвоения радиочастот для воздушной подвижной (R) службы, работающей
в полосах ее исключительного использования от 2850 до 22000 кГц (Приложение S27
кРР).
Международным союзом электросвязи были созданы следующие региональные планы
для наземных служб, которые являются неотъемлемой частью соответствующих региональ-
ных соглашений:
- Планы назначения радиочастот для ОВЧ и УВЧ телевизионного радиовещания, яв-
ляющиеся приложением к Региональному соглашению для Европейской зоны веща-
ния (Стокгольм, 1961 г.), включающий План назначения радиочастот для ЧМ звуко-
вого радиовещания в полосе 41.. .68 МГц;
- Планы назначения радиочастот для радиовещания на длинных (ДВ) и средних волнах
(СВ), являющиеся приложением к Региональному соглашению по ДВ/СВ радиовеща-
ния (Районы 1 и 3, Женева, 1975 г.);
- План назначения радиочастот для СВ радиовещания, являющийся приложением к Ре-
гиональному соглашению по СВ радиовещанию (Район 2, Рио де Жанейро, 1981 г.);
- План назначения радиочастот для ОВЧ/ЧМ звукового радиовещания, являющийся
приложением к Региональному соглашению по станциям ЧМ звукового радиовеща-
ния (Район 1 и часть Района 3, Женева, 1984 г.);
- План назначения радиочастот для станций морской подвижной и воздушной радиона-
вигационных служб в полосах СВ в Районе 1, являющийся приложением к Региональ-
ному соглашению по СВ морской подвижной и воздушной радионавигационным
службам в Районе 1 (Женева, 1985 г.);
- План назначения радиочастот для станций морской радионавигационной службы (ра-
диомаяков) в Европейской зоне мореплавания в диапазоне 283,5...315 кГц, являю-
щийся приложением к Региональному соглашению по планированию морской радио-
навигационной службы (радиомаяков) в Европейской зоне мореплавания (Женева,
1985 г.);
- План выделения радиочастот для радиовещательной службы в полосе 1605... 1705 кГц
в Районе 2, являющийся приложением к Региональному соглашению по использова-
нию полосы 1605... 1705 кГц в Районе 2 (Рио де Жанейро, 1988 г.);
- Планы назначения радиочастот для ОВЧ и УВЧ телевизионного радиовещания, яв-
ляющиеся приложением к Региональному соглашению по планированию станций
ОВЧ/УВЧ телевизионного радиовещания в Африканской зоне вещания и прилегаю-
щих странах (Женева, 1989 г.).
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
15
1.1.3. Международно-правовая защита частотных присвоений
Между народно-правовая защита частотных присвоений РЭС и орбитальных позиций кос-
мических аппаратов осуществляется с целью создания благоприятных условий развития и
использования систем радиосвязи на основе соблюдения общепризнанных принципов и
норм международного права, а также международных договоров РФ.
Заявление, координация и регистрация входят в комплекс работ по предварительной
публикации в Бюро радиосвязи МСЭ сведений о заявляемых космических системах (ком-
плексах) и о частотных присвоениях РЭС, согласованию условий обеспечения ЭМС РЭС
РФ и РЭС иностранных государств, занесению частотных присвоений РЭС в Международ-
ный справочный регистр частот и являются составной частью мероприятий по международ-
но-правовой защите [3].
Работы, проводимые по заявлению, координации и регистрации в Бюро радиосвязи
МСЭ частотных присвоений РЭС РФ осуществляются в соответствии с Положением «О по-
рядке проведения в Российской Федерации работ по заявлению, координации и регистра-
ции в Международном союзе электросвязи частотных присвоений радиоэлектронным сред-
ствам», Регламентом радиосвязи, другими документами МСЭ, двусторонними и многосто-
ронними международными соглашениями и соответствующими решениями ГКРЧ.
Заявление, координация и регистрация в Бюро радиосвязи МСЭ частотных присвоений
РЭС РФ осуществляются в случаях, если:
- использование данной частоты может причинить вредные помехи РЭС какой-либо
службе других государств;
- частота должна быть использована для международной радиосвязи;
- желательно получить международное признание использования частоты,
а также в иных случаях, предусмотренных Регламентом радиосвязи.
Министерство информационных технологий и связи РФ (Мининформсвязи) выполняет
функции Администрации связи РФ при осуществлении международной деятельности в об-
ласти связи, обеспечивает защиту интересов Российской Федерации в международных орга-
низациях, занимающихся вопросами распределения и использования РЧС [3-5].
Государственная комиссия по радиочастотам осуществляет проведение работ по реали-
зации технической политики в области использования РЧС и обеспечения ЭМС РЭС, в том
числе координирует действия федеральных органов исполнительной власти и юридических
лиц, связанные с обеспечением международно-правовой защиты частотных присвоений
РЭС РФ.
Федеральное агентство связи (Россвязь) обеспечивает проведение международной про-
цедуры координации использования радиочастотных присвоений, в том числе орбитальных
позиций для космических аппаратов, заключает в установленном порядке международные
соглашения по вопросам координации частотных присвоений РЭС, а также взаимодейству-
ет в установленном порядке с органами государственной власти иностранных государств и
международными организациями по вопросам заявления, координации и регистрации в Бю-
ро радиосвязи МСЭ частотных присвоений РЭС РФ [3,6].
Радиочастотная служба при Россвязи обеспечивает проведение мероприятий по заявле-
нию, координации с Администрациями связи иностранных государств частотных присвое-
ний РЭС космических и наземных служб, а также регистрации их в Бюро радиосвязи МСЭ
[1,3,7].
Важным элементом управления использованием РЧС на международном уровне являет-
ся координация частот. Координацией называется процедура достижения соглашения меж-
ду несколькими странами (Администрациями связи) о совместном использовании радиочас-
16
ГЛАВА 1
тот. Цель координации состоит в том, чтобы при введении в действие нового радиосредства
обеспечить отсутствие вредных помех между всеми существующими и планируемыми сис-
темами радиосвязи. Процедуры координации частот можно рассматривать как средство ди-
намического планирования спектрального и/или орбитального ресурса, позволяющего обес-
печить его более эффективное использование.
В процесс координации частот могут быть вовлечены две или более стран (Админист-
раций связи). Координация включает в себя следующие действия:
- определение сопредельных стран, частотные назначения РЭС которых могут быть за-
тронуты, т.е. с какими Администрациями потребуется провести предварительную ко-
ординацию или заключить координационное соглашение;
- выполнение расчетов параметров возможных помех с применением рекомендаций и
решений международных организаций связи;
- выполнение процедуры координации, определенной Регламентом радиосвязи, в ходе
которой, кроме прочего, производится обмен данными в определенном формате и
объемах, комментариями в течение заранее определенного срока, результаты коорди-
нации при необходимости публикуются в соответствующем циркуляре Бюро радио-
связи МСЭ.
1.1.4. Обязательная регистрация и координация частотных присвоений
Обязательной регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ и международной координации подле-
жат частотные присвоения РЭС РФ гражданского применения в полосах частот [3]:
- космических служб, использующих космические аппараты на геостационарной и не-
геостационарной орбитах (для спутниковых систем (сетей));
- радионавигационной и любительской спутниковой служб;
- фиксированной службы, если они могут причинить вредные помехи РЭС иностран-
ных государств или могут быть подвержены помехам со стороны РЭС иностранных
государств;
- морской подвижной службы;
- радиовещательной и сухопутной подвижной служб в приграничных зонах РФ в пре-
делах координационных расстояний;
- береговых радиолокационных, радиопеленгаторных и радиомаячных систем соответ-
ствующих служб;
- служб радиосвязи для управления воздушным движением и посадкой самолетов граж-
данской авиации, установленных в аэропортах, открытых для приема самолетов ино-
странных государств;
- службы стандартных частот и сигналов времени,
- вспомогательной метеорологической службы и метеорологической спутниковой
службы;
- других служб, регистрация в Бюро радиосвязи МСЭ и координация частотных при-
своений РЭС которых предусмотрена Регламентом радиосвязи [2].
Таким образом, частотные присвоения РЭС спутниковых служб подлежат обязательной ко-
ординации со всеми затронутыми Администрациями.
Частотные присвоения РЭС наземных радиослужб должны быть скоординированы с
другими заинтересованными Администрациями до заявления этого присвоения в Бюро ра-
диосвязи и до ввода его в действие в следующих случаях:
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
17
- если необходимость согласования указана в примечании к ТРЧ со ссылкой на положе-
ние S9.21 РР (например, S5.92, S6.93 и т.д.), координация осуществляется относитель-
но всех служб, которые имеют распределение в пределах затронутой полосы частот с
той же или более высокой категорией распределения;
- если передающая станция наземной службы расположена в пределах координацион-
ной зоны земной станции спутниковой сети на негеостационарных орбитах (НГСО)
относительно приемной земной станции НГСО сети и необходимость ее координации
указана в примечании к ТРЧ со ссылкой на S9.11A, координация осуществляется от-
носительно приемной земной станции НГСО сети;
- если передающая станция наземной службы работает в полосах частот выше 100
МГц, распределенных на равноправной основе космическим и наземным станциям, и
расположена в пределах координационной зоны земной станции геостационарной или
негеостационарной спутниковой сети, координация осуществляется относительно
приемной земной станции затронутой сети;
- если передающая станция наземной службы работает в полосах частот, используемых
совместно на равноправной основе с радиовещательной спутниковой службой (РСС)
(620...790, 1452...1492, 2310...2360, 2520...2670 МГц, 11,7...12,75, 17,3...17,8,
21,4...22 и 74...76 ГГц), координация осуществляется относительно земных стан-
ций, расположенных в области обслуживания космической станции РСС, в том слу-
чае, когда плотность потока мощности земной станции на границе области обслу-
живания РСС превышает разрешенный уровень, указанный в статье S9.19 и Прило-
жении S 5 РР [2].
1.1.5. Дополнительные соглашения по координации
частотных присвоений наземным службам
В дополнение к обязательным процедурам, перечисленным в Регламенте радиосвязи, суще-
ствуют региональные соглашения, устанавливающие обязательства по проведению предва-
рительной координации частотных присвоений наземным службам, например:
- Региональное соглашение, касающееся спектра частот морской подвижной и воздуш-
ной радионавигационной служб в Районе 1 (Женева, 1985 г.), устанавливает обяза-
тельства сторон, подписавших соглашение, координировать свои частотные присвое-
ния фиксированной и подвижной службам, для которых нет утвержденных планов в
полосах частот 1606,5... 1625, 1635... 1800 и 2045...2160 кГц, относительно назначе-
ний службам, для которых имеются утвержденные планы;
- Региональное соглашение, касающееся планирования морской радионавигационной
службы (радиомаяков) в Европейской зоне мореплавания (Женева, 1985 г.), устанав-
ливает обязательства сторон, подписавших соглашение, координировать свои частот-
ные присвоения воздушной радионавигационной службе, для которой нет утвержден-
ных планов в полосе 283,5...315 кГц относительно назначений службы, для которой
имеются утвержденные планы;
-Региональное соглашение по использованию полосы 1605... 1705 кГц в Районе 2
(Рио де Жанейро, 1988 г.) устанавливает обязательства сторон, подписавших соглаше-
ние, координировать свои частотные присвоения фиксированной и подвижной служ-
бам, для которых нет утвержденных планов в полосе частот 1625... 1705 кГц относи-
тельно выделений радиочастот, соответствующих плану.
18
ГЛАВА 1
1.1.6. Заявление и регистрация
Частотное назначение, которое может использоваться несколькими странами и для которо-
го Администрация желает добиться международного признания, должно быть заявлено в
Бюро радиосвязи МСЭ с целью его внесения в Международный справочный регистр частот
(МСРЧ). Только частотное назначение, записанное в МСРЧ, имеет статус, который опреде-
ляет его соотношение с частотными назначениями других стран. Так, соблюдения некото-
рых международных обязательств можно требовать только в отношении частотных при-
своений, внесенных в МСРЧ и имеющих соответствующий статус.
Международный справочный регистр частот содержит записи обо всех используемых
частотах, заявленных в МСЭ. Как правило, МСРЧ содержит только те частотные назначе-
ния, которые используются на международной основе. Запись частотных назначений в
МСРЧ и их последующая публикация в Международном перечне частот (МПЧ) обеспечива-
ют предоставление всем Администрациям связи информации об использовании этих назна-
чений и о том, что их необходимо учитывать при любом будущем планировании, проводи-
мом на национальном, региональном или международном уровне.
Любое частотное назначение, использование которого предполагается на международ-
ном уровне, должно быть заявлено в Бюро радиосвязи с целью получения международного
признания. Кроме того, любое назначение, способное создавать помехи работе существую-
щих или будущих станций в другой стране или испытывать помехи со стороны этих стан-
ций, должно, как правило, быть заявлено в Бюро. Если данное назначение больше не ис-
пользуется, то должно быть представлено заявление об его исключении из Регистра.
Необходимость регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ частотных присвоений РЭС дру-
гих служб гражданского применения в случае, когда обязательной регистрации не требует-
ся, определяется пользователями, заказывающими и использующими РЭС [3].
Нет необходимости заявлять следующие частотные назначения, используемые на меж-
дународном уровне:
- частотные назначения, предусматривающие всеобщее использование (например, все-
мирные частоты 500 и 2182 кГц вызова в случае бедствия), частоты для передачи тра-
фика безопасности и бедствия; международные частоты спасательных и розыскных
мероприятий; международные частоты коммерческих радиотелефонных вызовов в ря-
де режимов (например, цифровой избирательный вызов); всемирные частоты радио-
пеленгации; всемирные и международные рабочие частоты судовых радиотелеграф-
ных станций в полосах СЧ; международные частоты связи кораблей с береговыми
станциями и частоты межкорабельной связи на СЧ, перечисленные в S11.13 РР;
- частотные назначения судовым станциям и подвижным станциям других служб (на-
пример, всемирные частоты, используемые симплексными судовыми и береговыми
ОБП-радиотелефонными станциями на ВЧ; всемирные рабочие частоты судовых
станций, оборудованных системами широкополосной телеграфии и специальными
системам ВЧ передачи; всемирные рабочие частоты, судовых станций, оборудован-
ными системами телеграфии и неспаренными (симплексными) системами передачи
данных на ВЧ; судовые вызывные частоты, используемые для передачи вызовов с ко-
дом Морзе А1А; судовые рабочие частоты, используемые для передачи сообщений с
кодом Морзе А1 А), перечисленные в S11.14 РР;
- частотные назначения станциям любительской службы, показанные в S 11.14;
- частотные назначения приемным станциям воздушной радионавигации в полосах, ис-
пользование которых регулируется Приложениями S26 и S27 [6].
ОБП-станции — радиостанции, в спектре частот которых есть одна боковая полоса (ОБП).
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА 19
1.1.7. Индивидуальные заявления частотных назначений
Индивидуальные заявления требуются в случаях, когда Бюро радиосвязи должно рассмот-
реть характеристики более подробно и определить статус частотного назначения при его за-
писи в МСРЧ.
Индивидуальные заявления требуются для следующих станций наземных служб:
- станций наземных служб, подпадающих под Планы назначения частот в Приложени-
ях S25, S26hS27h любые Планы назначения радиочастот;
- станций радиовещательной службы в любой полосе частот;
- станций всех наземных служб, находящихся в координационной зоне какой-либо зем-
ной станции спутниковой службы;
- станций, работающих в полосах, используемых совместно и на равных условиях
с космическими службами, если они превышают пределы излучаемой мощности, ус-
тановленные в соответствующих таблицах Приложения S7 и в S21.3;
- станций, работающих в полосах, используемых совместно и на равных условиях
с космическими службами и перечисленных в таблице S21.2.
Во всех иных случаях индивидуальных заявлений каждой станции не требуется, однако
Администрация связи может заявлять так называемые типовые станции, т.е. сообщить
в Бюро радиосвязи МСЭ основные характеристики станций, являющихся основными поль-
зователями спектра в данной полосе частот в пределах некоторой географической области.
Время подачи заявления о частотном назначении в Бюро радиосвязи, которое зависит
как от используемой полосы частот, так и от назначения станции, указано в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Время подачи заявления о частотном назначении
Время подачи заявки
За 5 лет до введения
в использование
За 3 года до введения
в использование
За 3 месяца до введения
в использование
Полосы частот
47,2...47,5 и
47,9...48,2 ГГц
В полосе, используемой
совместно с космической
службой
Назначение станции
Станция фиксированной службы
на высотных платформах
Станции наземных служб, подлежащих
координации со спутниковой сетью,
т.е. в пределах координационной зоны
приемной земной станции
Для всех остальных станций наземных служб,
подлежащих заявлению в Бюро радиосвязи
Запись частотного присвоения в МСРЧ осуществляется только после проверки соответ-
ствия заявленного частотного присвоения тем условиям, которые могут определить его ста-
тус. Так, Бюро проверяет:
- соответствует ли частотное присвоение ТРЧ и другим положениям РР (пределы излу-
чаемой мощности, классы излучения, минимальный угол места);
- соответствует ли частотное присвоение требованиям по его координации с другими
Администрациями, применимым к рассматриваемой радиослужбе и полосе частот;
- соответствует ли частотное присвоение всемирным и региональным планам назначе-
ний и присвоений частот (если частотное присвоение относится к радиослужбе, под-
чиняющейся плану, действующему в рассматриваемой полосе частот).
Если результаты этих проверок положительные, то назначение записывается в МСРЧ.
Следует помнить, что внесение записи в Справочный регистр не означает, что все действия
Администрации в отношении данного частотного присвоения завершены. Заявляющая Ад-
20
ГЛАВА 1
министрация должна сообщать в Бюро радиосвязи о всех изменениях, касающихся этого
частотного назначения.
В некоторых случаях в МСРЧ может быть внесена запись о назначении, не соответст-
вующем РР, например:
- когда назначение не соответствует ТРЧ (например, по уровню внеполосных излучений)
и/или когда оно не соответствует другим обязательным положениям РР (например, класс
излучения, предельная мощность и т.д.), оно может быть записано в МСРЧ, если заинте-
ресованная Администрация явно докажет, что данное назначение не будет создавать
вредных помех станциям, использующих частотные назначения в соответствии с РР;
- когда назначение соответствует ТРЧ и другим обязательным положениям РР, за ис-
ключением тех, для которых прописана обязательная процедура координации, оно
может быть записано в МСРЧ при выполнении следующих условий: 1) если заявляю-
щая Администрация утверждает, что процедура по координации или предварительно-
му согласованию не может быть успешно завершена; 2) если Бюро радиосвязи делает
вывод, что это новое назначение может создать вредные помехи частотным назначе-
нием Администраций, возражающим против его использования; 3) если заявляющая
Администрация утверждает, что новые назначения уже используются вместе с назна-
чениями, которые послужили основой отрицательного заключения, не менее четырех
месяцев и за это время не было ни одной жалобы на вредные помехи.
1.2. Управление использованием радиочастотного спектра
на национальном уровне
Ряд основополагающих документов по управлению использованием РЧС в России пред-
ставлены в Радиорегламенте РФ. Радиорегламент включает НТРЧ между радиослужбами
РФ в диапазоне частот от 3 кГц до 400 ГГц [8], частотные планы, утвержденные ГКРЧ для
ряда радиослужб, важнейшие законодательные правовые акты, регламентирующие порядок
выделения и присвоения (назначения) частот, контроля за их использованием в РФ, порядок
изготовления, приобретения, ввоза в РФ и использование на территории РФ РЭС, порядок
лицензирования видов деятельности в области радиосвязи и телерадиовещания на террито-
рии РФ, сертификации РЭС, перечень основных норм и стандартов на технические характе-
ристики РЭС, определяющие их ЭМС.
В Радиорегламенте РФ приведены основы международно-правовой защиты частотных
присвоений РЭС наземных и космических радиослужб, определены основные обязанности
юридических лиц по заявлению и регистрации в МСЭ частотных присвоений РЭС, порядок
подготовки материалов и ведения переписки по заявлению, координации и регистрации в
МСЭ частотных присвоений РЭС РФ, порядок рассмотрения вопросов, связанных с коорди-
нацией частотных присвоений РЭС иностранных государств, порядок проведения перегово-
ров по координации частотных присвоений РЭС.
Радиорегламент РФ служит руководством для операторов систем радиосвязи и радиове-
щания по правилам и процедурам использования средств радиосвязи, телевидения и радио-
вещания в РФ.
В Российской Федерации регулирование использования радиочастотного спектра осу-
ществляется межведомственным коллегиальным органом по радиочастотам при Мининфор-
мсвязи РФ (Государственной комиссией по радиочастотам), обладающим всей полнотой
полномочий в области регулирования радиочастотного спектра.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
21
В составе ГКРЧ представлены практически все министерства и ведомства, так или иначе
вовлеченные в процесс использования РЧС. Помимо Мининформсвязи и подчиненных ему
федеральных агентств и службы, это — Федеральное агентство по промышленности, Феде-
ральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, МВД, СВР, Мин-
обороны, Минюст, ФСО, Федеральное агентство по техническому регулированию и метроло-
гии, Федеральное космическое агентство, ФСБ, Федеральное агентство по печати и массовым
коммуникациям, Служба специальной связи и информации при ФСО [5-7, 9, 10].
ГКРЧ осуществляет выделение полос радиочастот на основе требований и условий рас-
пределения и использования полос радиочастот, которые определяются ТРЧ между радио-
службами РФ.
Выделение полос радиочастот осуществляется ГКРЧ по результатам рассмотрения на
заседании ГКРЧ материалов соответствующих заявлений граждан РФ или российских юри-
дических лиц. При этом учитывают результаты работы по оценке электромагнитной обста-
новки на заявленной территории и определению доступных полос радиочастот для оказания
услуг связи. Необходимость проведения указанной работы определяется решением ГКРЧ.
Эти работы проводятся по техническому заданию Федерального агентства связи и по согла-
сованию с Минобороны, ФСО (Спецсвязи) с привлечением научно-исследовательских и
проектных организаций, а также заинтересованных федеральных органов исполнительной
власти и российских юридических лиц.
Результаты работы по оценке электромагнитной обстановки и определению доступных по-
лос радиочастот для оказания услуг связи на заявленной территории РФ должны содержать:
- полосы радиочастот, доступные для оказания услуг связи с использованием РЧС;
- основные сведения о планируемой к использованию радиотехнологии и допустимые
технические данные заявленных РЭС, определяющие их ЭМС с действующими РЭС
различного назначения;
- минимально необходимую полосу радиочастот для реализации оператором связи за-
явленной радиотехнологии, достаточную для оказания услуг связи с заданным качест-
вом определенному числу потенциальных пользователей этой сети связи;
- условия использования полосы радиочастот для создания сети радиосвязи;
- возможное количество операторов связи для создания сетей связи с использованием
заявленной радиотехнологии в доступной полосе радиочастот.
По результатам указанной работы принимается решение ГКРЧ, которое должно содержать:
- полосы радиочастот, доступные для оказания услуг связи на заявленной территории с
использованием заявленной радиотехнологии, и условия использования этих полос
радиочастот для создания сети радиосвязи;
- условия обязательного подтверждения установленных требований к средствам связи
(радиоэлектронным средствам) или высокочастотным устройствам;
- возможное количество операторов связи для создания ими сетей связи на заявленной
территории.
В полосах радиочастот категорий совместного пользования радиоэлектронными средст-
вами любого назначения и преимущественного пользования радиоэлектронными средства-
ми гражданского назначения выделение полос радиочастот для радиоэлектронных средств
любого назначения, а в полосах радиочастот категории преимущественного пользования ра-
диоэлектронными средствами, используемыми для нужд государственного управления, вы-
деление полос радиочастот для радиоэлектронных средств гражданского назначения осуще-
ствляется Государственной комиссией по радиочастотам.
Выделение полос радиочастот осуществляется на десять лет или на меньший заявлен-
ный срок.
22
ГЛАВА 1
Решения ГКРЧ о выделении полос радиочастот не дают права на использование радио-
частот или радиочастотных каналов РЭС и высокочастотными устройствами. Право на ис-
пользование разрешенных полос радиочастот для разработки, производства, модернизации,
ввоза из-за границы или применения на территории РФ РЭС (высокочастотных устройств)
не может быть передано другим юридическим или физическим лицам без оформления уста-
новленным порядком соответствующего решения ГКРЧ.
При отрицательном решении о выделении полосы радиочастот заявитель в письменной
форме уведомляется о принятом решении с обоснованием причин такого отказа. Использо-
вание радиочастот или радиочастотных каналов допускается только на основании разреше-
ния на использование радиочастот или радиочастотных каналов.
Присвоение (назначение) радиочастот или радиочастотных каналов для РЭС граждан-
ского назначения осуществляется Федеральным агентством связи по заключению радиочас-
тотной службы при Россвязи на основании заявлений российских граждан или юридиче-
ских лиц.
Полномочия Россвязи в части управления использованием РЧС:
- проведение экспертизы с целью определения возможности использования РЭС и
ЭМС с действующими и планируемыми к использованию РЭС гражданского назначе-
ния;
- обеспечение проведения международной процедуры координации использования ра-
диочастотных присвоений, в том числе орбита л ьно -частотных позиций для космиче-
ских аппаратов;
- присвоение (назначение) радиочастот или радиочастотного канала для РЭС на основа-
нии решения ГКРЧ;
- регистрацию присвоения (назначения) радиочастот и радиочастотных каналов.
Радиочастоты или радиочастотные каналы для РЭС любого назначения могут быть при-
своены (назначены) при положительном заключении экспертизы о возможности использо-
вания заявленных РЭС и об их ЭМС с действующими и планируемыми для использования
РЭС.
Указанная экспертиза проводится уполномоченной организацией радиочастотной служ-
бы, органами Минобороны или ФСО.
Для получения заключения экспертизы для РЭС гражданского назначения заявители
представляют в радиочастотную службу все необходимые материалы.
Экспертиза проводится на основании расчетов ЭМС с действующими и планируемыми
РЭС с учетом необходимости проведения международной правовой защиты частотных при-
своений. В ходе проведения экспертизы выполняется также формирование частотно-терри-
ториальных планов с привлечением при необходимости соответствующих уполномоченных
организаций Минобороны и/или ФСО, согласование планируемых присвоений (назначе-
ний) радиочастот или радиочастотных каналов и мест размещения РЭС с Минобороны.
В отдельных случаях, предусмотренных решениями ГКРЧ, согласование присвоений радио-
частот проводится также с ФСО.
Места размещений стационарных РЭС гражданского назначения согласуются [8]:
- с ФСО и ФСБ — для РЭС, размещаемых на территории Москвы и Санкт-Петербурга;
- с ФСО — для РЭС, размещаемых на высотных зданиях в столицах республик, крае-
вых, областных и районных центрах РФ, а также для РЭС, размещаемых на объектах
ФСО на территории РФ.
Кроме того, обязательными к согласованию с органами ФСО являются места (площад-
ки) размещения:
- ТВ передатчиков (6 ТВ канал);
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
23
- ОВЧ ЧМ радиовещательных передатчиков (в полосе радиочастот 99,5... 103 МГц
с мощностью более 5 кВт);
- KB передатчиков (мощностью более 1 кВт);
- земных станций фиксированной спутниковой службы (на условиях, определяемых ре-
шениями ГКРЧ).
Если на этапе согласования радиочастот или радиочастотных каналов для РЭС граждан-
ского назначения выявляется необходимость проведения натурных испытаний на ЭМС, ра-
диочастотная служба оформляет заключение экспертизы для получения разрешения на про-
ведение таких испытаний. Заказчиком работ по проведению натурных испытаний является
заявитель.
1.2.1. Распределение полос частот между различными радиослужбами
Таблица распределения полос частот между радиослужбами является основополагающим
документом, регламентирующим распределение и условия использования частот в РФ юри-
дическими и физическими лицами, заказывающими, разрабатывающими или закупающими
за границей РЭС, а также осуществляющими планирование использования частот для дей-
ствующих РЭС [7]. Однако ТРЧ не дает право использовать полосы (номиналы) частот для
разработки, производства, ввоза из-за границы и эксплуатации РЭС без получения надлежа-
щим образом оформленного разрешения соответствующего федерального органа.
В Приложении 1.3 приведены несколько фрагментов из НТРЧ, в которых приведено
распределение полос частот между различными радиослужбами с учетом выделения полос
частот для различных технологий радиосвязи. В колонке 1 этой таблицы приводится рас-
пределение полос частот и номера примечаний международного Регламента радиосвязи для
Района 1. В колонке 2 указаны полосы частот и радиослужбы, которым распределены эти
полосы в РФ, а также номера примечаний, в которых уточняются условия использования
полос (номиналов) частот в Российской Федерации. Текст примечаний, как правило, приво-
дится на странице, следующей за таблицей, в которой эти примечания упоминаются впер-
вые. В колонке 3 указывается категория использования полос частот, а именно:
- ПР — полоса частот, предназначенная для преимущественного использования РЭС
правительственного назначения;
- ГР — полоса частот, предназначенная для преимущественного использования РЭС
гражданского назначения;
- СИ — полоса частот, предназначенная для совместного использования РЭС прави-
тельственного и гражданского назначения.
Как и в МТРЧ, службы, указанные в колонках 1 и 2 национальной ТРЧ, могут иметь две
категории приоритетности: первичные и вторичные. Первичные службы напечатаны в таб-
лице прописными буквами (например, ФИКСИРОВАННАЯ), вторичные службы — строч-
ными буквами (например, подвижная).
Как уже отмечалось в разд. 1.1, насчитывается более четырех десятков служб, например:
- фиксированная служба — служба радиосвязи между определенными фиксированны-
ми пунктами;
- воздушная служба — служба радиосвязи между определенными фиксированными
пунктами, предназначенная в основном для обеспечения безопасности воздушной на-
вигации и для регулярности, эффективности и экономичности работы воздушного
транспорта;
- подвижная служба — служба радиосвязи между подвижной и сухопутной станциями
или между подвижными станциями;
24
ГЛАВА 1
- сухопутная подвижная служба — подвижная служба между базовыми станциями и
сухопутными подвижными станциями или между сухопутными подвижными стан-
циями;
- воздушная подвижная служба — подвижная служба между стационарными станция-
ми воздушной подвижной службы и станциями воздушных судов или между станция-
ми воздушных судов, в которой могут участвовать станции спасательных средств.
Станции радиомаяков-указателей места бедствия также могут участвовать в этой
службе на определенных частотах бедствия и аварии;
- воздушная подвижная спутниковая служба — подвижная спутниковая служба, в ко-
торой подвижные земные станции устанавливаются на борту воздушного судна.
Станции спасательных средств и станции радиомаяков-указателей места бедствия
также могут участвовать в этой службе;
- радиовещательная служба — служба радиосвязи, передачи которой предназначены
для непосредственного приема населением. Эта служба может осуществлять передачи
звукового вещания, телевидения или другие виды передач;
- служба радиоопределения — служба радиосвязи для целей радиоопределения;
- радионавигационная служба — служба радиоопределения, используемая для целей
радионавигации;
- воздушная радионавигационная служба — радионавигационная служба, предназна-
ченная для обслуживания воздушных судов и безопасности их эксплуатации;
- радиолокационная служба — служба радиоопределения для целей радиолокации.
При этом станции вторичной службы не должны причинять вредных помех станциям
первичной службы и не могут требовать защиты от вредных помех со стороны станций пер-
вичной службы.
ГКРЧ выделяет полосы радиочастот для РЭС и высокочастотных устройств граждан-
ского назначения в полосах радиочастот всех категорий, а также для РЭС, используемых
для нужд государственного управления, в том числе президентской и правительственной
связи, нужд обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка в по-
лосах радиочастот категории СИ и ГР.
В категории ПР выделение полос радиочастот РЭС для нужд государственного управле-
ния, в том числе президентской и правительственной связи, нужд обороны страны, безопас-
ности государства и обеспечения правопорядка, осуществляется Министерством обороны и
Федеральной службой охраны РФ.
Выделение полос радиочастот осуществляется решениями ГКРЧ, исходя из принципа
недопустимости бессрочного выделения полос радиочастот.
1.2.2. Государственная техническая политика использования РЧС
В бывшем СССР организация системы управления использованием РЧС была направлена
на удовлетворение потребностей правительственных служб и силовых ведомств. Только 4%
частотного спектра предназначалось для использования преимущественно гражданскими
радиосредствами, остальные 96% использовались либо совместно, либо преимущественно
в интересах национальной обороны и безопасности. Такой подход к использованию РЧС
создавал серьезные препятствия для развития в России систем радиосвязи гражданского на-
значения и вещания. В результате такой технической политики НТРЧ имела и продолжает
иметь серьезные отличия от Регламента радиосвязи МСЭ.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
25
В последнее десятилетие XX века явной стала тенденция экономической и технологической
интеграции разных стран мира. Такая интеграция интенсивно происходит в Европе. В области
телекоммуникаций это проявляется, в частности, в том, что во всех европейских странах вне-
дряется однотипное оборудование радиосвязи и вещания, разработанное по стандартам Евро-
пейского института стандартизации в области электросвязи (ETSI), и осуществляется единая
техническая политика использования РЧС всеми европейскими странами. Эта техническая по-
литика отражена, в частности, в разработанной европейскими странами региональной ТРЧ, ко-
торая, начиная с 2010 г., будет определять использование РЧС во всех европейских странах.
Вопрос о гармонизации использования частотного ресурса весьма важен для мирового
сообщества. Одной из ведущих международных тенденций является стремление европей-
ских государств — членов СЕПТ к согласованному использованию РЧС в рамках Европы.
В настоящее время закладываются основы европейского сотрудничества в области исполь-
зования частотного ресурса с участием большинства европейских стран, в том числе и РФ.
В США и странах, входящих в блок НАТО, доля РЧС, используемая для РЭС правитель-
ственного назначения и полностью покрывающая потребности служб, обеспечивающих нуж-
ды обороны и национальной безопасности страны, составляет примерно 30%. Остальной час-
тотный ресурс отводится преимущественного для развития служб гражданского назначения.
В европейских странах в 1990-2000 гг. были проведены детальные исследования вопросов
перспективного использования РЧС и приняты Решения Европейского радиобюро (ERO), ус-
танавливающие график высвобождения в странах европейского континента полос частот, не-
обходимых для развития многих перспективных технологий радиосвязи и вещания, в том
числе РЭС правительственного назначения и устаревших РЭС гражданского назначения.
В РФ этому вопросу также уделяется серьезное внимание. В соответствии с Постановле-
нием Правительства (№413 от 26.05.2000 г.) в РФ проводятся работы по максимально воз-
можному сближению распределения и условий использования РЧС с установленными Регла-
ментом радиосвязи МСЭ распределением и условиями использования радиочастот для Рай-
она 1 [11]. Такое сближение требует проведение крупных исследовательских работ, итогом
которых должно стать создание технической и правовой базы для пересмотра использования
РЧС различными службами в России. Проводятся технико-экономические исследования, ре-
зультаты которых должны дать оценку затрат, связанных с переводом ряда РЭС средств из
тех полос частот, которые в перспективе будут выделяться в России для новых технологий ра-
диосвязи и вещания. (Например, Программа по переводу радиотехнической системы ближней
навигации и посадки (РСБН) из диапазона 900 МГц в международный диапазон частот.)
Правительство РФ одобрило Программу мер (распоряжение № 1564-р от 23 ноября
2001 г.) по освобождению радиочастотного диапазона для систем подвижной сотовой связи
и по модернизации наземного и бортового оборудования РСБН.
Проводится широкий комплекс работ, связанных с внедрением перспективных техноло-
гий связи и вещания. Созданы опытные зоны и внедряются цифровое вещание, а также дру-
гие перспективные технологии.
Всему этому предшествовала большая административно-организационная работа. Принято
более двух десятков Решений ГКРЧ и приказов Минсвязи России по проблемам создания сис-
тем сухопутной подвижной связи 3-го поколения, цифрового телевидения и радиовещания, а
также по проблемам перехода от аналоговых систем радиосвязи и вещания к цифровым.
Только за последние несколько лет ГКРЧ, учитывая постоянно растущие потребности в
частотах для нужд различных служб хозяйствующих субъектов РФ, а также для нужд пра-
вительственной связи, безопасности, правопорядка и обороны страны:
- одобрила и ввела в действие План распределения радиочастот диапазона 160 МГц и
условия их использования радиосредствами гражданского назначения;
26
ГЛАВА 1
- утвердила и ввела в действие План распределения полос радиочастот в диапазоне
390...470 МГц между РЭС гражданского применения;
- упорядочила распределение полос радиочастот в диапазоне 800 МГц для радио-
средств гражданского назначения;
- приняла ряд других важных решений, касающихся использования конкретных полос
радиочастот различными радиослужбами.
В результате удалось создать дополнительные условия для развития телевидения и ра-
диовещания, подвижной и фиксированной связи, увеличить число полос частот совместно-
го использования общей шириной 4 МГц в метровом, 122 МГц в дециметровом и 3550 МГц
в сантиметровом диапазонах волн, а также впервые в РФ ввести в ТРЧ категорию полос
частот преимущественного использования средствами гражданского назначения (ГР).
В последние годы продолжалась работа по решению вопросов более эффективного ис-
пользования частотного ресурса для развития перспективных радиотехнологий гражданско-
го назначения в наиболее удобных и освоенных диапазонах. При этом проводилась полити-
ка внедрения новых радиотехнологий с экономным использованием радиочастот, которая
является одним из общепризнанных путей повышения эффективности использования РЧС.
Другой путь состоял в поиске возможностей и разработке условий одновременного со-
вместного использования конкретных полос частот несколькими службами. С этой целью
проведены исследования по определению условий совместимости различных РЭС, что по-
зволило разработать или уточнить нормы частотно-территориального разноса и разработать
конкретные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости ряда РЭС гра-
жданского и военного применения.
На основании исследований в этих направлениях были приняты решения:
- об использовании полосы частот 1880... 1900 МГц для оборудования беспроводной
телефонной связи технологии DECT;
- о перспективах и условиях использования диапазона 1,7...2,1 ГГц подвижными систе-
мами радиосвязи общего пользования;
-о выделении отдельных участков (полос) радиочастот в пределах 1710... 1785
и 1805... 1880 МГц для построения сети сотовой сухопутной подвижной радиосвязи
с применением оборудования стандарта GSM-1800;
- об использовании полос радиочастот 300...308 и 336...344 МГц радиосредствами су-
хопутной подвижной и фиксированной служб гражданского применения и др.
В 1999 г. был утвержден план распределения и условий использования полосы частот
1600...4200 МГц РЭС различного назначения.
Эти и другие решения ГКРЧ, принятые в последние годы, одобренные ГКРЧ планы рас-
пределения и условия использования частот РЭС различных радиослужб уточняют дейст-
вующую ТРЧ.
В связи с решениями Всемирных конференций радиосвязи 1997, 2000 и 2003 гг. в на-
стоящее время проводится корректировка ТРЧ между радиослужбами РФ в диапазоне час-
тот от 3 кГц до 400 ГГц.
В концепции развития рынка телекоммуникационных услуг в РФ, получившей одобре-
ние Правительства, отмечается, что государственное регулирование использования частот
должно быть направлено на гармонизацию использования РЧС в соответствии с междуна-
родными договорами РФ и на продолжение работ в области конверсии РЧС. Проблема кон-
версии РЧС определена как одна из ключевых проблем и в новом Законе РФ «О связи» [4].
Эта концепция используется в настоящее время при корректировке НТРЧ.
В последнее время наблюдается растущий интерес к проблеме перераспределения час-
тот или, как говорят в мире, реформирования РЧС. Можно уверенно предсказать, что техно-
логические достижения в области цифрового звукового радиовещания и в области подвиж-
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
27
ной связи UMTS/IMT-2000 в скором времени потребуют изменений подходов к распределе-
нию полос частот диапазона 862...3400 МГц. Это в свою очередь повлечет за собой измене-
ния в распределении частот другим службам и системам.
Что касается изменений в использовании спектра, связанных с необходимостью обеспе-
чения частотным ресурсом сетей сотовой подвижной связи, то здесь целесообразно отме-
тить ряд характерных для России моментов. В диапазоне 900 МГц в настоящее время из об-
щей полосы частот, отведенной для развития сетей GSM-900, используется только 15%
(за исключением Московского региона, где задействовано более 50%), что существенно
тормозит развитие этих сетей. Обеспечение сетей GSM-900 частотным ресурсом должно
осуществляться на основе привлечения финансовых средств заинтересованных операторов
на проведение организационно-технических мер по сокращению используемой средствами
радионавигации полос радиочастот в диапазоне 890...960 МГц и выведения из эксплуата-
ции РЭС воздушной радионавигации по окончании амортизационного срока.
Процесс высвобождения необходимых полос частот для сетей GSM-1800 должен бази-
роваться как на основе планового выведения из эксплуатации РЭС фиксированной службы
по окончании амортизационного срока функционирования данных РЭС, так и динамичного
процесса перевода этих РЭС на основе инвестиций заинтересованных операторских компа-
ний в другие диапазоны частот выше 11 ГГц.
Использование полос частот 1900...2025 и 2ПО...2200 МГц для систем подвижной связи
3-го поколения возможно при условии высвобождения этих полос от использования РЭС фик-
сированной службы правительственного и гражданского назначения либо при обеспечении ус-
ловий совместной работы при соблюдении необходимых частотно-территориальных разносов.
Проведенные исследования возможностей создания опытных сетей наземного сегмента
подвижной связи 3-го поколения на территории Москвы и Санкт-Петербурга позволили
рассмотреть в ближайшей перспективе использование полос частот 1927,5... 1932,5,
1932,5... 1937,5, 1937,5...1942,5, 2015...2020, 2020...2025, 2117,5...2122,5, 2122,5...2127,5,
2127,5...2132,5 МГц. В пределах указанных полос созданы опытные сети UMTS и опреде-
лены основные направления по их внедрению на территории РФ. Разработаны нормы час-
тотно-территориального разноса, определены условия совместного использования радио-
частотного спектра и проводятся экспериментальные исследования ЭМС РЭС сетей IMT-
МС с РЭС гражданского применения в диапазоне частот 2 ГГц. Разрабатываются возмож-
ные сценарии использования полосы частот 1920... 1980/2110...2170 МГц при одновремен-
ном развертывании сетей стандарта UMTS и IMT-MC и условия их совместного использо-
вания с РЭС существующих служб.
Необходимо подчеркнуть, что перераспределение полос частот, как таковое, является
длительным и часто применяемым средством управления использованием РЧС, служащим
для стратегического планирования спектра, нацеленного на его эффективное использование,
а также, во многих случаях, на международную гармонизацию использования спектра.
В последнее время в РФ большое внимание уделяется вопросам совершенствования
системы управления использования РЧС и конверсии РЧС как одному из основных путей
повышения эффективности его использования.
1.3. Экономические методы управления использованием РЧС
Радиочастотный спектр — один из наиболее дефицитных природных ресурсов, различные
возможности использования которого расширяются день ото дня. Чем эффективнее этот ре-
сурс используется, тем активнее происходит социальное и экономическое развитие страны.
Традиционная административная система управления использованием спектра вполне ус-
пешно работала до определенного момента. Сегодня же перед ней встает все больше проблем.
28
ГЛАВА 1
Одна из них чисто экономическая — необходимость восстановления равновесия между спросом
и предложением данного ресурса. Решение этой проблемы требует разработки новых экономи-
ческих методов управления использованием РЧС. Эти методы, дополняя собой традиционные
технические, регуляторные и законодательные процедуры, позволят создать современную сис-
тему управления использованием спектра. Целью совершенствования современной отечествен-
ной системы управления использованием РЧС является создание такой структуры управления,
которая бы усилила роль рыночных механизмов в управлении использованием спектра.
Для решения части этих задач могут применяться различные процедуры. Некоторые из
них описаны в Справочнике МСЭ «Управление использованием спектра на национальном
уровне» [1]. Они, хотя и являются сложными, тем не менее могут быть внедрены при нали-
чии соответствующих финансовых ресурсов, технического опыта и времени.
В нашей стране в соответствии с Законом «О связи», который вступил в силу 1 января
2004 г., частоты для работы различных радиосистем должны выделяться на платной основе.
Для пользователей должна устанавливаться разовая и ежегодная плата за использование ра-
диочастот. Целевое предназначение этой платы — обеспечение функционирования системы
радиоконтроля (контроля за использованием радиочастот), конверсии РЧС и финансирова-
ние мероприятий по переводу действующих РЭС в другие полосы радиочастот.
Порядок определения размеров разовой ежегодной платы, ее взимания, распределения и
использования должен быть определен Правительством РФ. Размеры разовой и ежегодной
платы должны устанавливаться дифференцированно в зависимости от используемых диапа-
зонов радиочастот, количества радиочастот и применяемых технологий.
Разделим проблемы, стоящие перед регулятором, внедряющим экономические методы
управления РЧС, на три категории.
Категория 1: Как финансировать управление использованием спектра?
Каковы основные принципы финансирования?
Каковы экономические меры повышения эффективности управления ис-
пользованием спектра?
Каковы преимущества и недостатки этих мер?
Какие факторы (географические, топографические, инфраструктурные, со-
циальные, юридические) могут повлиять на выбор и применение этих мер?
Категория 2: На основании каких критериев распределять ресурс?
Какую прибыль может извлечь государство из использования спектра
и как ее оценить количественно с целью сравнения конкретных подходов
к управлению спектра по параметру цена/выгода?
Как смоделировать выгоду в экономической форме и как проверить при-
годность моделей?
Какие факторы могут повлиять на выгоды, извлекаемые Администраци-
ей из использования РЧС, включая государственные службы обеспече-
ния безопасности человеческой жизни?
Категория 3: Как определить цену спектра?
Категория 4: Дополнительные методы управления использованием спектра.
Какие еще существуют подходы к управлению использованием спектра,
включая привлечение некоммерческих и частных организаций?
Какие необходимы технические, эксплуатационные и регуляторные ме-
ры для реализации этих подходов в аспекте: инфраструктуры страны;
управления использованием региональных и международных аспектов
(например, регистрация, координация, радиоконтроль)?
Ниже рассматриваются пути решения указанных проблем.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
29
1.3.1. Экономические подходы к управлению РЧС
и его финансирование
В отчете МСЭ «Экономические подходы к управлению использованием спектра на нацио-
нальном уровне» [12] сказано, что каждая Администрация должна найти способ надежного
получения достаточной прибыли для содержания системы управления использованием
спектра. Адекватное финансирование этой системы может оказаться критичным для ввода в
действие новых радиосредств и их беспомеховой работы. Кроме того, правильно финанси-
руемая программа управления использованием спектра создает благоприятные условия ра-
боты провайдеров услуг и производителей оборудования. Недостаточное финансирование
может помешать внедрению новых радиослужб или затормозить его. Действительно, про-
вайдеры могут отказаться предоставлять услуги в стране, где не обеспечено эффективное
управление использованием спектра, с тем, чтобы найти более благоприятную правовую
среду в этой сфере в других странах.
Существующие подходы к финансированию управления использованием РЧС состоят в
следующем.
Традиционное финансирование из бюджета. До недавнего времени фактически все
страны финансировали свои программы управления использованием спектра из бюджета
страны. Обычно объем выделяемых средств зависел от приоритетов правительства, возмож-
ности которого ограничены налоговыми поступлениями.
Платежи за использование спектра. Этот подход включает оплату некоторых или
всех разрешений на использование спектра. Сегодня некоторые страны полностью или час-
тично финансируют свои программы управления использованием спектра из этих платежей.
Тарифы установлены исходя из разных подходов, а формулы для вычисления платежей мо-
гут быть как простыми, так и сложными.
Аукционы. Еще одним способом финансирования управления использованием спектра
является проведение аукционов по продаже прав на использование того или иного участка
спектра.
В настоящее время ни одна страна мира не финансирует систему управления использо-
ванием спектра только за счет доходов, полученных от аукционов. Интересно, однако, что
такие доходы в США в последние годы намного превысили стоимость управления исполь-
зованием спектра.
Рассмотрим преимущества и недостатки этих подходов.
Бюджетное финансирование успешно использовалось в некоторых развитых странах
много лет. Однако такой подход в значительной мере зависит от осознания администрацией
важности радиосвязи и управления использованием спектра. Национальные правительст-
венные организации, имеющие дело с множеством вопросов, часто незнакомы с проблема-
ми использования спектра или влияния радиосвязи на национальную экономику. Кроме то-
го, при таком подходе финансовое бремя несут не только те, кто получает выгоды от ис-
пользования спектра, но и все граждане в виде косвенного налога.
Метод лицензионных платежей также успешно использовался во многих странах; он
позволяет заранее определить доходы, которые могут быть направлены на управление ис-
пользованием спектра, при этом расходы на это управление оплачивают те, кто получает
выгоды от использования спектра. Размер платежей может, в частности, определяться с уче-
том оплаты управленческих услуг. Однако довольно сложно определить размер платы для
каждого типа использования радиосвязи. Сумма платежей может оказаться недостаточной
для компенсации расходов на управление использованием спектра. Тем не менее для обес-
печения полного финансирования управления использованием спектра можно разработать
30
ГЛАВА 1
схему лицензионных платежей, которые покрывают дополнительные затраты на регулиро-
вание. Так, в дополнение к обязательным платежам с пользователей спектра могут взимать-
ся сборы за право участия в конкурсах, лотереях и аукционах.
Преимущества аукционного подхода состоят в том, что результаты аукциона доволь-
но точно отражают цену спектра и возлагают расходы за управление спектром на тех, кто
прямо получает выгоды от его использования. Однако недостаток этого подхода состоит
в том, что размер прибыли не определен и может быть больше или меньше того, что необ-
ходимо для надлежащего финансирования управления использованием спектра. (В США,
например, в 1994-1996 годы доходы от аукционов по продаже спектра значительно превы-
сили ожидания, в то время как доходы от недавних аукционов были ниже предварительных
оценок.)
Если доходы превышают необходимую сумму, то их часть может быть возвращена го-
сударству, если доход ниже, то для поддержки всех необходимых функций управления ис-
пользованием спектра придется привлекать бюджетное финансирование или проценты от
лицензионных платежей. В принципе можно попытаться гарантировать достаточность до-
ходов, установив минимальные ставки для начальных заявок, однако, если эти ставки будут
слишком велики, не будет получено никаких заявок.
При определенных условиях аукционы могут быть неприемлемы. Так, аукционы не мо-
гут проводиться, если есть только одна заявка (при этом по условиям конкурс не может со-
стояться, а значит, спектр не будет использоваться вообще, и государство не получит ника-
кой прибыли), а также если невозможно определить правила использования продаваемого
участка спектра (например, при внедрении новых технологий, таких как цифровое теле- или
радиовещание), либо если предполагаемые затраты на проведение аукциона превышают
ожидаемый доход.
1.3.2. Экономика повышения эффективности
использования спектра
Первой экономической задачей для любого ресурса, включая спектр, является получе-
ние от него максимальной выгоды для общества. Экономисты называют это эффективным
экономическим распределением ресурса. Считается, что ресурс эффективно распределен
и общая прибыль для общества максимальна, если ресурс невозможно перераспределить
так, чтобы кому-то стало лучше, но при этом никто бы не пострадал. Такое распределение
ресурсов известно как «критерий оптимальности Парето», названный в честь его разра-
ботчика — итальянского экономиста Вильфредо Парето. Однако строгое следование это-
му критерию при принятии решений значительно ограничивает выбор вариантов для
управления использованием спектра, потому что при любом решении всегда найдется
кто-либо, кому будет хуже; следовательно, более достижим менее ограничивающий «по-
тенциальный критерий» Парето. Этот критерий устанавливает, что перераспределение ре-
сурсов ведет к росту социального благосостояния в целом и, следовательно, должно про-
водиться, если те, кому после перераспределения становится лучше, могут, в принципе,
полностью компенсировать потери тех, кому станет хуже, и иметь при этом большую
прибыль, чем до перераспределения.
Второй экономической задачей является определение цены ресурса. Экономисты оп-
ределяют стоимость ресурса, будь то спектр радиочастот, нефть или лесоматериалы, как
функцию от ренты (или дохода, который он приносит). Права или привилегии по добыче
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
31
нефти имеют ценность для компаний, которые могут продать эту нефть потребителям или
использовать ее как горючее для своего транспорта. Точно так же права или привилегии
в отношении использования РЧС имеют ценность для пользователей, которые могут прода-
вать услуги связи или использовать радиотехнологии в производстве других товаров или
услуг (например, радиотакси). Ренту, взимаемую за ресурс, можно количественно опреде-
лить ценой, по которой этот ресурс выставляется на открытый рынок. Если пользователь
бесплатно получает разрешение на спектр, имеющее некую стоимость, то он получает рен-
ту, определенную ценой этого спектра.
Ценность спектра отражается в двух свойственных ему показателях ренты: ренте дефи-
цита и дифференциальной ренте.
Рента дефицита существует, поскольку спрос на спектр, по крайней мере в определен-
ных диапазонах и в определенное время, превышает предложение.
Дифференциальная рента существует, поскольку каждому диапазону частот присущи
свои характеристики распространения радиоволн, что делает его пригодным для определен-
ных радиослужб. Доступ к ресурсу в наиболее пригодном диапазоне частот может миними-
зировать затраты на создание системы связи и оптимизировать качество ее работы. Диапа-
зоны, пригодные для множества различных радиослужб, использующих недорогое оборудо-
вание, имеют большую ценность, чем диапазоны, пригодные только для одного типа служ-
бы, использующего дорогостоящее оборудование.
Однако ценность любых диапазонов может быть существенно снижена, если в кон-
кретной географической области они используются совместно. Несмотря на то что в ряде
случаев обеспечивается совместимость РЭС и спектр при этом используется эффективно,
передатчики, работающие на одних частотах в одном географическом районе, могут соз-
давать взаимные помехи, что понижает ценность данной полосы частот на данной терри-
тории в данное время.
Теоретически целей оптимальности и доходности использования ресурса можно дос-
тичь созданием свободного рынка спектра. На таком рынке должны быть четко определены
права владения на все спектральные присвоения, которые могли бы передаваться, объеди-
няться и разделяться, а также использоваться для любых целей, подходящих для владельца,
до тех пор, пока это использование не нарушает права владения других пользователей спек-
тра. Однако такое положение дел нереализуемо. Сегодня в эфире работают технически раз-
ные радиослужбы (радиовещание, подвижные, наземные и спутниковые), и необходимо
обеспечить отсутствие помех между ними. То есть для создания такого «идеального» рынка
спектра потребовался бы исключительно сложный инженерный анализ, в ходе которого не-
минуемы споры между пользователями спектра. Есть и другие причины для наложения оп-
ределенных ограничений на свободу рынка спектра. Например:
- необходимость удовлетворять важные правительственные, научные и другие социаль-
ные потребности;
- может быть желательным введение ограничений на объединение прав владения на
участки спектра отдельных пользователей для предотвращения монопольного доми-
нирования на рынке;
- присвоение конкретных полос частот определенным пользователям в рамках страны
или на основе многосторонних международных соглашений позволит сократить но-
менклатуру производимого оборудования;
- международное распределение полос частот для всемирных пользователей спектра,
таких как подвижные средства связи на кораблях и самолетах, способствует тому, что
отпадает необходимость иметь на борту множество различных РЭС для выполнения
одних и тех же функций связи.
32
ГЛАВА 1
1.3.3. Проблемы распределения РЧС между пользователями
В настоящее время при распределении РЧС между пользователями действует правило, в со-
ответствии с которым заявитель, первым представивший радиочастотную заявку, имеет
право первенства на получение частот. Однако в рыночных условиях это правило теряет
свой смысл. Мировая практика предлагает несколько способов распределения спектра.
Нерыночные подходы к присвоению спектра. При выборе лучшего конкуренты, пре-
тендующие на участок спектра, формально сравниваются на основе заранее известных кри-
териев (обычно это количество абонентов, качество обслуживания и срок до начала предос-
тавления услуг). Специальная комиссия выбирает лучшего по данным критериям претен-
дента и ему выдает лицензию. Однако эта процедура может быть очень длительной и трудо-
емкой, и все равно спектр может быть выделен не тому, кто будет использовать его наибо-
лее эффективно; кроме того, никакой прибыли регулятор не получит до тех пор, пока не по-
ступят платежи за лицензию и/или за использование РЧС. Немаловажно и то, что в таких
случаях решение нередко принимается на основе незначительных различий между претен-
дентами и это может приводить к обжалованию решения теми, кто лицензию не получил.
В лотерее лицензиаты выбираются случайно. Лотереи могут несколько уменьшить ад-
министративные расходы на создание комиссии и проведение слушаний, но могут повлечь
за собой затраты другого типа, например на обработку большего числа документов. Кроме
того, лотереи распределяют спектр по воле случая, т.е. не тому, кто оценивает его наиболее
высоко. Победители лотереи во многих случаях передают (продают) свои права на исполь-
зование спектра другим участникам. Лотереи, не предусматривающие значительных заявоч-
ных сборов или других мер, которые гарантируют намерение претендента предоставлять
услуги, ведут к поощрению спекуляции.
Подход к присвоению на рыночной основе.
Аукционы. На аукционе лицензии достаются тому, кто оценивает их наиболее высоко,
причем орган управления использованием РЧС, проводя аукционы, получает прибыль. Од-
нако, как и в случае с неограниченным рынком спектра, аукционы могут способствовать за-
хвату спектра со стороны мощных концернов. Имея в своем распоряжении значительные
средства, такие концерны со временем могут оказаться монопольными хозяевами спектра в
одном или нескольких диапазонах частот, либо в ряде регионов страны. В результате ока-
жется, что на рынке представлен только один поставщик услуг. Рынок перестает быть кон-
курентным, рыночные механизмы перестают действовать, и в результате применения «ры-
ночного» подхода получаем монополию, которая, как известно, гарантирует только макси-
мум прибыли монополиста, а вовсе не экономическую эффективность использования ресур-
са. Для того чтобы этому воспрепятствовать, должны быть установлены ограничения на до-
лю спектра, которую может приобрести отдельное юридическое лицо.
Кроме того, в результате продажи спектра с аукциона с рынка могут исчезнуть социаль-
но необходимые, но малопривлекательные для провайдера услуги.
Хотя аукционы являются механизмом присвоения частот, наиболее подходящим для
обеспечения начального экономически эффективного распределения спектральных ресур-
сов, они не гарантируют продолжения использования спектра экономически эффективным
образом в будущем. Как и в случаях с другими ресурсами, экономисты рекомендуют разре-
шать пользователям передавать свои права на использование спектра и обеспечивать поль-
зователям высокую степень гибкости в выборе потребительских услуг путем использования
своего спектра.
Передаваемые права собственности. Наименее ограничивающая форма передаваемых
прав собственности обеспечивает неограниченную техническую гибкость использования
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
33
частот при условии отсутствия помех за границами присвоенной полосы частот. Этот спо-
соб, примененный ко всем полосам частот, дал бы неограниченный рынок спектра. Однако
система полностью свободного рынка спектра не была реализована еще ни в одной стране.
Наиболее ограничивающая форма передаваемых прав собственности обеспечивает их
передачу только в пределах данного распределения и только в рамках четко определенных
технических параметров. Преимуществом этой системы является гарантия того, что пользо-
ватель будет наилучшим образом использовать присвоенный ему участок спектра, миними-
зируя помехи. Однако, ограничивая таким образом техническую гибкость, можно также
значительно понизить экономическую эффективность.
Для того чтобы пояснить это, приведем реальный пример. Решением ГКРЧ от 1 марта
1994 г. (№ 18/5) был одобрен «План распределения радиочастот диапазона 160 МГц и усло-
вия их использования радиосредствами гражданского назначения». Это решение сущест-
венно упростило процедуру получения разрешений на использование этого диапазона. Од-
нако в решении была фраза «технические характеристики разрабатываемой в Российской
Федерации, закупаемой по импорту радиоаппаратуры должны соответствовать нормам, ут-
вержденным ГКРЧ России и ГОСТ 12252-86, а также иметь разнос частот между каналами
как 25 кГц, так и 12,5 кГц». А через 5-6 лет на рынке появились станции с разносом частот
6,75 кГц, позволяющие использовать спектр более эффективно. Но применять их не разре-
шают и по сей день, поскольку в ГОСТе не предусмотрено разноса 6,75 кГц. Из приведен-
ного примера видно, что мы не в состоянии достоверно предсказать ход развития техники, по-
этому и вводить ограничения на технические характеристики надо чрезвычайно осторожно.
Кроме того, если права собственности просто предусмотрены в соответствующих ли-
цензиях, любой доход от конкретного присвоения спектра поступает владельцу лицензии,
а не органу управления использованием спектра.
Умеренный подход по отношению к правам собственности, использованный в некото-
рых полосах частот Новой Зеландией, США и Австралией, предполагает возможность пере-
дачи прав в пределах данного распределения. Причем распределение это может быть опре-
делено в широком смысле, например для радиовещания или подвижной радиосвязи. Этот
подход может привести к повышению экономической эффективности, во-первых, потому,
что лицензиат может регулировать свое использование спектра в соответствии со стоимо-
стью и уровнем спроса (например, оператор подвижной радиосвязи может использовать
другие методы модуляции), и, во-вторых, потому, что лицензиаты могут свободно переда-
вать все или часть своих прав на использование частот организациям, которые оценивают
эти права наиболее высоко. Следовательно, система продажи прав на использование спек-
тра стимулирует лицензиатов использовать спектр технически эффективно. Однако недос-
таток этого подхода состоит в том, что могут возрастать помехи между лицензиатами, по-
скольку начальные технические характеристики не определены.
1.3.4. Преимущества и недостатки различных форм оплаты
за использование РЧС
Преимущество аукционов состоит в том, что лицензии выдаются тем, кто оценивает их
наиболее высоко, и что они мгновенно приносят государству прибыль. Другими ожидаемы-
ми выгодами аукционов могут быть ясность, прозрачность, объективность и быстрота рас-
пределения лицензий. Аукционы могут уменьшить возможности для протекционизма и кор-
рупции в конкуренции за спектр, стимулировать инвестиции и способствовать технологиче-
скому развитию.
34
ГЛАВА 1
Однако для обеспечения конкуренции может оказаться необходимым принятие до-
полнительных мер. Например, в определенных ситуациях некоторые или все претенденты
могут быть доминирующими поставщиками услуг, которые пытаются усилить свою мо-
нополию или олигополию (ограниченное число конкурентов). Условия, ограничивающие
возможность участия в аукционе, или лимиты на участки спектра, которые может выиг-
рать участник, способны облегчить решение этой проблемы, но это может ограничить
число участников.
Наконец, аукционы иногда неэффективны или непрактичны для определенных служб
или ситуаций. Один из таких случаев — отсутствие конкуренции. Примером может быть
фиксированная служба — сеть радиорелейных линий (РРЛ) со множеством отдельных ли-
ний и конкретным территориальным размещением. Другие примеры — выделение частот
для систем, предоставляющих социально необходимые услуги, либо для систем, предназна-
ченных для научных исследований или для нужд обороны страны. У претендентов на РЧС
для таких систем могут быть трудности с финансированием своего участия в аукционах. Ес-
ли в стране все пользователи РЧС должны участвовать в аукционах на равных условиях, то
в обществе может возникнуть нехватка необходимых услуг, предоставляемых такими сис-
темами. В идеальном случае участие таких претендентов в аукционах также должно соот-
ветствующим образом финансироваться, но никаких перспектив, что в ближайшем буду-
щем это произойдет в какой-либо стране, нет.
Лицензионные платежи фактически не являются средством распределения ресурса, а
представляют собой еще один способ финансирования управления использованием спектра.
Подобно аукционам, лицензионная плата отражает ценность спектра и, если она установле-
на на достаточно высоком уровне, может заставлять пользователей радиосвязи выбирать
между использованием спектра и другими возможностями, например применением провод-
ных технологий.
Большинство стран не взимают плату за использование спектра с правительственных
учреждений, а многие также не берут плату с других служб, представляющих обществен-
ный интерес, например с некоммерческих организаций. Однако в Австралии, Канаде и
Великобритании плата берется и с правительственных учреждений.
Лицензионные платежи могут быть эффективно внедрены с применением следующих
принципов:
- решения и изменения, касающиеся сбора платежей, должны приниматься открыто по-
сле консультаций с пользователями и промышленностью;
- размер платежа должен максимально учитывать ценность спектра;
- механизм оплаты должен быть легким для понимания и реализации;
- платежи не должны быть преградой для внедрения новейших технологий радиосвязи
или для конкуренции;
- платежи должны способствовать достижению целей и решению задач эффективного
управления использованием спектра.
Основные типы платежей базируются на административных затратах, связанных с про-
цессом обработки заявки на получение лицензии, и на доходах, получаемых держателями
лицензий от использования спектра.
По сравнению с бесплатной выдачей лицензионные платежи повышают экономическую
эффективность использования РЧС при условии, что они установлены не выше той суммы,
которая была бы получена при продаже спектра на аукционе. Если же размер платежа выше
того, который готовы платить все потенциальные пользователи, то часть спектра останется
невостребованной, следовательно, спектр будет недоиспользоваться и приносить меньше
доходов для общества.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
35
С другой стороны, если платежи установлены ниже той суммы, которая могла бы быть
получена от аукциона, доходы регулятора будут ниже, чем от проведения аукциона. Убыт-
ки от установления слишком низкой платы за спектр заключаются в том, что спектр потен-
циально может использоваться неэкономно и его перегрузка может возрастать.
Приведем простой пример. Предположим, что имеется оператор, который использует
два участка спектра и платит за каждый цену меньше рыночной, скажем $100, т.е. $200 за
оба участка. Предположим также, что при приобретении аппаратуры с более эффективным
использованием спектра за $150 та же услуга может обеспечиваться с использованием толь-
ко одного участка спектра. Рачительный поставщик услуги увидит, что вторая альтернатива
имеет более высокую цену — $250 ($150 за новое оборудование и $100 за один участок
спектра), и, следовательно, не выберет ее. Если, однако, реальная рыночная цена спектра
составляет, скажем, $175 за участок, тогда оператор выберет приобретение новой аппарату-
ры и оставит себе один участок спектра, стоимость услуги для него в общей сложности со-
ставляет $325 против $350 за два участка спектра и использование старого оборудования.
Теперь, когда этот участок освобожден, другой участник может использовать его, т.е. насе-
ление получает две услуги на том же участке спектра, который обычно использовался толь-
ко одной службой.
Кроме того, если размер платежа ниже рыночной цены спектра, то службы могут ис-
пользовать спектр неэкономно. Ряд услуг, например передача ТВ, могут предоставляться
как проводными, так и беспроводными средствами, в то время как для подвижной связи
провода неприемлемы. Когда все ресурсы (радиочастотный спектр, волоконно-оптические
кабели, медные провода и т.д.) оценены на рыночном уровне, поставщики услуг будут вы-
бирать такую комбинацию этих ресурсов, которая была бы экономически эффективной.
Однако, если спектр оценен ниже рыночной цены, то телевещатели, у которых есть выбор —
использовать кабельную или беспроводную инфраструктуру, будут склонны использовать
спектр, а не иные доступные альтернативы. Чем больше часть спектра, используемая теле-
видением, тем меньше его останется для других служб, что означает уменьшение общего
числа услуг, предоставляемых населению.
1.3.5. Методы определения цены спектра
Формулы определения цены спектра должны быть приспособлены к конкретным услови-
ям. Для того чтобы формула работала правильно, она должна разрабатываться для опре-
деленной задачи в понятных условиях применения. Очевидно, что цена спектра будет ме-
няться и зависеть от плотности населения на данной территории, существующей там ин-
фраструктуры связи, возможного спроса на услуги, степени необходимой приграничной
координации, а также существующего спроса на данный участок спектра. Совершенно
очевидно, что универсальной формулы создать невозможно, а применимость любой фор-
мулы будет ограничена конкретной радиослужбой и даже определенным количеством по-
лос радиочастот. Мало того, со временем и с развитием технологий любая формула обяза-
тельно потребует изменения.
Расчет цены на основе расходов на управление использованием РЧС. Цена спектра
может определяться комплексом необходимых действий, годовыми финансовыми потреб-
ностями или другими задачами управления использованием спектра. Платежи за спектр мо-
гут взиматься в момент выдачи или продления разрешения. Могут также взиматься ежегод-
ные платежи, направляемые на поддержание системы радиоконтроля, баз данных частот-
ных присвоений, представления интересов страны в МСЭ и т.д.
36
ГЛАВА 1
Преимущество этого подхода состоит в том, что он гарантирует выплату владельцами ли-
цензий некоторой номинальной суммы за использование спектра. При этом отсеиваются те
лицензиаты, прибыль которых от использования спектра недостаточна даже для оплаты этой
номинальной суммы. Однако главным его недостатком является отсутствие связи между раз-
мером платежа и степенью использования спектра. Например, один владелец лицензии может
использовать участок спектра в относительно малонаселенном районе и платить столько же,
сколько платит второй пользователь, который использует тот же участок в густонаселенном
районе, хотя, по сути, его участок имеет большую стоимость. Из-за отсутствия связи между
платежом и использованием спектра такая оплата не способствует эффективному использова-
нию спектра. Мало того, в районах и полосах частот, где спектр имеет небольшую ценность,
такая плата может воспрепятствовать любому использованию спектра, что ведет к неэффек-
тивному результату. Однако, как показывает практика, наиболее типичной ошибкой является
то, что оценка, образующая платежи, намного меньше стоимости спектра и, следовательно,
стимулирует эффективное использование спектра лишь в минимальной степени.
Расчет цены на основе доходов пользователя. Цена может быть установлена в виде
процента от дохода компании, полученного за счет использования спектра. Такой подход
имеет то преимущество, что он позволяет органам, управляющим использованием спектра,
получить значительные доходы от определенных служб. Например, телевещатель с ежегод-
ным доходом в $500 млн мог бы ежегодно платить $500 тысяч, если бы платеж составлял
0,1% доходов. Кроме того, при увеличении доходов владельцев лицензий растут и доходы
органов, управляющих использованием РЧС. Поэтому такое решение можно считать эф-
фективным и справедливым.
Однако возможность сбора таких платежей существуют не всегда. Во-первых, этот ме-
тод получения платежей за использование РЧС применим только к пользователям, которые
получают доходы, прямо связанные с использованием спектра. Он не применим к пользова-
телям, доход которых является косвенным результатом использования спектра, поскольку
может оказаться практически невозможным определить, какая часть общего дохода пользо-
вателя получена в результате использования РЧС. Например, неясно, как определить часть
доходов коммунальных служб или телефонных компаний, связанную с использованием ими
радиорелейных линий как составной части их инфраструктуры.
Расчет цены на основе рыночной цены спектра. Для установления рыночной цены
РЧС может потребоваться финансовый анализ, оценка спроса на РЧС на основе маркетин-
говых исследований.
Формула платежей на основе рыночной цены имеет то преимущество, что она прямо
ориентирована на желаемую цель. Собирая платежи за использование РЧС на основе ры-
ночной цены, регулятор поощряет развитие альтернативных средств связи, для которых
РЧС не требуется. В результате этого излишки спектра возвращают государству. Однако
стоимость анализа, необходимого для определения рыночной цены РЧС, может превысить
расходы на проведение аукциона. Например, три аукциона по продаже спектра для систем
подвижной связи в США дали результаты, разительно отличающиеся от тех, которые про-
гнозировались почти всеми аналитиками.
Однако определение размера платежа на основании рыночной цены спектра может ус-
пешно использоваться в тех случаях, когда проведение аукциона непрактично или незакон-
но. Например, аукцион невозможен, если имеется только один желающий приобрести дан-
ный участок спектра.
Основной задачей экономики является установление цен. В соответствии с общей тео-
рией микроэкономики существует стандартный метод определения цен на товары, показан-
ный на рис. 1.1.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
37
Оценка затрат
—*»
Выбор
метода
ценообразования
—*»
Определение
цены
Определение
целей
ценообразования
—*•
Оценка спроса
Рис. 1.1. Метод определения цен на товары
Механизм ценообразования — это очень тонкий вопрос, и одной из главных проблем в
процессе принятия правительственного решения о цене спектра является понимание и убе-
ждение всех заинтересованных сторон в том, что плата за спектр не просто способ пополне-
ния государственной казны. Цены должны стимулировать повышение эффективности ис-
пользования спектра, не тормозя при этом развитие новых технологий и не приводя к повы-
шению тарифов на услуги связи.
Известно несколько основных методов определения цены спектра. Эти же методы мож-
но применять также для определения стартовой цены при проведении аукциона. Известные
методы основаны на:
- покрытии административных расходов;
- параметрах системы;
- стоимости высвобождения спектра;
- дифференциальной цене;
- «теневой» цене.
Метод покрытия административных расходов является наиболее простым и принят
во многих странах. Он основан на оценке средств, необходимых для покрытия ежегодных
расходов регулятора — государственной организации, которой поручено выполнение функ-
ций управления использованием спектра. Однако основным недостатком этого подхода яв-
ляется то, что тарифы, рассчитанные для покрытия административных расходов, никак не
связаны с ценностью используемого спектра и, следовательно, не стимулируют повышение
эффективности использования РЧС.
Для определения цены спектра на основании параметров системы разрабатывают
разнообразные методы. Цена может быть рассчитана с учетом множества отдельных эле-
ментов и различных критериев, например, объема используемого спектра, числа физиче-
ских или информационных каналов, степени загрузки, эффективности радиооборудования,
мощности передатчика, площади зоны обслуживания, географического места расположения
и т.д. В основе определения тарифа на использование спектра при таком подходе — опреде-
ление различных технических параметров, требуемых для измерения объема или занимае-
мой области спектра, используемого данной радиосистемой. Для этого может, например,
использоваться такая формула:
м кт s р
где Р — цена спектра; V — объем занимаемого пространства; М — польза от применения
рассматриваемого радиооборудования, например, число каналов, предоставляемых потре-
бителям; К? — коэффициент учета характеристик используемого диапазона частот; К$ —
коэффициент учета района размещения радиостанции; Кт — коэффициент учета социаль-
ных выгод от применения радиосистемы; Cs — годовые расходы на управление использова-
нием спектра; КР — коэфффициент учета уровня спроса на частоты в рассматриваемом диа-
пазоне.
С одной стороны, применение такого метода может стимулировать более эффективное
использование спектра, с другой — остаются нерешенными проблемы, связанные с практи-
38
ГЛАВА 1
ческим использованием таких формул. Одним из недостатков этого метода является слож-
ность выбора коэффициентов, которые должны учитывать особые свойства службы, спрос
на спектр и т.п. Кроме того, сомнительно, что приведенная формула может учесть все от-
дельные возможности конкретной радиосистемы или сети. Остается нерешенной проблема
определения социальных выгод от применения радиосистемы. Например, в случае, когда
рассматривается вопрос об использовании низкоскоростных радиорелейных линий с одина-
ковыми параметрами в сельской местности и в городских районах, как определить различие
в размерах социальной выгоды? Более того, учитывая, что современные технологии позво-
ляют многим системам работать на одних и тех же частотах в одной и той же географиче-
ской местности, не становится ли бессмысленным коэффициент «занимаемости» спектра?
В следующем подходе, который также можно реализовать относительно просто, тариф
на использование спектра основан на затратах на перераспределение спектра. Имеется в ви-
ду, что в случае, когда в течение определенного промежутка времени (например, 10 лет) су-
ществующих пользователей требуется «перевести» в другой диапазон частот, такой перевод
должен оплачиваться заинтересованными сторонами, в частности производителями нового
оборудования и операторами новых систем. Предполагается, что новые операторы должны
будут выкупить требуемый им объем спектра по цене, рассчитанной исходя из затрат, кото-
рые предстоят тому, кто освобождает спектр. Этот подход вполне разумен и косвенно по-
вышает эффективность использования спектра, так как новые технологии будут более вы-
годны для общества и будут использовать выделенную им полосу экономически более эф-
фективно. Он вполне пригоден, например, при разработке стратегии высвобождения полос
частот в диапазоне 2 ГГц от существующих пользователей, в том числе и от РЭС военного
назначения, для развития сетей сотовой подвижной связи 3-го поколения.
Цена спектра на основе дифференциальной ренты устанавливается на основе разни-
цы между стоимостью оборудования для систем, предоставляющих одинаковые услуги, но
использующих различные диапазоны частот. Поясним установление такой цены нескольки-
ми примерами.
Предположим, что две конкурирующие системы используют полосы одинаковой ши-
рины в различных диапазонах, обе способны передавать одинаковый объем трафика с
одинаковым качеством (рис. 1.2). Второй оператор работает на более высоких частотах.
Поскольку рынок для одинаковых услуг устанавливает одинаковые цены, оператор, ис-
пользующий более низкие частоты, а следовательно, и более дешевое оборудование, име-
ет большие доходы, чем его конкурент. Источник и размер этого элемента дохода никак
не зависит от самого предпринимателя, а связан только со свойствами выделенной ему
полосы частот.
Еще один метод определения цены спектра на основе дифференциальной ренты осно-
ван на сравнении капитальных затрат, необходимых для развертывания радиосистемы, и за-
трат, необходимых для создания альтернативной системы, предоставляющей такие же услу-
ги, но использующей другие технологии, например кабель. Такой подход сейчас рассматри-
вается в некоторых странах с целью введения цен на РЧС для операторов систем фиксиро-
ванной службы высокой плотности, которые выходят на рынок широкополосных услуг.
Цели определения цены спектра на основе дифференциальной ренты состоят в том, что-
бы обеспечить равные рыночные возможности всем операторам, использующим различные
полосы частот, среды передачи и средства доступа, а также стимулировать операторов к ис-
пользованию полосы в более высоких диапазонах частот или к внедрению альтернативных
технологий, позволяющих повысить эффективность использования спектра. Этот метод мо-
жет быть успешным только до тех пор, пока имеются пригодные для использования альтер-
нативные полосы частот или технологии.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
39
Оператор 1 Оператор 2 Используемая
частота
Рис. 1.2. Пример установления цены спектра
Метод теневых цен. В экономике существует два способа определения теневой цены.
1. Теневая цена определяется как конкурентоспособная цена на ресурс, которая была бы
установлена в том случае, если бы она определялась рынком, где имеется множество поку-
пателей и отсутствует монопольная сила, способная успешно играть на повышение цены
ресурса (например, путем его изъятия с рынка или путем принятия решений о запрете его
использования).
2. Теневая цена определяется как ценность данного ресурса для данной фирмы. То есть
теневая цена определяется как максимум, который фирма готова заплатить за дополнитель-
ную единицу ресурса, или как степень зависимости доходов фирмы от изменения количест-
ва ресурса.
Метод теневых цен разрабатывается на основе экономических и технических исследо-
ваний, в результате которых оценивается готовность операторов платить за право использо-
вания спектра с учетом потенциальных доходов. Базовой концепцией является вычисление
цены за право использовать спектр в условиях свободного рынка без создания отдельных
рынков для спектра.
Имеются несколько методов расчета цены РЧС, основанных на теневой цене. Один из
них предназначен для коммерческого радиовещания и основан на сравнении средних дохо-
дов радиовещателей, получаемых в областях бизнеса, для которых сравнимы объемы необ-
ходимых инвестиций и степень риска инвесторов. К подобным отраслям относятся, напри-
мер, кинопрокат, продажа печатной продукции, транспорт, энергетика, торговля, страхова-
ние. Расчеты показывают, что годовая прибыль в радиовещании достигает 22,4%, а средние
прибыли во всех перечисленных областей бизнеса составляют порядка 19,2%. Следователь-
но, разница между доходами определяет процент прибыли, которую можно характеризовать
как экономическую меру цены спектра, которую радиовещатель должен платить государст-
ву за право использования спектра.
Экономические методы управления РЧС в самых разных их вариантах — от прямых
аукционов до административного тарифного регулирования — уже в течение ряда лет ис-
пользуются во многих странах (Австралия, Бразилия, Новая Зеландия, Великобритания,
США).
денежные |
единицы
Рыночная
цена услуги
Цена
спектра
40
ГЛАВА 1
Рассмотрим пример расчета цены спектра, который нашел практическое применение
в Кыргызстане. Модель лицензионных платежей была сформирована в 1998 г. Эта модель
должна была повысить эффективность использования РЧС, ввести справедливый подход
для различных категорий пользователей, стимулировать использование свободных полос
радиочастот, развивать радиосвязь в республике и компенсировать расходы на управление
использованием спектра.
Модель определяет размер годовой платы за использование спектра и состоит из сле-
дующих основных элементов:
- объема ресурса, используемого в республике и представляющего собой все частотные
назначения, записанные в национальной базе данных. Это объем определяется еже-
годно. Каждое частотное назначение учитывается при подсчете общего объема с уче-
том диапазона частот и координационной зоны;
- ежегодной стоимости процессов управления использованием спектра;
- средней цены единицы используемого частотного ресурса, которая определяется из
общего объема ресурса и стоимости процессов управления спектром;
- ежегодной платы для пользователя, которая определяется исходя из объема исполь-
зуемого частотного ресурса.
Размер оплаты зависит не только от ширины используемой полосы частот и зоны об-
служивания, но также от географического положения станции, плотности населения в об-
ласти обслуживания, социальных факторов, типа услуг радиосвязи, степени занятости спек-
тра и сложности осуществления радиоконтроля за использованием спектра. В формуле эти
факторы учитываются в виде ряда уточняющих коэффициентов.
Таким образом, чем шире полоса и чем более плотно заселена данная географическая
область, тем выше размер платы. Это стимулирует использование более высокотехнологич-
ного оборудования, новых диапазонов частот и расширение зон обслуживания в сельских и
удаленных районах.
Алгоритм определения размера оплаты использования спектра включает определение:
- годовых затрат государства на управление использованием радиочастотного ресурса
и определение на этой основе общего размера платы за весь используемый радиочас-
тотный ресурс;
- объема используемого радиочастотного ресурса;
- цены единицы радиочастотного ресурса;
- ежегодной платы конкретного пользователя на дифференциальной и справедливой
основе, определенной из объема радиочастотного ресурса и стоимости единицы этого
ресурса.
Расходы и доходы государства в области управления использованием спектра определя-
ются следующим образом. Определяется общая сумма годовых платежей за использование
спектра (Сгод), полученных от всех пользователей:
СТ0Д=С1+С2, (1.1)
где С\ — плата за использование ресурса, которая покрывает затраты на управление ис-
пользованием спектра; С2 — чистый доход государства. Слагаемое Q можно разделить на
составляющие:
Q=Qi + Q2+Q3. (i-2)
где С\ 1 — средства, затраченные на приобретение и эксплуатацию системы управления ис-
пользованием спектра, включая оборудование радиоконтроля, пеленгаторов, компьютеров,
программного обеспечения, материалов, амортизацию зданий и т.д.; Си — средства, затра-
ченные на проведение научных исследований, приобретение научно-технической литерату-
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
41
ры, анализ ЭМС, назначение частот, координацию и т.д.; Сгз — зарплата персонала, занято-
го управлением использованием спектра. В С1Ь С12, С13 не учтены налоги.
Чистый доход государства С2 можно разделить на следующие компоненты:
где С2\ — налоги, выплачиваемые Государственным агентством по управлению использова-
нием спектра на оборудование связи, программное обеспечение, материалы и т.д.; С22 —
плата за использование спектра. В настоящее время в Кыргызстане для стимулирования
развития радиосвязи принято С22 = 0.
В формулах (1.1) и (1.3) не учитывается косвенный доход от государственных налогов
на доходы операторов связи, чья работа связана с использованием радиочастотного ресурса
(например, налогов на доходы операторов сотовой связи). Эта составляющая дохода госу-
дарства значительно превышает составляющую С22.
Для вычисления с помощью формул (1.1), (1.2) и (1.3) величины Сгод необходимо опре-
делить объем РЧС, используемый каждым оператором. Знание Сгод необходимо для спра-
ведливого и честного сбора платы за РЧС от всех операторов радиосистем.
Ограничения на использование радиочастотных назначений накладываются на пользо-
вателя Национальным агентством Республики Кыргызстан. Эти ограничения касаются уста-
новки и эксплуатации радиооборудования. Необходимая информация обо всех частотных
назначениях (полосы частот, пропускная способность передатчика, географические коорди-
наты, тип и высота подвеса антенны и т.д.) сохраняется в национальной базе данных.
Для частотных назначений используется следующий метод. Предполагается, что имеет-
ся некое множество пользователей спектра. Каждый пользователь использует выделенные
ему частоты (частотное назначение), обеспечивая с его помощью связь на некоторой терри-
тории. Для простоты будем говорить о некотором обезличенном частотном назначении с
номером /'. На основании характеристик этого частотного назначения, внесенных в нацио-
нальную базу данных, можно определить некий трехмерный (время-пространственно-час-
тотный) объем используемого спектра Z, следующим образом:
2, = ад (1.4)
где Fj — полоса частот, используемая для /-го частотного назначения; Sf — площадь, обслу-
живаемая с использованием /-го частотного назначения; / — время его использования.
Каждую составляющую можно рассмотреть более подробно.
Время t для всех пользователей равно одному году (t = 1).
Плотность населения не является однородной на всей территории. Для оператора связи
более привлекательна территория с более высокой плотностью населения. Поэтому вся тер-
ритория республики поделена на т участков в соответствии с ее административным деле-
нием и каждой присвоен коэффициент плотности населения Kj (в соответствии с данными
переписи). Этот коэффициент позволяет справедливо определить размер ежегодной платы
для пользователей. Для области с наименьшей плотностью населения Kj = 1. Для городов
с населением более 500 000 жителей Kj = 128. Затем, если координационная зона /-го час-
тотного назначения охватывает q мест в различных территориях, то площадь территории 5,-
определяется следующим образом:
где q — общее количество территорий, входящих в координационную зону /-го частотного
назначения (q < т); Kj — коэффициент плотности населения, Xj — площадь координацион-
ной зоны для площадки, расположенной ву-й территории.
42
ГЛАВА 1
Для /-го частотного назначения используется полоса частот A/J. Но различными служба-
ми используются различные диапазоны частот. Следовательно, имеется несколько коэффи-
циентов, которые необходимо учитывать, поскольку они влияют на стоимость используе-
мой полосы частот. В общем случае размер используемой полосы частот F; для /-го частот-
ного назначения можно определить следующим образом:
^=а,рд/; кГц, (1.6)
где Afj — реальная полоса частот, используемая в рамках /-го частотного назначения; ос, —
коэффициент, учитывающий несколько факторов (см. ниже); р, — коэффициент, который
определяет исключительность использования. Если данный участок спектра используется
на исключительной основе, то р, = 1. При совместном использовании р, меняется в пределах
от 0 до 1 в зависимости от условия совместного использования.
На коэффициент ос, влияют многие факторы, и его можно представить в виде произведе-
ния
ос;. = aja2a3a4, (1-7)
где oci — коммерческая цена используемого диапазона частот; ос2 — социальный фактор;
ос3 — коэффициент учета особенностей места расположения передатчика; ос4 — коэффици-
ент учета сложности реализации функций управления использованием спектра.
Значения коэффициентов ось ос2, ос3 и ос4 приведены в табл. 1.2. Коэффициент oci меняет-
ся от 0 до 100 и в основном определяется коммерческой ценой радиослужб (растет с увели-
чением цены) и тем, насколько целесообразно данную радиослужбу со временем перемес-
тить в более высокие диапазоны частот, снизив таким образом загрузку более низких полос
частот. Например, для экономического стимулирования перехода станций, работающих на
частотах ниже 1 ГГц, на частоты выше 1 ГГц, коэффициент оц для частот выше 1 ГГц мень-
ше, чем его значение для частот ниже 1 ГГц. В настоящее время частоты до 1 ГГц использу-
ются несколькими радиостанциями, расположенными в одном месте, и, следовательно, воз-
никает вопрос их электромагнитной совместимости. Диапазоны выше 1 ГГц в республике
заняты мало, но в то же время в мире используются новейшие технологии, которые позво-
ляют эффективно использовать РЧС. Коэффициент ос2 изменяется от 0 до 10 и учитывает
социальный фактор. Для тех радиослужб, чья работа является жизненно важной для всех
слоев населения, включая особо нуждающихся, этот коэффициент невелик. Например, ко-
эффициент ос2 невелик для станций, работающих на частотах выше 1 ГГц, при помощи кото-
рых организуется дальняя радиосвязь, а также для телевизионного радиовещания. Однако
для сотовой связи коэффициент ос2 гораздо больше.
Таблица 1.2. Значения коэффициентов ои, a2, a3, a4
Служба
Радиорелейная линия в диапазоне выше 1 ГГц
Радиорелейная линия в диапазоне ниже 1 ГГц
Телевидение в метровом диапазоне
Телевидение в дециметровом диапазоне
УКВ радиовещание
KB радиовещание
KB радиосвязь
oti
0,5
1
5
5
12
5
13
сс2
0,3
4,0
0,3
0,4
5,0
5,0
6,0
а3
город
село
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
а4
1
1
5
5
5
4
4
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
43
Служба
Транкинг
| Сотовая связь
Пейджинг
| Подвижная связь
Радиосвязь в диапазоне СВ
Радиолокация
| Охранные радиосистемы
Земная станция для фиксированной
спутниковой службы
Фидерная линия для радиовещательной
| спутниковой службы
«1
12
13
60
10
0,12
0,15
6
40
7
Продолжение таблицы 1.2
ос2
6,0
6,0
6,0
6,0
1,0
0,1
1,0
1,0
0,3
а3
город
село
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
а4
5
5
5
5
1
1
2
1
1
Коэффициент а3 учитывает особенности места расположения в городских и сельских
районах. В сельской местности, где меньше плотность населения и доходы невелики, ком-
мерческое использование служб радиосвязи также мало, а цена техники, необходимой для
предоставления этих услуг, велика. Следовательно, для поддержки этих служб и операторов
связи, а также для стимулирования развития радиосвязи используется коэффициент пони-
жения ос3 = 0,1 (в городах ос3 = 1).
Коэффициент ос4 изменяется от 0 до 10 и определяется сложностью выполняемых функ-
ций по управлению использованием спектра. Этот коэффициент наиболее высок для под-
вижных служб, где требуется выполнять радиоопределение подвижных объектов, для теле-
визионного радиовещания, где необходимо выполнять точное определение множества пара-
метров.
Таким образом, с помощью весовых коэффициентов Kj, ос, и р, в формулах (1.5) и (1.6)
в соответствии с формулой (1.4) можно определить данный (с учетом различных факторов)
частотный ресурс Z, для каждого назначения частот. Затем можно определить общий час-
тотный ресурс Z, используемый в республике, в соответствии с формулой
Z = L2_JZi кГц-км2тод,
(1.8)
где Z, — частотный ресурс, используемый в рамках /-го частотного назначения; п — общее
число частотных назначений, занесенных в базу данных; L — поправочный коэффициент
для используемого спектра, введение которого позволяет определять цены на следующий
финансовый год.
Суммарный объем годовых выплат определяется на основе формулы (1.1) и с учетом
формул (1.2) и (1.3). Объем спектра, ежегодно используемого в республике, определяется
на основе формулы (1.8). Теперь можно определить цену АСгод для единицы частотного ре-
сурса:
АС.
где SOM -
С
SOM
год
Z [кГц-км2 -год
название национальной валюты.
(1.9)
44
ГЛАВА 1
Тогда объем ежегодного платежа С, от конкретного пользователя /-го частотного назна-
чения определяется по формуле
C,=ACr(wZ,, (1.10)
где частотный ресурс Z„ используемый для конкретного частотного назначения, определя-
ется в соответствии с формулой (1.4).
Если оператор связи имеет несколько частотных назначений, то определяется плата за
каждое назначение, которые затем суммируются.
Описанная методика является лишь одним из удачных примеров расчета цены спектра
на основании реальных факторов, определяющих эту цену. Вполне возможно, что в других
странах есть иные взгляды на эту проблему и там требуется учитывать иные факторы. Од-
нако необходимо сознавать, что независимо от того, как и кем рассчитывается стоимость
ресурса, кем и в каких размерах собирается плата, каким образом распределяется спектр,
как финансируется использование спектра и управление им, эти расходы оплачиваются на-
селением. Даже там, где администрация выдает лицензии бесплатно, население неявно не-
сет финансовое бремя расходов на управление использованием спектра через налоги. Ис-
пользование лицензионных платежей и аукционов с целью покрытия затрат на систему
управления использованием спектра является не новым налогом, а потенциально более при-
емлемым методом перераспределения затрат по управлению использованием спектра на
тех, кто действительно получает выгоды.
1.4. Принципы и особенности приграничной координации
Ввиду того что Россия является европейским государством и членом СЕРТ, Администрация
связи России в ходе приграничной координации придерживается Европейских принципов и
одобренных Берлинским соглашением процедур приграничной координации частотных
присвоений с европейскими странами, граничащими с Россией. При приграничной коорди-
нации со странами, находящимися на Дальнем Востоке и в Азии, РФ придерживается прин-
ципов, изложенных в РР и Рекомендациях МСЭ.
Основные руководящие документы по координации частотных присвоений системам
радиосвязи и вещания приведены в табл. 1.3 [2, 13-18].
Таблица 1.3. Основные руководящие документы
Службы
Сухопутная подвижная
служба (GSM-900/1800),
UMTS
Фиксированная
служба
Телевидение
и радиовещание
Спутниковые службы
Основные документы
Соглашение «Берлин 2003»; Рекомендации МСЭ-Р (370-7, 1546); Реко-
мендации СЕРТ 20-08Е, 25-08Е, 22-07Е; 01 (01); двусторонние и много-
сторонние соглашения с Администрациями связи приграничных госу-
дарств
Регламент радиосвязи; инструкция «О порядке взаимодействия юридиче-
ских лиц при проведении работ по международной координации и регист-
рации частотных присвоений РЭС фиксированной службы России (радио-
релейная линия связи)»; двусторонние и многосторонние соглашения с
администрациями связи приграничных государств
План ТВ станций «Стокгольм-61» (0.. .40° в.д.); Международный регистр
частот (введенные в действие станции ТВ); План РВ станций «Женева-84»;
Рекомендации МСЭ-Р (370-7, 1546)
Регламент радиосвязи; заключительные акты конференций; резолюции
международных организаций
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
45
Для организации учета скоординированных частот ведется Частотный регистр. Час-
тотный регистр составляется на основе частотных списков, представляемых каждой Адми-
нистрацией связи, где указаны скоординированные частоты, присвоенные предпочтитель-
ные частоты, частоты совместного пользования, частоты, скоординированные для плани-
руемых сетей связи и используемые на основе географических планов сетей. Перечень
включаемой в Частотный регистр информации устанавливается на основе Соглашений меж-
ду Администрациями связи.
Под вредной радиопомехой в ходе приграничной координации понимается любое ра-
диоизлучение, приводящее к серьезному ухудшению качества трафика службы радиосвязи
или к повторяющимся прерываниям связи или прекращению функционирования РЭС этой
службы вследствие превышения максимально допустимой напряженности поля радиопомехи.
Частота приема должна координироваться при условии, что радиоприемное устройство
требует защиты от непреднамеренных радиопомех с сопредельной стороны.
Частота, излучаемая передатчиком, должна координироваться, если напряженность по-
ля, создаваемая на линии границы или на расстоянии, определяемом в соглашении между
Администрациями связи и на определенной высоте (10, 3 или 1,5 м) над уровнем земли пре-
восходит максимально допустимую напряженность поля радиопомехи. Например, для евро-
пейских стран, в соответствии с Берлинским соглашением, значения максимально допусти-
мой напряженности поля зависят от частотных диапазонов и приведены в табл. 1.4 [18].
До ввода в эксплуатацию РЭС в приграничной зоне Администрация связи должна иниции-
ровать запрос на ее координацию со всеми Администрациями, интересы которых могут быть
затронуты, для получения замечаний. В запрос должны быть включены требуемые техниче-
ские характеристики РЭС. В соответствии с Берлинским соглашением, если для технической
оценки этого запроса затронутой Администрации требуется отсутствующая либо требующая
дополнений информация, то она должна в течение 30 дней после получения запроса на коорди-
нацию запросить эту информацию. Получив полную информацию о запросе на координацию,
затронутая Администрация проводит оценку полученного запроса на координацию и в течение
45 дней должна известить приславшую запрос администрацию о своем заключении.
Таблица 1.4. Допустимые значения параметров
Частотный
диапазон, МГц
29,7.
68.
75,2.
146.
150,05.
380.
390.
406,1.
440.
862.
1710.
1805.
.47
.74,8
.87,5
. 149,9
.174
.385*
.395*
.430
.470
.960
.1785"
.1880"
Допустимая
напряженность поля помехи
(относительно мкВ/м), дБ
0
+6
+6
+12
+12
+18
+18
+20
+20
+26
+35
+35
Максимальная
координационная зона
вредной помехи, км
100
100
100
80
80
50
50
50
50
30
15
15
ЭИИМ эталоного
передатчика,
дБВт
3
9
9
12
12
14
14
16
16
13
13
13
Только для аварийных систем и систем безопасности.
** Только для систем GSM-1800.
46
ГЛАВА 1
Не получив ответа в течение 45 дней, инициировавшая запрос Администрация может
послать напоминание. Затронутая Администрация обязана отреагировать на него в течение
20 дней. Если затронутая Администрация не отвечает на напоминание в течение 20 дней, то
считается, что она согласна, и частотное назначение станции считается скоординированной.
Любое частотное присвоение после положительно выполненной координации должно быть
доведено до сведения затронутой Администрации в течение 180 дней с момента одобрения.
Вслед за этим частотное присвоение должно быть внесено в Частотный регистр. Если в преде-
лах 180 дней согласия между Администрациями связи не было достигнуто, затронутая Админи-
страция должна послать напоминание инициировавшей координацию администрации. Если от-
вета нет в течение 30 дней, запрос считается несостоявшимся. Напоминание не требуется, если
сведения Частотных регистров администрациями связи обновляются раз в полугодие.
При необходимости изменения технических характеристик зарегистрированных в Час-
тотном регистре станций Администрации связи обязаны известить о своих намерениях за-
тронутые Администрации. При возможном повышении уровня радиопомех в соседней стра-
не обязательна координация. Если ситуация с помехами в соседней стране не меняется либо
улучшается, затронутую Администрацию только извещают о таком изменении. Соответст-
венно должен быть изменен Частотный регистр.
В отдельных странах Администрации могут назначать частоты во временное пользова-
ние (до 45 дней) без координирования, если это не влечет за собой возникновение вредных
помех координируемым станциям. Администрации должны быть извещены об этом в крат-
чайшие сроки. При создании вредных помех соседям действие этих присвоений немедленно
приостанавливается.
Процедура обмена Частотными регистрами состоит в следующем. Каждая Администра-
ция обязана подготовить откорректированный Частотный регистр, направляемый всем Ад-
министрациям, с которыми она выполняет координационные процедуры. Данными Частот-
ными регистрами Администрации обмениваются на двухсторонней основе не реже 1 раза в
6 месяцев. Если внесенная в Частотный регистр частота более не используется, ответствен-
ная Администрация обязана известить об этом все заинтересованные Администрации. Эта
запись должна быть удалена из Регистра. Администрации должны использовать данные
Частотных регистров других Администраций только в служебных целях. Эти Частотные ре-
гистры не должны передаваться Администрациям или третьим сторонам без согласия затро-
нутой Администрации.
Так как Россия граничит не только с европейскими государствами, то некоторые страны
(Китай) для процедуры приграничной координации используют рекомендации МСЭ и Рег-
ламент радиосвязи.
Процедура координации планируемых сетей радиосвязи имеет свои особенности,
которые состоят в следующем. Перед началом координирования Администрации связи мо-
гут приступить к процедуре консультаций в целях облегчения последующего ввода в дейст-
вие новой сети. В ходе процедуры консультационного запроса Администрация связи, ини-
циирующая запрос, должна представить следующие технические данные о будущей сети:
- планируемые частоты (частота передачи/приема базовой станции);
- область покрытия всей сети радиосвязи;
- класс станции согласно нормативным документам;
- радиус зоны покрытия базовой станции (БС);
- эффективная излучаемая мощность БС и абонентской станции (АС);
- максимальная эффективная высота антенны БС и АС;
- обозначение класса излучений;
- план развития сети.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
47
Администрация связи, чьи интересы могут быть затронуты после получения запроса,
обязана признать получение запроса на консультацию и сообщить свой ответ в течение
60 дней. В некоторых случаях такие консультации могут потребовать двух- или многосто-
роннего консультационного совещания в целях оказания помощи Администрации, иниции-
ровавшей запрос, при планировании сети радиосвязи и более быстрого решения вопроса.
Чтобы скоординировать частоты планируемой сети подвижной радиосвязи, затронутые
Администрации должны за три года до планируемого ввода в действие сети начать типовую
процедуру координации, которая должна включать:
- подтверждение получение запроса на координацию;
- ответ затронутых администраций в течение 180 дней со дня получения запроса на ко-
ординацию, если предварительных консультаций не было. Любой запрос на коорди-
нацию, следующий за процессом консультаций, требует ответа в течение 120 дней;
- извещение Администрацией, инициирующей процесс координации, затронутых Ад-
министраций о дате ввода сети подвижной радиосвязи в действие;
- внесение в Частотный регистр станций, вынесенных на координацию и являющихся ча-
стью существующей сети подвижной радиосвязи, сразу же по окончанию координацион-
ной процедуры с целью получения того же статуса, что и скоординированные станции.
Приграничная координация считается несостоявшейся для тех скоординированных
станций, которые не были введены в действие в течение пяти лет с даты окончания коорди-
национной процедуры.
Кроме того, при оценке запросов на координацию каждая администрация должна при-
нимать во внимание следующие классы частот:
- частоты, внесенные в Частотный регистр;
- предпочтительные частоты;
- ждущие координирования частоты (в хронологии поступления запросов).
Запрос на координацию для станции может быть отклонен в следующих случаях:
- напряженность поля, создаваемая станцией, превышает максимально допустимую на-
пряженность поля радиопомех для станции, внесенной в Частотный регистр;
- предполагает использовать предпочтительную частоту запрашивающей или затрону-
той Администрации без учета условий, налагаемых двумя или многосторонними со-
глашениями;
- напряженность поля, создаваемая станцией, превышает максимально допустимую на-
пряженность поля радиопомех (см. табл. 1.4), а также в случаях, когда станция ждет
координации или не отвечает условиям максимальной величины зоны, ограничиваю-
щей вредную радиопомеху.
Защита радиоприемника станции может быть отвергнута в случаях, когда:
- один из координируемых радиопередатчиков затронутой Администрации создает на
входе координируемого радиоприемника напряженность поля радиопомехи большую
максимально допустимой напряженности поля радиопомехи;
- обеспечение защиты радиоприемника ограничивает использование предпочтительной
частоты затронутой Администрацией с учетом условий, налагаемых двухсторонними
или многосторонними соглашениями;
- не выполняются условия для размеров зон вредных помех согласно Венскому согла-
шению.
В случаях, если запрос на координацию станции отвергнут Администрацией связи сопре-
дельной стороны или на этот запрос дан ответ с условиями ее работы, Администрацией связи
должны быть приведено обоснование причин с указанием данных о подлежащей защите ра-
диостанции либо радиостанции, которая может создать помеху планируемой радиостанции.
48
ГЛАВА 1
Оценка вредных помех на основе натурных испытаний. В целях наиболее эффектив-
ного использования радиочастотного спектра, а также во избежание вредных помех и созда-
ния возможностей для расширения существующих сетей подвижной связи Администрации
связи сопредельных государств могут применять натурные испытания в ходе приграничной
координации. Данная процедура может использоваться также в случаях, если Администра-
ции приходят к разным результатам в оценке ситуации с помехами или их расчетные оцен-
ки, проводимые при обработке запроса на координацию, расходятся, при этом Администра-
ции обязаны согласиться на проверку функционирования координируемой станции на осно-
ве натурных испытаний.
По завершении натурных испытаний заключение должно быть доведено до сведения
посылавшей запрос Администрации в течение 30 дней с указанием измеренных величин на-
пряженности поля радиопомехи.
Отчет о вредных помехах. Информация о любой наблюдаемой вредной помехе должна
быть доведена до сведения Администрации связи страны, в которой расположена излучаю-
щая радиопомеху станция. Если вредная радиопомеха имеет место на частотах, внесенных в
Частотный регистр, заинтересованные Администрации должны в кратчайший срок пред-
принять попытку к ее устранению или придти к общему согласию.
В качестве примера рассмотрим технические аспекты процедур координации частотных
присвоений сетям сухопутной подвижной связи для стран-членов СЕРТ. Процедура коорди-
нации определяются рядом Рекомендаций СЕРТ [14-17]:
- в полосе 47...68 МГц T/R02-01E
- в полосах 80, 160 и 460 МГц T/R 25-03E
- в полосе 174...230 МГц T/R25-05E
- в полосе 29,7... 960 МГц T/R 25-08E
- в полосах 890...915/935...960 МГц T/R20-08E
- в полосах 1710... 1785/1805... 1880 МГц T/R22-07E
- в полосах 2 ГГц Rec.01 (01)
При разделении частот по принципу предпочтительных частот используемые частоты
классифицируют следующим образом:
- частоты, требующие координации, — частоты, которые Администрациям необходи-
мо координировать с другими затронутыми Администрациями до ввода станции сухо-
путной подвижной службы в эксплуатацию;
- предпочтительные частоты — частоты, которые могут быть присвоены заинтересо-
ванными Администрациями без предварительно проведенного координирования на
базе двух- или многосторонних соглашений на условиях, принятых в соглашениях ме-
жду Администрациями;
- совместно используемые частоты — частоты, которые можно совместно использовать
без предварительного координирования с Администрациями сопредельных стран на
базе двух- или многосторонних соглашений на определенных условиях;
- частоты для планирования сетей радиосвязи — частоты, которые Администрации
должны координировать, имея в виду последующий ввод сетей радиосвязи, которые
используют уже скоординированные частотные назначения;
- частоты, используемые на основе географических планов сетей — частоты, исполь-
зуемые заинтересованными странами на базе подготовленного и одобренного плана
сети, обслуживающей определенную зону, с учетом технических характеристик этого
плана.
В соответствии с Рекомендацией T/R 20-08E частотная координация в приграничных
районах основывается на том, что полосы частот должны согласовываться Администрация-
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
49
ми связи заинтересованных государств. Предпочтительные частоты могут использоваться
без координации с соседней страной, если уровень напряженности поля каждой несущей,
излучаемой базовой станцией сети GSM, не превосходит согласованное между Админист-
рациями сопредельных государств значение (например, 19 дБмкВ/м на высоте 3 м над уров-
нем земли на расстоянии 15 км вглубь территории соседнего государства). В конце каждого
блока предпочтительных частот один радиочастотный канал должен рассматриваться как
неработающий с целью устранения возможных помех по соседнему каналу.
Оценка необходимости координации частотных присвоений между РЭС сетей GSM-900
сводится к определению величины напряженности поля, создаваемой базовыми станциями
на территории России, и сравнению ее с допустимым уровнем (например, 19 дБмкВ/м на
высоте 3 м от земли для 10% времени и 50% мест приема) на линии государственной грани-
цы для случая не предпочтительных каналов России и на удалении 15 км от линии границы
вглубь территории сопредельного государства для предпочтительных каналов России.
Расчет напряженности поля проводится по методикам, содержащимся в Рекомендации
T/R 20-08 «Координация частотных присвоений станций наземной подвижной службы в
диапазоне 29,7...960 МГц», в Рекомендации 370 МСЭ, а также в Берлинском соглашении
(2003 г.).
На неровной местности в точках приема, удаленных на одинаковое расстояние от пере-
дающей станции, напряженность поля сигнала является случайной величиной. Она изменя-
ется от точки к точке вследствие разного экранирующего влияния рельефа и во времени
вследствие неустойчивости состояния тропосферы. По этой причине напряженность поля
оценивают статистически по процентам мест (точек) и времени приема. При этом считает-
ся, что рельеф местности является регулярным, т.е. отдельные неровности (холмы, горы)
примерно одинаковы. Напряженность поля Е, дБмкВ/м, на расстоянии R, км, от передаю-
щей станции, превышаемая в L% мест приема и в Г% времени, в общем случае определяет-
ся с помощью формулы
E(R9LJ) = PZ+E(50950) + F(M) + F(h2) + AE(L) + AE(T\ (1.11)
где Py, — эффективно излучаемая мощность, дБкВт; £(50, 50) — медианное значение напря-
женности поля (50% мест и времени при высоте поднятия приемных антенн h2= 10 м,
Р^ = 0 дБ кВт); F(Ah) — поправочный коэффициент, учитывающий степень неровности ме-
стности, дБ; F(h2) — поправочный коэффициент, учитывающий высоту приемных антенн, дБ;
AE(L) — отклонение напряженности от медианного в заданном проценте L мест приема, дБ;
АЕ(Т) — отклонение напряженности от медианного в заданном проценте Г времени приема, дБ.
Медианное значение напряженности поля на равнинно-холмистой местности опре-
деляют по кривым распространения радиоволн. Если по соглашению между Админист-
рациями связи сопредельных государств за допустимую напряженность выбрана напря-
женность 50% мест приема и 10% времени приема, то для определения медианного зна-
чения напряженности поля целесообразно использовать кривые распространения из Ре-
комендации T/R 25-08 Е или Берлинского соглашения (2003 г.). Поскольку данные кри-
вые построены для 50% мест приема, 10% времени, то при их использовании формула
(1.11) преобразуется к виду
E(R,LJ) = Pz + £(50,10) + F(A/?) + F(h2). (1.12)
Оценка неровности местности. Степень неровности местности оценивается как раз-
ница высот (отметок) местности, превышаемых на 10 и 90% на определенном расстоянии.
В документах МСЭ (Рекомендация 370) и Берлинском соглашении (2003 г.) это расстоя-
50
ГЛАВА 1
ние R рекомендуется отсчитывать в пределах 10...50 км в направлении от передатчика к
точкам приема. Значения неровности местности А/г для трасс распространения от базовых
станций на территории России в направлении на ближайшую точку государственной гра-
ницы сопредельного государства рассчитываются в результате статистической обработки
данных о высотах местности по профилям рельефа, полученным с использованием циф-
ровых карт.
Поправочный коэффициент по неровности местности. Известные значения показате-
лей неровности местности А/г, м, позволяют установить поправочные коэффициенты F(Ah).
Значение F(Ah) может быть определено либо из графиков Рекомендации МСЭ 370, либо вы-
числено по формуле
Г-У7Ле(Дй/50) при А/г > 50 м;
F(Ah) = \ Л1 5V } * (1.13)
[ух2(50-А/г) при А/г < 50 м.
Здесь v — коэффициент, зависящий от расстояния, который при 20 <R < 100 км равен 1;
Xi и %2 — коэффициенты, зависящие от диапазона частот (для диапазона 900 МГц xi = 45,
Х2 = 0,25).
Поправочный коэффициент по высоте приемных антенн. В рекомендации МСЭ 370
указывается, что на равнинно-холмистой местности в дециметровом диапазоне снижение
высоты с 10 до 3 м приводит к уменьшению медианного значения напряженности поля на
6 дБ, если расстояние от мест приема до передающей станции не превышает 50 км. В преде-
лах расстояния прямой видимости базовых станций коэффициент F(h2) не зависит от рас-
стояния и определяется по формуле
F(h2) = C\g(Ah/50) - 7, (1.14)
где С = 6, как для дециметрового диапазона.
Эффективная высота передающей антенны. Для сильнопересеченной местности эф-
фективная высота передающей антенны /г^ определяется как величина электрического цен-
тра антенны над усредненным уровнем участка земной поверхности 3...30 км в направле-
нии от передающей антенны к точкам приема:
Г/г, -ZCD при/г, >10м;
^эф = (1Л5)
[10 м при/г, <10 м,
где h\ — высота подвеса антенны над уровнем моря, м; Zcp — средняя отметка участка
3...30 км.
Для базовых станций, точки передачи и приема которых находятся на наклонном вверх
или вниз участке местности, эффективная высота передающей антенны определяется между
наклонной линией, проведенной через середину неровностей местности, и параллельной ей
линией, проведенной через центр передающей антенны.
Значения эффективно излучаемой мощности базовых станций выбираются с учетом
мощности на входе антенны и коэффициентов усиления секторных антенн. Кроме того,
учитываются азимуты направленности секторных антенн в горизонтальной плоскости, т.е.
характеристики направленности антенн.
На основании рассчитанной напряженности поля Е, дБмкВ/м, создаваемой базовыми
станциями, даются рекомендации о необходимости проведения координации.
В целях наиболее эффективного использования радиочастотного спектра Администра-
ции связи сопредельных государств могут проводить измерения напряженности поля в ходе
приграничной координации по процедуре, изложенной в Берлинском соглашении.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
51
1.4.1. Особенности обеспечения приграничной координации сетей связи
3-го поколения в диапазоне 2 ГГц
Приграничная координация частотных присвоений сетей сухопутной подвижной связи 3-го
поколения имеет ряд особенностей по сравнению с координацией частотных присвоений
сетей второго поколения.
Действующие Рекомендации СЕРТ не охватывают полосы 1900... 1980, 2010...2025
и 2100...2170 МГц, выделенные для создания сухопутного сегмента сетей UMTS в Европе
согласно решениям Европейского комитета радиосвязи (ЕКР) ERC/DEC/(97)07 и
ERC/DEC/(99)25. Поэтому в ЕКР в 2001 г. была принята Рекомендация (01)01 [17], в кото-
рой приграничной координации систем UMTS/IMT-2000 в приграничных областях должна
основываться на следующих принципах:
- между соответствующими Администрациями должны согласовываться предпочти-
тельные кодовые группы или предпочтительные блоки кодовых групп, если выровне-
ны центральные частоты;
- частоты в полосе 2ПО...2170 МГц для систем, использующих предпочтительные ко-
ды, или в случаях, когда центральные частоты не выровнены или не используется ра-
диоинтерфейс CDMA IMT-2000, могут использоваться без координации с пригранич-
ным государством, если прогнозируемое среднее значение напряженности поля каж-
дой несущей базовой станции не превышает значения 45 дБмкВ/м/5 МГц на высоте
3 м над уровнем земли вглубь от государственной границы между двумя странами.
Администрации в двустороннем или многостороннем координационном соглашении
могут условиться о линии отсчета на некотором расстоянии от государственной гра-
ницы;
- в полосах 1900... 1980 и 2010...2025 МГц системы с TDD, использующие предпочти-
тельные коды, или если не выровнены центральные частоты, могут использоваться
без координации с приграничным государством, если прогнозируемое среднее значе-
ние напряженности поля каждой несущей базовой станции не превышает значения
36 дБмкВ/м/5 МГц на высоте 3 м над уровнем земли вглубь от государственной гра-
ницы между двумя государствами. Администрации в двустороннем или многосторон-
нем координационном соглашении могут условиться о линии отсчета на некотором
расстоянии от государственной границы;
- частоты, используемые на границе, для систем, применяющих непредпочтительные
коды и с выровненными центральными частотами, могут использоваться без коорди-
нации с приграничным государством, если прогнозируемое среднее значение напря-
женности поля каждой несущей базовой станции не превышает значения
21 дБмкВ/м/5 МГц на высоте 3 м над уровнем земли вглубь от государственной гра-
ницы между двумя государствами. (В двусторонних и многосторонних координаци-
онных соглашениях между заинтересованными Администрациями обычно могут со-
гласовываться уровни на 15.. .20 дБ выше.)
1.4.2. Особенности обеспечения приграничной координации сетей связи
фиксированной службы
Необходимость международно-правовой защиты частотных присвоений станциям фиксиро-
ванной службы осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом.
52
ГЛАВА 1
1. Определяются общие сведения о радиорелейных линиях связи:
- количество радиорелейных линий (РРЛ);
- количество заявляемых передающих частот;
- заявитель;
- заявляемые рабочие полосы частот (а также центральные частоты стволов);
- места расположения радиорелейных станций и соответствие их координат Допол-
нению 1А Приложения S4 PP.
2. Рассматриваются проверяемые параметры и осуществляется проверка:
- технической обоснованности заявляемых характеристик станций РРЛ (характери-
стики антенны, азимуты излучений, высоты установки);
- технических параметров оборудования на соответствие решениям ГКРЧ.
3. Осуществляется проверка соответствия заявляемых характеристик станций РРЛ нор-
мам и ограничениям РР:
- заявляемых оператором частотных присвоений станциям РРЛ связи на соответст-
вие международной ТРЧ РР для использования фиксированной службой (ФС);
- частотных присвоений на соответствие статье S5 РР и ЭИИМ на соответствие Реко-
мендациям п. S21.2, п. S21.3 и п. S21.5 статьи S21 PP.
4. Осуществляется проверка местоположения станций РРЛ на предмет нахождения на
расстоянии менее 150 км от границы РФ с ближайшим иностранным государством.
5. Осуществляется оценка необходимости проведения координации частотных присвое-
ний станциям РРЛ в соответствии с Приложением S30 РР, Приложением S30A РР, со стать-
ей S 9 РР и с «Инструкцией о порядке взаимодействия юридических лиц при проведении
работ по международной координации и регистрации частотных присвоений РЭС фиксиро-
ванной службы России (радиорелейная линия связи)».
Например, заявленные полосы частот 37...39 ГГц распределены на равных правах фик-
сированной и подвижной службе (ПС). Кроме того, полоса частот 37...37,5 ГГц распределе-
на службе космических исследований (космос-земля), а полоса частот 38...39,5 ГГЦ —
фиксированной спутниковой службе (ФСС) (космос-земля).
Пример оценки необходимости координации заявляемых оператором частотных при-
своений станциям РРЛ на территории N-ской области с Администрациями связи иностран-
ных государств может показать, что:
а) заявляемые частотные присвоения не попадают в полосы частот используемые в со-
ответствии с Приложениями S30 и S30A PP. В связи с этим координация заявляемых час-
тотных присвоений в соответствии со статьей 6 Приложений S30 и S30A РР соответственно
не требуется;
б) согласно полученной ТРЧ, станции рассматриваемых РРЛ расположены на расстоя-
нии до 470 км от границы РФ с ближайшим иностранным государством М, могут попасть в
координационные зоны земных станций ФСС и оказывать (испытывать) вредные помехи
станциям (от станций) указанных спутниковых служб. Анализ заявленных в МСЭ земных
станций может, например, показать, что в рассматриваемых полосах частот в радиусе
470 км от рассматриваемых станций РРЛ нет земных станций спутниковых служб, принад-
лежащих Администрации связи государства М. В связи с этим координация заявляемых
частотных присвоений станциям рассматриваемых РРЛ в соответствии со Статьей S9 РР не
требуется;
в) согласно п. 4 станции РРЛ связи оператора на территории N-ской области расположены
на расстоянии менее 150 км от границы РФ с государством М, т.е. попадают в пригранич-
ную зону. В связи с этим требуется проведение приграничной координации частотных при-
своений станциям РРЛ оператора на территории N с администрацией связи государства М.
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА
53
6. Оценка необходимости регистрации частотных присвоений станциям РРЛ связи в
Бюро радиосвязи МСЭ в соответствии со статьей S 11 РР и с «Инструкцией о порядке взаи-
модействия юридических лиц при проведении работ по международной координации и ре-
гистрации частотных присвоений РЭС фиксированной службы России (радиорелейная ли-
ния связи)».
Оценка необходимости регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ заявляемых частотных
присвоений станциям РРЛ связи оператора на территории N с Администрацией связи госу-
дарства М показала, что в соответствии с п. 5 некоторые заявленные полосы частот исполь-
зуются совместно со станциями ФСС. Станции рассматриваемых РРЛ на территории N рас-
положены на расстоянии менее 470 км от границы РФ с ближайшим иностранным государ-
ством М и в связи с этим могут оказывать помехи РЭС указанной службы данной Админи-
страции связи. В связи с изложенным, частотные присвоения станциям РРЛ оператора на
территории N подлежат регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ.
Исходя из вышеприведенного алгоритма экспертизы, делаются выводы на предмет необ-
ходимости проведения приграничной координации и регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ.
Контрольные вопросы к главе 1
1. Что означает термин «управление использованием РЧС»?
2. Перечислите основные руководящие документы по управлению использованием РЧС.
3. Каковы базовые концепции международного РР и что представляет собой РР?
4. Чем определяется верхняя граница спектра?
5. Что понимают под Администрацией связи?
6. Назовите состав МСЭ.
7. На сколько районов и зон поделены страны мира в части распределения радиочастот?
8. Какие радиослужбы являются первичными и что определяет вторичность радиослужбы?
9. Опишите структуру международной ТРЧ.
10. Сколько и какие категории радиослужб в ТРЧ?
11. Могут ли причинять вредные помехи станциям первичной службы станции вторичной службы и почему?
12. По каким вопросам и как часто собираются и работают ВАКР?
13. Какие планы применяются в практике МСЭ и какие являются неотъемлемой частью РР?
14. Для чего используют такие элементы управления использованием РЧС, как координация и регистра-
ция частотных присвоений РЭС?
15. Частотные присвоения каких служб РЭС подлежат обязательной координации?
16. Для чего существует Международный справочный регистр частот?
17. В каких случаях требуются индивидуальные заявления?
18. Какие основные документы регламентируют систему управления использованием РЧС на нацио-
нальном уровне?
19. Опишите структуру национальной ТРЧ.
20. Дайте определения категорий использования полос частот.
21. Расскажите порядок выделения полос радиочастот.
22. В чем заключаются основные принципы и положения государственной технической политики в об-
ласти использования РЧС?
23. Чем вызвана необходимость введения экономических методов управления использованием радио-
частотного спектра?
24. Какое основные проблемы стоят перед регулятором, внедряющим экономические методы управле-
ния РЧС?
25. Какие существуют способы финансирования управления использованием РЧС?
26. Каковы достоинства и недостатки различных методов финансирования управления использованием
РЧС?
27. Что такое повышение эффективности использования спектра?
28. Какие существуют нерыночные способы распределения РЧС между пользователями? Каковы их дос-
тоинства и недостатки?
29. Какие существуют рыночные способы распределения РЧС между пользователями? Каковы их досто-
инства и недостатки?
54
ГЛАВА 1
30. Какие существуют формы оплаты за использование РЧС? Каковы их достоинства и недостатки?
31. На основании каких критериев разумно рассчитывать цену спектра?
32. Кто в итоге платит за спектр?
33. Какими основными руководящими документами необходимо пользоваться при проведении координа-
ции частотных присвоений системам радиосвязи и вещания?
34. Что представляет собой Частотный регистр?
35. В каких случаях необходима координация частотных присвоений?
36. Какие основные условия должны выполняться при координации?
37. Каковы основные временные рамки при проведении координации частотных присвоений?
38. Какие основные условия должны выполняться при координации?
39. В чем суть процедуры координации частотных присвоений?
40. В каких случаях Администрация связи сопредельной стороны может отклонить запрос на координацию?
41. Какие основные Рекомендации используются в странах СЕРТ для проведения приграничной коорди-
нации?
42. Каков алгоритм определения величины напряженности поля, создаваемой базовыми станциями в се-
тях сухопутной подвижной связи?
43. Каковы особенности обеспечения приграничной координации частотных присвоений РЭС сетей свя-
зи 3-го поколения в диапазоне 2 ГГц?
44. В чем особенности обеспечения приграничной координации сетей связи фиксированной службы?
Глава 2
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
2.1. Излучения на выходе радиопередающих устройств
и их нормирование
Радиопередающее устройство (РПДУ), состоящее из радиопередатчика и антенно-фидерной
системы, предназначено для генерации несущего гармонического колебания, его модуляции и
излучения с помощью передающей антенны. Кроме основного (полезного) радиоизлучения,
на выходе антенны РПДУ присутствуют неосновные (нежелательные) излучения. Эти излуче-
ния могут быть мешающими для приемников других РЭС, создавая им непреднамеренные по-
мехи и ухудшая ЭМС РЭС. Классификация излучений на выходе антенны РПДУ и примерное
распределение их спектральной плотности мощности представлены на рис. 2.1 и 2.2.
Излучения радиопередающего устройства
I
Основное
I
Нежелательные
Рис. 2.1. Классификация излучений РПДУ
todJ
ОХ
Уровень излучений
1
bjQ-b A5^ т^
2f0
З/о
Рис. 2.2. Спектр плотности мощности радиоизлучений РПДУ:
1 — основного; 2 — внеполосного; 3 — на гармониках; 4 — на субгармониках;
5— комбинационного; 6— интермодуляционного; 7— паразитного; 8— шумового
56
ГЛАВА 2
Основное излучение занимает некоторую необходимую полосу частот (Лн), предназна-
ченную для передачи полезного радиосигнала. Все другие (неосновные) излучения, распо-
ложенные за пределами основного (рабочего) участка радиочастотного спектра Вн, являют-
ся нежелательными. Эти излучения подразделяются на внеполосное, побочные и шумовые.
Спектр внеполосного излучения непосредственно примыкает к необходимой полосе частот
справа и слева. Спектры побочных излучений на гармониках, на субгармониках, на комби-
национных частотах, паразитных и интермодуляционных колебаний удалены от частот ос-
новного канала излучения. Шумовое излучение занимает широкую полосу частот.
Необходимая полоса частот Вн определяется как минимальная по ширине полоса час-
тот, обеспечивающая передачу данного сообщения с требуемой скоростью и качеством
[1, 2]. Нормы на необходимую ширину полосы частот для различных типов сообщений (те-
леграфия, телефония, звуковое радиовещание и др.) и видов модуляции (амплитудная, угло-
вая, импульсная) приведены в Регламенте радиосвязи (РР) [1]. Необходимая ширина поло-
сы частот может определяться также расчетным путем в соответствии с рекомендациями
МСЭ и формулами, указанными в соответствующих разделах рекомендаций [1, 2]. Напри-
мер, в случае амплитудной модуляции несущей аналоговыми сигналами телефонии или зву-
кового вещания необходимая ширина полосы радиоизлучения
Г2FH при двухполосной передаче;
[FB - FH при однополосной передаче и подавленной несущей,
где FH, FB — нижняя и верхняя граничные частоты модулирующего сигнала.
Значения необходимой ширины полосы частот Вн для РЭС различного назначения при-
ведены в РР и других документах [1, 2, 7].
По правилами РР излучения должны обозначаться в соответствии с их необходимой
шириной полосы частот Вн и видом (классом) сигналов. Необходимая ширина полосы излу-
чения указывается перед обозначением его класса и содержит три цифры и одну букву. Бук-
ва играет роль запятой, отделяющей целую часть от дробной в десятичной дроби, и указы-
вает единицу измерения полосы частот. Значения необходимой ширины полосы Вн выража-
ются:
- от 0,001 до 999 Гц — в герцах (буква Н);
- от 1 до 999 кГц — в килогерцах (буква К);
- от 1 до 999 МГц — в мегагерцах (буква М);
- от 1 до 999 ГГц — в гигагерцах (буква G).
Пример 1.
0,002 Гц = Н002 5 кГц = 5К00
0,3 Гц = Н300 15,5 кГц = 15К5
25,3 Гц = 25НЗ 1,45 МГц = 1М45
410Гц = 410Н 3,25 ГГц = 3G25
Классификация излучений РПДУ. Излучения классифицируются, и их класс обозна-
чается в соответствии с их основными и дополнительными характеристиками радиосигнала.
Первый символ (буква) в обозначении указывает на тип модуляции несущей: А — ампли-
тудная двухполосная; Н, R, J — амплитудная однополосная с разной степенью подавления
несущей; F, G — угловая (частотная и фазовая) и др. Второй символ (цифра) в обозначении
указывает на характер модулирующего сигнала: 1,2 — один канал цифровой информации;
3 — один канал аналоговой информации; 7, 8 — два или более канала, содержащие цифро-
вую (7) или аналоговую (8) информацию. Третий символ (буква) в обозначении указывает
тип передаваемой информации: А, Б — телеграфия, Е — телефония (включая звуковое ра-
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
57
диовещание), F — телевидение и т.д. Четвертый символ содержит данные о сигнале (сигна-
лах): В, С — двухпозиционный код с одинаковым числом элементов и одинаковой длитель-
ностью без исправления (В) и с исправлением (С) ошибок, G, J — передача звука вещатель-
ного (G) или коммерческого (J) качества; N — передача цветового телевизионного сигнала.
Пятый символ указывает характер уплотнения: N — без уплотнения, F, Т — частотное (F)
или временное (Т) уплотнение и др.
Например, полное обозначение класса излучения для двухполосного звукового радиове-
щания — 8K00A3EGN. Допускается также обозначать класс излучения в сокращенном виде
с использованием первых трех символов, характеризующих его основные характеристики.
Например, 2K70J3E — одноканальная однополосная телефония с подавленной несущей
(J3E) и необходимой шириной полосы частот Вн = FB - FH = 3 - 0,3 = 2,7 кГц.
К параметрам основного излучения радиостанции в необходимой полосе частот отно-
сятся:
- несущая частота и ее отклонение, Гц;
- необходимая полоса частот, Гц;
- выходная мощность, Вт, дБВт;
- поверхностная плотность потока мощности, Вт/м2, дБВт/м2, для бортовых передатчи-
ков спутниковых РЭС;
- вид и параметры модуляции;
- ослабление несущего колебания и подавление нерабочей боковой полосы, дБ, для од-
нополосных РПДУ.
Присвоение частот передающим станциям. Передающим станциям разрешается из-
лучать радиосигналы только в пределах определенной полосы частот, которая называется
присвоенной. Частота, соответствующая середине присвоенной радиостанции полосы час-
тот, называется присвоенной частотой. Операция присвоения — разрешение, вьщаваемое
Администрацией связи, ответственной за соблюдение РР, на использование радиочастоты
или радиочастотного канала при определенных условиях. Присвоение и использование час-
тот передающими станциями определяются правилами, изложенными в РР [1]. Для радио-
сигналов с двухполосной передачей присвоенная частота совпадает с несущей, а при одно-
полосной передаче отличается от нее. Например, при однополосной передаче верхней боко-
вой амплитудно-модулированного радиосигнала средняя частота радиоспектра
/cP=/h + Fb/2, (2.2)
гд^Тн — несущая частота, FB — верхняя граничная частота модулирующего сигнала.
В зависимости от значения верхней граничной частоты FB модулирующего сигнала
средняя частота изменяется, что не позволяет использовать ее в качестве присвоенной. По-
этому для радиолиний с однополосной передачей нормируется разность между несущей и
присвоенной частотами. Например, для морской и воздушной подвижных служб, где необ-
ходимая ширина полосы частот Вн = FB-FH = 3000 - 300 = 2700 Гц, установлена разность
1400 Гц для всех классов излучений с однополосной модуляцией (Н, R, J).
С учетом нестабильности частоты радиопередатчиков ширина присвоенной полосы час-
тот ВП должна превышать ширину необходимой полосы Вн на удвоенную величину абсо-
лютного допустимого отклонения частоты Afaou в соответствии с выражением
£п = £н + 2Д/доп. (2.3)
Допустимое отклонение частоты радиопередатчика — это максимально допустимая ве-
личина отклонения А^акс фактической средней частоты радиоизлучения станции от номи-
нального значения присвоенной ей частоты [2]. Допустимое отклонение частоты — долго-
временная нестабильность, которую должен обеспечивать передатчик за все время его рабо-
58
ГЛАВА 2
ты. Расширение присвоенной полосы частот по отношению к необходимой на величину
2Д/щш обеспечивает защиту от радиопомех в смежных (соседних) каналах, расположенных
выше и ниже присвоенной полосы. Допустимые отклонения устанавливаются с учетом
норм РР и зависят от принадлежности РЭС к определенной службе, диапазона частот и
средней мощности РПДУ. Например, в соответствии с действующими нормами [2] допусти-
мое отклонение рабочей частоты радиовещательных передатчиков для диапазонов НЧ, СЧ и
ВЧ не должно превышать ±10 Гц, а в диапазоне ОВЧ — ±100 Гц. Для космических станций
присвоенная полоса частот включает удвоенный максимальный доплеровский сдвиг часто-
ты, который может наблюдаться по отношению к любой точке земной поверхности.
Внеполосное излучение — нежелательное радиоизлучение, являющееся, как и основ-
ное, результатом модуляции несущей/, передаваемым сообщением. Причинами появления
внеполосного излучения могут быть [2, 3]:
- недостаточное подавление на входе модулятора составляющих спектра модулирую-
щего сигнала, находящихся за пределами верхней граничной частоты FB, обеспечи-
вающей требуемое качество передачи (например, модуляция импульсами с излишне
крутыми фронтами);
- наличие нелинейности амплитудной и фазовой характеристик тракта передатчика
(усилителей, модулятора);
- применение модулирующих сигналов излишне большого уровня (явление перемоду-
ляции) или ограничение их амплитуд; квантование и др.
В результате в спектре излучаемых станцией радиосигналов появляются составляющие,
лежащие за пределами необходимой полосы частот, которые ухудшают ее ЭМС с другими
РЭС, работающими в соседних каналах. Излучение, ширина которого не выходит за преде-
лы необходимой ширины полосы радиочастот Вн, называют совершенным (оптимальным).
На практике большинство радиостанций имеют несовершенное (неоптимальное) излучение
из-за появления внеполосного радиоизлучения. Поэтому для оценки фактического (несовер-
шенного) излучения введено понятие занимаемой полосы Вш радиочастот, за пределами ко-
торой излучается определенная доля р (например, р = 1%) средней мощности радиостанции
на присвоенной ей частоте/, (рис. 2.3).
В пределах занимаемой полосы в этом случае сосредоточено 100 - Р = 99% средней
мощности излучения. При этом мощность радиопомех от внеполосных излучений станций,
работающих в смежных (соседних) частотных каналах с данной, не превышает р% мощно-
сти сигнала в основном канале приема. Значение р устанавливается для каждого класса из-
лучения и в большинстве случаев не превышает 0,5%.
На практике важно также иметь информацию о форме огибающей спектра и о скорости
убывания спектральных составляющих внеполосного излучения за пределами необходимой
полосы частот. С этой целью вводится понятие ширины полосы частот на уровне -ХдБ от-
носительно уровня основного излучения, принятого за 0 дБ (Вх на рис. 2.3). За пределами
полосы Вх интенсивность любых дискретных спектральных составляющих или спектраль-
ная плотность мощности внеполосного излучения ослаблена относительно уровня основно-
го излучения (в полосе Вн на рис. 2.3) не менее чем наХдБ. Обычно за нижний уровень из-
меряемой мощности принимается уровень, расположенный на 60 дБ (Х=-60дБ) ниже
уровня основного излучения (0 дБ на рис. 2.3). Использование нескольких измерительных
уровней (X=-30, -40, -50 и т.д.) позволяет контролировать форму и скорость убывания
внеполосного излучения. Оценка занимаемой полосы частот по критерию относительного
уровня -X дБ для классов излучений АЗЕ, НЗЕ, R3E, J3E лучше и точнее характеризует
спектр сигнала по сравнению с энергетическим критерием [2, 3].
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
59
Р, дБВт/Гц
Огибающая спектра
Ограничительная
линия спектра
Рис. 2.3. Характеристики основного и внеполосного излучения РПДУ
Контроль и нормирование внеполосного излучения осуществляется с помощью кон-
трольной ширины полосы частот излучения Вк, за нижним и верхним пределами которой
любая спектральная составляющая ослаблена на 30 дБ (в 1000 раз) и более по отношению к
максимальному значению излучаемой мощности. Значение контрольной ширины полосы
частот используется при распределении и присвоении номинальных частот радиостанциям
и при расчетах частотного разноса между соседними станциями.
Линия, проходящая через допустимые значения уровней X излучения, называется огра-
ничительной (уровни 0, -30, -X, -60 дБ на рис. 2.3). Она определяет верхнюю границу мак-
симально допустимых значений составляющих спектра внеполосного излучения. Огибаю-
щая реального спектра мощности излучения не выходит за пределы установленной ограни-
чительной линии. Значения ширины полос частот (Вн, Вк, Вх, Взн) нормированы для различ-
ных классов излучения [1, 2, 7]. Пример норм на ширину полосы частот и внеполосные ра-
диоизлучения для сигнала класса J3E (радиопередатчики фиксированной службы) представ-
лен в табл. 2.1 [2, 7].
Таблица 2.1. Пример норм на ширину полосы частот и внеполосные излучения
Класс
излучения
J3E
Телефония,
одна боковая
полоса,
подавленная
несущая
Формулы для расчета
необходимой
ширины полосы
частот Bw Гц
BH = (FB-FH)
контрольной
ширины полосы
частот Вк, Гц
ВК=\,\5ВИ
внеполосных радиоизлучений
на уровне
-ХдБ
30
35
40
50
60
ширины полосы
Д*Гц
\Л5ВН = ВК
1,25Д„= 1,09ДК
\,6ВИ=\,39ВК
2,9£н = 2,52£к
5,4£н = 4,7£к
60
ГЛАВА 2
Измеренные значения контрольной ширины полосы частот Вк и внеполосных излучений
Вх не должны более чем на 20% превышать нормируемые значения [2]. Наличие норм по-
зволяет строить модели огибающей спектра мощности основного и внеполосного излуче-
ний, что необходимо при анализе ЭМС радиостанций.
При построении модели огибающая реального спектра аппроксимируется кусочно-ли-
нейной ограничительной линией вида, показанного на рис. 2.3 [2, 7]. При этом распределе-
ние мощности вблизи основного излучения представляется выражением [2, 7]
/W) = Р(¥д + v.xgwitf,), (2.6)
где P(Afj) — уменьшение уровня мощности излучения при расстройке на А/ относительно
уровня основного излучения (0 дБ), дБ; К, — наклон огибающей ограничительной линии
спектра в пределах /-го линейного участка аппроксимации, в интервале частот от А/ до
Л//+ь дБ/дек.
Наклон ограничительной линии К, (ее крутизна) характеризует скорость убывания мощ-
ности спектральных составляющих излучения:
V, = [P(Af+,) - P(Afd] I lg(A/;+ ,/Л/;). (2.7)
Пример 2. Требуется построить модель огибающей спектра мощности основного и вне-
полосного излучений для сигналов класса J3E (телефония, одна боковая полоса частот, по-
давленная несущая). Координаты контрольных точек ограничительной линии спектра приве-
дены в табл. 2.1.
Решение. Ограничительная линия спектра при выделении верхней боковой полосы час-
тот представлена на рис. 2.4.
Участок / огибающей по оси частот ограничен точками с координатами 0 и Вн. В преде-
лах этого участка P(Af) = 0 дБ и V\=0 дБ/дек.
10-
20-
30-
40-
50-
60-
1
(
Х.дб
^7
\ 2
\ V3
!__;_j.__V^
! ! ;
" ! ■ '
I1
) 1
"* 6-35 *"
>« Я ^
"* О-40 *"
В-50 —
-*
4
2
5
I1
3
4
^6
5
^-
6
Вн, Гц
Рис. 2.4. Модель огибающей радиоизлучения класса J3E
Участок 2 огибающей ограничен точками с координатами Хо = 0 дБ, А/1 = Вн и Хк =
= -30 дБ, А/2= Вк= 1,15 Вн. Скорость изменения огибающей (крутизну наклона) на этом уча-
стке получаем при подстановке координат граничных точек в уравнение (2.7):
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
61
Р(¥) =
V2 = (XK-X0y\g(BK/BK) = -30/lgl,15 = -500 дБ/дек.
С учетом (2.6) уравнение огибающей на втором участке имеет вид
Р(Д/) = -500lg(A/7£„) при£„ < А/"< \,\5ВН.
Участок 3 огибающей (см. рис. 2.4) ограничен точками с координатами Хк = -30 дБ,
Вк= \,\5ВН и Х\ = -35 дБ, В_з5 = 1,255н. Крутизна наклона огибающей на этом участке
V, = (X, -XK)/\g(B-35/BK) = -135 дБ/дек.
Уравнение для огибающей участка 3 будет
P(Af)=P(BK) + F3lg(4/75K) = -30 - 1351g(4/71,155„) = -22 - \35\g(Af/BH) при
1,15£„<Д/"<1,25£„.
Выполняя аналогичные вычисления для участков 4, 5 и 6 огибающей и объединяя урав-
нения отдельных участков, получаем модель спектра мощности основного и внеполосного
излучений класса J3E, представленную на рис. 2.4:
[О при |Д/"|<£Н;
-5001g(Af/£H) при Вн < |А/| < 1,15ДН;
-22-1351g(A//5J при l,15£H<|Af|<l,25£H;
-30,6-47 \g(Af/BH) при 1,25ВН < |А/| < 1,6ВН;
-32-39\g(Af/BH) при l,6£H<|Af|<2,9£H;
-33-31\g(Af/BH) при 2,9ВН < |А/| < 5,4ВН.
Побочные излучения — нежелательные радиоизлучения, возникающие в результате
любых нелинейных процессов в тракте формирования высокочастотных сигналов РПДУ,
кроме процесса модуляции. К ним относятся все показанные на рис. 2.2 радиоизлучения,
кроме основного, внеполосного и шумового. Интенсивность подобных излучений зависит
от диапазона рабочих частот радиопередатчика, типа и режима работы активных элементов
и др. [2, 3]. Уровень побочных излучений определяется по отношению к основному излуче-
нию в децибелах и должен соответствовать нормам РР [1] и другим директивным докумен-
там [2,7]. Например, средняя мощность любого побочного колебания на выходе телевизион-
ного передатчика, работающего в I—III диапазонах, не должна превышать 1 мВт и -60 дБ от
его номинальной пиковой мощности [2].
Радиоизлучения на гармониках — побочные излучения на частотах fm в целое число раз
больших частоты fQ основного излучения:/, = /т/о, п = 2, 3, .... Причинами появления гармо-
ник являются: 1) работа усилителя мощности передатчика с отсечкой анодного (коллектор-
ного) тока; 2) нелинейность характеристик элементов радиотракта передатчика. Уровень
гармоник на выходе зависит от многих факторов: особенностей схемы передатчика, качест-
ва фильтрации выходных цепей, рабочего режима активных приборов и др. [2, 3]. Амплиту-
ды гармоник связаны со степенью нелинейности и обычно убывают с увеличением номе-
ра гармоники. Уровни гармонических составляющих имеют значительный разброс даже
для однотипных передатчиков (до 10...20 дБ). При расчетах радиопомех, создаваемых
гармониками, полагают, что уровни мощности помех распределены по нормальному зако-
ну около своего среднего значения и среднеквадратическое отклонение не зависит от но-
мера гармоники.
Среднее значение уровня мощности излучения на частоте /7-й гармоники, дБВт, можно
выразить в виде [3]
Pr(fn) = Potfo) + KWn +Л, П > 2, (2.8)
где Р0(/о) — уровень средней мощности основного излучения, дБВт; Vr — коэффициент, ха-
рактеризующий скорость убывания спектра, дБ/дек; АГ — ослабление излучения на гармо-
нике по отношению к основному, дБ.
62 ГЛАВА 2
Коэффициенты Аг, Уг, можно рассчитать по статистическим данным измерений.
В табл. 2.2 представлены усредненные экспериментальные результаты измерений для ра-
диопередатчиков различных диапазонов волн [2, 3].
Таблица 2.2. Экспериментальные результаты измерений
Диапазон частот, МГц
Менее 30
30...300
Более 300
Уг, дБ/дек
-70
-80
-60
АпцБ
-20
-30
-40
Выражение (2.8) и данные табл. 2.2 позволяют рассчитать ожидаемый уровень средней
мощности излучения радиопередатчика на определенной гармонике.
Например, в передатчике с выходной мощностью Р = 10 Вт (10 дБВт), работающего на
частоте 150 МГц, ожидаемый уровень средней мощности излучения на частоте второй гар-
моники
Pr(f2) = 10-801g2-30= 10-24-30 = -44дБВт.
Ослабление уровня мощности второй гармоники относительно уровня основного излу-
чения составляет 54 дБ.
На рис. 2.5 представлены рекомендованные МСЭ нормы на допустимые уровни радио-
излучений на гармониках в зависимости от средней мощности основного излучения Р0
в диапазоне частот 10 кГц...960 МГц [2, 3].
/?, ДБ1
-20 \
-40J
-60J
-8oJ
0,1 1 10 102 103 104 105 106 107 Р0,Вт
Рис. 2.5. Нормы излучения радиопередатчиков на гармониках:
1 — диапазон 10 кГц...30 МГц; 2 —30...235 МГц; 3 — 235...960 МГц
Ослабление уровня гармоник в диапазоне ниже 30 МГц должно быть не менее 40 дБ от-
носительно уровня основного излучения, а в диапазоне 30...960 МГц не менее 40...60 дБ
(в зависимости от мощности основного излучения).
Радиоизлучения на субгармониках — побочное излучение на частотах fcr, в целое число
раз меньших частоты основного излучения:/^ =f0/n, п = 2, 3, 4, .... Эти излучения характер-
ны для радиопередатчиков, в которых выходные радиосигналы формируются с помощью
умножителей частоты. Хотя на выходе умножителей обычно стоит фильтр, выделяющий
основное колебание с частотой f0, но вследствие недостаточного ослабления колебаний с
частотами/, =f0ln, 2f0/n, 3f0/n, ... они попадают на вход усилителя мощности и с его выхода
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
63
поступают в антенно-фидерную систему. Оценку уровня излучения на субгармониках в
диапазонах частот, указанных в табл. 2.2, можно осуществлять с помощью выражения (2.8)
с использованием следующих значений: VCT = -20 дБ/дек, Аст = -80 дБ [3].
Комбинационное излучение — побочное радиоизлучение, возникающее в результате
взаимодействия на нелинейных элементах РПДУ колебаний на частотах несущей или
формирующих несущую частоту, а также гармоник этих колебаний [2, 3]. Они образуют-
ся в возбудителе или синтезаторе частоты передатчика, когда рабочая частота формирует-
ся из одной или нескольких частот автогенератора или опорного кварцевого генератора. В
синтезаторе сетка рабочих частот создается путем нелинейных преобразований несколь-
ких колебаний с частотами/], /, /, ..., находящихся обычно в декадном соотношении:
f2 = 10/,/ = 10/2, ... В результате их смешивания появляются различные комбинацион-
ные составляющие с частотами/ = pf\ ±0/2 + mf$ (p, q, m= 1, 2, 3, ...), которые присутст-
вуют на выходе синтезатора вместе с полезным колебанием рабочей частоты. Уровни
комбинационных составляющих излучения на выходе радиопередающего устройства име-
ют наибольшее значение в полосе частот оконечного усилителя мощности и быстро убы-
вают за ее пределами.
Оценку уровня средней мощности комбинационного излучения, дБВт, дает выражение [3]
PJJ) = Poifo) + VK\g(fJfQ) + A, (2.9)
где Р0 (/о) — уровень средней мощности основного излучения, дБВт; / — частота комбина-
ционного излучения, Гц; VK — коэффициент, характеризующий скорость убывания спектра,
дБ/дек.\АК — величина ослабления комбинационного излучения, дБ.
Для коротковолновых передатчиков при 1,001 <fjf0 <1Д, VK = -160 дБ/дек, Ак = -39 дБ,
вычисление по (2.9) дает общее ослабление уровня комбинационного излучения -(40...46) дБ
[3]. Уровни комбинационных излучений обычно меньше уровней излучений на гармониках.
Интермодуляционное излучение — побочное радиоизлучение, возникающее в результа-
те воздействия на нелинейные элементы высокочастотного тракта радиопередающего уст-
ройства генерируемых колебаний и внешнего электромагнитного поля (от других передат-
чиков). Такая ситуация возможна при близком расположении антенн соседних радиостан-
ций на ограниченной территории либо при работе передатчиков на общую диапазонную ан-
тенну. В [2, 3] отмечены две причины возникновения интермодуляционных колебаний:
1) мешающий сигнал поступает на оконечный каскад передатчика и усиливается вместе с
полезным сигналом; 2) сигнал на частоте помехи изменяет параметры активного элемента
во времени, что приводит к модуляции полезного сигнала на рабочей частоте и к появле-
нию в спектре выходного сигнала передатчика интермодуляционных составляющих. При
взаимодействии двух передатчиков с рабочими частотами/ и/ интермодуляционные со-
ставляющие возникают на частотах/ = pf\ + /?/, р, п = ± 1, 2, 3, .... Их число быстро увели-
чивается с ростом порядка интермодуляции N = \p\ + \п\. Значения некоторых интермоду ля-
ционных частот приведены в табл. 2.3 [2].
Таблица 2.3. Интермодуляционные частоты
Порядок интермодуляции
Сочетание частот
2
1/.±/2|
3
2/i -/2
2/2-/1
5
З/1-2/2
З/2-2/,
7
4/-3/
Мощность интермодуляционного колебания зависит от мощности мешающего передат-
чика, типа активных элементов в выходных каскадах, степени связи между передатчиками
и от разности рабочих частот/ и/. Интермодуляционные частоты четного порядка имеют
64
ГЛАВА 2
значительную расстройку относительно рабочей частоты передатчика, и поэтому их уровни
сильно ослаблены фильтрующими системами. Составляющие 3-го порядка по частоте наи-
более близки к частоте основного излучения и могут попадать в полосу пропускания выход-
ного каскада. Они мало ослабляются избирательными цепями каждого передатчика и поэто-
му оказывают наибольшее мешающее действие. Составляющие 5-го и 7-го порядков также
могут находится в полосе усиления оконечных каскадов, но их мощность значительно
меньше составляющих 3-го порядка. Основные меры по уменьшению интермодуляционных
излучений состоят в улучшении фильтрации и уменьшении степени связи между передаю-
щими антеннами путем их рационального размещения.
Паразитное излучение — побочное радиоизлучение, возникающее в результате само-
возбуждения радиопередатчика из-за паразитных связей в его каскадах. Паразитные колеба-
ния в усилительных и генераторных каскадах появляются, если выполняются условия само-
возбуждения на частотах, определяемых параметрами цепи паразитной связи. Паразитные
излучения могут возникать на частотах как ниже, так и выше частоты основного радиоизлу-
чения. Их особенностью являются отсутствия кратности частоте основного радиоколеба-
ния. Мощность и значение частоты паразитного излучения трудно прогнозируемы и могут
иметь значительный разброс даже в группе однотипных передатчиков.
Уровни побочных радиоизлучений нормируются РР и другими нормативными докумен-
тами [1, 2]. За нормируемую величину мощности побочного излучения принимается сред-
няя мощность, передаваемая от передатчика в антенно-фидерный тракт на частоте побочно-
го излучения, выраженная в абсолютных и относительных единицах (по отношению к сред-
ней мощности передатчика в пределах необходимой ширины полосы). Приведенные
в табл. 2.4 нормы установлены в зависимости от мощности передатчиков и от диапазона ра-
бочих частот и должны выполнятся для любой из рассмотренных выше составляющих по-
бочных излучений [1, 2].
Таблица 2.4. Нормируемые уровни побочных излучений
Полоса частот
9 кГц. ..30 МГц
30....235 МГц
235...960 МГц
960 МГц... 17,7 ГГц
Средняя мощность
25 Вт и менее
Более 25 Вт
25 Вт и менее
Более 25 Вт
10 Вт и менее
Более 10 Вт
Нормируемые уровни
побочных излучений
-40 дБ; 50 мВт
-60 дБ; 1 мВт
-40 дБ; 25 мкВт
-60 дБ; 20мВт
ЮОмкВт
-50 дБ; ЮОмкВт
Шумовое излучение — нежелательное радиоизлучение, обусловленное собственными
шумами элементов передатчика и паразитной модуляцией несущей шумовыми процессами.
Шумовые излучения характеризуются спектральной плотностью мощности (абсолютной
или по отношению к уровню основного излучения) и шириной занимаемой полосы частот.
Интенсивность шумовых излучений зависит от схемы передатчика, его назначения, диапа-
зона частот применяемой элементной базы и отстройки А/от частоты Уо основного излуче-
ния. Для количественного описания шумовых излучений можно использовать выражение,
аналогичное (2.8), (2.9) [3]:
Рт(ф = /Wo) + Vmlg(2Af/Bx) +ЛШ, (2.10)
где РШ(А/) — уровень мощности шумового излучения при отстройке на tsf от частоты ос-
новного излучения, дБВт; Vm — скорость убывания уровня шумового излучения, дБ/дек;
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
65
Аш — ослабление мощности шумового излучения в занимаемой полосе Взн относительно ос-
новного, дБ.
Для широко- и узкодиапазонных радиопередатчиков коэффициент Уш равен соответст-
венно -3 и -15 дБ/дек, аАш = -60...-80 дБ [3]. В основной полосе частот уровень шумов на
60...80 дБ ниже уровня основного излучения, и поэтому шумы не влияют на качество прини-
маемого сигнала. Однако за пределами этой полосы, даже при расстройке на ±(5... 10) МГц,
шумовое излучение передатчика может создавать ощутимые помехи близко расположен-
ным приемным устройствам других РЭС, работающим в соседних частотных каналах [2, 3].
Уменьшить эти помехи можно, удалив приемники на достаточно большое расстояние.
2.2. Характеристики радиоприемных устройств,
влияющие на ЭМС, и их нормирование
Радиоприемные устройства (РПУ) предназначены для выделения сигналов из радиоизлуче-
ний. Идеальный с точки зрения ЭМС радиоприемник должен иметь только один основной
канал приема (рис. 2.6) — полосу частот, находящуюся в полосе пропускания приемника и
предназначенную для приема основного излучения нужной радиостанции [2, 3]. В реальных
приемниках, кроме основного, имеются также нежелательные неосновные каналы приема,
расположенные за пределами полосы основного канала в широком диапазоне частот (2...5 на
рис. 2.6 и др.). Через основной и неосновные каналы на выход приемника могут поступать по-
мехи, ухудшающие ЭМС РЭС. Восприимчивость приемника к радиопомехам оценивается по
отношению к излучаемым помехам, воздействующим через антенну РПУ, а также помимо
нее, например, через корпус по цепям питания, управления и др. Восприимчивость является
мерой способности радиоприемника реагировать на непреднамеренные помехи и зависит от
его чувствительности и избирательности по основному и неосновным каналам приема.
Уровень
восприимчивости
по побочному
каналу
MID
(/WnP)/2 (/v+fnp)/2 /b fr /V+/nP 2/y-fnp 2fr+fnp f
Рис. 2.6. Характеристика восприимчивости к помехам супергетеродинного приемника:
1 — основной канал приема на частоте настройки f0 = fr- fnp\ 2 — побочный канал приема
на промежуточной частоте fnp\ 3 — побочный канал приема на зеркальной частоте fr + fnp\
4 — побочные каналы приема на комбинационных частотах 0,5 (fr± fnp) и 2fr± fnp\
5— побочные каналы приема на субгармониках частоты настройки приемника 0,5fo = 0,5(fr- /hP)
и зеркальной частоты 0,5(fr + /hP)
Неосновные каналы приема помеховых радиосигналов подразделяются на побочные и
внеполосные. К побочным относятся нежелательные канала приема, номинальные частоты
которых имеют фиксированное значение для данного приемника при его фиксированной
66
ГЛАВА 2
настройке на частоту сигнала fQ. Расположение основного и побочных каналов приема на
характеристике восприимчивости супергетеродинного приемника показано на рис. 2.6.
В отличие от побочных, нежелательные внеполосные каналы приема появляются на
частотах, которые при фиксированной частоте настройки приемника могут иметь различ-
ные значения в зависимости от частоты мешающего сигнала. Частота радиопомехи при
этом не совпадает с частотами основного или побочных каналов приема, а ее уровень мо-
жет достигать таких значений, при котором в приемнике возникают нелинейные эффекты
блокирования, перекрестной модуляции и интермодуляции.
Избирательные свойства приемной антенны и приемника позволяют отличать и выде-
лять полезный радиосигнал на фоне мешающих излучений за счет разности в направлении
прихода радиоволн и (или) их поляризации, по занимаемой полосе частот, структуре сигна-
лов и др. Полезный сигнал по частотному признаку выделяется за счет частотной избира-
тельности приемника, которая характеризует его способность ослаблять помехи, отличаю-
щиеся по частоте от частоты настройки. Различают односигнальную и многосигнальную
частотные избирательности приемника. При малых уровнях полезного и мешающего сигна-
лов радиочастотный тракт приемника работает в линейном режиме, и его избирательные
свойства характеризует односигиалъная частотная избирательность. Она определяется от-
ношением уровня входного сигнала на заданной частоте к его заданному уровню на частоте
настройки при неизменном уровне сигнала на выходе радиоприемника и измеряется с помо-
щью одного сигнала, подаваемого на вход приемника, с уровнем, не вызывающем нелиней-
ных эффектов в тракте приема [2, 3]. Методом односигнальной избирательности измеряют
параметры (полосу пропускания, коэффициент прямоугольное™ и др.) основного и побоч-
ных каналов приема при работе приемника в линейном или близком к линейному режиме.
В реальных условиях на вход радиоприемника наряду с полезным могут поступать ин-
тенсивные мешающие радиосигналы от нескольких радиостанций, что приводит к появле-
нию нелинейных эффектов в тракте приема. В этом случае оценка ЭМС радиоприемника и
измерение его параметров (в частности, избирательности), должна производиться при со-
вместном действии на входе двух (или трех) колебаний, соответствующих сигналу и поме-
хам. Многосигнальная избирательность радиоприемника определяется отношением уров-
ней одновременно поступающих на вход сигналов на одной или нескольких заданных час-
тотах и на частоте настройки приемника при заданном отношении на его выходе суммарной
мощности составляющих помехи к мощности полезного сигнала [2, 3]. Она характеризует
способность приемника ослаблять действие помех в зависимости от их расстройки в при-
сутствии полезного радиосигнала. Многосигнальные методы измерений параметров прием-
ника позволяют более полно оценить его работу в условиях действия сильных мешающих
сигналов, влияние которых приводит к появлению нелинейных эффектов блокирования, пе-
рекрестной модуляции и интермодуляции, т.е. к появлению соответствующих нежелатель-
ных внеполосных каналов приема.
2.2.1. Характеристики и параметры радиоприемника
при односигнальном воздействии
С помощью односигнальных методов оценивают параметры основного и побочных каналов
приема, влияющие на ЭМС радиоприемников при их работе в линейном режиме. Основной
канал приема занимает полосу частот, находящуюся в полосе пропускания приемника и
предназначенную для приема полезного радиосигнала [2]. К параметрам основного канала
относятся: чувствительность, динамический диапазон, частотная избирательность, полоса
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
67
пропускания, коэффициент прямоугольное™, частота настройки, нестабильность частоты
гетеродина, отношение сигнал/шум на выходе. Побочные каналы на промежуточной часто-
те, на зеркальной частоте, на комбинационных частотах, на субгармониках характеризуют-
ся уровнем восприимчивости и частотой.
Чувствительность радиоприемника характеризует его способность обеспечивать при-
ем полезного радиосигнала на фоне собственных шумов при отсутствии радиопомех и вос-
производить его на выходе с заданным качеством. Количественно этот параметр определя-
ется минимально необходимой мощностью (или ЭДС) сигнала в антенне, при которой обес-
печивается номинальное значение напряжения или мощности на выходе приемника, при за-
данных параметрах модуляции радиосигнала и отношении сигнал/шум на выходе [2, 4]. На-
пример, при измерении чувствительности вещательных радиоприемников, предназначен-
ных для приема AM сигналов, глубина модуляции радиосигнала устанавливается равной
30% (коэффициент модуляции т = 0,3), а частота модуляции — 1 кГц [2]. При этом мощ-
ность выходного сигнала приемника составляет примерно 10% от своего номинального зна-
чения (Рвых = т2Рном « 0,1РНом).
Различают пороговую и реальную чувствительность радиоприемника.
Пороговая чувствительность приемника определяется минимальным уровнем радио-
сигнала на его входе при равных уровнях полезного сигнала и собственных шумов на его
выходе, т.е. при отношении сигнал/шум по мощности на выходе QBUX = Рс/Рш = 1 (0 дБ). За
порог восприимчивости приемника к помеховым радиоизлучениям в основном канале прие-
ма также принимается уровень собственных шумов, т.е. его пороговая чувствительность
Рпор(см. рис. 2.6) [2, 3].
Реальная чувствительность радиоприемника определяется минимальным уровнем ра-
диосигнала на его входе, при котором обеспечивается номинальная мощность полезного
сигнала на его выходе и заданное превышение уровня мощности сигнала над уровнем шу-
мов, т.е. отношение сигнал/шум на выходе должно быть gBbIX = PJPm > 1. Например, для ве-
щательных AM приемников в диапазонах ДВ, СВ и KB выходное отношение сигнал/шум
должно быть не менее 20 дБ, а в диапазоне УКВ при частотной модуляции несущей — не
ниже 50 дБ [2].
Реальная чувствительность приемника, ограниченная его собственными шумами, может
быть рассчитана по формуле [3]
Рсиин = квТ0Вш(Та/Т0 +Nm- 1)Овых, (2.11)
где кБ = 1,38-Ю-23 — постоянная Больцмана, Дж/К; Т0 — абсолютная температура окружаю-
щей среды, К; Га — эффективная шумовая температура антенны, К; Вш — ширина эффек-
тивной полосы шумов приемника, Гц; Nm — коэффициент шума приемника, £>вых - требуе-
мое отношение сигнал/шум на выходе.
В диапазоне 30... 120 МГц при комнатной температуре (Г0 = 293К) отношение
TJTQ= 1,8-106//3, где/в мегагерцах [3]. На более высоких частотах (/> 120 МГц) отноше-
ние TJTQ « 1. В этом случае реальная чувствительность
PCu™ = hT0BmNmQbblx, (2.12)
а пороговая чувствительность (и порог восприимчивости)
PcuoV = hTQBmNm. (2.13)
Чувствительность приемников в зависимости от их назначения изменяется в широких
пределах. Например, чувствительность радиовещательных AM приемников (при отношении
сигнал/шум на выходе не менее 20 дБ) находятся в пределах 50...300 мкВ в зависимости от
их класса качества, а в диапазоне УКВ — 2... 15 мкВ [2].
68
ГЛАВА 2
Мерой линейности основного канала приема в отсутствие радиопомех является его ди-
намический диапазон Z)0K, численно равный отношению максимальной амплитуды радио-
сигнала EMaKC(f0) на входе приемника, при которой нелинейные искажения КИИ равны допус-
тимому значению, к его минимальной амплитуде ЕМИН(/0) при которой отношение сиг-
нал/шум (бвых) на выходе равно заданной величине [3]:
Аж(/~о) = £макс(^о)/£мин(/~о) При КНИ, QBblx = COnSt.
Динамический диапазон характеризует допустимые пределы изменения амплитуды
входного радиосигнала, внутри которых обеспечивается требуемое качество выходного сиг-
нала. Максимальная амплитуда сигнала ограничивается сверху нелинейностью вольт-ам-
перной характеристики активных элементов (диодов, транзисторов и др.) усилительных и
преобразовательных каскадов приемника. Минимальная амплитуда входного радиосигнала
ограничивается снизу уровнем собственных шумов приемника, т.е. его чувствительностью.
Динамический диапазон приемников зависит от их назначения и класса и может иметь зна-
чение 100... 120 дБ и более.
Частотная избирательность радиоприемника обеспечивает возможность выделения
полезного сигнала на фоне помеховых радиоизлучений благодаря различиям в их спек-
тральных характеристиках. График односигнальной частотной избирательности (рис. 2.7)
характеризует способность приемника ослаблять действие помехи в зависимости от величи-
ны отклонения ее частоты А/по отношению к частоте настройки приемника (к частоте сиг-
нала)/,. На графике по оси абсцисс откладывают величину расстройки (Af), а по оси орди-
нат — величину ослабления S(Af), дБ,
S(Af) = 20\g[K(fo)/K(Af)l (2.14)
где K(f0), K(Af) — коэффициенты усиления приемника на частоте настройки (f0) и при рас-
стройке на (Af).
60
\
\
<
X
1
3
1 fo
S,flB
^60
\ /
\ /
\ /
S /
У\ Ч:
L. AfcK^
./
/
У
f«
*
t
t
*
t
*
t
*
t
t
*
*
*
/ Ослабление по
P^^ соседнему каналу
f, Гц
Рис. 2.7. Характеристика частотной избирательности приемника
Основной канал приема РПУ. Полоса пропускания приемника по основному каналу
#з ограничена двумя частотами (/i nf2 на рис. 2.7), на которых ослабление уровня сигнала
равно 3 дБ. Ширину полосы пропускания В3 обычно выбирают равной необходимой шири-
не частот Вн с учетом допустимого отклонения частоты радиолинии Afpjl в обе стороны
от присвоенной частоты:
Яз = Ян + 2А/рЛ, (2.15)
где величина частотного рассогласования
А/рЛ = Д/„р + Д/пд (2.16)
зависит от нестабильности частот настройки передатчика^ и приемника/,р [2].
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
69
Идеальная характеристика избирательности, в отличие от показанной на рис. 2.7, долж-
на быть прямоугольной. При такой форме характеристики составляющие спектра сигнала
в пределах полосы пропускания В3 поступают на выход приемника без искажений и ослаб-
ления (S=0 дБ), а шумы и помехи за пределами полосы полностью подавляются (S= oo).
Представление о степени близости реальной (рис. 2.7) и идеальной прямоугольной характе-
ристик избирательности дает коэффициент прямоугольности Кх, равный отношению шири-
ны полосы частот Вх на уровне X дБ, к ширине полосы пропускания В3 на уровне 3 дБ:
КХ = ВХ/В3. (2.17)
Для радиовещательных приемников X = 60 дБ, для приемников фиксированной службы
Х=30 дБ. У идеальной характеристики избирательности коэффициент прямоугольности
Кх= 1. В реальных приемниках избирательность считается хорошей при К60 = 2...4 и пло-
хой приКво> 8 [2, 3].
Недостаточная крутизна склонов характеристики избирательности приемника является
причиной появления в основном канале приема помех от радиопередатчиков, работающих
на частотах соседних каналов, смещенных на величину ±AfCK относительно частоты основ-
ного канала f0. На рис. 2.7 пунктирной линией показана характеристика избирательности
одного из соседних каналов на частоте fCK.
Величина ослабления помех, проникающих из соседних каналов, нормируются. При
AM вещании в диапазоне ДВ, СВ несущие соседних по частоте каналов разнесены на 9 кГц,
что соответствует ширине необходимой полосы частоты Вн с учетом допустимого отклоне-
ния присвоенной частоты в обе стороны от ее номинального значения.
Установленные для бытовых радиовещательных приемников нормы требуют, чтобы одно-
сигнальная избирательность по соседнему каналу, определяющая ослабление помехи, при рас-
стройке AfCK = ±9 кГц составляла не менее 26... 56 дБ в зависимости от класса приемника [2].
Математическая модель характеристики частотной избирательности может быть пред-
ставлена в виде кусочно-линейной функции от логарифма расстройки по частоте [3]:
S(A0 = £(/■) + VMAf/Afi для А/; < Д/< Afl+U (2.18)
где S(Af) — величина ослабления сигнала при расстройке на А/относительно центральной
частоты УПЧ, дБ; A/J, Afi+X — расстройка в начале и в конце /-го участка аппроксимации ха-
рактеристики избирательности, Гц; Vf — наклон /-го участка характеристики избирательно-
сти, дБ/дек,
VT= [S(AfJ+l)-S(AMng(AfJ+l/Aft. (2.19)
В случае, если известны (или измерены) полосы частот на уровнях 3, X и 60 дБ (В3, Вх,
В60 на рис. 2.7), модель характеристики избирательности приемника включает три участка
линейной аппроксимации (0, 7, 2), показанные на рис. 2.8.
Наклон характеристики на участках 7 и 2 описывается выражениями:
Vx = S(0,5B3)/\g(Bx/B3) =X/lgKx,
V2 = [S(09SB3) -S{^5Bx)y\g(BJBx) = (60 -X)\g[KJKxl (2.20)
где Кх и K<so — коэффициенты прямоугольности характеристики избирательности.
В случае, если известен коэффициент прямоугольности характеристики К60у ее модель
состоит из двух участков аппроксимации (0 и 3 на рис. 2.8) и с учетом формул (2.18), (2.19),
(2.20) может быть представлена в виде
ГО при |Д/|<0,5£,;
S(Af) = \ ' ' , , (2.21)
(601g(A//£60)/lg^60 при 0,5В3 < |А/| < 0,5£60.
70
ГЛАВА 2
0 0,5В3 0,5Вх 0,5Б60 Af, Гц
Рис. 2.8. Аппроксимация характеристики частотной избирательности приемника
Например, для модели характеристики избирательности радиовещательного AM прием-
ника с полосой пропускания 9 кГц и коэффициентом прямоугольности Кво = 5 из (2.21) полу-
чаем
5(4/") =
0 при |Д/|<4,5 кГц;
86 lg(Д//4,5) при | Д/| > 4,5 кГц.
(2.21)
Расчеты по (2.22) ослабления помех, смещенных по частоте относительно несущей на
9 кГц (помеха по соседнему каналу) или ±15 кГц, дают значения, равные соответственно
26 и 44,7 дБ.
Если коэффициенты прямоугольности не известны, то принято использовать аппрокси-
мацию характеристики избирательности с наклоном У= 100 дБ/дек, показанную на рис. 2.8
линией 4. При этом К60 = 4, К2о = (K60)lh = 1,6. Уравнение характеристики 4 имеет вид
S[Af] = 1001g[/74,5]/lgK60 = 1661g(/74,5) при \Af] > 4,5 кГц.
В этом случае ослабление помеховых сигналов, расстроенных относительно частоты
настройки приемника на ±9 и ±15 кГц, составят соответственно 33 и 86 дБ.
Побочным каналом приема называется полоса частот, находящаяся за пределами поло-
сы пропускания основного канала, в которой мешающий сигнал может проходить на выход
радиоприемника [2]. Мешающие сигналы могут проникать на выход приемника по побоч-
ным каналам приема, номинальные частоты которых имеют фиксированное значение при
настройке приемника на частоту сигнала/, (как это показано на рис. 2.6). Побочные каналы
образуются в смесителях супергетеродинных приемников. Их появление обусловлено не-
достаточной избирательностью преселектора приемника и нелинейностью процесса преоб-
разования частоты в смесителе, на выходе которого образуются колебания гармоник и ком-
бинационных частот полезного сигнала, гетеродина и помех. Поступающий на вход смеси-
теля сигнал (полезный или помеховый) попадает в полосу пропускания тракта УПЧ прием-
ника Впч и проходит на его выход, если выполняется условие [2, 3]
\pfc±mfr\=fm± 0,5 Впч, (2.23)
где/ — частота входного воздействующего сигнала;/ — частота гетеродина;/ч — проме-
жуточная частота;/?, т = 0, 1, 2, ... — номера гармоник сигнала и гетеродина.
Величина N = \p\ + \т\ называется порядком побочного канала. Из (2.23) средние (цен-
тральные) частоты побочных каналов
fnK = \(mfr±fn4)/p\. (2.24)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
71
При верхней настройке гетеродина (fr>fc) и разностной промежуточной частоте
(fm =fr -fc) из (2.24) получаются следующие частоты побочных каналов приема.
Побочный канал на промежуточной частоте (2 на рис. 2.6) имеет среднюю частоту
Упк =Лч ПРИр= I, т = 0. Он образуется вследствие недостаточной избирательности пре-
селектора приемника (входных контуров и УВЧ). В приемниках магистральной радиосвя-
зи 1, 2 и 3-го классов мешающие сигналы на промежуточной частоте fU4 должны ослаб-
ляться не менее, чем на 100, 80 и 60 дБ, а в бытовых радиоприемниках AM сигналов на
частотах 280 и 560 кГц — не менее, чем на 40...26 дБ в зависимости от их группы слож-
ности [2, 8].
Побочный канал приема на зеркальной частоте (3 на рис. 2.6) имеет среднюю частоту
fUK =fi=fr +Упч = 2/с +fm при р, т = 1. Он образуется также вследствие недостаточного ос-
лабления помеховых сигналов в преселекторе приемника. В соответствии с установленны-
ми нормами [2, 8] односигнальная избирательность по зеркальному каналу приемников ма-
гистральной связи 1, 2 и 3-го классов должны быть не менее 90, 70 и 60 дБ. В бытовых ра-
диовещательных AM приемниках помеха по зеркальному каналу должна ослабляться не ме-
нее чем на 70.. .40 дБ в диапазоне ДВ в зависимости от их группы сложности.
Комбинационные каналы приема (4 на рис. 2.6) на гармониках гетеродина с частотами
2/г ±fm, 3/г ±fm и т.д. имеет среднюю частоту/пк = mfT ±fm при р = 1, т = 2, 3, ....
Нелинейные побочные каналы приема появляются на частотах f^ = (mfT ±fU4)/p при
/?, т = 2, 3, ... в случае, если уровень входного сигнала достаточно велик и он подвергается
нелинейному преобразованию в смесителе приемника, в результате чего в смесителе обра-
зуются его гармоники (р > 1).
Например, при взаимодействии первой гармоники гетеродина (т = 1) и второй гармони-
ки мешающего сигнала (р = 2) образуются побочные каналы приема (5 на рис. 2.6) на суб-
гармониках частоты настройки приемника fUK = 0,5(fT -fm) = 0,5/, и частоты зеркального ка-
нала fUK = 0,5(/г+Упч). Взаимодействие вторых гармоник мешающего сигнала и гетеродина
(р,т = 2) приводит к появлению полузеркального канала на частоте f^ =fT + 0,5fm. Требуе-
мое ослабление помех по комбинационным каналам приема для приемников магистральной
радиосвязи 1, 2, 3 классов качества должно быть не менее 80, 66 и 60 дБ [2, 8].
Чем больше степень нелинейности процесса преобразования частоты в смесителе при-
емника, тем больше появляется гармоник и связанных с ними побочных каналов приема.
С увеличением номера гармоники сигнала р ее амплитуда, как правило, уменьшается, и со-
ответственно уменьшается действие связанной с ней помехи. Поэтому в практических рас-
четах ограничиваются значениями р < 3.
Восприимчивость побочных каналов приема выражают в децибелах относительно чув-
ствительности основного канала (см. рис. 2.6). Этот параметр показывает, насколько чувст-
вительность побочного канала хуже чувствительности основного. Измерение ослабления
чувствительности по побочным каналам обычно производится односигнальным методом
(в отсутствии полезного сигнала).
Динамический диапазон по побочному каналу приема DnK [2, 3] — отношение макси-
мальной амплитуды мешающего сигнала на частоте одного из побочных каналов Емжс(/пк)
к минимальной амплитуде полезного сигнала ЕМИН(/0), при которой обеспечивается заданное
отношение сигнал/(шум + помеха) на выходе приемника, характеризует избирательность
приемника от помех по побочным каналам:
Аж(£к) = £макс(£к)/£мин(/о) При QBblx = COnSt,
где QBblx = РС/(РШ + Рик) — отношение мощности полезного сигнала к суммарной мощности
внутренних шумов (Рш) и помех (Рпк) из побочного канала.
72
ГЛАВА 2
Восприимчивость по побочным каналам зависит от ослабления мешающего сигнала в
преселекторе приемника и от вида нелинейности характеристики смесителя. С ростом по-
рядка N побочного канала (N=\p\ + \m\) его восприимчивость падает. Наиболее опасны по-
мехи по побочным каналам, имеющим сравнительно небольшую расстройку по отношению
к частоте настройки приемника, так как их сигналы недостаточно ослабляются его пресе-
лектором или в тракте УПЧ. К таким побочным каналам относятся зеркальный канал, полу-
зеркальные каналы и канал промежуточной частоты. Ослабление помех, поступающих на
выход приемника по указанным побочным каналам, должно быть наибольшим. Нормы на
избирательность по другим побочным каналам менее жесткие. Например, для магистраль-
ных приемников 1, 2 и 3-го классов требуемые величины ослабления помех по зеркальному
каналу составляют не менее 90, 70, 60 дБ, а по комбинационным каналам они составляют
соответственно 80, 66 и 60 дБ [2].
Пороговая восприимчивость приемников к помехам, поступающим по побочным кана-
лам, имеет значительный разброс [3]. Уровень порога восприимчивости для любых приемни-
ков, настроенных на произвольную частоту, может быть аппроксимирован выражением [3]
P(fl = P<fo)+I\g(flfo) + C9 (2.25)
где Р(/0) — пороговая (или реальная) чувствительность приемника на частоте основного ка-
нала/,, дБм; /— коэффициент, характеризующий скорость убывания восприимчивости по
мере удаления частоты побочного канала от частоты настройки, дБ/дек; С — ослабление
восприимчивости по побочному каналу приема относительно основного, дБ.
Параметры модели восприимчивости по побочным каналам, образуемых 1-й гармони-
кой гетеродина (т = 1), приведены в табл. 2.5, в которой обобщены результаты статистиче-
ской обработки данных измерений широкого класса приемников [3].
Таблица 2.5. Параметры модели восприимчивости
Частота
настройки
/о<30
30 </0 < 300
/о>300
/</•
/, дБ/дек
-20
-20
-20
С, дБ
о о о
ОО ОО ОО
/=/о
7=0
с = о
/>/о
/, дБ/дек
25
35
40
С, дБ
85
75
60
Для комбинационных побочных каналов, образующихся при участии второй и третьей
гармоник гетеродина (/? = 1, w = 2, 3), ослабление С увеличивается соответственно на 15 и
20 дБ по отношению к данным, указанным в табл. 2.5 [3].
Пример 3. Оценим средний уровень восприимчивости к помехам по каналам побочного
приема приемника ОВЧ (30 МГц</<300 МГц), настроенного на частоту f0= 150 МГц и
имеющего чувствительность по основному каналу Р(/0) = - 100 дБм.
Решение. Из табл. 2.5 для этого диапазона частот имеем 7=35 дБ/дек, С = 75 дБ
(при частоте помехи /, превышающей частоту настройки приемника f0, т.е. при />/>) и
/ = -20 дБ, С =80 дБ (при частоте помехи/, меньшей частоты настройки приемника /0,
т.е. при/</0)- По формуле (2.25) для этих случаев получаем:
|-100 + 351g(///o) + 75 = -25 + 351g(///o) при />/0;
|-100-201g(///o) + 80 = -20-201g(///o) при /</0.
Результирующая характеристика средней восприимчивости, построенная на основании
полученных зависимостей, представлена на рис. 2.9.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
73
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
_i i i i f0 л i i i i i_
Рис. 2.9. Характеристика средней восприимчивости приемника
к помехам по побочным каналам приема
График на рис. 2.9 дает значения среднего уровня входных мешающих сигналов, кото-
рые с вероятностью 50% будут создавать помехи по побочным каналам приема. Например,
сигнал с центральной частотой 30 МГц с вероятностью 50% проявится в виде помехи, если
его средний уровень равен -6 дБм. По мере уменьшения расстройки частоты мешающего
сигнала по отношению к частоте настройки приемника f0 его восприимчивость к помехам
увеличивается. Согласно графику на рис. 2.9 верхняя граница восприимчивости приемника к
помехам по побочным каналам равна-25 дБм.
2.2.2. Характеристики и параметры радиоприемников
при многосигнальном воздействии
В реальных условиях эксплуатации радиоприемных устройств на них могут воздействовать
одновременно с полезным достаточно сильные мешающие радиоизлучения, влияние кото-
рых проявляется в виде нелинейных эффектов блокирования, перекрестных и интермодуля-
ционных искажений полезного сигнала, его вторичной модуляции. Частоты мешающих сиг-
налов при этом могут иметь различные значения, не совпадающие с частотами основного и
побочных каналов приема. Образующиеся каналы приема помех называются внеполосными.
Помехи, вызывающие эффекты блокирования и перекрестной модуляции, проявляют себя
только в присутствии полезного сигнала, что отличает их от помех по побочным каналам.
Многосигнальная частотная избирательность характеризует способность приемника
выделять полезный радиосигнал на фоне собственных шумов и мешающих радиосигналов,
действующих на его входе. Она определяется отношением уровней одновременно посту-
пающих на вход приемника сигналов на одной или нескольких заданных частотах и на час-
тоте настройки приемника при заданном отношении на его выходе суммарной мощности
составляющих помехи к мощности полезного сигнала [2, 3]. При измерении многосигнальной
избирательности для учета нелинейных эффектов блокирования, перекрестных искажений, а
также приема интенсивной помехи по побочным каналам на вход приемника подают два ко-
лебания, одно из которых соответствует полезному сигналу, а другой — помехе. Для оценки
интермодуляционных искажений используют три сигнала: полезный и два мешающих.
Влияние мешающих сигналов на характеристику частотной избирательности приемни-
ка показано на рис. 2.10, где кривая / — характеристика односигнальной избирательности
приемника при отсутствии или пренебрежимо малом уровне помехи (Рп\), кривые 2 и 3 —
многосигнальные характеристики избирательности, полученные при действии интенсивных
помех с уровнями Рп3 > РП2 > Рп\ [2, 3]. Из рисунка следует, что увеличение мощности по-
мех приводит к ухудшению избирательных свойств приемника — расширению его полосы
пропускания и увеличению коэффициента прямоугольности частотной характеристики. Это
обстоятельство находит свое отражение в нормах на избирательность радиоприемников.
74
ГЛАВА 2
Уровень
помех
Рис. 2.10. Односигнальная (1) и многосигнальные (2, 3) характеристики
частотной избирательности приемника
Например, для бытовых AM приемников высшего класса качества односигнальная из-
бирательность по соседнему каналу при расстройке на ±9 кГц должна быть не менее 56 дБ,
а двухсигнальная при отношении сигнал/(шум + помеха) на выходе, равном 20 дБ, — не ме-
нее 44 дБ. Для этой же группы приемников односигнальная избирательность по зеркально-
му каналу в диапазоне ДВ — не менее 70 дБ, а двухсигнальная — не менее 50 дБ [2].
Эффект блокирования проявляется в уменьшении амплитуды полезного сигнала и со-
ответствующего уменьшения отношения сигнал/шум на выходе приемника в результате
действия на его входе мешающего сигнала с частотой, не совпадающей с частотой основно-
го и побочных каналов приема [2, 3]. Блокирование возникает в первых каскадах приемника
(УВЧ и смесителе) из-за нелинейности вольт-амперной характеристики используемых ак-
тивных элементов (диодов, транзисторов и др). В окрестностях рабочей точки, определяе-
мой напряжением смещения Е0, вольт-амперная характеристика нелинейного элемента
4ых = ф(£о + ^вх) может быть аппроксимирована рядом Тейлора и представлена укорочен-
ным полиномом 3-й степени [3]:
i„«*>io+b0un+%u2j2+b;ul/69
(2.26)
где b0, b'0, Ь" — крутизна вольтамперной характеристики и ее первые две производные в
рабочей точке.
Известно [3], что в формировании амплитудной характеристики усилительного каскада
участвуют только нечетные члены ряда (2.26), аппроксимирующего характеристику нели-
нейного элемента. Поэтому, исключив постоянную составляющую тока /0 и квадратичный
член ряда, получаем выражение
1^*ки^+Ь:иЦб. (2.27)
Подставляя в (2.27) входное напряжение (UBX) в виде суммы сигнала и помехи
(UBX = Uc+ Un = Eccos(Dct + Encosn(Dt) получаем
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
75
/ВЬ1Х = b0(UG +ип) + ЪЖ +3U2cUn +3U2nUc +3UD/6 = b0(Ec cosoy+ £п cosGV) +
+ Z?^0,25£j(3coswcf + cos3w/) + l,5£c2£Jl + cos2^
+ 0,25 Е3п (3 cos сопГ + cos 3©nf )]/б. (2.28)
Как следует из (2.28), в составе выходного тока нелинейного элемента имеются колеба-
ния с частотами^,/!, 3fc, 3fn, 2fc +fn, 2fn +fc. На выход приемника проходит только колеба-
ние с частотой сигнала^, так как все другие составляющие подавляются в процессе фильт-
рации в УВЧ и УПЧ.
Амплитуда первой гармоники тока на частоте сигнала^, выделенная из (2.28),
/, = Ec(b0+b"0E>/s + b'X/4) = £Др. (2.29)
Уравнение (2.29) представляет амплитудную характеристику нелинейного элемента, харак-
теризующую зависимость амплитуды первой гармоники частоты сигнала от действующих
на входе напряжений сигнала и помехи (рис. 2.11).
Ьср< Ь0
Рис. 2.11. Влияние эффекта блокирования:
а) на амплитудную характеристику; б) на амплитуду сигнала
Выражение в круглых скобках (2.29) является средней крутизной Ьср вольт-амперной
характеристики активного элемента (диода, транзистора и др.), которая зависит от ампли-
тудных значений напряжения сигнала (Ес) и помехи (Еп). При сильной помехе (Еп » Ес) вы-
ражение (2.29) можно упростить и представить в виде
It=Ec(b0+bX/4) = Ecbcp, (2.30)
где средняя крутизна зависит только от мощности помехи:
bcp=b0(\ + bX/4b0). (2.31)
Отношение ЬЦЬ0 — параметр, характеризующий нелинейность используемого актив-
ного элемента, которая является причиной появления эффекта блокирования полезного сиг-
нала. Из (2.30), (2.31) следует, что при Ь" = 0 амплитудная характеристика линейна (/ на
рис. 2.11, а), ее крутизна максимальна (bcp = b0) и амплитуда первой гармоники тока, равная
1\ = Ь0ЕС, не зависит от действия помехи (рис. 2.11, б). При Ь" < 0 амплитудная характери-
стика нелинейна (кривые 2 и 3 из, рис. 2.11, а), а средняя крутизна (bcp < b0) и амплитуда то-
ка уменьшаются по мере увеличения мощности помехи. Следствиями эффекта блокирова-
76
ГЛАВА 2
ния полезного сигнала помехой являются уменьшение амплитуды выходного полезного
сигнала приемника на АД (см. рис. 2.11, б) и соответствующее уменьшение выходного отно-
шения сигнал/шум.
Характеристика частотной избирательности по блокированию представляет зависи-
мость амплитуды мешающего сигнала на входе приемника от его частоты при одновремен-
ном действии полезного сигнала и при заданной величине уменьшения амплитуды (и отно-
шения сигнал/шум) на выходе приемника. Ее снимают двухсигнальным методом. Влияние
блокирующей помехи на характеристику избирательности приемника отражено на
рис. 2.11, из которого видно, что увеличение уровня мешающего сигнала приводит к ухуд-
шению избирательных свойств приемника — расширению полосы пропускания и уменьше-
нию коэффициента прямоугольности частотной характеристики.
Параметрами частотной избирательности по блокированию являются коэффициент бло-
кирования, динамический диапазон и уровень восприимчивости по блокированию. Коэф-
фициент блокирования (К6л) равен отношению приращения (изменения) амплитуды полез-
ного сигнала на выходе приемника | A£BbIX | под действием помехи к амплитуде этого сигнала
при отсутствии помехи [2]:
К6л = АЕЪЪ1Х/ЕЪЪ1Х = (Еъых - Еъых6л)/ЕВЪ1Х = (1\ - 1\бЛ)/1\ = Ь0ЕП /4Ь0, (2.32)
где iw, ^выхбл — амплитуды сигналов на выходе приемника, пропорциональные значениям
1\, 1\бЛ на рис. 2.11, при отсутствии и наличии блокирующей помехи соответственно.
Частота мешающего сигнала при блокировании^, расположенная за пределами полосы
пропускания УПЧ, может совпадать с частотами соседних каналов fCK или иметь промежу-
точное значение/скн</бл ^/скв (где индекс «н» обозначает нижний соседний канал, а «в» —
верхний) за исключением полос частот побочных каналов приема. Полоса частот, в которой
наблюдается эффект блокирования, называется полосой блокирования. Допустимая величи-
на коэффициента блокирования зависит от назначения и класса приемного устройства и
обычно не превышает 10% [3].
Динамический диапазон по блокированию /)бл определяется как отношение значения харак-
теристики частотной избирательности по блокированию при заданной частотной расстройке
мешающего сигнала относительно основного канала к чувствительности приемника [5]:
£>бл = E6jl(f)/Ec(f0) при К6п = const,
где E6jl(f) — амплитуда мешающего сигнала на входе приемника: Ec(fQ) — минимальная ам-
плитуда полезного сигнала на входе приемника, соответствующая его чувствительности.
В зависимости от класса приемника его динамический диапазон по блокированию обычно
не превышает 60... 70 дБ.
Уровень восприимчивости по блокированию определяется как минимальный уровень
мешающего сигнала на входе приемника на заданной частоте (например, на частоте сосед-
него канала), при котором коэффициент блокирования равен заданному значению [2].
Параметры блокирования приемников нормируются. Для приемников магистральной
радиосвязи KB диапазона уровень блокирующей помехи при отстройке ее частоты на
20 кГц относительно частоты сигнала должен быть не менее 60... 90 дБмкВ (в зависимости
от класса приемника) и не менее 130 дБмкВ при отстройке на 6% [8]. Для уменьшения вос-
приимчивости приемников по блокированию следует повышать избирательность входных
цепей, применять в УВЧ и смесителе активные элементы с малым значением параметра не-
линейности b"/b0.
Перекрестное искажение полезного сигнала является еще одним нелинейным эффектом
в приемнике, который вызывает перенос модуляции с мешающего на полезный сигнал.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
77
В результате этого эффекта возникают искажения спектра сигнала на выходе приемника
при действии на входе приемника модулированной радиопомехи, частота которой не совпа-
дает с частотами основного и побочного каналов приема [2, 3]. Перекрестные искажения
возникают в УВЧ и преобразователе частоты приемника при воздействии на эти элементы
модулированного мешающего сигнала с частотой, близкой к значению частоты настройки ос-
новного канала приема, например на частоте соседнего канала. При наличии AM помехи и не-
моду лированного полезного сигнала на входе нелинейного элемента действует напряжение
UBX = Uc + Uu = Eccos(£>ct + Еп(1 + mncosQnOcosGV, (2.33)
где тп — коэффициент амплитудной модуляции мешающего сигнала с частотой О^
При подстановке (2.33) в (2.27) и выполнении тригонометрических преобразований по-
лучается выражение для амплитуды первой гармоники частоты сигнала, которое при усло-
виях относительной малости сигнала (Ес < Еп) и небольшой глубины модуляции помехи
(тп « 1) имеет вид
/, = Е0(Ь0 +Ь"оЕ2п/4 + 0,5Ь:Е2птп со*П„1). (2.34)
Второе слагаемое в (2.34) отражает эффект блокирования полезного сигнала, а третье
слагаемое — эффект перекрестной AM модуляции сигнала помехой с частотой Оп, в резуль-
тате чего в спектре выходного сигнала нелинейного элемента появляются составляющие на
частотах^ ± Оп- При Оп < 0,5Б3 эти помеховые составляющие попадают в полосу пропуска-
ния основного канала и проходят на выход приемника. Глубина паразитной перекрестной
модуляции полезного сигнала в (2.34)
mnp=bXmj2b0. (2.35)
Параметрами перекрестных искажений являются коэффициент перекрестных искаже-
ний, уровень восприимчивости и динамический диапазон приемника по перекрестным ис-
кажениям.
Коэффициент перекрестных искажений Кщ, определяется отношением уровня спек-
тральных составляющих, возникающих в результате перекрестных искажений, к уровню
сигнала на выходе приемника при заданных параметрах мешающего и полезного сигналов
[2, 3]. Из выражения (2.34) следует, что при немодулированном полезном сигнале коэффи-
циент перекрестных искажений численно равен глубине паразитной перекрестной модуля-
ции (2.35), т.е. Кщ, = тир. Если мешающий радиосигнал модулирован с частотой Оп, а полез-
ный радиосигнал с частотой Ос, то Кщ, характеризует отношение величины приращения (из-
менения) первой гармоники выходного тока за счет действия помехи A/i(On) к величине
приращения первой гармоники тока за счет полезного сигнала A/i(Oc):
*пр = А/, ("п )/Ч («с) = Йи.М«, • (2.36)
В случае, когда глубина модуляции мешающего и полезного сигналов равны (тП = тс\
коэффициент перекрестных искажений равен отношению максимальной амплитуды спек-
тральной составляющей с частотой мешающего сигнала к максимальной амплитуде спек-
тральной составляющей с частотой полезного сигнала на выходе приемника [2]:
Кц, = /, (QJ/7, (Qc) = Ъ'Х /2Ь0. (2.37)
Здесь /i(On), /i(Oc) — амплитуды спектральных составляющих на выходе радиоприемника с
частотой помехи (Оп) и частотой сигнала (Ос).
Характеристика частотной избирательности по перекрестным искажениям пред-
ставляет зависимость амплитуды модулированного радиосигнала на входе радиоприемника
от частоты при заданном коэффициенте перекрестных искажений.
78
ГЛАВА 2
Уровень восприимчивости радиоприемника по перекрестным искажениялг при задан-
ной частотной расстройке мешающего сигнала относительно частоты настройки приемника
определяется по снятой частотной характеристике при заданном Кир [2]. Относительную
частотную избирательность (восприимчивость) приемника к перекрестным помехам харак-
теризует его динамический диапазон по перекрестным искажениям Ощ» равный отношению
величины частотной избирательности по перекрестным искажениям на заданной частоте
(например, на частоте соседнего канала) к чувствительности приемника [2, 3]:
£>пр = £прС0/£с(/о) при А*пр = const,
где £пр(/) — амплитуда модулированного мешающего сигнала на входе приемника; Ec(fQ) —
минимальная амплитуда полезного сигнала на входе приемника, соответствующая его чув-
ствительности.
Динамический диапазон является мерой линейности приемного тракта, которая ограни-
чивается сверху появлением перекрестных искажений полезного сигнала заданной величи-
ны, а снизу — чувствительностью приемника. Величина динамического диапазона по пере-
крестным искажениям у большинства приемников не превышает 55...65 дБ [3].
Из (2.37) при заданном коэффициенте перекрестных искажений К^ может быть получе-
на оценка допустимой амплитуды мешающего сигнала ЕПДОП, характеризующая уровень вос-
приимчивости приемника к перекрестным искажениям. Установленные нормы на допускае-
мое напряжение перекрестной помехи в НЧ, СЧ, ВЧ диапазонах для бытовых приемников
нулевой группы сложности составляют 250, 250, 50 мВ соответственно, а для приемников
магистральной радиосвязи первого класса уровень перекрестных помех должен быть не ме-
нее 80 дБмкВ [2,8].
Так как появление эффектов перекрестной модуляции и блокирования полезного сигна-
ла вызывается общей причиной — изменением коэффициента передачи нелинейного эле-
мента (изменением средней крутизны его амплитудной характеристики) под воздействием
сильного мешающего сигнала, то меры по уменьшению перекрестных искажений те же са-
мые, что и для эффекта блокирования.
Интермодуляция (взаимная модуляция) в радиоприемнике — нелинейный эффект, воз-
никающий при взаимодействии на входе приемника двух или более мешающих сигналов,
частоты которых не совпадают с частотами основного и побочных каналов приема [2].
Одновременное воздействие нескольких мешающих сигналов на нелинейные элементы
УВЧ или смесителя ведет к появлению спектральных составляющих с новыми частотами,
которые могут попадать в полосу пропускания основного или побочных каналов приемника
и создавать помехи на его выходе. Частоты опасных интермодуляционных колебаний по-
рядка N = \т\ + \п\, попадающих в полосу пропускания УПЧ, определяются неравенством
\mfx+nf2\<f0±Bxl29 (2.38)
где/ь^ — частоты мешающих сигналов;^ — частота настройки приемника; Вх — полоса
пропускания УПЧ на уровне -X дБ; /7, т = ±1, 2, 3, ....
Для оценки влияния интермодуляционных помех полоса частот УПЧ обычно берется на
уровне Х = -60 дБ. Эта полоса может быть известна или определена исходя из используе-
мой модели избирательности приемника по промежуточной частоте. Для модели избира-
тельности тракта УПЧ на рис. 2.8 (кривая 4) выполняется соотношение Bqo = 4В3, где В3 —
полоса на уровне 3 дБ (см. рис. 2.7).
Наибольшее мешающее действие создают интермодуляционные помехи второго (N = 2)
и третьего (N= 3) порядков вида^ +f\ =fQ\ 2/1 -f2 =f0\ 2f2 -f\ =f0, где/i — частота помехи,
ближайшая к частоте настройки приемника, fz — более удаленная частота. Положение ме-
шающих сигналов на оси частот, создающих такие помехи, показано на рис. 2.12. На вход
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
79
нелинейного элемента при этом воздействует суммарное напряжение UBX полезного сигнала
(Uc) и двух мешающих (£/пЬ Un2):
^вх = ^с + ^nl + ^п2 = EcCOS(Dct + £niCOSC0nir + £n2COSCOn2J.
(2.39)
Фильтр УПЧ
Мешающие
сигналы v ^ f2
Преселектор
Интермодуляционная помеха
f0/2
/о
а)
\
\
\ """
\
\
\
\ ,
\
\1
/
-^ /
/
/
/
/
/
/
б)
2fl-f2 = fo fl f2 2f2-f! f
в)
Рис. 2.12. Образование интермодуляционных помех в радиоприемнике
Интермодуляционные составляющие второго порядка с частотами f2 +f\ =f0 или
fc—f\ =fo, показаные на рис. 2.12, а, формируются за счет квадратичного члена {b'JJ^jl)
ряда Тейлора (2.26), аппроксимирующего вольт-амперную характеристику нелинейного эле-
мента /вых = ф(£0 + Uc + Un\ + Uu2). При подстановке (2.39) в (2.26) с учетом соотношения
ui
: Ui + */„! + Кг + 2(t/ct/nl + UnlUn2 + £/с£/п2)
(2.40)
для амплитуды первой гармоники частоты сигнала в выходном токе нелинейного элемента
получаем
Ix=b0Ec + b0EnXEJ2. (2.41)
Второе слагаемое в (2.41) отображает действие интермодуляционных искажений ампли-
туды полезного сигнала, равной при отсутствии помехи Ь0ЕС. Параметрами интермодуляци-
онных искажений в приемнике являются коэффициент интермодуляции, динамический диа-
пазон по интермодуляции и уровень восприимчивости приемника по интермодуляции.
Коэффициент интермодуляции КИ в радиоприемнике численно равен отношению уров-
ня помехи, появившейся в результате интермодуляции на выходе приемника, к уровню сиг-
нала, соответствующего чувствительности радиоприемника [2, 3]:
КИ = ЕИ(Л/Ес(/0\
где ЕИ(/) — уровень интермодуляционой помехи на выходе приемника; Ec(f0) — номиналь-
ный уровень сигнала на выходе приемника.
80
ГЛАВА 2
Из (2.41) получаем коэффициент интермодуляции 2-го порядка, равный относительно-
му уровню интермодуляционной составляющей в токе 1-й гармоники:
Ки2=Ь'0Еп1Еп2/2Ь0Ес- (2-42)
Наиболее опасны интермодуляционные помехи 3-го порядка (рис. 2.12, в) с частотами
Vi -f\ =fo или 2/J -f2 =fQ, где/i — частота мешающего сигнала, ближайшего к частоте на-
стройки приемникаХ Это объясняется тем, что при образовании помех 2-го порядка вблизи
частоты настройки приемника находится частота только одного из двух мешающих сигна-
лов на рис. 2.12, я, в то время как при формировании помех 3-го порядка вблизи частоты на-
стройки могут находиться обе мешающие частоты (рис. 2.12, в). Поскольку помеха на более
удаленный частоте сильнее ослабляется в преселекторе приемника, уровень интермодуля-
ционных искажений 3-го порядка, как правило, значительно больше, и их следует учиты-
вать в первую очередь.
Интермодуляционные помехи 3-го порядка образуются за счет влияния кубичного чле-
на b"Ulx /6 ряда Тейлора (2.27). При подстановке в это вьфажение (2.39) и выполнения три-
гонометрических преобразований получаем вьфажение для приращения амплитуды первой
гармоники частоты сигнала, обусловленной влиянием интермодуляционных помех, в виде
Ь"Е^Еп2 /8. Отсюда коэффициент интермодуляции третьего порядка
Кт=Ь'0%1Е1а/Ы0Ее. (2.43)
Уровень интермодуляции составляющих быстро уменьшается с ростом их порядка, по-
этому составляющие с порядком N> 3 обычно не учитывается.
Характеристика частотной избирательности по интермодуляционным помехам пока-
зывает зависимость уровней мешающих сигналов на входе приемника, создающих интермо-
дуляционную помеху, от частоты одного из них при заданном коэффициенте интермодуля-
ции. Характеристику частотной избирательности по интермодуляционным помехам измеря-
ют трехсигнальным методом. На вход приемника при этом подают два мешающих сигнала
с одинаковыми уровнями и частотами f\ и/ъ совпадающими с частотами соседних каналов,
смежных с частотой настройки приемника f0, например, для радиовещательных AM сигна-
лов в KB диапазоне X =fQ + 5 кГц nf2 =fQ + 10 кГц. В этом случае при взаимодействии вто-
рой гармоники помехи с частотой f\ с первой гармоникой помехи с частотой f2 образуется
интермодуляционная помеха на частоте сигнала, на которую настроен приемник: 2{fQ + 5) -
- (/о + 10) = fQ. Допустимой считается помеха, при которой коэффициент интермодуляции не
превышает 3... 5% [2].
Динамический диапазон интермодуляции в радиоприемнике D^ определяется отноше-
нием величины частотной избирательности по интермодуляции в приемнике при заданной
частотной расстройке относительно основного канала приема к чувствительности радио-
приемника [2]:
Аш = £ин(/)/£с(/о) при Кт = const,
где £ин(/) — амплитуда мешающих сигналов на входе радиоприемника, создающих интер-
модуляционную помеху; Ec(fQ) — минимальная амплитуда полезного сигнала на входе при-
емника, соответствующая его реальной чувствительности.
Величина динамического диапазона по интермодуляционным искажениям в большин-
стве приемников не превышает 45...60 дБ.
Уровень восприимчивости по интермодуляции радиоприемника определяется как мини-
мальный уровень мешающих сигналов при заданной их частотной расстройке относительно
частоты основного канала приема и заданном коэффициенте интермодуляции [2]. В соот-
ветствии с нормами, установленными для приемников магистральной радиосвязи, уровень
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
81
интермодуляционных помех 3-го порядка должен быть не менее 80...60 дБмкВ в зависимо-
сти от класса приемников [8].
Интермодуляционная помеха на выходе приемника может появляться как при наличии,
так и при отсутствии полезного сигнала, в отличие от эффектов блокирования и перекрест-
ной модуляции, которые возникают только в присутствии полезного сигнала (см. рис. 2.12).
При прочих равных условиях радиоприемное устройство более восприимчиво к интермоду-
ляционным помехам по сравнению с эффектами блокирования и перекрестных искажений.
Поэтому динамический диапазон приемника по интермодуляционным искажениям, как пра-
вило, на 10... 15 дБ меньше динамических диапазонов по блокированию и перекрестным ис-
кажениям. Меры борьбы с интермодуляционными помехами состоят в повышении избира-
тельности входных цепей и применении в УВЧ и смесителе активных элементов с малым
значением параметра нелинейности bn0lb0.
2.3. Характеристики антенн, влияющие на ЭМС,
и их нормирование
Антенны РЭС имеют значительное разнообразие как по типам, так и по характеристикам
[9, 10]. Вместе с тем все антенны можно подразделить на две группы: антенны осевого из-
лучения и апертурные антенны. К антеннам осевого излучения относятся директорные
(«волновой канал»), лучевые, спиральные антенны. К апертурным антеннам относятся ру-
порные антенны (на основе конического или пирамидального рупора), одно- и двухзеркаль-
ные антенны с параболическим рефлектором или параболические антенны (ПА), а также
комбинированные: рупорно-параболические (РПА), рупорно-линзовые (РЛА) и перископи-
ческие антенны (ПРА).
Характеристики излучаемого антенной поля зависят от расстояния между антенной
и точкой наблюдения. Результирующая напряженность поля, создаваемого антенной в сво-
бодном пространстве, зависит от разности хода волн Аг, образованных отдельными излу-
чающими элементами антенны, являющихся элементарными излучателями. Когда выполня-
ется условие Аг « X (к — длина волны), антенна может рассматриваться как точечная. Рас-
стояние от антенны, где это условие выполняется, называется дальней зоной, или зоной
Фраунгофера. Здесь напряженность поля изменяется обратно пропорционально расстоя-
нию. Характер изменения напряженности поля существенно зависит от расстояния R до пе-
редатчика. Различают ближнюю и дальнюю зона приема сигналов.
На практике граница дальней зоны 7?дз принимается равной [11, 12]
Ra, = 2L/X, (2.44)
где L — максимальный размер апертуры антенны. Граница ближней зоны, или зоны Ре лея,
определяется соотношением [24]
R63<L/(2X). (2.45)
При R < R& напряженность поля слабо зависит от расстояния. При расстояниях от ан-
тенны R, соответствующих условию
Лбз<Л<ЛДз, (2.46)
напряженность поля быстро уменьшается с увеличением расстояния. Эта зона называется
зоной Френеля [12].
Обычно характеристики антенн указывают для дальней зоны, вместе с тем при решении
ряда задач, например, расчета условий внутриобъектовой ЭМС или расчета биологической
82
ГЛАВА 2
зоны передающей радиостанции (в которой должны выполняться санитарные нормы
на уровень напряженности поля), требуются соответствующие характеристики антенн и
в ближней зоне. Однако этот вопрос в литературе мало освещен, хотя некоторые данные
по нему имеются в [10, 11] и в гл. 7. Так, в [11] показано, что расстояние до дальней зоны
ПА с круглым зеркалом диаметром da зависит от угла наблюдения ср относительно главного
направления излучения и при ср = 90°, например, составляет
Я>2</., (2.47)
ДЗ
что дает существенно меньшее значение, чем по (2.44). В [11] также предлагается аналити-
ческая аппроксимация огибающей усиления ПА в ближней зоне, которая может оказаться
полезной при решении специфических задач ЭМС.
Важно также отметить, что характеристики электромагнитного поля в дальней зоне ан-
тенны, где оно имеет сформировавшийся характер, не зависит от конструкции и типа ан-
тенн, а определяется только ее диаграммой направленности. Ниже рассмотрены характери-
стики антенн, влияющие на условия ЭМС.
2.3.1. Основные параметры антенн
Коэффициент усиления (КУ) антенны — отношение мощности, подводимой к ненаправ-
ленной (изотропной) антенне с коэффициентом усиления 1, к мощности, подводимой к дан-
ной антенне, при условии одинаковой напряженности поля в месте приема.
В общем случае КУ в децибелах (в дальней зоне) в главном направлении излучения или
приема определяется (при нулевых омических потерях в элементах антенны) соотношением
gama,= lO\g(4nSa/X2X (2.48)
где Sa — эффективная площадь антенны, которая зависит от типа и конструкции антенны
[10].
Для антенн осевого излучения (директорные, спиральные) Sa имеет довольно сложную
зависимость от относительной длины антенны [10]. В свою очередь относительная длина
определяется числом директоров (в директорных антеннах) или числом витков (в спираль-
ных антеннах), между которыми устанавливается расстояние порядка (0,1... 0,3)^. При этом
число вибраторов или витков спирали в реальных антеннах может составлять 3-30.
Для ПА Sa зависит от формы и размеров зеркала, а также типа антенны (однозеркальная,
двухзеркальная, неосесимметричная и др.) и определяется соотношением
й = ЯЛип, (2.49)
где S3 — площадь раскрыва основного зеркала; Ки — коэффициент использования поверх-
ности апертуры (КИП); для типовых ПА в зависимости от ее типа k^ составляет 0,5.. .0,7 [9].
При известных угловых размерах основного луча антенны КУ ориентировочно может
быть рассчитан по формуле
gamax * 101g [44300/(фо,5гфО^)], (2.50)
где ф0,5* и фо,5>> — ширина основного луча антенны в градусах по половинной мощности во
взаимно ортогональных плоскостях [10].
Для ближней зоны КУ можно оценить по формуле [10]
gamax «101g(47li?2/^a), (2.51)
которая для ПА с круглой формой зеркала имеет вид
gamax * Ю \g(\6R"Щ. (2.52)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
83
Как видно из (2.51), (2.52), в ближней зоне КУ зависит от расстояния до точки наблюде-
ния (чего нет в дальней зоне), а само значение КУ существенно меньше, чем в дальней зоне,
рассчитанное в соответствии с (2.48) или (2.50).
Диаграмма направленности антенны (ДНА) определяет угловое распределение ампли-
туд напряженности электрического поля антенны £(ф) в дальней зоне в двух ортогональных
плоскостях при фиксированном удалении [9]. Обычно эти плоскости выбирают так, чтобы
в одной из них был расположен вектор электрического поля £,ав другой — магнитного по-
ля Н. ДНА нормируется к максимальной интенсивности излучения, которое имеет место в
главном направлении, т.е. при ф = 0, и представляется зависимостью
^2(ф) = £а(ф) - gamax, (2.53)
где ф — угол наблюдения, образуемый направлением от точки расположения антенны до
точки наблюдения и главным направлением излучения (приема) данной антенны; ^2(ф) —
значение ДНА, дБ, под углом ф; £а(ф) — КУ антенны, дБ, под углом ф.
Иногда в качестве ДНА указывают зависимости £а(ф) [14-16]. Следует иметь в виду,
что любая антенна излучает (принимает) электромагнитное поле не только на основной по-
ляризации, но и на ортогональной (кроссполяризации). Причем ДНА на основной и кросс-
поляризации существенно отличаются. Вид типовых идеализированных ДНА в прямоуголь-
ных координатах в двух плоскостях показан на рис. 2.13. Здесь сплошная кривая соответст-
вует ДНА в плоскости основной поляризации, а пунктирная кривая — ДНА в плоскости
кроссполяризации. На рис. 2.13 показаны основные параметры ДНА: главный лепесток —
часть ДНА, заключенная в секторе углов ф^ < ф < ф^, где ф^ и ф^ — углы, соответствую-
щие первому нулю ДНА в разные стороны от оси; ф0,5 — ширина ДНА по половинной мощ-
ности, т.е. при ^2(ф) = -3 дБ; боковые лепестки (БЛ) и углы ф1БЛ, ф2вл? •••? соответствующие
максимумам соответствующих БЛ; задний лепесток (ЗЛ); углы ф0ь фо2? фоз? соответствую-
щие нулям ДНА. ДНА реальных антенн имеют значительно более сложный вид, чем на
рис. 2.13 [9, 11]. В частности, реальные ДНА имеют асимметрию и изрезанность огибаю-
щей (рис. 2.14). Кроме того, на форму ДНА влияют неточности и особенности конструкции
антенны, а также окружающие предметы, и в том числе поверхность земли [3, 10, 15].
I F\ дБ
Рис. 2.13. Общий вид идеализированных ДНА на основной поляризации
и кроссполяризации в прямоугольных координатах
84
ГЛАВА 2
Для расчета условий ЭМС, особенно сетевых структур радиосвязи, необходимо распо-
лагать полными зависимостями ДНА как на основной поляризации сигнала, так и на кросс-
поляризации. Однако указанное влияние на параметры реальных антенн элементов их кон-
струкции и окружающих предметов приводит к необходимости при проведении расчетов
ЭМС прибегать к усредненным математическим описаниям характеристик антенн РЭС,
в частности их ДНА. С этой целью на практике широко используются так называемые га-
рантированные огибающие ДНА в графической или аналитической форме, являющиеся ре-
зультатом аппроксимации экспериментальных ДНА реальных антенн. На рис. 2.15 в качест-
ве иллюстрации показана аппроксимация реальной экспериментальной ДНА с помощью
трех простых аналитических функций: /^2(ф) = 29-25lg(cp) в секторе углов 0<|ф|<20°;
^22(ф) = 32-25 lg(cp) в секторе углов 20 < |ф| < 48° и /г32(ф) = -10 дБ в секторе углов
48<|ф|<180°.
О ДБ
а) б)
Рис. 2.14. Вид реальных ДНА на основной поляризации (а)
и на кроссполяризации (б) в полярных координатах
Достоинством гарантированных ДНА является их достаточно простой вид (как графи-
ческий, так и аналитический) и то, что их можно использовать для разных типов антенн, что
способствует надежности результатов расчета условий ЭМС.
В настоящее время используются также более сложные аппроксимации [14], но важно
то, что принцип аппроксимации, заключающийся в обеспечении определенных запасов в
области БЛ (как показано на рис. 2.15), при этом сохраняется.
На рис. 2.16, 2.17 в качестве иллюстрации сказанного приведены главные лепестки
усредненных ДНА антенны типа РПА-2П-2 на основной и кроссполяризации для частот
4и6ГГц[11].
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
85
F2,flb
-10
-30
-50
Ре
аль
НЭ9
^
1ДН
|J
НА
L J
Щ 29-
Лт1 32
лШ
Flirj.
Усредненная ДНА
| | 1 / 1 I I
251дф
- 25 lg (pi
<
JLl
/
'
1ft
-10 дЬ
шмтжжштжЁШ?г.шттш
-180 -120 -60 0 60 Ф, град
Рис. 2.15. Соотношение реальной ДНА и усредненной ДНА
-3 -2
3 ф, град
-3
/
г
/
•—■
\
\
t
I
/
t
s~
>s
-5
-10
-15
t
-30
-35
1
-40
i
1
\
L
s
*
-s.
2-
N
л
\
\
\f
f
^
\
\
\
k
\
\
Ф, град
J
/
1
■>«
■ 15-
■ 20-
\
-30-
2^
.7
\
Р2,дБ
a)
Р2,дБ
6)
Рис. 2.16. Главные лепестки ДНА антенны РПА-2П-2 в диапазоне частот 4 ГГц
для основной поляризации (1) и кроссполяризации (2)
при вертикальной (а) и горизонтальной (б) поляризации сигнала
86
ГЛАВА 2
2 ф, град
2 ф, град
i
1
/1
/
f
J
47
1/
f
->
-5
-10
-15
^■20
-25
ц
-35
/
/
'
~N
2У
Л
ч\
V
\
Х(
V
\
^
.
\
4
f
1
V
V
-5
-10
-15
-25
\
-30
-35l
"S
/
/
/
V
V
\
^
2"
^7
/Т
\
\
1
I
V
\
1 1
1/
п
Г2,дБ
а)
Р2,дБ
б)
Рис. 2.17. Главные лепестки ДНА антенны РПА-2П-2 в диапазоне частот 6 ГГц
на основной поляризации (1) и кроссполяризации (2) при вертикальной (а)
и горизонтальной (6) поляризации сигнала
На рис. 2.18, 2.19 приведены гарантированные огибающие ДНА типа РПА-2П-2, приме-
няемых в магистральных РРС [17], учитывающие влияние на параметры ДНА рабочей час-
тоты сигнала и его поляризации. Здесь обозначено: ГП — горизонтальная поляризация;
ВП — вертикальная поляризация.
-15
-20
-25
-30
-35
-40
^5
-50
-55
-60
-65
-70
-75
-80
/=2,дБ
0
1 20 ВП
111 I I 30
Mill
NSl | | 40 50 60 70 80 90 100 Ф. град
[ntH41I 1111111111111
\ИНН MTrkL
ГГГГГГПТК
H
I I I I I I I I I I I I I I I I I ГКI I I I I
i i i i i i i i i i i i i i i i i i i \ i i i i
6)
Рис. 2.18. Гарантированные огибающие ДНА антенны РПА-2П-2
в горизонтальной плоскости в диапазоне частот 4 ГГц
на основной поляризации (а) и кроссполяризации (б)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
87
/=,ДБ
а)
-75
-80
-85
F2 дБ
[
1
1
к
\
гп
вп
20
1
<
30
ч
Г\
40
50 60 70 80 90 100 ср, град
;;к
N
S
N
\
б)
Рис. 2.19. Гарантированные огибающие ДНА антенны РПА-2П-2 в горизонтальной плоскости
в диапазоне частот 6 ГГц на основной поляризации (а) и кроссполяризации (б)
На рис. 2.20 приведены гарантированные огибающие ДНА типа АНК [17]. Здесь: ВП —
вертикальная поляризация; ГП — горизонтальная поляризация; КП — кроссполяризация.
Антенна АНК является неосесимметричной однозеркальной ПА с вынесенным облучателем
и имеет довольно высокую кроссполяризационную защиту (40 дБ) по сравнению с обычны-
ми ПА, у которых этот показатель составляет 25...30 дБ. Вместе с тем из рис. 2.20 видно,
что параметры ДНА (особенно в заднем полупространстве) существенно зависят от поляри-
зации сигнала. Этот факт, очевидно, обусловлен так же, как и у антенн типа РПА, асиммет-
рией конструкции данной антенны.
F2, дБ F2, дБ
0i 0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
!
1
1
^
\
\
\
вп
кп
s^
^
N
V
-».
«*,
\
\
<
-10
-20
-30
-50
-60
-70
-80
1
I
1
\
>
«ж
гп
кп
\
\
•*,
ч
ч
S
N
ч
1
0 24 6 810 20 30 40 60 80 100 120 140 ср, град 0 2 4 6 8 10 20 30 40 60 80 100 120 140 Ф, град
а) 6)
Рис. 2.20. Гарантированные диаграммы направленности антенны АНК-1,5
в горизонтальной плоскости в диапазоне 11 ГГц на основной вертикальной поляризации
и кросспроляризации (а) и на основной горизонтальной поляризации и кроссполяризации (6)
88
ГЛАВА 2
В качестве примера можно привести математическое описание (в аналитической и гра-
фической форме) гарантированных огибающих БЛ двухзеркальных осесимметричных ПА
типа АДЭ всех размеров, которые могут быть рассчитаны по соотношениям [9]:
^(Ф):
40-101g(</a/X)-251g(cp/2)-gamax>-gan
-201g([cp-72]/3)-gamax>-(gamax+25)
-20-е
о a max
при 150(A,/rfa)<q><75°
при 75°<ф<170°;
при 170°<ф<180°.
(2.54)
На рис. 2.21 в качестве иллюстрации приведены гарантированные огибающие БЛ пара-
болической антенны типа АДЭ-5 (диаметр 5 м) на частотах 2 и 4 ГГц, соответствующие
(2.54). Можно отметить несколько отличный характер этих ДНА по сравнению с ДНА,
представленными выше для других типов антенн. В частности, одной из особенностей этих
ДНА является наличие явно выраженного заднего лепестка, который примерно на 5 дБ пре-
вышает уровень БЛ в секторе углов 125... 170°. Следует отметить, что для этого типа антенн
имеются данные по гарантированным ДНА, в которых задний лепесток не выражен [17] за
счет того, что уровень ДНА в секторе углов 100... 170° указывается примерно на 5 дБ боль-
ше (штриховые линии на рис. 2.21).
о
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
^5
-50
-55
-60
-65
10 20 30
\
\\
\
>
\
л
^
2Г
"4 Г
40 50 60 70 80 90
Ц
Гц"
100 110 120 130 140 150 160 ср, град
I
" 2 ГГц "
|
4 ГГц
i
/=2,дБ
Рис. 2.21. Гарантированные огибающие диаграмм направленности
антенны типа АДЭ-5 на частотах 2 и 4 ГГц
Кросс поляризационная защита антенны — ослабление поля перекрестной поляризации
(кроссполяризованной волны). Кроссполяризационная защита антенны количественно опре-
деляется коэффициентом поляризационной защиты
XPDa((p) = ^аоп(ф) - Яакп(ф), (2.55)
где Яаоп(ф) — КУ антенны на основной поляризации; £акп(ф) — КУ антенны на кроссполяри-
зации.
Зависимость XPDa((p) имеет сложный характер, связанный с конструктивными особен-
ностями антенн, а также параметрами сигнала. При этом для всех типов антенн максимум
зависимости XPDamax наблюдается при ф = 0, т.е. на главном направлении приема или вблизи
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
89
оси ДНА. Для типовых директорных и параболических антенн 25 дБ < XPDamax < 30 дБ, а
для некоторого типа антенн, таких как РПА, может быть 40 дБ и более [17-20].
Как видно из представленных выше ДНА различных антенн, в области боковых и зад-
него лепестков ДНА, как правило, XPDa((p) < 0, что указывает на наличие дополнительных
энергетических потерь (или отсутствие энергетического выигрыша) при приеме мешающих
сигналов не на основной поляризации за пределами основного лепестка антенны.
Коэффициент защитного действия А"зд, характеризующий разность КУ антенны в глав-
ном направлении и КУ с обратного направления, имеет вид
^fl = ga(cp)-ga(cp=180°). (2.56)
Значения А"зд современных антенн РЭС составляют 20...70 дБ [19-22].
В табл. 2.6 приведены основные параметры ПА для рабочей частоты 7 ГГц, полученные
по материалам [20-23]. Из представленных данных видно, что при обеспечении более вы-
сокого значения А"зд значение XPD существенно увеличивается (с 25 до 40 дБ).
Таблица 2.6. Основные параметры параболических антенн
Тип
характеристик
антенн
Стандартные
Улучшенные
Высокие
Очень высокие
Диаметр, м
0,6
1,2
2,4
0,6
1,2
2,4
0,6
1,2
2,4
0,6
1,2
2,4
КУ,дБ
30,7
36,9
42,9
30,7
36,9
42,9
30,7
36,9
42,9
30,7
36,9
42,9
Ширина
ДНА, град.
5
2,3
1,3
5
2,3
1,3
5
2,3
1,3
5
2,3
1,3
А"3д, дБ
40
50
60
43
53
64
60
65
72
62
68
74
ХРБ,дБ
25...27
25...27
25...27
27...30
27...30
27...30
30...32
30...32
30...32
40
40
40
2.3.2. Нормирование характеристик антенн
При расчетах ЭМС РЭС наиболее важными характеристиками антенн, требующими норми-
рования, являются ДНА на основной поляризации и кроссполяризации. Нормирование ДНА
осуществляется для всех видов РЭС общего назначения, конкретные данные о нормирова-
нии можно найти, например, в [9, 11, 13, 16-18]. Причем нормирование осуществляется как
на международном, так и национальном или корпоративном уровне. В последних случаях
нормирование характеристик антенн имеет уточняющий характер [9, 16-18]. При этом со-
ответствующие национальные и корпоративные нормативы должны согласовываться с меж-
дународным нормативами, поскольку последние в соответствии с Регламентом радиосвязи
имеют приоритет.
Особо актуально нормирование ДНА для многоканальных широкополосных средств
радиосвязи (СРС), таких, как спутниковые (ССС) и радиорелейные системы связи (РСС),
90
ГЛАВА 2
которые используют общие полосы рабочих частот в УКВ диапазоне (главным образом в
диапазоне частот 1 ...40 ГГц). Ниже приводятся сведения о действующем на данный момент
нормировании ДНА ССС и РСС. Следует отметить, что к РСС относят радиорелейные ли-
нии прямой видимости (РРЛ) и радиорелейные системы типа «точка-многоточка» (ТМТ).
Для практических расчетов помех и решения вопросов координации указанных видов
СРС в диапазоне частот 1...40 ГГц рекомендуется использовать так называемые эталонные
(справочные) ДНА, устанавливающие допустимые значения огибающей ДНА, т.е. такие,
которые не должны превышаться при использовании реальных антенн [14, 15, 18].
Эталонные ДНА для РРЛ прямой видимости в диапазоне 1...40 ГГц (параболические
антенны) определяются соотношениями, приведенными ниже, которые получены на осно-
вании соотношений, содержащихся в [13] в виде аналитических зависимостей ga (ф).
При отношении диаметра антенны da к рабочей длине волны X больше 100 должны при-
меняться следующие уравнения:
при 0<ф<ф„,;
npM9/,?<9<9/.;
при фг < ф < 48°;
F\y)-
-2,5-10-3«ф/Х)2
Sa\ ~ Sa max
32-25 lgcp-
-10-я
о a max
бап
где da и X
+ 151g(4A)
в одинаковых единицах; ga max
20Xjz
при 48°<ф<180°,
7,7 + 201g(4A)
КУ первого БЛ; ц>т = 20X^gamax- gal /da, град.; cpr
При отношении dJX < 100 следует использовать следующие уравнения:
- КУ антенны; gal
15,85(4Л)~°'6, град.
= 2 +
F\<?) =
-2,5-\0-\day/X)2
oal oamax
52-\0\g(da/X)-25\g4>-ga
\0-\0\g(da/X)-gamax
(2.58)
при 0<ф<ф„,;
при фя; <ф< \00(X/da);
при 100(?1/б/а)<ф<48°;
при 48°<ф<180°.
На рис. 2.22 представлены огибающие эталонных ДНА в графической форме, построен-
ные по (2.57) и (2.58).
F2, дБ [
-30
-50
-70
,6
^5
-1
-И
.2
а/?
D0
50
DO
30
ю1
Рис. 2.22. Огибающие ДНА РРЛ в диапазоне частот 1...40 ГГц
при разных значениях отношения диаметра антенны da и длины волны X
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
91
При изучении вопросов координации и оценке взаимных помех между радиорелейными
системами ТМТ и между станциями таких систем и другими службами, работающими в той
же полосе частот в диапазоне 1 ...3 ГГц, рекомендованы эталонные ДНА, приведенные ниже.
В случаях, когда на станции ТМТ применяется антенна с всенаправленной ДНА в гори-
зонтальной плоскости или около нее, используют следующее уравнение для оценки ДНА
в вертикальной плоскости:
72/
F (ф) = max{gal((p), ga2((p)} -ga
(2.59)
где gai((p) = -12(ф/ф0Л)2; £а2(ф) = -12 + 10 lg [тах{ф/фо,5, 1}) 1'5 + *]; Ф — угол в вертикальной
плоскости относительно направления максимального усиления антенны, град.; gamax — мак-
симальный коэффициент усиления антенны, дБ, в горизонтальной плоскости или около нее;
Фо,5 =l/{[(100,lftnMX +172,4)/191]2-0,818} — ширина ДНА в вертикальной плоскости; к—
параметр, учитывающий повышенные уровни БЛ по сравнению с уровнем БЛ идеальной
антенны; в случае типовых антенн к = 1,5, а для антенн с уменьшенными уровнями БЛ к = 0.
На рис. 2.23 в качестве иллюстрации представлены ДНА всенаправленных антенн сис-
тем ТМТ для двух значений коэффициента усиления антенны и различных значениях коэф-
фициента к, описываемых уравнениями, входящими в (2.59).
■9-
'1 х
л а>
х с;
.а s
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
^0
■ к = 4,0>
■^—2 0'
^—0,5'
0 2-
ПО'
0
| -10
la-is
« х _20
х ц,
|g.-25
1 -30
5 -35
-40
ь
fer
L^
р^
.
—
■--—
--—
ч^
^
^^.^
'/с = 4,0'
? П'
0,5'
_^0,0'
30
60 ф, град
270 300
330
30
б)
270 300 330 0
а)
Рис. 2.23. Эталонные диаграммы направленности всенаправленных антенн
радиорелейных систем «точка-многоточка»:
а —датах= 10дБ; б —датах= 13дБ
60 ф, град
В случае использования на абонентских станциях (АС) систем ТМТ антенн с ga
должны использоваться следующие уравнения:
f2((p) =
-12(Ф/е05)2
-14
-14-321§(Ф/Ф|)
-8-е
о a max
при 0< ф<фр
при ф1 <ф<ф2;
при ф2<ф<ф3;
при ф3 <ф<180°,
<<20дБ
(2.60)
■yj2,7'\0{4
-0,U'amax).
U'a „
-6)/32
гдеф, = 1,078ео,5; 60i5=V2,7-10lH"u'1|"n-XJ; ф2=1,9в0,5; Фз=Ф2-Ю'
Эталонные ДНА спутниковых систем фиксированных служб (ФССС) на междуна-
родном уровне определяются Рекомендациями 580 и 465 МСЭ-Р, согласно которым 90%
пиков уровней БЛ не должны превышать значений, определяемых соотношениями [11]:
92
ГЛАВА 2
F4<?) =
29-25 lgcp-gan
' oamax
32-25 lgcp-gan
-10-s?
oamax
при cpmin < ф < 20°;
при 20°<ф<26,3°;
при 26,3°<ф<48°;
при 48°<ф<180°.
(2.61)
В (2.61) параметр (pmin определяется по формуле
при \00(X/da)<\;
\\00(k/da) при 100(^/da)>l.
Фгг
На рис. 2.24 соотношения (2.61) представлены в графической форме совместно с экспе-
риментальной ДНА (нижний график) неосесимметричной двухзеркальной ПА фирмы Ver-
tex диаметром 2,4 м, имеющей в диапазоне 6 ГГц коэффициент усиления порядка 42 дБ [11].
Из рисунка видно, что ДНА данной антенны соответствует нормам (Рекомендации МСЭ),
причем с запасом. Отметим, что эталонные ДНА (как МСЭ-Р, так и национальные или кор-
поративные) предусматривают определенное превышение допустимых значений. Так, Реко-
мендациями МСЭ, определяемыми соотношениями (2.61), допускается превышение допус-
тимых значений на 10%.
Я2,дБ
-10
-30
-50
-70
1
Ш
11^
\\л
A3
29 ?ь\п(
^А
■Vim
ш
uiav
Y
'Y)
UtULr
In™
OCUm
■у у
uiirL.J^l \ л
][£атах = 42дБ[^
iJ JJ
L IKTJWI
-10 дБ.
—Г~
lift
Jimli lAn
it НУ , 1 яjfi 1,Г..1:<ИШ\ЛШЖМ.Ц
п
' I
V
\
111ТГ
г 1
|
T
1 Г J
0
30
60
90
120 ф, град
Рис. 2.24. Соответствие реальной огибающей ДНА ФССС
эталонной ДНА, рекомендуемой МСЭ
Эталонные ДНА спутниковой вещательной службы, действующей в полосах частот
18/12 ГГц (СТВ-12), установлены Планом ВАКР (первоначально ВАКР-77 принят в 1977 г.,
а впоследствии уточнен). Следует отметить, что существенным достоинством Плана являет-
ся комплексный характер проработки нормативных показателей СТВ, включая и эталонные
ДНА [18]. При этом эталонные ДНА нормируют направленные свойства антенн как на ос-
новной поляризации, так и на кроссполяризации для всех типов станций СТВ. В Плане пре-
дусмотрено применение передающих антенн ЗС диаметром 5 м с усилением 57,4 дБ на час-
тоте 17,55 ГГц.
Эталонные ДНА передающих ЗС СТВ-12 определяются по соотношениям:
- для основной поляризации
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
93
^2(Ф) =
36-201gcp-gamax при 0,1°<Ф<0,32°;
51,3-53,2(p-gamax при 0,32°<ф<0,54°;
29-251gcp-gamax при 0,54°<ф<36°;
-10-gamax при Ф>36°;
(2.62)
для кроссполяризации
-30
F2(9) = J9-201g9-ga
10-е
о a max
при ф<0,6/б/а;
при 0,6/rfa <ф<8,7°;
при ф>8,7°.
(2.63)
На рис. 2.25 соотношения (2.62), (2.63) представлены в графической форме.
F2,flB
-10
-20
-30
-40
-50
-60
! (0,6/da)°
)г~
\ KF
)ОСС
"IOJ
1Я
)иза
Ш Ос
ция
;нов
на?
п
Q
оляр
атах = 57,4дБ|_
)изация
0,1 0,2 0,4 0,6 0,81 2 4 6 8 10 20 ф, град
Рис. 2.25. Эталонные ДНА передающих ЗС СТВ-12
При использовании данных эталонных ДНА имеются следующие ограничения:
- в пределах углов ф = 0,1...0,54° уровни БЛ на основной поляризации не должны пре-
вышать значений эталонной ДНА;
- в пределах углов ф = 0...(0,6/da) уровни БЛ на кроссполяризации не должны превы-
шать значений эталонной ДНА;
- в пределах углов ф = 0,54... 180° на основной поляризации 90% пиков БЛ не должно
превышать значений эталонной ДНА.
Огибающие типовых эталонных ДНА (передающих и приемных) космических
станций (КС) СТВ-12 Районов 1 и 3:
для основной поляризации
-12(ф/Фо5)2
F2((p) = i_30
при 0<ф< 1,58ф05;
при 1,58ф0 5 < ф < 3,16ф0 5;
(2.64)
I— 17,5 — 251ё(ф/Ф0s) ПРИ Ф>3,16ф05*;
94
ГЛАВА 2
для кроссполяризации
[-40-401ё[(Ф/Фо5)-1] при 0<ф<0,33Фо5;
F2(ф) = j-33 при 0,33ф05 <ф<1,67ф05;
[40-401ё[(ф/Фо5)-1] при ф>1,67Фо;.
(2.65)
F2(<p) =
(2.66)
Примечание: До уровня изотропного излучения F (ф) = -gamax-
В Плане предусмотрены также эталонные ДНА (передающих) КС СТВ-12 с повышен-
ной избирательностью, определяемых выражениями:
-12(ф/ф05)2 при 0<ф<0,5ф05;
-18,75ф25(ф/ф05 -х)2 при 0,5ф05 <ф< лхр05 +1,16;
-25,23 при хср05 +1,16 <ф<1,45ф05;
-22-20^(ф/ф05) при ф>1,45ф05,
где х = 0,5(1 -0,8/ф0,5).
На рис. 2.26 и 2.27 соотношения (2.65)-(2.66) представлены в графической форме.
Можно отметить, что в этом случае эталонные ДНА зависят от параметра фо> Наимень-
шее значение этого параметра принято фо,5 = 0,8°, и при этом ДНА с повышенной избира-
тельностью совпадает с типовой ДНА (верхняя кривая на рис. 2.26).
Эталонные ДНА приемных ЗС СТВ-12 в Районах 1 и 3:
- на основной поляризации для индивидуальных ЗС
F2((p):
0
-12(ф/ф05)2
-9-201ё(ф/Фо5)
-8,5-251ё(ф/Фо5)
-33
при 0 <ф<0,25ф05;
при 0,25ф05 <ф<0,707ф05;
при 0,707ф05 <ф<1,26ф05;
при 1,26ф05 <ф<9,55ф05;
при ф>9,55ф05,
(2.67)
где фо,5 = 2°;
- для коллективных ЗС (имеющих диаметр антенн > 1,5 м)
F2((p):
0
-12(Ф/ф05)2
-10,5-251ё(Ф/Фо5)
при 0<ф<0,25ф05;
при 0,25ф05 <ф<0,86ф05;
при ф>0,86ф05,
(2.68)
гдефо,5= 1°;
- на кроссполяризации:
'-25
F2(cp)-.
при 0<ф<0,25ф05;
при 0,25ф05 <ф<0,44ф05;
при 0,44ф05<ф<1,44ф05;
30-25^(ф/ф05-1) при 1,4ф05 <ф<2ф05.
Соотношения (2.67)-(2.69) представлены в графической форме на рис. 2.28.
-30-101ё(ф/Фо5-1)
-20
(2.69)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС 95
F2,AB
-10
-20
-30
-АО
-50
0,1 0,2 0,4 0,6 0,81,0 2 4 6 8 10 20 40 ф/ф0,5
Рис. 2.26. Типовые эталонные ДНА (передающих и приемных)
космических станций СТВ-12
Г2,дБ
-10
-20
-30
-50
0,1 0,2 0,4 0,6 0,81,0 2 4 6 8 10 20 40 ф/ф05
Рис. 2.27. Эталонные ДНА (передающих) космических станций СТВ-12
с повышенной избирательностью
чкр
Ра
эсс
ЙОг
ПС
НЬ
)ляр
1 и
N с
\\ л
V
изация \
3 I
Эснс
эайс
\
»
\
ЭВН
)НЬ
^
I 1
*
л поляризаци
иЗ | |
1
ч
к
я
-9
/
a max
Vk
■
i
1
W
1 I1
1 1'
1
' \ ^°.5
\v\/ '
M X
1 \
1 1
4 1
1 \
= 3,
6°
8°
2°-
9a'm
ах(фо,5 = 3
f 1 1
2°)
1 I '
0a max (Фо,5 ~
J | / 1
jSv Я
a max
/
1.6°)
I
(Фо
_
5
С
,8°)
96
ГЛАВА 2
Г2,дБ
-10
-20
-30
-40
-50
_||
1Ш/*
\
/2
N
[К 0а(ф) = о]
0,1 0,2 0,4 0,6 0,81,0
4 6 8 10 20
40 (р/ф05
Рис. 2.28. Эталонные ДНА приемных ЗС СТВ-12:
1 — индивидуальные ЗС в Районах 1 и 3 на основной поляризации;
2 — коллективные ЗС в Районах 1 и 3 на основной поляризации;
3— индивидуальные и коллективные ЗС в Районах 1 и 3 на кроссполяризации
Огибающие ДНА базовых (БС) и абонентских (АС) станций систем беспроводного
доступа (СБД) определены в стандарте ETSI [24]. Антенны БС могут быть ненаправленны-
ми и секторными. Ширина сектора, который обслуживается БС с секторной антенной, опре-
деляется углом 26 (15 < 6 < 180°; для ненаправленных антенн 6 = 180°). На рис. 2.29 приве-
дена зависимость коэффициента усиления антенн БС от угловой ширины сектора обслужи-
вания 6.
45 60 75 90 105 120 135 150 165 180
Ширина сектора обслуживания 9, град.
Рис. 2.29. Коэффициент усиления антенны базовой станции СБД
в зависимости от ширины сектора
На рис. 2.30 показаны типовые ДН антенны БС на основной поляризации (сплошная ли-
ния) и на кроссполяризации (пунктирная линия). Отметим, что разность между кривыми на
рис. 2.30 определяет коэффициент поляризационной развязки XPDa. Положения точек Р, и
Qi на этом графике задаются значениями, приведенными в табл. 2.7.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
97
2 § ^
0) О 0)
|Ро
ро
р,
\Р2
Q2
Рз
\Р4 Р5
Оз
^-
Угол ф относительно оси ДНА
Рис. 2.30. Огибающая ДНА базовой станции СБД
Таблица 2.7. Значения величин на рис. 2.30
Точка
Ро
Р\
Pi
Рз
Ра
Рь
Qo
е.
Ог
&
Угол ф, град.
Относительное усиление, дБ
ДНА по основной поляризации
0
0 + 5
0 + 63
153
158
180
0
0
-20
-20
-25
-25
ДНА по кросс-поляризации
0
0 + 27,5
0 + 57,5
180
-20
-20
-25
-25
Диаграммы направленности АС. Антенны АС являются направленными с коэффици-
ентом усиления 10 дБ [24]. На рис. 2.31 показаны типовые ДНА абонентских станций СБД
на основной поляризации (сплошная линия) и на кроссполяризации (пунктирная линия).
На этом рисунке сплошными линиями показана ДНА на основной поляризации, а пунктир-
ными — кроссполяризационная ДНА. Положения точек Pt и Qt на этом графике задаются
значениями, приведенными в табл. 2.8.
О 5 S
ф О Q)
т
Hp
*£--
ро
■ 5.
Q2
Q3
4\P4_PJ
^ j
■—^-
Угол ф относительно оси ДНА
Рис. 2.31. Огибающая ДНА абонентской станции СБД
98
ГЛАВА 2
Таблица 2.8. Значения величин на рис. 2.31
Точка
^0
л
Pi
Ръ
р,
Р5
Qo
Qi
Qi
Q3
Угол ф, град.
Относительное усиление, дБ
ДНА по основной поляризации
0
8
20
90
150
180
0
0
-20
-22
-35
-35
ДНА по кросс-поляризации
0
90
150
180
-25
-25
-35
-35
2.4. Особенности распространения радиоволн
разных диапазонов частот
Общая характеристика распространения радиоволн. При работе систем радиосвязи
в земных условиях уровень радиосигнала, принятого после его прохождения по трассе рас-
пространения от передающей антенны, зависит от характеристик местности на трассе,
а также от изменчивости тропосферы и ионосферы в зависимости от сезона года, времени
суток и ряда других условий. Вследствие этого радиосигнал на входе приемника имеет па-
разитные амплитудно-фазовые случайные изменения, которые, как общее явление, принято
называть замиранием. В ряде случаев в зависимости от специфики условий распростране-
ния радиосигнала замирания имеют конкретные названия, например, мерцание, общие за-
мирания, частотно-селективные замирания и т.д.
Существуют восемь механизмов (видов) распространения радиоволн, а именно: через
тропосферный волновод, посредством земной волны, ионосферной волны, пространствен-
ной волны (состоящей из прямой волны и отраженных волн от различных поверхностей и
слоистых неоднородностей атмосферы), за счет дифракции, путем тропосферного рассея-
ния, в пределах прямой видимости и, наконец, из-за рассеяния гидрометеорами.
На рис. 2.32 и 2.33 схематично показаны основные из перечисленных выше механизмов
распространения сигналов. При этом на рис. 2.32 показаны долгосрочные механизмы рас-
пространения сигналов (тропосферное рассеяние, дифракция и прямая видимость), которые
могут являться носителями как полезного (ПС), так и мешающего (МС) сигналов.
На рис. 2.33 показаны краткосрочные механизмы распространения сигналов, обусловлен-
ные возникновением в тропосфере аномальных условий, таких, как инверсное изменение
температуры с высотой, выпадение гидрометеоров, появление тропосферного волновода и
др. Данные механизмы распространения в силу их краткосрочности действия являются
только носителями МС, хотя также вызывают и увеличение уровней ПС.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
99
Рис. 2.32. Долгосрочные механизмы распространения сигналов
Рис. 2.33. Аномальные (краткосрочные) механизмы
распространения сигналов
Для решения задач ЭМС в общем случае требуется знать характеристики распростране-
ния как ПС, так и МС, которые для повышения надежности статистических данных принято
различать, а именно: данные для ПС соответствуют области значений уровней ниже его ме-
дианного значения, а для МС — в области уровней выше его медианного значения. Однако
в зависимости от вида конкретной задачи и алгоритма ее решения бывает достаточно распо-
лагать только характеристиками распространения МС. Как пример можно привести методи-
ку расчета координационного расстояния (КР) и координационной зоны (КЗ), которая со-
держится в Регламенте радиосвязи и Рекомендациях МСЭ и основана на концепции худше-
го воздействия МС.
В табл. 2.9 приведены сводные данные о видах распространения радиоволн, дальности
их действия, использовании полос частот и возможных уровнях помех для диапазонов час-
тот от ОНЧ до КВЧ [25].
100
ГЛАВА 2
Таблица 2.9. Данные о видах распространения радиоволн
Диа-
пазон
онч
нч
сч
БЧ
ОБЧ
УВЧ
СВЧ
КВЧ
Частота
3...30
кГц
30... 300
кГц
0,3... 3
МГц
3...30
МГц
30... 300
МГц
0,3... 3
ГГц
3...30
ГГц
30... 300
ГГц
Вид
Волновод
Земная волна,
ионосферная
волна
Земная волна,
ионосферная
волна
Ионосферная
волна
Пространст-
венная волна,
тропосферное
рассеяние,
дифракция
Пространст-
венная волна,
тропосферное
рассеяние,
дифракция, в
пределах пря-
мой видимости
В пределах
прямой види-
мости
В пределах
прямой види-
мости
Дальность
Несколько
тысяч км
Несколько
тысяч км
Несколько
тысяч км
До
нескольких
тысяч км
До
нескольких
сотен км
< 100 км;
земля-космос
<30км;
земля-космос
<20км;
земля-космос
Ширина
Очень
ограничена
Очень
ограничена
Средняя
Широкая
Очень
широкая
Очень
широкая
Очень
широкая,
до 1 ГГц
Очень
широкая,
до 10 ГГц
Дальность
действия
помех
Очень
большая
Очень
большая
Очень
большая
Очень
большая
Ограни-
ченная
Ограни-
ченная
Обычно
ограничен-
ная
Обычно
ограничен-
ная
Использование
В мировом масштабе, ра-
дионавигационная и страте-
гическая связь на большие
расстояния
Радионавигационная
и стратегическая связь
на большие расстояния
Связь пункта с пунктом на
средние расстояния, радио-
вещательная и морская под-
вижная связь
Связь пункта с пунктом на
большие и короткие рас-
стояния, глобальное радио-
вещание, подвижная связь
Связь пункта с пунктом на
короткие и средние расстоя-
ния, подвижная связь, ло-
кальные сети, звуковое и
телевизионное радиовеща-
ние, персональная связь
Связь пункта и пунктом на
короткие и средние расстоя-
ния, подвижная
связь, локальные сети, зву-
ковое и телевизионное ра-
диовещание, персональная
связь, спутниковая связь
Связь пункта с пунктом на
короткие расстояния, звуко-
вое и телевизионное радио-
вещание, локальные сети,
подвижная/персональная
связь, спутниковая связь
Связь пункта с пунктом на
короткие расстояния, мик-
росотовые сети, локальные
сети, персональная связь,
спутниковая связь
Наиболее полные и надежные данные по распространению радиоволн представлены в
основных Рекомендациях МСЭ серии Р [25-74], содержание которых отражает реальную и
очень сложную ситуацию в этом вопросе. Следует отметить, что общее число Рекоменда-
ций серии Р составляет несколько десятков и для их корректного использования имеется
Рекомендация Р. 1144 [26], которая является кратким руководством по практическому при-
менению Рекомендаций сепии Р в зависимости от вила службы связи.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
101
Ниже рассматриваются основные особенности распространения радиоволн различных
диапазонов частот и основные методы прогнозирования характеристик распространения
ПС и МС.
2.4.1. Особенности распространения полезных радиосигналов
Диапазон частот 10 кГц...30 МГц. На частотах ниже 30 кГц потери при распространении
радиосигналов приближаются к уровню потерь при распространении в свободном про-
странстве. На ОНЧ прохождение радиоволн в режиме волноводного распространения меж-
ду ионосферой и поверхностью Земли может наблюдаться в глобальном масштабе.
В этом диапазоне частот важно учитывать два различных режима распространения: ре-
жим земной волны, который часто определяет уровни ПС, и режим ионосферной волны, с
помощью которого часто распространяются МС. Амплитуда отраженного от ионосферы
сигнала характеризуется выраженными суточными колебаниями из-за изменений уровня
поглощения в ионосфере. Природа ионосферного распространения предполагает, что линии
связи большой протяженности будут подвержены искажениям, обусловленным многолуче-
востью, помехам, воздействующим на сигнал, и перерывам в работе.
В рамках моделей распространения на ВЧ применяют числовые карты ионосферных ха-
рактеристик (Рекомендация Р.434 МСЭ-Р [27]), а в Рекомендации Р.533 МСЭ-Р [28] изло-
жен метод прогноза для любой трассы, любого сезона года и числа солнечных пятен основ-
ной и рабочей МПЧ, уровня напряженности поля, уровня принимаемой мощности и отно-
шения сигнал/шум.
Вопросы распространения земных волн для частот от 10 кГц до 30 МГц рассматривают-
ся в Рекомендации Р.368 МСЭ-Р [29]. Ввиду сложности расчетов в Рекомендации Р.368 ис-
пользуется семейство кривых напряженности поля при распространении земной волны для
ряда типичных значений частот и характеристик поверхности Земли (е — относительной
диэлектрической поницаемости, а — проводимости) при ЭИИМ передающей станции 1 кВт
(рис. 2.34). Эти кривые могут использоваться для определения напряженности поля только
в случаях, когда известно, что отражения от ионосферы будут незначительны по амплитуде,
и когда приемная антенна расположена низко над поверхностью Земли.
Эти кривые, приведенные для однородных трасс, могут также использоваться для опре-
деления напряженности поля на смешанных трассах в соответствии с методами, приведен-
ными в Рекомендации Р.368 [29].
Основные потери передачи можно получить из значений напряженности поля Е,
дБмкВ/м, по кривым на рис. 2.35 из следующего уравнения:
Lb = 142,0 + 20 loggia - Е9 дБ. (2.73)
Влияние окружающей среды на передающую и на приемную антенны рассмотрено в
Рекомендации Р.341 МСЭ-Р [30].
Диапазон частот 30 МГц...1 ГГц. В этом диапазоне частот, за исключением самого
нижнего края полосы, распространения радиоволн через регулярную ионосферу не проис-
ходит. Влияние погоды ограничивается явлениями сверхрефракции и волноводного распро-
странения, которые могут вызываться инверсиями нормального градиента индекса рефрак-
ции в воздухе. Другими существенными отклонениями от распространения в свободном
пространстве являются тропосферное рассеяние и дифракция, вызываемые влиянием пре-
пятствий на трассе распространения, включая выпуклость Земли и дифракцию на рельефе
местности и зданиях.
IZU
100
80
60
40
20
0
-20
2
<
5 7 8
9 ;
30 МГц (iu м
20 (15)
15 (20)
10 (30)
7,5 (40)
5 (60)
4 (75)
3 (100)
2 (150)
1 (200)
2
A
-
жР
TUi/
HI
7 8 91
y\
2
/
'
ул
■>
\л
V///
—
£
ш
jgp
ш
3 7 8 91 2
/
1 1 1 1 1 II
1000 кГц (300 м) Г
750 (400) \2
500 (600) 1
400 (750)
300 (1000)
200 (1500)
150 (2000)
100 (3000)
75 (4000)
50 (6000)
40 (7500)
30 (10000)
20 (15000)
15 (20000)
10 (30000)
3
А
"* Г*
z
*tf
Г5
г2
I——■—1
1——■—1
г5
г2
г5
г2
г5
г2
г5
7 8 91
10°
10
10
10
10'
10
10
100
Расстояние, км
а)
1000
10"
10 000
120
100
80
60
£ 40
20
-20
30 МГц (Юм
20 (15)
15 (20)
10 (30)
7,5 (40)
5 (60)
4 (75)
3 (100)
2 (150)
1 (200)
2 :
А
i 7 8
-И/ у у
Жуху
ЖУуу
ЖУУу
\S//'
уС"'
Ж///
ж//
Л \УУ
-У\ у
Ж
9
1
/у
г
t
7 8
ж
Ytt
91
\>
2
/
<
$
г
5
и
3 7 8
/
ltv%
¥///
91
Й
/^
£
%
/
3
Mill
1000 кГц (300 м
750 (400)
500 (600)
400 (750)
300 (1000)
200 (1500)
150 (2000)
100 (3000)
75 (4000)
50 (6000)
40 (7500)
30 (10000)
20 (15000)
15 (20000)
10 (30000)
-*.
А
*«,
£
4L
7 8
1
Г5
г2
г5
г2
г5
г2
г5
г2
г5
г2
г2
г2
91
10
ю3
юч
10
10л
10 я
10"'
10
100
Расстояние, км
б)
1000
10 000
Рис. 2.34. Кривые распространения земной волны на частотах 10 кГц...30 МГц
над водной поверхностью, морская вода средней солености: а = 5 с/м; е = 70 (а)
и над сушей, почва средней сухости: а = 10~3 с/м; е = 15 (б)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
103
90
80
70
60
50
?
ш
>
L£l
40
30
20
10
S. -ю
-20
-30
^0
-50
*ьп_
v^>
4V4
v\\
x\
w
\N
^
>>
V
чл
ч\
x
Ьг
\
\
s;
\
V
s^
■A
л
4
150 =
7е! ~
37,5
»ч.
V
\
\
л
5
\
\
\
,
*■
V
N
4
N
\
\
V
'
/'
/
•«
^
^
>
\
4
*
>y*
/
A
-L
V
JK
\
уЛ
\L
sft
л
г
I***»"
A
\
A
\\
К
Sfc
>^
h
~h
r6
- 3
у
s\
s\
^4
"N^N
*■-
_
00
00"
\
4^
^
^
■•—
1200 м-
4^
4^
^S
>
—
ч^
4^
^
v!
—
S.
X
^
4
—
—
s.
c^
§£
v
-^
—
^
^
^
^
—
^
—
^Sb**'
**
^
—
ft4
*<•►**
'^
—.
—
;>;
*?£
-m
—
s
t>^*
#!
—
—
%
ft
—
—
*^
—
—
—
—
10
20 30 50
100 200
400
600
800
1000
Логарифмическая шкала
Линейная шкала
Расстояние, км
а)
уи
80
70
60
50
5
1 40
■й зо
и:
§ 20
ё 10
1 о
8. -ю
го
х -20
-30
-АО
ЯП
■
3/
ьи
75
',5
^.
«J
/Г
J
["**»
h,
60(
30(
*•*»
- 1
1
)
200
м
Ч
^
Ч
N
^
*$$
^
^
*$
^
^
^
^
^
^
^
&
X
10
20 30 50
Логарифмическая шкала
100 200
—^"^—
400
600
800
1000
Линейная шкала
Расстояние, км
б)
Рис. 2.35. Напряженность поля на сухопутных и морских трассах на частотах 30...250 МГц
для эффективной высоты передающей антенны hv. 50% времени; ЭИИМ = 1 кВт; /72 = 10м:
а — сухопутные трассы; б— морские трассы
104
ГЛАВА 2
В зависимости от конкретных условий распространения радиоволн для оценки потерь
при распространении могут использоваться следующие данные.
Ослабление радиоволи в свободном пространстве. При некоторых условиях достаточно
будет предположить, что полезный сигнал подвергается только ослаблению, обусловленно-
му распространением в свободном пространстве (Рекомендация Р.525 МСЭ-Р [30]).
Дифракция вокруг гладкой поверхности Земли. Для прогнозирования уровня полезного
сигнала на расстояниях, превышающих расстояние прямой видимости, необходимо учиты-
вать кривизну Земли. Эти вопросы рассматриваются в [31].
Распространение радиоволн в конкретных регионах мира или над земной поверхностью
с определенной степенью неровности. В Рекомендациях Р.370, Р.528 и Р.529 МСЭ-Р [32-34]
приведены кривые для различных радиослужб, диапазонов частот, регионов мира и высот
антенн, которые могут применяться для конкретной рассматриваемой ситуации.
Распространение радиоволн в городской инфраструктуре. Эта модель основывается
частично на Рекомендации Р.529 МСЭ-Р [34] и использует формулу Окамура-Хата для рас-
чета ослабления в зависимости от расстояния и эквивалентной высоты передающей антен-
ны, процента застройки зданиями вокруг места приема, типа трассы и степени неровности
земной поверхности. Кроме того, может также оказаться необходимым учет и других меха-
низмов распространения, которые могут привести к возникновению помех. Эти механизмы
включают следующие явления.
Ионосферное распространение. В определенные сезоны года и время суток режимы ио-
носферного распространения, такие, как распространение через спорадический слой Е, мо-
гут обеспечивать распространение радиоволн на большие расстояния на частотах примерно
до 70 МГц. Данные вопросы рассмотрены в Рекомендации Р.534 МСЭ-Р [35].
Волноводное распространение и сверхрефракция. Эти явления рассматриваются в Реко-
мендациях Р.834 и Р.452 МСЭ-Р [36, 37].
В Рекомендации Р.370 МСЭ-Р [32] используется метод расчета для вещательных радио-
служб на основе экспериментальных кривых распространения, представляющих значения
напряженности поля в полосах ОВЧ (30...250 МГц) и СВЧ (250 МГц... 1 ГГц) как функции
протяженности трассы при различных эффективных высотах передающей антенны на на-
земных и морских трассах и для 1 ...50% времени. Все кривые соответствуют высоте прием-
ной антенны 10 м, а кривые для наземных трасс относятся к величине неровности местно-
сти А/г = 50 м, которая обычно применяется в расчетах для условий типовой неровной мест-
ности. Определение эффективной высоты антенны должно проводиться в соответствии
с Рекомендацией Р.341 [30]. Для эффективных высот передающей антенны /?ь больших
1200 м и меньших 37,5 м, в Рекомендации Р.370 приводится метод и соответствующие фор-
мулы для расчета напряженности поля.
Изменение высоты приемной антенны (h2) в диапазоне 1,5...40 м учитывается в виде
поправки напряженности поля Д£/7, дБ, относительно значения при высоте 10 м, которая оп-
ределяется по формуле
AEh= ^201g(/*2/10), (2.71)
6
где с = 4...8 дБ в зависимости от типа зоны (сельская, пригород, город).
Когда трассы проходят над зонами с разными характеристиками распространения, ис-
пользуется следующий метод, который учитывает характеристики различных частей трас-
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
105
сы. На СВЧ для времени р< 10% используется следующая процедура для расчета напря-
женности поля Ет(р) для смешанных трасс, пересекающих границу земля/море:
Ет(р) = Ех(р) + Ev[Es(p) - Ex(p)]9 (2.72)
где Е\(р) — напряженность поля для наземной трассы длиной, равной длине смешанной
трассы, для р% времени; Es(p) — напряженность поля для морской трассы длиной, равной
длине смешанной трассы, для р% времени; Ер — поправочный коэффициент, определяемый
в соответствии с графиками, представленными на рис. 2.36.
Ер
0,8
0,6
0,4
0,2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Относительная длина трассы над морем
Рис. 2.36. Зависимость поправочного коэффициента
Ер от относительной длины трассы над морем
В случаях, когда трасса пересекает более двух зон (из которых по крайней мере одна —
море), применяется линейная процедура, приведенная выше, сначала к тем частям трассы,
которые пересекают морские зоны, и потом к тем частям, которые пересекают сухопут-
ные зоны. Эти два результирующих значения напряженности поля объединяют, исполь-
зуя процедуру, описанную выше. Для всех других случаев применяется процедура, приве-
денная выше.
В диапазонах ОВЧ и СВЧ для времени р > 10% должна быть использована следующая
формула:
еЛр) = ^<*,Е1{Р), (2.73)
где Ет(р) — напряженность поля для смешанной трассы для р% времени; £,(/?) — напря-
женность поля в /-й зоне, длина которой равна длине смешанной трассы, для р% времени;
dj — длина трассы в /-й зоне; d— длина общего маршрута.
Диапазон частот 3...20 ГГц. Описанные ранее факторы распространения радиоволн
(за исключением ионосферных волн) действуют также и в данном диапазоне частот. Однако
при этом необходимо учитывать явления ослабления, рассеяния и кроссполяризации, вы-
званные влиянием гидрометеоров и других атмосферных частиц. На частотах выше пример-
но 15 ГГц необходимо также учитывать ослабление в атмосферных газах.
Дожди, выпадающие на трассе распространения радиоволн, могут создавать ряд про-
блем. На частотах выше примерно 10 ГГц ослабление в дождевых каплях может привести к
106
ГЛАВА 2
существенному ухудшению качества сигнала. Методы оценки распределения вероятностей
уровней ослабления обычно основаны на значениях интенсивности дождей R0, мм/ч, превы-
шаемых в течение 0,01% времени. Эти значения должны быть получены при длительных
наблюдениях за выпадением дождей с помощью дождемеров, имеющих временную разре-
шающую способность 1 мин. Если для интересующего региона такие данные длительных
наблюдений отсутствуют, то вышеупомянутые значения можно определить по картам, при-
веденным в Рекомендации Р.837 МСЭ-Р [37]. Для рассматриваемой частоты и поляризации
«погонное» ослабление можно затем рассчитать согласно Рекомендации Р. 83 8 МСЭ-Р [38].
Статистические данные по климатическим изменениям содержатся в Рекомендации Р.453
МСЭ-Р [39].
При наземном распространении радиоволн в условиях ясного неба могут иметь место
замирания, обусловленные дифракцией, многолучевым распространением в атмосфере и
вдоль земной поверхности, расширением луча, расфокусировкой антенны, ослаблением в
атмосферных газах, а в некоторых регионах — песчаными и пыльными бурями. В Рекоменда-
ции Р.530 МСЭ-Р [40] дается описание методов прогноза распространения на трассах прямой
видимости с учетом большинства этих явлений. При этом используется модель, учитывающая
следующие основные факторы, влияющие на характеристики распространения:
- субрефракция, приводящая к экранированию радиоволны препятствием;
- усиление сигнала из-за возникновения волноводных условий распространения;
- отражение радиоволн от слоистых неоднородностей тропосферы;
- отражение радиоволн от подстилающей поверхности;
- ослабление в гидрометеорах;
- деполяризация радиоволн из-за многолучевости и дождя;
- искажения сигнала из-за частотно-селективных замираний (ЧСЗ).
Процент времени/?, в течение которого превышается глубина замирания А, дБ, для худ-
шего среднего месяца определяется соотношением
/? = 10o[l-exp(-10^/2)], (2.74)
где q = 2 + \0^0l6A[l + 0,3-10 А/2] [qt + 4,3(10~т +Л/800)]; (2.75)
qt= (-201g[-ln{(100-/vl0-АП0)/100}]/А-2)/(Ю^тА[1 +0,3-10 А/2])-
-4,3(10"^/2 + Л/800). (2.76)
В (2.76) параметр/^ — частость появления ЧСЗ, %, определяется в соответствии с формулой
Po = Kd\l + \гр\)^2ЛОот/-°т\ (2.77)
где К — геоклиматический коэффициент для усредненного худшего месяца по замираниям
d — длина трассы, км;/— частота, ГГц; hL — меньшая из высот передающей и приемной
антенн; гр — наклон трассы, мрад, определяемый по формуле
|e„|=|Ai-A2|/4 (2.78)
в которой /?ь /?2 — высота антенн над уровнем моря, м. Геоклиматический коэффициент К
рассчитывается в соответствии с формулой [39]
^=ш-4,2-0,СЮ29д^ (2J9)
в которой ДМ — градиент рефракции на первых 65 м высоты атмосферы, не превышаемый
в течение 1% среднего года, значение ДЛ^ определяется в соответствии с Рекомендацией
Р.453 [39].
На рис. 2.37 приведены зависимости р(А\ построенные по (2.77)-(2.79) для различных
значений параметра частости ЧСЗ р0 = 0,01... 1000%.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
107
ю2
10
1
ю-1
1(Г2
1СГ3
ю-4
1СГ5
^1000
*. 316
\10^
\ °-1С^
р0 = 0,01^
^
^
^
10 1
5 20 25 30 35
Глубина замирания А, дБ
40
45
50
Рис. 2.37. Процент превышения глубины замирания А на трассе прямой
видимости для разных значений параметра активности ЧСЗ ро
Пример 4. Рассчитать процент времени, в течение которого будет превышаться глубина
замирания А = 35 дБ на трассе прямой видимости, имеющей параметры: тип трассы — сухо-
путная; регион расположения трассы — Центрально-Европейская часть РФ; рабочая частота —
11 ГГц; длина пролета — 30 км; высоты антенн станций над уровнем моря 250 и 220 м.
Решение. Искомый процент может быть наиболее просто найден по графикам, приве-
денным на рис. 2.37. Решение можно также найти по (2.74)-(2.79). Далее используется пер-
вый способ расчета в следующей последовательности. По (2.78) рассчитывается наклон
трассы гр\
\zp\ =|250-220|/30=1мрад.
Для расчета параметра К по (2.79) сначала определяется показатель AN\ для заданной
территории, в данном случае AN\ = -300 1/м. Подставляя это значение в (2.79), получаем
К=\0 ~4-2 - о,оо29<-зоо) =4,7-10 ~4.
Находится значение параметра hL = min(250, 220) = 220 м.
Подставляя в (2.77) эти данные, получаем
p„ = 4,7-10-4(30)3(l + |s/,|)-1'2-10(,'(,33-1|-(w,1'22(, = 7,l%.
По графикам на рис. 2.37 приро = 7,1% и А = 35 дБ находим значение искомого процен-
та времени/? = 2,2-10 %.
Ослабление радиоволн из-за рассеяния гидрометеорами становится заметным на часто-
тах выше 5 ГГц и для процентов времени р = 0,001... 1% рассчитывается в соответствии
с формулой [40]
Ar(p) = 0,12^o,oiP~[0'546 + 0'°431g/7], (2.80)
где Ат =k(I0,odad/[\ +<#35е^015Ч; (2.81)
к = 0,5[кг + кв + (кг - /:b)cos2s/7cos2t]; (2.82)
а = 0,5[кгаг + квав + (кгаг - /:BaB)cos28pcos2i]//:. (2.83)
Здесь /0,oi — интенсивность дождя, превышаемая в течение 0,01% времени; кг, аг, кв, ав —
коэффициенты аппроксимации частотной зависимости погонного ослабления в дожде для
горизонтальной и вертикальной поляризации сигнала, значения которых приведены в
табл. 2.10 [41, 42]; т — угол между плоскостью поляризации и горизонталью, обычно при
расчетах принимается т = 45°.
108
ГЛАВА 2
Таблица 2.10. Значения коэффициентов аппроксимации
/ ГГц
10
12
15
20
25
30
35
40
к
0,0101
0,0188
0,0367
0,0751
0,124
0,187
0,263
0,350
К
0,00887
0,0168
0,0335
0,0691
0,113
0,167
0,233
0,310
ссг
1,276
1,217
1,154
1,099
1,061
1,021
0,978
0,939
ав |
1,264
1,200
1,128
1,065
1,030
1,000
0,963
0,929
Пример 5. Рассчитать ослабление сигнала в дожде на трассе, имеющей те же парамет-
ры, что в примере 1, для двух значений процента времени^! = 0,01% ир2 = 0,001%. Принять
значение/o,oi = 30 мм/час.
Решение. По табл. 2.10 находим значения параметров кт, аг, А;в, ав и подставляем
в (2.82)-(2.83). Далее полученные значения к и а подставляем в (2.81), откуда при т = 45°
получаем Ao,oi- Подставляя полученное значение Ao,oi в (2.80), находим при соответствую-
щих значениях р\ и р2 искомые значения ослабления сигнала в дожде Д(0,01%) и
4Г(0,001%).
Результаты расчетов всех величин приведены в табл. 2.11.
Таблица
кг
0,01445
2.11
аг
1,2465
к*
0,012835
(Хв
1,2320
а
1,1429
к
0,0095
Ао,оь
дБ
20,5
ЛД0,01%),
дБ
20,5
А г (0,001%),
дБ
44,2
Сильный дождь на трассе распространения сигнала приводит в течение малых процен-
тов времени к уменьшению кроссполяризационнои развязки XPD, оценка которой может
быть сделана с помощью соотношения
XPD =U- V(f)lg(CPA), (2.84)
где U= 15 + 301g(/); V{f) = 12,8/ °'19 для 8 </< 20 ГГц; F(/) = 22,6 для 20 </< 35 ГГц;
СРА = \АТ-АЪ\ — кроссполяризационное ослабление на трассе распространения, т.е. раз-
ность ослабления на горизонтальной поляризации АТу дБ, и на вертикальной поляризации
Аъ, дБ. На реальных трассах как для линейной, так и для круговой поляризации,
СРА = 1,5...2 дБ.
Влияние ЧСЗ учитывается дополнительным процентом нарушения связи по соотношению
р, =2,l5r]s(wu -W-^xllz^l + W^ •КГ^Ч/!^!), (2.85)
где r\s — параметр активности многолучевости на данной трассе [40],
r\s = 1 - ехр(-0,2[/?0/Ю0]); (2.86)
Wu — ширина сигнатуры, ГГц, указывается в технических данных аппаратуры; Вы и Внм —
глубина сигнатуры, дБ, указывается в технических данных аппаратуры; тг нм — эталонное
значение задержки отраженного сигнала, указывается в технических данных аппаратуры и
обычно имеет место соотношение тг м = xrjHM = т0 = 6,3 не; тт — задержка отраженного сигна-
ла, не, определяемая по формуле
тт = 0,7<//30. (2.87)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
109
В (2.85) индекс «м» соответствует минимально-фазовым ЧСЗ, а индекс «нм» — неми-
нимально-фазовым ЧСЗ. Определение параметров сигнатуры и описание способа ее получе-
ния приведены в Рекомендации F.1093 МСЭ-Р [41].
Пример 6. Рассчитать процент нарушения связи из-за влияния ЧСЗ на пролете РРЛ при
следующих исходных данных: параметры трассы те же, что в примере 1; ширина сигнатуры
для минимально-фазовых ЧСЗ и неминимально-фазовых ЧСЗ составляет Wx = 28 МГц; глу-
бина сигнатуры для минимально-фазовых ЧСЗ и неминимально-фазовых ЧСЗ Вх= 22 дБ;
эталонная задержка т0 = 6,3 не. (Данные ширины и глубины сигнатуры взяты из технических
данных аппаратуры «InterLink» фирмы Nera, Норвегия.)
Решение. Подстановкой исходных данных в (2.77), (2.78) и (2.79) находим параметры
zp, К и /?о, с учетом которых по (2.87) получаем значение параметра r\s. Далее по (2.87) рас-
считываем хт. Подставляя данные в (2.85), находится искомый процент нарушения связи.
Результаты расчетов всех необходимых величин сведены в табл. 2.12.
Таблица 2.12
Б,
1
К
4,7-КГ*
/><ь%
7,4
Л*
0,03
Wx, МГц
28
Ях,дБ
22
XW,HC
0,7
То, НС
6,3
Р»%
2,2-10"5
На трассах земля-космос важное значение имеют такие явления распространения ра-
диоволн, как ослабление сигнала, замирания за счет мерцаний и деполяризация сигнала,
причем важность каждого из этих явлений определяется геометрией трассы, климатом и па-
раметрами системы связи. Дополнительную информацию можно найти в Рекомендациях
Р.679 МСЭ-Р, Р.680 МСЭ-Р, Р.681 МСЭ-Р и Р.682 МСЭ-Р [42-45].
В Рекомендации Р.618 МСЭ-Р [46] приведены методы определения потерь сигнала в
случаях поглощения в газах и ослабления в дожде. Пространственное разнесение может
значительно уменьшить уровень ослабления, соответствующий заданному годовому про-
центу времени на трассах, испытывающих большое ослабление, а также уменьшить эффек-
ты мерцания и деполяризации. В Рекомендации Р.618 МСЭ-Р также приведен метод про-
гнозирования глубины замираний, обусловленных мерцаниями, для диапазона процентов
времени года между 0,01 и 50%.
Асимметричные рассеивающие объекты (дождевые капли, кристаллы льда) на трассе
распространения радиоволн приводят к деполяризации сигнала в системах связи с повтор-
ным использованием частот и с применением двойной поляризации. В Рекомендации Р.618
МСЭ-Р представлен метод оценки кроссполяризационной развязки XPD для частот от 8 до
35 ГГц для углов места на трассе 60° и менее. В качестве фактора, влияющего на ожидае-
мую величину XPD в условиях дождя, дается также описание эмпирической поправки на
деполяризацию за счет льда.
Характеристики распространения радиоволн и методы их предсказания на трассах тро-
посферных РРЛ (ТРЛ) приводятся в Рекомендации МСЭ Р.617 [47] для девяти климатиче-
ских регионов мира в виде среднегодовых потерь передачи для разных частот и процентов
времени и разной протяженности трасс.
Модели распространения радиоволн в вещательных радиослужбах и системах «точка-
зона» («точка-многоточка», беспроводный доступ, локальные радиосети) в диапазоне час-
тот от 300 МГц до 100 ГГц содержатся в Рекомендациях Р. 1145, Р. 1146, Р. 1238, Р. 1410,
Р.1411,Р.1546 [48-52].
Диапазон частот выше 20 ГГц. Основные преимущества использования этого диапа-
зона частот, которые обеспечивают необычайные возможности для распределения и при-
своения частот, несомненно состоят в широкой доступной полосе частот и меньших по раз-
110
ГЛАВА 2
мерам антенн. Основной недостаток — высокая подверженность атмосферным эффектам,
которые приводят к большим ослаблениям сигнала и ограничивают или исключают исполь-
зование многих систем радиосвязи. Однако такие эффекты ослабления можно также ис-
пользовать в интересах обеспечения защиты систем от помех вследствие значительно более
высоких потерь в свободном пространстве на этих частотах.
Данный диапазон частот характеризуется «окнами», которые являются полосами с от-
носительно низким ослаблением, и полосами поглощения, где наблюдается очень высокое
ослабление. Окна и полосы поглощения определяются в первую очередь поглощающими
свойствами газов, в основном кислорода и водяного пара. Поглощение в кислороде макси-
мальны на частотах 60 и 119 ГГц, а поглощение в водяном паре максимально вблизи частот
22 и 183 ГГц. Однако следы газов могут значительно влиять на величину ослабления при
отсутствии водяного пара на частотах выше примерно 70 ГГц. Методика определения сред-
них значений плотности водяных паров в атмосфере вблизи земной поверхности, оказываю-
щих существенное влияние на системы, работающие на частотах выше 20 ГГц, дана в Реко-
мендации Р.836 МСЭ-Р [53].
Осадки, особенно в виде дождя, вызывают сильное поглощение и рассеяние радиоволн,
а также, в меньшей степени, вращение плоскости поляризации волн. Эти эффекты имеют
тенденцию к объединению вызывающему значительное ослабление. Расчеты погонного
ослабления на данных частотах в очень большой мере зависят от микроструктуры дождя
(например, температуры, распределения конечной скорости, размеров и формы капель
и т.п.) и затрудняются недостатком точных эмпирических данных и сложностью моделиро-
вания микроструктуры дождя.
2.4.2. Распространение мешающих радиосигналов
Механизмы распространения помех. Мешающие сигналы (помехи) между станциями раз-
личных систем радиосвязи могут возникать из-за долгосрочных и краткосрочных механиз-
мов распространения [34]. При этом имеются некоторые особенности действия этих меха-
низмов распространения как носителей МС. Трассы распространения МС могут иметь са-
мые произвольные характеристики. Поэтому проблема надежного прогнозирования уров-
ней МС связана с трудностью учета большого разнообразия типов и параметров трасс и ус-
ловий распространения на них. При этом в некоторые периоды времени на определенном
расстоянии от передающей станции наблюдаются преобладания того или иного механизма
распространения или одновременное действие нескольких механизмов распространения
МС [36]. Особенности основных механизмов распространения МС рассматриваются ниже
(см. также рис. 2.32 и 2.33).
Прямая видимость. Уровни МС могут часто значительно увеличиваться в короткие пе-
риоды времени из-за многолучевого распространения и фокусирующих эффектов, вызывае-
мых слоистой структурой атмосферы.
Дифракция. За прямой видимостью и при нормальных условиях эффекты дифракции
обычно доминируют там, где обнаруживаются значительные уровни сигнала. Дифракцион-
ный прогноз должен достаточно точно учитывать округлость Земли, естественные и искус-
ственные препятствия на трассе распространения МС.
Тропосферное рассеяние. Этот механизм определяет уровень фоновой помехи для трасс
протяженностью более 100... 150 км, когда дифракционное поле становится очень слабым.
Тем не менее, за исключением некоторых специальных случаев (земные станции спутнико-
вых систем связи и станции радиолокационных систем), помеха из-за тропосферного рас-
сеяния будет на достаточно низком уровне.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
111
Поверхностный волновод. Этот наиболее важный краткосрочный механизм распростра-
нения МС может вызывать высокие уровни сигнала на больших расстояниях (более 500 км
над морем). Уровень таких МС при определенных условиях может превысить уровень, со-
ответствующий распространению в свободном пространстве.
Отражение и преломление поднимающимися слоями. Отражение и/или преломление от
слоев на высотах до нескольких сот метров имеет большое значение как механизма распро-
странения, обусловливающего при благоприятной геометрии трассы уровни МС выше, чем
при распространении за счет дифракции. Кроме того, влияние данного механизма распро-
странения может быть существенным на очень больших расстояниях (вплоть до 250...300 км).
Рассеяние гидрометеорами может являться потенциальным источником МС между пе-
редатчиками наземных линий связи и земными станциями из-за фактически всенаправлен-
ного характера переизлучения радиоволн и может, следовательно, оказывать мешающее
влияние по трассам, лежащим вне плоскости большого круга. Уровни таких МС могут быть
значительны так же, как и при тропосферном рассеянии, только в специфических случаях
(земные станции спутниковых систем связи или станции радиолокационных систем).
Экранирование локальными неоднородностями (строения, деревья и т.п.). Этот фактор
при распространении МС играет защитную роль, поскольку в определенной степени пони-
жает уровни МС в точке их приема.
Методы прогноза уровней МС в диапазоне частот 0,7... 100 ГГц содержатся в Рекомен-
дации Р.452 МСЭ-Р [36]. Ниже кратко рассматривается ее основное содержание, касающееся
особенностей распространения МС и прогнозирования их уровней в различных условиях.
Радиометеорологические данные. В процедурах прогноза характеристик распростране-
ния МС применяются три радиометеорологических параметра [34]:
- AN — изменение среднего индекса рефракции атмосферы на 1 км высоты;
- Ро — процент времени, для которого преломляющее индексное превышение погреш-
ности AN> 100 ед./км может ожидаться на первых 100 м высоты атмосферы; р0 дол-
жен определяться на географической широте середины трассы;
- N0 — индекс рефракции на уровне поверхности моря.
Радиоклиматические зоны, для которых применимы методы прогнозирования Рекомен-
дации Р.452 [34], приведены в табл. 2.13.
Таблица 2.13. Радиоклиматические зоны
Тип зоны
Береговая зона
Материки
Моря
Код
А1
А2
В
Определение
Береговая земля и области берега, т.е. земля, смежная с морем, с высо-
той до 100 м относительно среднего уровня моря или воды, но ограни-
ченная расстоянием 50 км от ближайшей морской зоны
Вся земля, кроме береговой зоны и области берега, определенной выше
как «береговая земля»
Моря, океаны и другие большие водные пространства (т.е. покрываю-
щие территории не менее 100 км в диаметре)
Эффективный радиус Земли. Медианное значение параметра эффективного радиуса
Земли k50 Для трассы определяется из соотношения
157
к50= . (2.88)
50 157-AjV
С учетом действительного радиуса Земли 6371 км, медианное значение эффективного
радиуса Земли
ае = 6371 &5о км-
112
ГЛАВА 2
Распространение МС в условиях прямой видимости. Основные потери при передаче,
дБ, не превышаемые ддяр% времени,
Ьъо(р) = 92,5 + 201g(/) + 20\g(d) + Es(p) +A„ (2.89)
где/— частота, ГГц; d — длина трассы, км; Es(p) — параметр коррекции, учитывающий
эффекты многолучевого распространения и фокусировки, дБ,
Es(p) = 2,6(1 -e-d/10)lg(/V50), (2.90)
Ag — общее поглощение атмосферными газами, дБ [54],
^g=[Yo + Yw(p)W; (2.91)
Уо и yw(p) — специфическое ослабление в сухом воздухе и водяных парах соответственно;
р — плотность водяных паров.
Пример 7. Определить основные потери передачи для двух значений процентов време-
ни/?! = 0,01% и/?2 = 0,001% при распространении МС в пределах прямой видимости на рас-
стояние 50 км над сухопутной территорией на частоте 11 ГГц.
Решение. В соответствии с [54] находим уо = 0,13 дБ/км. Поскольку трасса распростра-
нения МС сухопутная, то yw(p) = 0. Далее по (2.91) находим показатель А% и по (2.90) — по-
казатель Es{p). Подставляя данные в (2.89), получаем искомые потери Ьы(р). Результаты рас-
чета представлены в табл. 2.14.
Таблица 2.14
уо, дБ/км
0,13
0,13
Лев, дБ
146,5
146,5
Е%{р\ дБ
-12,2
-9,6
Л8,дБ
6,5
6,5
Р,%
0,001
0,01
Uttp\ ДБ
140,5
143,4
Следует отметить, что величина Асъ в табл. 2.14 представляет собой потери в свободном
пространстве и ее значение определяется суммой первых трех слагаемых в (2.89). Как видно
из представленных значений, основные потери передачи на трассе распространения МС
в пределах прямой видимости для малых процентов времени меньше, чем в свободном про-
странстве. Причиной этого является интерференция прямой волны и волн, отраженных от
слоистых неоднородностей тропосферы на высоте несколько десятков метров. Причем воз-
никновение такой слоистой структуры тропосферы происходит при определенных погодных
условиях, которые складываются обычно в летние месяцы (утренние и вечерние часы при
отсутствии ветра).
Распространение МС из-за дифракции. Основные потери при передаче, дБ, не превы-
шаемые для/?% времени,
Ьы(р) = 92,5 + 201g(/) + 201g(rf) + Ld(p) + Esd(p) +Лё, (2.92)
где Ld(p) = Ld(50%) -F^)[Ld(50%) -Ld(P0)]. (2.93)
Здесь Ld(50%) — дифракционные потери для р = 50%, вычисляемые в соответствии Реко-
мендацией Р.526 [31] для ае(50%); Ld(p0) — дифракционные потери для р0, %, вычисляемые
в соответствии Рекомендацией Р.526 [31] для яе(Ро); Fiip) — параметр интерполяции, осно-
ванный на том, что дифракционные потери для процентов р0 <р < 50% подчиняются лог-
нормальному закону распределения,
Ftp) = 7(р/100)//(Ро/100). (2.94)
Здесь /(•) — обращение (обратная функция) интеграла вероятности [31], которое находится
в соответствии с соотношением
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
113
I(x) = -±=]exp(-t2/2)dt,
л/2тг
Esdip) — поправка на многолучевые эффекты между антеннами и препятствиями, дБ, кото-
рая находится по формуле
Esd(p) = 2,6[l-e-(<^)/10] lg(p/50), (2.95)
где d\t и d\r — расстояния от передающей и приемной антенн до их радиогоризонтов, км, со-
ответственно, эти величины определяются из профиля трассы распространения МС в соот-
ветствии с методикой, описанной в [31].
Пример 8. Рассчитать основные потери передачи на дифракционной сухопутной трассе
распространения МС для условий сферической Земли при следующих исходных данных:
длина трассы — 100 км; расстояние от передающей антенны до радиогоризонта 48 км; рас-
стояние от приемной антенны до радиогоризонта 33 км; частота — 11 ГГц; процент време-
ни— 0,01%; относительная проницаемость земли е = 3; проводимость земли а = 10 с/м;
географическая широта середины трассы — 40°; высота передающей антенны над землей —
80 м; высота приемной антенны над землей — 50 м. Принять параметр атмосферы
ДМ = 40ед.
Решение. В соответствии с [34] определяются значения параметров Ро и яе(Ро), а затем
по методике [31] рассчитываются значения показателей Ld(50%) и Ld(po). Далее по (2.94),
(2.93) рассчитываются значения величин F,(p) и Ld(p), а по (2.95), (2.91) — значения величин
ESd(p) и Ag, подставляя которые в (2.92), получаем искомый результат. В табл. 2.15 приведе-
ны результаты расчета основных величин, полученных по описанной выше методике.
Таблица 2.15
Ро, %
0,0022
Яе(Ро),
КМ
19113
дБ
153,3
4р
дБ
13
Ld(50%),
дБ
81,0
дБ
14,4
Ftip)
0,911
Uip),
дБ
20,3
Esdip),
дБ
-9,6
дБ
176,0
Как видно из представленных результатов, на дифракционной трассе в отсутствии зна-
чительных препятствий величина дополнительных потерь по сравнению с потерями в сво-
бодном пространстве составляет около 23 дБ (для/? = 0,01%).
Распространение МС путем тропосферного рассеяния. При малых процентах времени
трудно установить действительный тропосферный эффект распространения, поскольку име-
ются и второстепенные эффекты такого способа распространения, такие, как тропосферный
волновод и отражения слоя. Это допускает непрерывный прогноз основных потерь
передаче в пределах процентов времени 0,001% <р < 50%.
Основные потери при передаче Lbs(p), дБ, не превышаемые в течение р < 50%, могут
быть определены по формуле
Ьы(р) = 190 + ^+20^ + 0,5739-0,15N0 + Z,c+.4g- 10,1 [-lg(p/50)]°7, (2.96)
где 9 — угол рассеяния на трассе распространения, мрад; L/— частотно-зависимые потери, дБ,
L/=251g(j0-2,5[lg(//2)]2. (2.97)
Потери усиления антенн Lc, дБ, определяются по формуле
Z,c = 0,051e°'055(G' + (4 (2.98)
где Gt и Gr — коэффициенты усиления передающей и приемной антенны соответственно;
Аё — поглощение в газах, рассчитываемое по (2.91) при р = 3 г/м3 для полной длины трассы.
114
ГЛАВА 2
Пример 9. Рассчитать основные потери передачи на трассе тропосферного рассеяния
МС при следующих исходных данных: длина трассы — 150 км; частота сигнала — 11 ГГц;
коэффициент усиления передающей антенны мешающей станции в направлении на стан-
цию-реципиент — 40 дБ; коэффициент усиления антенны станции-реципиента в направле-
нии прихода МС — 20 дБ; погонные потери в атмосфере — 0,05 дБ/км; индекс рефракции на
уровне моря — 315 ед.; процент времени — 0,01; высота препятствия над горизонтальной
плоскостью на стороне мешающей станции — 20 м; расстояние до препятствия от мешаю-
щей станции — 45 км; просвет от препятствия до горизонтальной плоскости на стороне
станции-реципиента — Юм; расстояние до препятствия от станции-реципиента — 10 км.
Решение. В соответствии с [36] определяем углы возвышения на передающей стороне
0t и на приемной стороне 0Г и далее угол рассеяния 0. Затем по (2.91), (2.97), (2.98) находим
А%, Lc и L/, подставляя которые в (2.96) получаем искомые основные потери передачи
Lbs(0,01). Результаты расчета представлены в табл. 2.16.
Таблица 2.16
9t, мрад
-2,18
0Г, мрад
-8,26
0, мрад
7,1
Agi дБ
7,5
£„дБ
0,002
£/>дБ
24,7
/,Ь5(0,01),дБ
197,3
Можно отметить, что альтернативно угол рассеяния на трассе 0 может определяться
геометрически непосредственно по профилю трассы.
Распространение МС за счет волновода и отражений от слоев. Основные потери пе-
редачи Lbaip), дБ, для этого механизма распространения МС определяются формулой
LbEl(p)=Af + Adp)+A& (2.99)
где А/ — общие постоянные потери (за исключением потерь из-за локальных инфраструк-
турных неоднородностей), дБ, обусловленные аномальной структурой распространения
в пределах атмосферы,
Af= 102,45 + 201g(/) + 201g(rflt + 4) + АЛ +Ar +Л* +Aa. (2.100)
Здесь Asb AST — дифракционные потери из-за экранирования местностью для передающей и
приемной станции соответственно; АсЬ Аст — параметры коррекции, связанные с волноводным
распространением над морем для передающей и приемной станции соответственно; Ad(p) —
потери из-за аномальных условий распространения, зависящие от угла рассеяния [36].
Пример 10. Рассчитать основные потери передачи МС для 0,01% времени на трассе
распространения, имеющей основные параметры такие же, как в примере 9. Дополнитель-
ные параметры трассы: погонные потери в атмосфере — 0,13 дБ/км; средняя неровность ме-
стности по всей трассе — 50 м; высоты передающей и приемной антенн над уровнем моря —
280 и 250 м соответственно; высоты передающей и приемной антенн над средним уровнем
местности («сферической Землей») — 85 и 45 м соответственно.
Решение. В соответствии с [36] определяем углы возвышения на передающей стороне
0t и на приемной стороне 0Г, угол рассеяния 0, ряд вспомогательных параметров и далее по-
казатель Ad(p). Затем по (2.91), (2.100) находим А% и А/, подставляя которые в (2.99), полу-
чаем искомые основные потери передачи Lba(0,01). Результаты расчета представлены в
табл. 2.17. В таблицу не включены значения показателей Ast, AST, Aci, ACT, которые для данных
условий равны 0.
Таблица 2.17
0t, мрад
-2,18
0Г, мрад
-8,26
8, мрад
7,1
Agy дБ
19,5
А6(р\ дБ
12,0
А/9 дБ
158,1
Lba(0,01), дБ
196,3
Как видно из полученных результатов, основные потери передачи при волноводном
распространении на трассе распространения МС, идентичной трассе распространения с тро-
посферным рассеянием, имеют примерно одинаковые значения.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
115
Экранирование МС локальными неоднородностями. Этот механизм распространения
МС является источником дополнительных дифракционных потерь в случае размещения ан-
тенн в окружении локальных инфраструктурных неоднородностей (строения, растительность
и т.п.). Когда достоверная информация о таких неоднородностях отсутствует, потери из-за
рассеяния на инфраструктурных неоднородностях не должны учитываться. Потери этого вида
рассчитывают для номинальных параметров типовых неоднородностей (высоты и расстояние
от неоднородности до антенны), данные по которым представлены в табл. 2.18.
Таблица 2.18. Номинальные параметры типовых неоднородностей
Категория неоднородности
(по типу местности)
Поля, парки, редко растущие
деревья, сады, редко стоящие дома
Центр деревни
Лиственные леса
Хвойные леса
Тропические леса
Пригород
Пригород с плотной застройкой
Город
Город с плотной застройкой
Промышленная зона
Номинальная высота,
неоднородности Аа, м
4
5
15
20
20
9
12
20
25
20
Номинальное расстояние
от неоднородности
до антенны, */k, km
0,1
0,07
0,05
0,05
0,03
0,025
0,02
0,02
0,02
0,05
Дополнительные потери из-за экранирования локальными неоднородностями
Ah= 10,25e^{l-th(6[A/Aa-0,625])} -0,33, (2.101)
где dk — расстояние от точки расположения неоднородности до антенны, км; h — высота
антенны над локальным уровнем земли, м; /?а — номинальная высота неоднородности над
локальным уровнем земли, м.
Пример 11. Определить потери из-за экранирования локальными неоднородностями го-
родской застройки при высоте антенны 10 м.
Решение. По табл. 2.18 находим типовые значения /za = 20 м и dk = 0,02 км, подставляя
которые в (2.101), получаем искомые потери
Ah= 10,25e-°02{l-th(6[10/20-0,625])} -0,33 = 16,1 дБ.
Распространение МС из-за рассеяния гидрометеорами. Модель этого механизма рас-
пространения МС базируется на двух фундаментальных предположениях [31, 38]:
- рассеяние происходит только в пределах ячейки дождя, имеющей цилиндрическое по-
перечное сечение, диаметр которой зависит от интенсивности дождя в ячейке. В пре-
делах ячейки дождя интенсивность дождя и, следовательно, отражаемость являются
постоянными вплоть до высоты дождя, среднее значение которой зависит от геогра-
фической широты, но со специфическим распределением относительно этого значе-
ния. Выше высоты дождя принимается линейное уменьшение отражаемости;
- ослабление происходит как внутри, так и снаружи ячейки, но только ниже высоты до-
ждя. Внутри ячейки принимается хорошо известная зависимость специфического ос-
лабления от интенсивности дождя.
116
ГЛАВА 2
С помощью данной модели можно вычислять уровни МС как на длинных трассах
(более 100 км), так и на коротких (вплоть до нескольких километров) с произвольными уг-
лами возвышения на обоих терминалах, а также на трассах с боковым рассеянием (т.е. вне
плоскости большого круга) и на трассах распространения МС через боковой лепесток ДНА
одной станции и главный лепесток ДНА другой станции.
Диаметр дождевой ячейки dc, км, зависит от интенсивности дождя R, мм/ч, как
<ic = 3,3/r0'08. (2.102)
Ячейка центрируется на точке пересечении ДНА взаимодействующих станций, как по-
казано на рис. 2.38.
Узкий луч
Широкий луч
Дождевая ячейка
Высота дождя
Рис. 2.38. Геометрия трассы распространения МС
из-за рассеяния радиоволн дождевой ячейкой
Потери передачи LR, дБ, из-за рассеяния гидрометеорами для данной интенсивности до-
ждя R и высоты дождя hR могут быть выражены соотношением
^/Кр)= 197- 101g(^ + 201g(rf7)-201g(/)- 1018^)+ 101g(5) + ^- lOlgC, (2.103)
где г|/. — параметр эффективности антенны ЗС (г|/< < 1), типовое значение r\h = 0,6; d/
расстояние между станциями через объем рассеяния (ОР), км;/— частота, ГГц; zR— пара-
метр отражаемости единичного объема дождя ниже или выше высоты дождя, mm6/mj,
zR = 400 R(p)l\ (2.104)
Здесь R(p) — среднеминутная интенсивность дождя в точке, превышаемая в течение р%
времени; S — поправочный параметр на отклонение закона рассеяния от релеевского
на частотах выше 10 ГГц [31]:
\r(p)oa • 10"3 [4(/ -10)1'6 (1 + cos 9)/2 +
10 lg(S) = \ + 5(/ -10)1'7 (1 + cos 9)/2] для / > 10 ГГц; (2.105)
[о для /<10ГГц,
где 6 — угол рассеяния трассы распространения МС; Ag — ослабление в кислороде и парах
воды, рассчитываемое по (2.94) при р = 7,5 t/mj [36]; С — эффективная передаточная функ-
ция рассеяния,
C = gT0 [ gT(hK(h)AT(h)A,:(h)- dh, (2.106)
sins.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС
117
С(А) =
(2.107)
где Amin? hmax — минимальная и максимальная высота интегрирования; gTO — коэффициент
усиления антенны наземной станции; gT — ДНА наземной станции в направлении на ОР;
гв — угол возвышения оси ДНА земной станции; ^{h) — отражаемость объема рассеяния,
нормализованная к zR,
\ 1 для h<hR\
\l0-4Wb-b) д^ h>hRa
Здесь hR — средняя высота дождя, значения которой приведены в Рекомендации Р.838 [38];
АТ,АЕ — ослабление в дожде от наземной станции до ОР и от ОР до земной станции, соот-
ветственно.
При данных расчетах ДНА наземной станции аппроксимируется гауссовской функцией
вида
g№ = exp{-41n[2(/7 -hR + 0,36)/A/*o,5]2}, (2.108)
где А/г0,5 — разность высот точек пересечения осью антенны земной станции луча антенны
наземной станции по уровню 0,5 (точки -3 дБ).
Пример 12. Рассчитать основные потери передачи при распространении МС между
земной станцией ФСС и наземной станцией НФС за счет рассеяния дождем для 0,01% вре-
мени при следующих исходных данных: частота сигнала — 11 Гц; коэффициент усиления
антенны наземной станции в направлении на объем рассеяния — 40 дБ; интенсивность дож-
дя для 0,01% времени — 100 мм/ч; расстояние между станциями — 50 км; угол возвышения
антенны земной станции — 20°; погонные потери в атмосфере — 0,13 дБ/км.
Решение. По [38] находим значение hR. Далее по (2.106) с учетом (2.107), (2.108) рас-
считываем показатель С. Затем по (2.104) и (2.105) получаем zR и lOlgOS). По очевидным
геометрическим соотношениям рассчитываем dT. Далее, принимая типовое значение г|Е = 0,6
и подставляя данные в (2.103), получаем искомый результат. Результаты расчета основных
показателей расчета, выполненного по программе на ЭВМ, представлены в табл. 2.19.
Таблица 2.19
Т\Е
0,6
Ал, км
3,36
/tmln, KM
7,6
/fmax, КМ
9,2
С
3,1-10"*
в, град.
76,5
£дБ
0,03
Zr
4,5-105
^в, дБ
7,0
LR(p), дБ
198,4
Контрольные вопросы по главе 2
1. Дайте определение понятия класса излучения. Расшифруйте следующие классы излучений: F8EJF,
G7EBT, F3FNN, G1EBN.
2. Назовите виды нежелательных излучений радиопередатчиков и охарактеризуйте роль каждого из
них в формировании условий ЭМО и ЭМС.
3. Укажите основные причины возникновения внеполосных излучений и проиллюстрируйте это рисунком.
4. Укажите основные причины и виды побочных излучений. Какие способы уменьшения побочных излу-
чений применяются в РЭС?
5. Дайте определение побочным каналам приема и охарактеризуйте их роль в формировании условий
ЭМО и ЭМС.
6. Определите частоты побочных каналов приема при следующих данных: частота сигнала 4000 МГц;
частота гетеродина 4070 МГц.
7. Поясните, каким образом можно уменьшить влияние побочных каналов приема.
8. Дайте определение максимальной и реальной чувствительности приемника. Проиллюстрируйте от-
вет рисунком.
9. Что такое односигнальная и многосигнальная избирательность приемника?
118
ГЛАВА 2
10. Дайте определение и поясните с помощью рисунка понятие избирательности (односигнальной) по
соседнему каналу.
11. Дайте определение и поясните с помощью рисунка понятие избирательности (односигнальной) по
зеркальному каналу.
12. Назовите основные типы антенн и виды РЭС, в которых они находят применение.
13. Объясните наличие трех зон основного излучения антенн и назовите основные особенности структу-
ры электромагнитного поля в этих зонах.
14. Почему характеристики антенн необходимо измерять в дальней зоне?
15. Дайте качественное и количественное определение диаграммы направленности антенны.
16. Изобразите типовую форму идеализированной и реальной диаграммы направленности антенны на
основной поляризации и кроссполяризации.
17. Укажите основные причины, влияющие на характеристики антенн.
18. Дайте качественное и количественное определение и назовите основные особенности показателя
«кроссполяризационная защита антенны».
19. Укажите физическую сущность и различие усредненной и гарантированной диаграммы направленно-
сти антенн.
20. Укажите физическую сущность эталонных диаграмм направленности антенн и особенности их при-
менения при расчетах ЭМС.
21. Каковы особенности использования при расчетах ЭМС диаграммы направленности антенн на кросс-
поляризации.
22. Дайте определение полезного радиосигнала. Какие требования с точки зрения условий распростра-
нения предъявляются к нему?
23. Перечислите основные механизмы распространения полезных радиосигналов.
24. Дайте определение мешающего радиосигнала (радиопомехи, помехи). Какие требования с точки зре-
ния условий распространения предъявляются к нему?
25. Перечислите основные механизмы распространения мешающих радиосигналов.
26. Что такое замирания радиосигнала и каковы их основные характеристики? Изобразите замирания
графически.
27. Назовите основные причины и виды замираний радиосигналов.
28. Дайте определение трассы распространения сигнала и назовите ее основные характеристики.
29. Дайте определение профиля трассы и назовите его основные характеристики.
30. Назовите причины появления интерференции и ее влияния.
31. Назовите причины возникновения рефракции и изобразите ее на рисунке.
32. В чем причины возникновения дифракции и как она учитывается при расчетах
33. Что из себя представляют гидрометеоры? Как влияют гидрометеоры на распространение радиосиг-
налов?
34. Что такое локальные неоднородности и каковы их основные виды? Как они влияют на распростране-
ние радиосигналов?
35. Что такое кроссполяризация? Какова ее роль в формировании условий ЭМО и ЭМС.
36. Что такое деполяризация? Изобразите ее на рисунке.
37. Что такое ДТР и каковы основные причины этого явления?
38. Что такое тропосферный волновод и каково его влияние на распространение радиоволн?
Глава 3
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
3.1. Методы определения защитных отношений
Защитное отношение по высокой частоте определяется как минимально-допустимое (по-
роговое) отношение Омти мощности полезного сигнала (ПС) к мощности мешающего сиг-
нала (МС) на входе приемника, которое позволяет получить на его выходе заданное качест-
во полезного сигнала [1, 2]:
^МДОП V* СВХ'^ МВХ/ДОП? Ч^'^/
где Рсвх, Л*вх — соответственно мощности ПС и МС на входе приемника.
Обычно защитные отношения (30) выражаются в децибелах в соответствии с выраже-
нием
t/мдоп AU 1&х* свх'-* мвх/доп- чР"^/
Защитные отношения наиболее часто используют в качестве критерия ЭМС аналоговых
и цифровых систем радиосвязи. Выбор такого критерия объясняется тем, что качество сиг-
нала на выходе приемника обычно монотонно зависит от входного отношения сигнал/помеха
бвх = ^свх/^мвх- Действие помех приводит к ухудшению характеристик ПС на выходе при-
емника, например, к увеличению коэффициента ошибок, ухудшению качества выходного
изображения и (или) разборчивости речи.
На величину 30 влияют многие факторы, такие, как частотный разнос между несущими
ПС и МС, вид и глубина их модуляции, способ обработки сигнала и метод его кодирования,
характеристики приемника (его чувствительность, избирательность) и др.
Заданное качество приема ПС в присутствии МС обеспечивается, если выполняется
критерий ЭМС в виде
<7вх^4мдоп, (3.3)
где двх, дМДоп — соответственно отношение сигнал/помеха на входе приемника и требуемое
30, дБ.
Отношение сигнал/помеха на входе приемника Овх изменяется во времени случайным
образом, вследствие чего условие ЭМС (3.3) в определенном проценте времени (7%) рабо-
ты канала связи может не выполняться и соответственно качество выходного полезного
сигнала в некоторые временные интервалы (при qBX < qMJXOU) будет хуже по сравнению с за-
данным. Например, в цифровых системах передачи в этом случае коэффициент ошибок
превысит допустимое значение в течение Т% времени. Поэтому в совмещаемых радиослуж-
бах нормируется процент времени любого месяца (7%), в течение которого коэффициент
ошибок может быть больше допустимой величины. Например, в цифровых РРЛ прямой ви-
120 ГЛАВА 3
димости при помехах со стороны фиксированной спутниковой службы допускается увели-
чение длительности периода времени, когда коэффициент ошибок превышает 10~6, не бо-
лее, чем в 0,04% времени любого месяца [1].
Требуемая величина 30 зависит от характеристик модуляции ПС и МС, а также от раз-
ности их несущих частот. Обычно при передаче аудио- или видеоинформации определение
30 для систем радиосвязи осуществляется путем субъективных оценок качества сигналов
на их выходе. Условия измерений 30 определены рекомендациями МСЭ, а качество приема
оценивается по пятибалльной шкале [1]. В телевизионных каналах качество выходного сиг-
нала с оценкой 4,5 балла соответствует появлению едва заметной помехи на изображении.
Потери качества выходного ПС под действием помех и зависимость этих потерь от входно-
го отношения сигнал/помеха оценивают непосредственно получатели сообщений или груп-
па квалифицированных экспертов. Результаты их субъективных оценок подвергаются ста-
тистической обработке и представляются в виде таблицы или графика.
На рис. 3.1 показаны полученные методом экспертных оценок защитные отношения для
телевизионного сигнала стандарта SEKAM D,K при действии на входе приемника помех в ви-
де гармонического колебания или ЧМ сигнала звукового радиовещания [2]. Защитные отно-
шения на рис. 3.1 представлены в виде функции от разности частот несущих полезного (ТВ) и
мешающего (ОВЧ ЧМ) радиосигналов. Такие помехи могут создаваться радиостанциями ОВЧ
ЧМ звукового радиовещания (диапазон рабочих частот 88... 108 МГц) при настройке телеви-
зионного приемника на пятый ТВ канал, занимающий полосу частот 92... 100 МГц [2].
ДБ
60
50
40
30
20
10
0
-2-1 01 23456789 МГц
Рис. 3.1. Нормы на защитные отношения для системы SEKAM К, D
при помехе от гармонического колебания или ЧМ радиосигнала звука:
1 — порог заметности; 2 — хорошее качество; 3 — удовлетворительное качество
Пример 1. Определить требуемую величину 30 на входе телевизионного приемника,
работающего в пятом ТВ канале, если на его вход поступает мешающий радиосигнал ОВЧ
ЧМ радиостанции на частоте 95 МГц.
Решение. Несущая частота радиосигнала изображения в пятом ТВ канале равна
93,25 МГц [2]. Частотная расстройка между несущими полезного (ТВ) и мешающего (ОВЧ
ЧМ) сигналов равна 95 - 93,25 = 1,75 МГц. Для этого значения частотной расстройки по дан-
ным графика на рис. 3.1 30, которое обеспечит хорошее качество изображения на экране те-
левизора, должно быть не менее 55 дБ.
Необходимое 30 на входе приемника может быть определено аналитическим (расчет-
ным) путем, если известны максимально допустимые значения уровня помех на выходе
приемника (в канале связи), либо на входе демодулятора (для цифровых систем). Нормы на
1
///
I
\
V
s
Г
/
=}
~р\
$
\
\
\
V
я
п
j\
>
\
\\
\
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
121
предельно допустимые уровни взаимных помех для обеспечения ЭМС различных космиче-
ских и наземных радиослужб, соответствующие рекомендациям МСЭ, приведены в [1]. На-
пример, в случае совместного использования полос частот выше 1 ГГц фиксированными
наземными (РРЛ) и фиксированными спутниковыми службами при передаче телефонных
сообщений в аналоговой форме допустимая среднеминутная псофометрическая мощность
шумов на выходе телефонного канала (1000 пВт) может быть превышена не более чем в
20% времени любого месяца. При совмещении цифровых фиксированной спутниковой и
фиксированной подвижной служб максимальная мощность МС на входе приемника не
должна превышать такого значения, при котором доля помехи составляет не более 10% об-
щей мощности шумов на входе демодулятора, вызывающих появление ошибок на его выхо-
де с вероятностью 10 ~6. Допускается увеличение коэффициента ошибок до 10~4, но не бо-
лее чем в 0,03% месяца [1]. Приведенные примеры норм определяют критерии ЭМС раз-
личных космических и наземных радиослужб и позволяют рассчитать допустимые уровни
взаимных помех и требуемые 30 при их совместной работе в перекрывающихся полосах
частот.
Воздействие помех на приемник аналоговой системы радиосвязи. Полезный сигнал
представляет собой радиосигнал несущей, модулированной по частоте многоканальным те-
лефонным сообщением с частотным разделением каналов (сигнал вида ЧРК-ЧМ, класс из-
лучения F8EJF). Мешающим сигналом может быть произвольный сигнал — аналоговый
или цифровой. На выходе приемника (канала ТЧ) в точке с нулевым относительным уров-
нем ПС (Рс = 1 Мвт) псофометрическая взвешенная мощность помехи Рп, пВт, определяется
выражением [1]
^п = ^мвхА^А2109FK2D(ft,5)/[PCBXFCB52(FK)A/K2], (3.4)
где Рмвх — мощность мешающего радиосигнала на входе приемника; Рсвх — мощность по-
лезного радиосигнала; AFK= 3,1 кГц — ширина полосы пропускания канала ТЧ; ки = 0,75 —
псофометрический коэффициент; FK — средняя частота канала в линейном спектре; FCB —
верхняя граничная частота спектра полезного сообщения; B(FK) — коэффициент предыска-
жений; AfK — эффективная девиация частоты, приходящаяся на один канал.
Функция D(b,d) представляет собой свертку энергетических спектров ПС и МС:
D(b,8) = ^\\ gc(y)gM[D(b-8 + y)]dy+ \ gc(y)gM[D(b+8-y)]dy , (3.5)
где gc(y), £м(у) — нормализованные энергетические спектры ПС и МС; у = (со -
-co0)/QcB = FIFCB\ 6 = Q/QcB; 0 = 0^/0^; 5 = -5co/QcB = (сос- сом)/ОсВ; Q^, Q^ — верхние
граничные частоты спектров полезного и мешающего модулирующих сигналов.
Значения функций gc(y) ngM(y), входящих в выражение (3.5), могут быть определены по
графикам нормализованных энергетических спектров, приведенных в [1]. Одно из семейств
таких графиков, характеризующих спектры ЧМ радиосигналов в зависимости от значений
эффективного индекса модуляции Мэ = Afa3/FB, показано на рис. 3.2. По оси ординат отло-
жена величина 101gg(y), а по оси абсцисс — относительная частота у.
Наибольшую мощность помехи имеют в верхнем телефонном канале при FK = FCB, b = 1.
В этом случае с учетом (3.4) защитное отношение выражается в виде [1]
<7мдоп= 88,43 - 101ёРпдоп + 201g(FCB/A/K) - 101gFCB + 101gZ)(l,5), (3.6)
где РПдоп — максимально допустимая величина мощности помехи от одного источника на
выходе канала ТЧ, равная 800 пВт, превышаемая не более 20% времени месяца [1].
122
ГЛАВА 3
Рис. 3.2. Нормализованные энергетические спектры
радиосигналов вида ЧРК-ЧМ
Формула (3.6) пригодна для любых видов мешающих сигналов, которые будут разли-
чаться только своим вкладом в выражение для функции Z)(l,8).
В общем случае значения Z)(l,8) рассчитываются численным интегрированием по фор-
муле (3.5). Для некоторых частных случаев, рассмотренных далее, формула (3.5) упрощается.
Мешающий радиосигнал — аналоговый (ЧРК-ЧМ). Если спектр МС значительно
шире спектра ПС, то функция gM[v(b ±8 ±у)] приблизительно постоянна в пределах боль-
шей части спектра ПС и ее можно вынести за знак интеграла в выражении (3.5). Для остав-
шегося под знаком интеграла нормализованного спектра ПС справедливо равенство
+х
-X
вследствие чего выражение (3.5) при Ъ = 1 преобразуется к виду [1]
D(l,5)*0,5u{gM[(8-l)u]+gM[(8+l)u]}. (3.7)
При совпадении частот несущих полезного и мешающего радиосигналов 8 = 0, и из
(3.7) следует
D(1,0) - (FJFUB)gu(FJFUB). (3.8)
Если, кроме того, мешающая система той же емкости, что и полезная, т.е. FMB = FCB, то из
(3.8) следует
Я(1,0) = £Э„(1), (3.9)
где g3KB определяется по графикам нормализованных энергетических спектров при индексе
модуляции Мэкв = д/Мс2 + Ml.
В другом случае, когда спектр ПС значительно шире спектра МС, функция Z)(l,8) вы-
числяется по формулам (3.7)-(3.9) после замены в них gM(y) на gc(y). Вычисления по этим
приближенным формулам обеспечивают достаточную точность, если в пределах ширины
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
123
спектра одного из взаимодействующих радиосигналов, измеренном на уровне (-25...-30) дБ,
спектральная плотность мощности другого радиосигнала уменьшается относительно макси-
мальной не более чем на 3...5 дБ [1].
Мешающий радиосигнал — несущая, модулированная по фазе цифровым сигна-
лом (сигнал типа ИКМ-ФМ, класс излучения G7EBT). Если спектр цифрового МС зна-
чительно шире спектра ПС ЧРК-ЧМ, а их несущие частоты совпадают (5 = 0), то можно ис-
пользовать выражение [1]
Z)(1,0) = (Fcjp>R)(sinx/x)\ (3.10)
где R — скорость передачи, бит/с; Р = 1 при двухпозиционной ФМ; р = 0,5 при четырехпо-
зиционной ФМ; х = nFCB/fiR. Величина FCB/fiR определяет долю мощности МС, попадаю-
щую на выход канала ПС.
Мешающий радиосигнал цифровой типа «один канал на каждой несущей». Ме-
шающий сигнал состоит из множества несущих, каждая из которых модулируется цифро-
вым сигналом одного канала (один канал на каждой несущей, ОКН). Приближенно можно
полагать, что энергетический спектр такого сигнала равномерен с верхней граничной часто-
той FMB = fiR. Если в полосу частот полезного сигнала ЧРК-ЧМ попадают vV каналов систе-
мы ОКН, то
Z)(l,5) = 0,5X[gc(5;-l) + gc(5;+l)], (3.11)
/■=i
где 8,- = bfj/FCB — относительная разность частоты несущей ПС и частоты /-й несущей сигна-
ла ОКН.
Пример 2. Определить необходимое ЗО в случае, когда на вход приемника фиксирован-
ной спутниковой службы поступает полезный радиосигнал типа ЧРК-ЧМ с параметрами:
число каналов ТЧ в модулирующем телефонном сигнале п = 24, верхняя граничная частота
линейного спектра FCB = 108 кГц, девиация частоты на канал AfK = 164 кГц, эффективный ин-
декс модуляции Мэ = 2,55 и ширина полосы частот радиосигнала 1,25 МГц [1]. Мешающий
радиосигнал от совмещаемой спутниковой службы также типа ЧРК-ЧМ с параметрами: чис-
ло каналов ТЧ в модулирующем сигнале п = 60, верхняя граничная частота линейного спек-
тра FCB = 252 кГц, девиация частоты на канал AfK = 270 кГц, эффективный индекс модуляции
Мэ = 2,16 и ширина полосы частот радиосигнала 5 МГц [1]. Согласно критерию ЭМС, допус-
тимая среднеминутная псофометрическая мощность шума в телефонном канале 2500 пВт
может быть превышена не более чем в 20% времени любого месяца. При этом максимально-
допустимая мощность мешающего радиосигнала от одного источника 800 пВт [1].
Решение. Расчет ведется для худшего случая, когда несущие частоты ПС и МС совпа-
дают и для верхнего телефонного канала.
Для расчета функции D( 1,0) можно применить приближенную формулу (3.8):
Я(1,0) * (Fa/Fm)gJFa/Fm) = (108/252)gM( 108/252).
По графику нормализованного спектра на рис. 3.2 для индекса модуляции МС Мэ = 2,16
и относительной частоты у = FCB/FMB«0,4 находим gM(0,4) «-7,5 дБ. Значение функции
101g£)(l,0) при этом равно - 11,5 дБ. По формуле (3.6) при мощности помехи Рм = 800 пВт
требуемое защитное отношение
4мдоп = 88,4-10^800+20^(108/164)-10^108-11,5«24дБ.
При действии на этот же полезный радиосигнал ЧРК-ЧМ мешающего радиосигнала с
четырехпозиционной фазовой модуляцией (4-ФМ) при скорости передачи цифрового потока
R = 2,048 Мбит/с по формуле (3.10) получаем
£>(1,0) = (2FCB/R)[(sm(2nFCB/R)/(2nFCB/R)]2 =
= (2-108/2048)[(sin(6,28-108/2048)/(6,28-108/2048)]2«0,l.
Требуемое защитное отношение по формуле (3.6)
?мдоп = 88,4 - 101g800 + 201g(108/164) - 101g 108 + 101g0,l * 25,4 дБ.
124
ГЛАВА 3
Воздействие помех на приемник цифровой системы радиосвязи. В космических сис-
темах цифровой радиосвязи полезным сигналом, как правило, является сигнал с М-позици-
онной ФМ (М-ФМ). Помехи, поступающие на вход приемника вместе с ПС, приводят к уве-
личению количества ошибочно принятых символов на выходе демодулятора. В соответст-
вии с критерием ЭМС [1], мощность помехи от одного источника не должна превышать
а процентов полной мощности шумов Рш на входе демодулятора приемника, при которой
обеспечивается заданное качество связи, соответствующее коэффициенту ошибок 10~6. Ес-
ли номинальное отношение мощности сигнала к мощности шума С/Ш = Сном= ^0\g(Pc/Pm)BX
на входе демодулятора обеспечивает коэффициент ошибок 10~6, то, согласно критерию
ЭМС, минимально-допустимое отношение мощности ПС к мощности МС от одного источ-
ника (т.е. защитное отношение) составит
<7мдоп = СНом + 20- lOlga.
Если в спектре ПС размещается /V мешающих сигналов одинаковой мощности, то 30
должно быть увеличено в /V раз, т.е.
^on=CHOM + 20-101ga+101g/V.
(3.12)
В идеальной системе цифровой радиосвязи с 4-ФМ, в которой может быть реализована
теоретическая (потенциальная) помехоустойчивость, вероятность появления ошибок 10~6
обеспечивается при номинальном отношении мощности сигнала к мощности теплового шу-
ма на входе демодулятора Сном ~ 14 дБ [1]. Если на входе приемника, кроме тепловых шу-
мов, действует одиночный мешающий радиосигнал, то значение Сном удобно определять по
полученным расчетным путем графикам, показанным на рис. 3.3 [1]. Графики характеризу-
ют зависимость вероятности появления ошибок Рош на выходе демодулятора сигналов
с 4-ФМ от отношения ПС к МС (С/П = qBX = \0\gPCBX/PMBX) на входе приемника. Парамет-
ром семейства является отношение сигнал/шум на входе демодулятора. Из графиков на
рис. 3.3 следует, что при С/Ш « 14 дБ заданное качество приема цифрового сигнала на выхо-
де приемника с коэффициентом ошибок 1СГ6 обес-
печивается, если на его входе отношение полезного
сигнала к мешающему (С/П) не менее 25 дБ.
Выражение (3.12) и данные графиков на
рис. 3.3 справедливы для идеального канала связи.
В реальных каналах всегда имеются определенные
энергетические потери, ухудшающие их помехо-
устойчивость по сравнению с потенциальной (тео-
ретически возможной). Причинами появления по-
терь являются искажения АЧХ и ФЧХ элементов
тракта передачи сигналов, погрешности синхрони-
зации, нестабильность частоты гетеродинов, коле-
бания уровней сигналов и др. На основе опытных
данных и в соответствии с рекомендациями МСЭ
эти потери могут быть учтены с помощью соотно-
шения [1]
A = 3+0,71og2M,
где А — энергетические потери, дБ; М — число
уровней манипуляции фазы радиосигнала.
Энергетические потери показывают, на какую
величину нужно увеличить отношение сиг-
нал/шум на входе демодулятора приемника в ре-
10"
10"
ю-
10"
10^
10"
10"
^Ч /И = 4
Р
\\ U \ V
\
2С
\ V
\V
У \19\18
\^СА
\\.
ч^
\17
J = 10 дБ
^^^13
S^^Ji
^^15
\16
10
15
20 С/П, дБ
Рис. 3.3. Вероятность ошибки
для четырехпозиционной ФМ
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
125
альном канале связи по сравнению с идеальным, чтобы получить на его выходе то же самое
качество цифрового сигнала, т.е. такую же вероятность появления ошибок (Ю-6 в данном
случае). Поэтому с учетом (3.13) и данных рис. 3.3 величина отношения сигнал/шум на вхо-
де демодулятора приемника реального канала связи с 4-ФМ должна быть не менее
С;ом= Сном + 3 + 0,71og2M= 14 + 3 + 1,4 = 18,4 дБ.
Тогда из (3.12) для требуемого защитного отношения получаем при а = 6%
<7мдоп = 18,4 + 20 - lOlgfl + 101gvV= 30,6 + lOlgvV. (3.14)
Формула (3.14) пригодна для мешающих сигналов любого вида [1].
Пример 3. Определить величину ЗО для случая, когда полезный радиосигнал спутнико-
вой системы МДВУ-40, модулированный по фазе цифровым потоком со скоростью передачи
Ri = 40 Мбит/с, передается в полосе частот Д/i = 34 МГц. Мешающий радиосигнал модули-
рован по фазе цифровым потоком со скоростью 7?2 = 2,048 Мбит/с. Оба радиосигнала имеют
модуляцию типа 4-ФМ.
Решение. В соответствии с принятой методикой оценки требуемых ЗО в случае, когда
ширина спектра ПС значительно больше ширины спектра МС, при расчетах следует предпо-
лагать, что мешающие радиосигналы могут заполнять всю полосу пропускания приемника
ПС[1].
В данном случае спектр МС с четырехпозиционной фазовой модуляцией при его фор-
мировании с помощью идеального фильтра Найквиста занимает полосу частот шириной
Д/2= 1,024 МГц. Поэтому в полосу частот 34 МГц попадает 34 узкополосных сигнала
(N= 34). В соответствии с формулой (3.14) необходимое ЗО при попадании в полосу пропус-
кания приемника нескольких МС одинаковой мощности
4мДоп=30,6+ 101gN=30,6+ 101g(34/l,024)*30,6+ 15,2 = 45,8 дБ.
Полученная оценка является завышенной, так как не учитывает расширение спектров
мешающих радиосигналов вследствие их скругления и введение защитных частотных интер-
валов между ними. Учет этих факторов уменьшит полученную величину защитного отноше-
ния примерно на 2... 2,5 дБ.
Полезный сигнал цифровой, вида «один канал на каждой несущей (ОКН)». Практи-
чески все виды мешающих радиосигналов имеют спектры, существенно более широкие,
чем спектр одноканального сигнала ОКН. Поэтому можно считать, что спектральная плот-
ность мощности МС постоянна в пределах полосы пропускания одного канала системы
ОКН. При аналоговом МС вида ЧРК-ЧМ защитное отношение [1]
<7мдоп = См + Ы0) + 101g(A/oKH/FMB) - 101g<i, (3.15)
где gM(0) — максимальная величина нормализованной спектральной плотности мощности
мешающего сигнала; Д£кн — ширина полосы одного канала в системе передачи ОКН.
Для цифрового МС типа ИКМ-ФМ требуемое ЗО [1]
<7мдоп= 30,6 + 101g(A/OKH/ptf), (3.16)
где 1/fiR — максимальная относительная величина спектральной плотности мощности циф-
рового МС.
Отношение AfOKH/$R в (3.16) определяет долю мощности МС, попадающую в полосу
пропускания канала ОКН. Если мешающим сигналом является сигнал ОКН, такой же, как и
полезный, и их несущие частоты совпадают, то вся мощность помехи попадает на вход де-
модулятора приемника полезного сигнала. В этом случае защитное отношение [1]
<7мдоп=30,6дБ. (3.17)
126
ГЛАВА 3
Пример 4. Определить требуемое ЗО для приемника системы ОКН, на вход которого
поступает ПС с параметрами: скорость цифрового канального потока 64 Кбит/с; модуляция
несущей 4-ФМ; ширина полосы пропускания канала Д/0кн = 38 кГц. Мешающий сигнал мо-
дулирован по закону 4-ФМ цифровым потоком со скоростью R = 40 Мбит/с. Несущие часто-
ты сигнала и помехи совпадают.
Решение. Спектральная плотность мощности МС, модулированного по фазе цифровым
сигналом, определяется выражением [1]
W(x) = (l/$R)(smx/xf,
где х = %F/fiR; F =f0 -f, p = 0,5 для модуляции 4-ФМ.
Максимальная спектральная плотность мощности помехи при/0 =/
Щ0) = 1/рЯ = 1/0,5Я.
Мощность МС, попадающая в полосу пропускания канала системы ОКН,
Рмош = А/ошЩО) = Д/окн/0,5Д = 38103/(0,5-40106) = 1,9-Ю-3.
Мощность широкополосной помехи на выходе узкополосного канального фильтра при-
емника системы ОКН ослабляется в 1/РМокн= 103/1,9*526 раз (на 27,2 дБ по уровню)
по сравнению с входной мощностью. В соответствии с формулой (3.16) требуемое защитное
отношение в этом случае
?мДоп= 30,6 + 10lg (Д/окн/рЯ) = 30,6 - 27,2 = 3,4 дБ.
3.2. Критерии ЭМС для различных служб
и условия их выполнения
Под критерием ЭМС (КЭМС) понимается допустимое значение показателя ЭМС (ПЭМС)
или нескольких ПЭМС, однозначно определяющее условия выполнения ЭМС радиослужб в
определенной электромагнитной обстановке (ЭМО). По своей структуре ПЭМС можно раз-
делить на три группы: простые, групповые и обобщенные. К простым ПЭМС относятся эле-
ментарные энергетические параметры, характеризующие ЭМО [3, 4]:
- расстояние между источником мешающего сигнала (мешающей станцией) и его реци-
пиентом (станцией-реципиентом, т.е. станцией, подверженной воздействию помех) RM;
- угол прихода МС срм, т.е. угол между осью ДНА станции-реципиента и направлением
из точки ее расположения на источник МС;
- расстройка несущих частот ПС и МС Afp, определяемая как
А/р=1/с-/м1, (3.18)
где/с и/м — несущие частоты ПС и МС соответственно;
- уровень МС на входе приемника станции-реципиента рм вх, дБВт.
К групповым ПЭМС относятся такие, которые представляют совокупность элементар-
ных энергетических параметров или некоторый системный показатель, являющийся функ-
цией от такой совокупности [3, 5, 6]:
- эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (ЭИИМ) мешающей станции риш
ДБВт;
- плотность потока мощности (НИМ) мешающей станции WM, дБВт/м2;
- отношение сигнал-помеха (ОСП) qM и процент его уменьшения ниже фиксированного
значения Гм на входе приемника станции-реципиента, дБ;
- частотно-территориальный разнос (ЧТР), представляющий групповой показатель,
учитывающий перечисленные выше простые ПЭМС (т.е. ТР, УР и ЧР);
- коэффициент ослабления помех (КОП) ае, дБ.
К обобщенным ПЭМС относятся такие, которые включают практически все элементар-
ные параметры взаимодействующих радиослужб [3]:
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
127
- мощность помех Рп и процент ее появления Тп на выходе станции-реципиента анало-
говых систем радиосвязи;
- вероятность ошибок Рош и процент ее появления Тп на выходе станции-реципиента
цифровых систем радиосвязи;
- эффективность использования радиоспектра Э/,
- дополнительные затраты на реализацию выполнения условий ЭМС Сэмс.
Таким образом, количественно КЭМС представляют допустимые значения одноимен-
ных ПЭМС, перечисленных выше. В отдельных случаях критерии ЭМС имеют специфиче-
ские названия, например:
- минимально-допустимое расстояние RM доп между источником МС и станцией-реципи-
ентом МС — территориальный разнос (ТР) или координационное расстояние (КР);
- минимально-допустимый угол прихода МС срм доп — угловой разнос (УР);
- минимально-допустимая расстройка несущих ПС и МС А/рдоп — частотный разнос
(ЧР);
- совокупность ТР и ЧР — частотно-территориальный разнос (ЧТР);
- минимально-допустимое ОСП дмдоп — защитное отношение (30).
При этом отметим, что данный КЭМС является необходимыми ограничением только
определенной ЭМО, т.е. его действие распространяется на определенную полосу частот и
фиксированный вариант взаимодействия радиослужб.
В международном масштабе КЭМС разрабатываются МСЭ и отражаются в соответст-
вующих Рекомендациях МСЭ-Р и Регламенте радиосвязи (РР). При этом национальные Ад-
министрации связи могут допускать некоторые отклонения от официально установленных
КЭМС, например некоторое увеличение взаимных помех между службами в трудных слу-
чаях совмещения полосы частот, если это не затрагивает интересы других Администраций
связи. В соответствии с этим в РР определены градации помехи:
- допустимая помеха — наблюдаемая или прогнозируемая помеха, соответствующая
количественным критериям помехи и критериям совмещения, содержащимся в РР
или Рекомендациях МСЭ-Р;
- приемлемая помеха — помеха с более высоким уровнем, чем допустимая помеха и ко-
торая согласована между двумя или несколькими Администрациями связи без ущерба
для других Администраций связи.
При большом числе станций совмещаемых радиослужб определение оптимальных ус-
ловий ЭМС для всех станций является весьма сложной задачей. Такое положение существу-
ет, например, при совмещении станций НФС и ФСС, так как число наземных станций НФС
(РРЛ) может быть очень велико. В таких случаях дополнительно используются простые или
групповые КЭМС, определяющие условия обеспечения выполнения основных КЭМС. Та-
кими КЭМС, например, являются НИМ космических станций (КС) у поверхности Земли,
ЭИИМ радиостанций НФС и земных станций ФСС, угловой разнос между главным направ-
лением излучения станций НФС и направлением от нее на точку стояния геостационарной
КС ФСС [7].
3.2.1. Принципы определения видов и значений критериев ЭМС
для различных радиослужб
При определении видов и значений КЭМС должны учитываться следующие особенности
совместного использования полос радиочастот радиослужбами. Критерии ЭМС не долж-
ны затруднять развитие совмещаемых радиослужб, а должны быть основаны на компро-
128
ГЛАВА 3
миссе между максимально допустимым уровнем помех для каждой из этих служб и мини-
мальной ЭИИМ, обеспечивающей заданное качество их работы [1]. Поэтому значения
КЭМС выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась нормальная работа всех совме-
щаемых радиослужб в данной полосе частот при допустимом уровне взаимных помех.
При этом допускается относительно небольшая доля (10...20%) от полного допустимого
уровня помех, как, например, принято в НФС и ФСС. В то же время для наземной радио-
вещательной службы (НРС) и радиовещательной спутниковой службы (РСС) в качестве
КЭМС нормируются значения qM и Тм. Для некоторых радиослужб в качестве КЭМС слу-
жит уровень МС (на входе станции-реципиента), значения которого выбираются на
5... 10 дБ ниже уровня ПС.
Некоторое ухудшение качества работы совмещаемых радиослужб из-за конечного до-
пускаемого уровня МС должно компенсироваться улучшением технических характеристик
систем, повышением их энергетических параметров, что в конечном счете связано с опреде-
ленными дополнительными затратами Сэмс на реализацию обеспечения условий ЭМС.
При разработке КЭМС должны учитываться две категории помех [8]:
- помехи, создаваемые службами, совместно использующими полосы частот на первич-
ной основе; эти помехи будут полностью или частично попадать в полосу пропуска-
ния приемника;
- помехи от служб, отличных от тех, которые используют полосы частот на первичной
основе; эти помехи могут быть многочисленными и весьма разнообразными и могут
учитываться как гауссов шум.
В силу того, что помехи изменяются во времени, одного значения КЭМС для коррект-
ного расчета условий ЭМС недостаточно. В [9] определены два значения КЭМС — долго-
временное (для 20% времени) и кратковременное (< 1% времени). Точное значение процен-
та времени действия кратковременной помехи связано с показателями качества функциони-
рования рассматриваемой системы. Методы определения значений КЭМС для совместного
использования полос частот НФС и ФСС приводятся в [9-12].
На практике существует большое количество потенциальных источников помех, вызы-
вающих ухудшение показателей качества функционирования систем радиосвязи, и ситуа-
ций, когда одна помеха действует на различные части одной системы, такой, например, как
многопролетная РРЛ. В таких случаях необходимо распределить общие показатели качест-
ва между отдельными участками, а затем в пределах участка показатели качества пропор-
ционально делятся между различными источниками помех [8, 13].
Принцип деления показателей качества и готовности, по которым можно вычислить до-
пустимый уровень долговременной помехи, приведен в [13], где показано, что в случае ре-
леевских замираний помех, суммарный уровень которых на 10 дБ ниже уровня собственных
шумов приемника, ухудшение показателей качества не будет превышать 10%.
Расчет уровней кратковременных помех и соответствующих процентов времени должен
проводиться с учетом влияния на качество/готовность характеристик замираний, включая
возможную корреляцию уровней ПС и МС на входе приемника станции-реципиента [8].
При определении КЭМС должна оцениваться также вероятность появления помех на
входе антенны станции-реципиента. При такой оценке следует использовать современные
модели распространения радиоволн, рассмотренные в разд. 2.4. Расчеты потерь передачи
должны включать такие факторы, как поглощение в атмосфере, дифракционные потери, по-
тери из-за рассеяния гидрометеорами и локальными неоднородностями местности, потери
из-за деполяризации, влияние многолучевого распространения. Кроме того, может потребо-
ваться учет как суммарного уровня помех, так и уровня одного МС.
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
129
3.2.2. Критерии ЭМС для основных радиослужб,
рекомендуемые МСЭ
В табл. 3.1-3.6 указаны рекомендации МСЭ и приведены соответствующие критерии ЭМС,
на основе которых решаются вопросы совмещения в общих полосах частот РЭС с разными
видами модуляции.
Таблица 3.1. Фиксированная спутниковая служба (ФСС)
Рекомендация SF.356 [14]
Полезный сигнал: аналоговый многоканальный телефонный сигнал с частотным разделением
и с ЧМ несущей.
Совмещаемая служба: НФС.
Критерий ЭМС: среднеминутная мощность помех в телефонном канале 1000 пВт не более 20%
месяца; 50000 пВт не более 0,03% месяца.
Условия обеспечения: координация сетей
Рекомендация SF.466 [15]
Полезный сигнал: аналоговый многоканальный телефонный сигнал с частотным разделением
и с ЧМ несущей.
Совмещаемая служба: другие сети ФСС.
Критерий ЭМС: среднеминутная мощность помех в телефонном канале 2500 пВт не более 20%
месяца; помеха от одной сети 800 пВт.
Условия обеспечения: координация сетей
Рекомендация SF.523 [16]
Полезный сигнал: цифровой сигнал с 8-разрядной ИКМ и цифровой ФМ несущей.
Совмещаемая служба: другие сети ФСС.
Критерий ЭМС: 25% полной мощности шума на входе демодулятора, при которой Рош = Ю-6;
помеха от одной сети 6% полной мощности шума.
Условия обеспечения: координация сетей
Рекомендация SF.558 [17]
Полезный сигнал: цифровой сигнал с 8-разрядной ИКМ и цифровой ФМ несущей.
Совмещаемая служба: НФС.
Критерий ЭМС: средняя за 10 мин мощность помехи не должна превышать в течение более 20% ме-
сяца 10% полной мощности шума на входе демодулятора, которая обусловливаетРош = Ю-6; мощ-
ность мешающего РЧ сигнала не должна вызывать уменьшение готовности более чем на 0,03% вре-
мени месяца, в течение которого среднеминутная Рош > Ю^4; мощность мешающего РЧ сигнала не
должна вызывать уменьшение готовности более чем на 0,005% времени месяца, в течение которого
среднесеку н дная Рош > 10 ~3.
Условия обеспечения: координация станций, ограничение ЭИИМ
Рекомендация SF.483 [18]
Полезный сигнал: аналоговый телевизионный сигнал с ЧМ несущей.
Совмещаемая служба: другие сети ФСС.
Критерий ЭМС: 10% допустимой мощности шумов в видеоканале не более 1% месяца; помеха от
одной сети — 4% допустимой мощности шума.
Условия обеспечения: координация сетей
130
ГЛАВА 3
Продолжение таблицы 3.1
Рекомендация SF.358 [19]
Совмегцаемая служба.НФС
Критерий ЭМС: допустимая плотность потока мощности КС у поверхности Земли не должна превы-
шать в любой полосе 4 кГц:
- в диапазоне 2,5.. .2,69 ГГц: -152 дБВт/м2 для р < 5°; (-152 + 0,75[р - 5]) дБВт/м2
для 5°< р <25°; -137 дБВт/м2 для 25°< р <90°;
- в диапазоне 3,4.. .7,75 ГГц: -152 дБВт/м2 для р < 5°; (-152 + 0,5[р - 5]) дБВт/м2
для 5°< р <25°; -142 дБВт/м2 для 25°< р <90°;
- в диапазоне 8,025... 11,7 ГГц: -150 дБВт/м2 для р <5°; (-150 + 0,5[Р - 5]) дБВт/м2
для 5°< р <25°; -140 дБВт/м2 для 25°< р <90°;
- в диапазоне 12,2... 12,75 ГГц: -148 дБВт/м2 для р < 5°; (-148 + 0,5[Р - 5]) дБВт/м2
для 5°< р <25°; -138 дБВт/м2 для 25°< р <90°;
- в диапазоне 17,7.. .27,5 ГГц: -115 дБВт/м2 для р < 5°; (-115 + 0,5[Р - 5]) дБВт/м2
для 5°< р <25°; -105 дБВт/м2 для 25°< р <90° (в полосе 1 МГц).
* р — угол прихода радиосигнала от КС
Рекомендация SF.1004 [20]
Совмегцаемая служба.НФС.
Критерий ЭМС: ЭИИМ земной станции в любом направлении к горизонту не должна превышать
следующих значений:
- в полосах частот 1... 15 ГГц: + 40 дБВт в любой полосе шириной 4 кГц для Р < 5°;
(40 + ЗР) дБВт в любой полосе шириной 4 кГц для 0°< Р <5°;
- в полосах частот выше 15 ГГц: + 64 дБВт в любой полосе шириной 1 МГц для Р<5°;
(64 + ЗР) дБВт в любой полосе шириной 1 МГц для 0°< Р <5°;
ЭИИМ не ограничена при Р > 5°
Таблица 3.2. Наземная фиксированная служба (НФС)
Рекомендация SF.357 [10]
Полезный сигнал: аналоговый многоканальный телефонный сигнал с частотным разделением
и с ЧМ несущей.
Совмещаемая служба: ФСС.
Критерий ЭМС: среднеминутная мощность помех в телефонном канале 1000 пВт не более 20%
месяца; 50000 пВт не более 0,01% месяца.
Условия обеспечения: ограничение НИМ земных станций (ЗС) ФСС; координация расположения ЗС
Рекомендация SF.615 [11]
Полезный сигнал: цифровой сигнал с 8-разрядной ИКМ и цифровой ФМ несущей.
Совмегцаемая служба: ФСС
Критерий ЭМС: мешающие излучения не должны ухудшать качество, вызывая увеличение более
чем 0,0054% месяца, в течение которого среднесекундная Рош > Ю-3; мешающие излучения не долж-
ны ухудшать качества, вызывая увеличение количества секунд с ошибками в канале со скоростью
64 кбит/с более, чем на 0,032% месяца.
Условия обеспечения: ограничение НИМ земных станций (ЗС) ФСС; координация расположения ЗС
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
131
Продолжение таблицы 3.2
Рекомендация SF.406 [21]
Совмещаемая служба: ФСС.
Критерий ЭМС: ЭИИМ радиорелейных станций не должна превышать:
- в полосах частот 1... 10 ГГц: + 55 дБВт при любых условиях; + 47 дБВт в направлении геоста-
ционарной орбиты (ГСО) в секторе 0...0,5°; 47...55 дБВт в направлении ГСО в секторе углов
0,5...1,5°;
- в полосах частот 10... 15 ГГц: +55 дБВт при любых условиях; +45 дБВт в направлении геоста-
ционарной орбиты (ГСО) в секторе 0... 1,5°;
- в полосах частот выше 15 ГГц: + 55 дБВт при любых условиях.
Кроме того, мощность передатчиков радиорелейных станций, подводимая ко входу антенны,
не должна превышать следующих значений: +13 дБВт в полосах частот 1... 10 ГГц; +10 дБВт
выше 10 ГГц
Рекомендация SF.1338 [22]
Полоса частот: 1452... 1492 МГц.
Совмещаемая служба: РСС.
Критерий ЭМС: допустимая плотность потока мощности КС у поверхности Земли не должна
превышать:
- для аналоговых систем в любой полосе 4 кГц: -152 дБВт/м2 для р < 5°;
(-152 + 0,5[р - 5]) дБВт/м2 для 5°< р < 25°; -142 дБВт/м2 для 25°< р < 90°;
- для цифровых систем в любой полосе 1 МГц: -128 дБВт/м2 для р < 5°;
(-128 + 0,5[р - 5]) дБВт/м2 для 5°< р < 25°; -118 дБВт/м2 для 25°< р < 90°
Рекомендация SF.760 [23]
Полоса частот: 21,4... 22,0 ГТц
Совмещаемая служба: РСС
Критерий ЭМС: допустимая плотность потока мощности КС у поверхности Земли не должна
превышать в любой полосе 1 МГц при любых условиях: -115 дБВт/м2 для 0°< р <5°;
(-115 + 0,5[р - 5]) дБВт/м2 для 5°< р < 25°; -105 дБВт/м2 для 25°< р < 90°
Рекомендация SF.1334 [24]
Полоса частот: 1... 3 ГГц.
Совмещаемая служба: СПС.
Критерий ЭМС: максимальная суммарная помеха от СПС, включая базовые и подвижные станции,
должна быть такой, чтобы снижение чувствительности приемника НФС не превышало 1 дБ
при нормальных условиях распространения радиоволн.
Условия обеспечения: координация станций
Таблица 3.3. Наземная радиовещательная служба (НРС)
I Рекомендация ВТ.655 [25]
Полезный сигнал: аналоговый телевизионный сигнал с AM несущей с частично подавленной
боковой полосой.
Совмещаемая служба: та же служба, РСС
Критерий ЭМС: Защитное отношение 50 дБ без СНЧ и 36 дБ при СНЧ.
Условия обеспечения: частотно-территориальное планирование, ограничение ППМ, координация
132
ГЛАВА 3
Таблица 3.4. Радиовещательная спутниковая служба (РСС)
Рекомендация BS.634 [26]
Полезный сигнал: аналоговый вещательный сигнал с ЧМ несущей.
Совмещаемая служба: НРС, РСС, ФСС, НФС.
Критерий ЭМС: Защитное отношение 19... 30 дБ.
Условия обеспечения: частотно-территориальное планирование, координация
Таблица 3.5. Подвижная спутниковая служба (ПСС)
I Отчет МСЭ 358 [27]
Полезный сигнал: аналоговый сигнал с ЧМ несущей, цифровой с ФМ несущей.
Совмещаемая служба: ФСС, РСС, НРС.
Критерий ЭМС: защитное отношение 8... 17 дБ.
Условия обеспечения: ограничение ППМ, частотно-территориальный разнос
Таблица 3.6. Сухопутная подвижная служба (СПС)
I Отчет МСЭ 1098 [28]
Полезный сигнал: аналоговый сигнал с ЧМ несущей; диапазон частот 44.. .960 МГц.
Совмещаемая служба: НРС.
Критерий ЭМС: допустимая напряженность поля 16...38 дБмкВ/м.
Условия обеспечения: частотное планирование и координация
3.3. Расчет норм ЧТР и назначение частотных каналов для РЭС
Одной из главных задач анализа ЭМС РЭС является определение минимально-допустимых
территориальных разносов (ТР) потенциально несовместимых радиопередатчиков и радио-
приемников совмещаемых служб при различных частотных расстройках и при различных
вариантах взаимной ориентации их антенн. Если реальные значения ТР больше требуемых
ТР, которые также называют координационным расстоянием (КР), т0 считается, что усло-
вия ЭМС рассматриваемых РЭС выполняются.
Одним из эффективных способов согласования условий ЭМС РЭС является применение
норм ЧТР между взаимодействующими РЭС. Нормы ЧТР представляют собой совокуп-
ность взаимосвязанных значений КР, ЧР и УР, при которых обеспечивается ЭМС РЭС. На
основе норм ЧТР определяют конкретные рабочие частоты (присвоения) приемопередатчи-
ков РЭС совмещаемых служб на определенной территории. Кроме того, нормы ЧТР позво-
ляют сформулировать более конкретно требования к характеристикам направленности и
ориентации антенн взаимодействующих РЭС при заданных рабочих частотах.
Определение норм ЧТР производят из условия выполнения КЭМС, которые статистиче-
ски нормируют показатели ЭМС, имеющие случайный характер из-за влияния замираний
ПС и МС. Замирания ПС и МС возникают в процессе их распространения и имеют случай-
ный характер. Распределения вероятностей уровней ПС и МС на входе приемника задаются
эмпирически на основании результатов измерений в виде моделей распространения, кото-
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
133
рые рассмотрены в разд. 2.4. В службах подвижной связи и вещания распределение уровней
ПС и МС сигналов принимается логнормальным [29].
Критерий ЭМС (см. разд. 3.2) допускает ухудшение качества приема информации в за-
данном проценте времени Тп доп, в течение которого может превышаться допустимое значе-
ние помех на выходе системы РПДоп- При этом условие выполнения ЭМС имеет вид
-* пх* п доп) — 1 п доп? У*-*-')
где Тп(Рп доп) — значение интегральной функции распределения (ИФР) помех при условии
Р = Р
1 п 1 пдоп*
Для аналоговых систем НФС и ФСС, по которым передаются многоканальные телефон-
ные сигналы, КЭМС нормируют в качестве допустимого показателя помех мощность шума
^тфдоп на выходе телефонного канала в точке относительного нулевого уровня (ТОНУ),
в которой мощность сигнала на выходе канала Рс вых = 1 мВт. При передаче аналоговых те-
левизионных сигналов КЭМС нормируют ОСШ на выходе канала изображения дтвдоп
и ОСШ на выходе канала звукового сопровождения #3вдоп в зависимости от класса качества
канала [30].
В цифровых системах НФС и ФСС в качестве КЭМС используется вероятность оши-
бочного приема символов Р0шДоп. При этом в КЭМС могут содержаться несколько градаций
показателей ЭМС в виде нескольких значений пар {РПДоп; Тпаоп}. При анализе ЭМС обычно
используют показатели ЭМС для малых Гпдоп, поскольку они являются определяющими
в выполнении условий ЭМС [3].
Для ряда служб (ПСС, СПС, РСС, НРС) в качестве КЭМС используется 30 qMaon на вхо-
де приемника станции-реципиента, ниже которого текущее значение ОСП qu может быть
не более Ти доп процентов времени месяца. В этом случае условие ЭМС, эквивалентное
(3.3.3), имеет вид
^п(<7мдоп) ^ ^пдош (3.20)
где Гп(дМдОП) — значение интегральной функции распределения (ИФР) ОСП qu при условии
Для ряда служб (СПС, НРС) в качестве КЭМС используется допустимое значение на-
пряженности поля МС Еи доп в точке размещения антенны станции-реципиента. В этом слу-
чае условие ЭМС аналогично (3.20) и имеет вид
* п IZ-'M доги — ^пдоп? \У"^-1/
где ГпСЕмдоп) — значение ИФР напряженности поля мешающего сигнала Еи при условии
-^м — -^м доп«
В некоторых случаях в качестве КЭМС может использоваться допустимое значение
уровня МС Рм доп на входе приемника станции-реципиента, для которых условие ЭМС ана-
логично (3.21):
1 п\* мдощ) — -'пдогъ \^'^^)
где Гп(РМдОП) — значение ИФР мощности МС Рм при условии Рм = РМДОп При этом конкрет-
ный расчет ЧТР связан с определением значения координационного расстояния RK, дБВт,
из выражения
^мдогЛТпдоп) = ^м(оцф) - au(RK9 Гпдоп), (3.23)
где ZM — обобщенный энергетический параметр МС, дБВт; aM(RK, Tu доп) — допустимые по-
тери на трассе распространения МС протяженностью Ru =RK для Гпдоп % времени. Обоб-
щенный энергетический параметр ZM определяется по формуле
ZM(a,q>) = Рпд + ga Пд(ос) + ga пр(ф) - яф пд - яф пр - Вп, (3.24)
134
ГЛАВА 3
где Рпд — уровень выходной мощности передатчика МС, дБВт; gaTm(®<) — коэффициент
усиления передающей антенн под углом а, дБ; а — угол исхода МС между осью ДНА ме-
шающего передатчика и направлением трассы распространения МС; ga пр(ф)— коэффициент
усиления приемной антенны под углом ф, дБ; ф — угол прихода МС между осью ДНА при-
емной PC и направлением трассы распространения МС; Ви — выигрыш за счет поляризаци-
онной развязки между ПС и МС, дБ; а$ш — потери в передающем АФТ мешающей стан-
ции; Яф пр — потери в приемном АФТ станции-реципиента.
При расчете норм ЧТР параметры УРаиф являются неизвестными, и для того чтобы
имелась возможность численного анализа, их задают в виде вариантов взаимной ориента-
ции антенн станции-реципиента и мешающих станций [4, 29]. Возможны следующие соче-
тания ориентации ДНА, характеризующие взаимное влияние РЭС:
Г-Г — главный лепесток (ГЛ) ДНА одной станции направлен на ГЛ другой станции; та-
кой вариант ориентации ДНА станции-реципиента и мешающей станции называют «дуэль-
ной ситуацией» [31], в этом случае а = 0; ф = 0;
Г-Б — мешающая станция ориентирована своим ГЛ на боковой лепесток (БЛ) ДНА
станции-реципиента; в этом случае а = 0; ф = фь где ф] — угол, определяющий ориентацию
первого БЛ станции-реципиента (см. разд. 2.3);
Б-Г — мешающая станция ориентирована своим БЛ на ГЛ станции-реципиента; в этом
случае а = аг; ф = 0, где oci — угол, определяющий ориентацию первого БЛ мешающей
станции;
Б-Б — обе станции ориентированы своими БЛ навстречу друг другу, в этом случае
Таким образом, использование такого подхода к определению норм ЧТР позволяет све-
сти общую задачу к анализу четырех вариантов ЭМО с фиксированными УР.
Из (3.23) находятся координационные потери, дБВт,
ак = ZM(ot,cp) - Рм дОП(7м доп), (3.25)
откуда находим
/?к = Г1КГмдоп], (3.26)
где ^ч [•] — функция, обратная функции au(RM, Гм).
Потери передачи МС aM(RM, ^м) зависят от высот подвеса приемной и передающей ан-
тенн, диапазона частот, в котором работают РЭС, характеристик трасс трассы, климатиче-
ских параметров региона и имеют сложное аналитическое математическое описание
(см. разд. 2.4). В связи с этим реализацию процедуры (3.26) при оценке условий ЭМС, вы-
полняемой ручным способом, целесообразно проводить графическим способом. Для этой
цели, очевидно, необходимо располагать графическим представлением функции au(RM,TM).
В ряде работ, например [32, 33], такие графики имеются, и ниже они будут использо-
ваться в примерах расчетов ЧТР. При практических расчетах ЧТР необходимо построить
аналогичные зависимости с использованием современных моделей распространения МС,
описанных в разд. 2.4.
При использовании в качестве КЭМС защитного отношения имеем в общем случае воз-
действия на станцию-реципиент NM МС
4M=101g(OMJ, (3.27)
где Qu — результирующее ОСП на входе приемника, определяемое соотношением
1 ^м 1
^=^h (328)
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
135
здесь QM — ОСП на входе приемника, определяемое /-м МС:
а, = зеАчх; Qu мед,. AVC2/А^ . (3.29)
В (3.29) приняты следующие обозначения: аеАчх, — коэффициент ослабления мощности МС
АЧХ приемника, зависящий от формы АЧХ приемника станции-реципиента и расстройки
несущих частот ПС и МС; AVC — глубина замираний ПС, AVC = VJVCMQJX\ AVM. — глубина за-
мираний /-го МС, AVM. = Км./Кммед.; бммед, — медианное значение ОСП (в разах),
Ум мед, = ^(Гсмед/^мО, ммед, )• (-3.-3U)
Здесь Рс0 — мощность ПС при распространении в свободном пространстве; Рм0 — мощ-
ность /'-го МС при распространении в свободном пространстве; Кммед — медианное значе-
ние множителя ослабления /-го МС.
В этом случае левая часть (3.20) определяется в соответствии с известными законами
функционального преобразования случайных величин и может быть записана следующим
образом:
оо оо
TJqw) = JM>N„{bVNti)...jwl(AVMl)x
о о
К раз
х Тс (AVC = у-1 [бмдоп, ДКм1,..., Д^ ])dAVul..JAV^
где Wj(AVM) — плотность распределения глубины замираний /-го МС, в общем случае
имеющая вид, соответствующий механизму распространения /-го МС; TC(AVC) — ИФР глу-
бины замираний ПС; v|7_1[-] — функция, обратная функции (3.31); QMmn = 10 '<7млоп.
Следует отметить, что теоретически имеются и иные формы записи для определения
Гп(дМДопХ но так или иначе при строгом ее вычислении необходимо выполнять многократ-
ное интегрирование (NM раз). В большинстве случаев это можно сделать только численным
интегрированием с применением ЭВМ и было выполнено, например, в [34, 35].
При воздействии одного МС соотношения (3.28)—(3.31) существенно упрощаются и
(3.31) принимает вид
оо
TJqw) = JM'JAVJTc(AVc =^[QW, AVJ)dAVM. (3.32)
о
Вычисление Тп по формуле (3.32) также достаточно сложно. Поэтому в инженерной
практике вместо (3.32) можно использовать приближенное соотношение [36]
^п(<7мдоп) = TC(AVC = чГ^мдоп, AVM = 1) + TM(AVM = н/_1[^мдоп, AVC = 1]), (3.33)
где TM(AVM) — ИФР глубины замираний МС.
В [37] было показано, что использование формул (3.33) при анализе ЭМС дает некото-
рую погрешность при оценке Гп(дмдоп), которая увеличивается с уменьшением Гпдоп и при
^пдоп < 0,1% может быть порядка 10 дБ. Однако следует отметить, что данная погрешность
будет создавать определенный запас в выполнении условий ЭМС и поэтому в принципе до-
136
ГЛАВА 3
пустима, а даже ее максимальное значение (порядка 10 дБ) также приемлемо при данных
расчетах. При особых требованиях к условиям ЭМС РЭС проверочный расчет возможно це-
лесообразно выполнять по точным формулам (3.31), (3.32), в которых математически кор-
ректно учтены замирания ПС и МС в области малых значений ГПд0П [31, 38, 39].
Из (3.33) находится допустимое значение
Тмдоп = ^п(^мдоп) - TC(AVC = у-^мдоп, АКМ = 1]) (3.34)
и допустимое значение глубины замираний МС
АКМД0П = у^Оумдоп, АКс = 1). (3.35)
Значение RK далее находится по графикам ГМ(АКМ, Ямэ) при Тм = Гмдоп и AVM = АКМД0П,
которые являются аналогом зависимостей aM(RM, TM) и могут быть построены в соответст-
вующих координатах с использованием последней. Здесь RM3 — эквивалентная длина трас-
сы распространения МС, учитывающая углы возвышения мест расположения мешающей
станции Ам и приемной станции Ас.
Значение RM3 определяется по формуле [32]
RM3 = RM + a3(AM + Ас),
где а3 = 8500 км — эквивалентный радиус Земли; углы Ам и Ас выражены в радианах.
На рис. 3.4-3.6 приведены статистические распределения глубины замираний МС для
трех основных механизмов распространения МС: в условиях прямой видимости для сухопут-
ных трасс (рис. 3.4), за счет дифракции на трассах с открытой местностью с умеренным кли-
матом (рис. 3.5) и за счет тропосферного рассеяния на сухопутных трассах (рис. 3.6) [32, 33].
Рис. 3.4. Статистическое распределение глубины замираний МС
на открытых трассах с прямой видимостью
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
137
А^,дБ
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Ям
50
30
19
15
11
- \2
0 км
ти, %
Рис. 3.5. Статистическое распределение глубины замираний МС
на дифракционных трассах распространения с открытой местностью
ДVM, дБ
40
30
20
10
-10
I I
7=0,001%
Г)
01%
0,1%
1%
50%
100 200 300 400
Эквивалентная длина трассы R км
500
Рис. 3.6. Статистическое распределение глубины замираний МС
на сухопутных трассах распространения из-за тропосферного рассеяния
Для случаев воздействия нескольких МС полученное значение Тм доп распределяется по
отдельным МС либо поровну, если их условия распространения примерно идентичны, либо
неравномерно. Причем для трасс с меньшими потерями передачи МС рекомендуется отво-
дить большую часть Тм доп и, наоборот, для трасс с большими потерями передачи — мень-
шую часть. Дальнейшая процедура определения ЧТР не отличается от описанной выше,
применяемой в случае воздействия только одного МС.
138
ГЛАВА 3
3.3.1. Методика определения норм ЧТР для аналоговых систем
Мощность помех, пВт, на выходе телефонного канала в точке относительного нулевого уровня
определяется соотношением [3]
Ртф=109/(аеем), (3.36)
где эе — коэффициент ослабления помех (КОП), зависящий от расстройки несущих частот
ПС и МС, параметров энергетических спектров ПС и МС, а также от характеристики радио-
приемника станции-реципиента; QM — текущее значение ОСП, раз.
Важно отметить, что коэффициент ае является постоянным и его значения для типовых
вариантов взаимодействия систем можно найти в [3, 29, 40].
Для вычисления ИФР Ртф запишем (3.36) с учетом (3.28)-(3.30) при / = 1 в виде
PT,=ZT,AV>/AVC\ (3.37)
где ZT(£ — обобщенный энергетический параметр ЭМС,
Z^=109/(aeeMMefl). (3.38)
На основании (3.30) и с учетом (3.37) получаем
тп(р*ш,л) = тс(ак = ^тф/ртфдоп)+гм(дкм =Jpjz^). (3.39)
Тогда по аналогии с (3.34), (3.35) можно записать рабочие формулы для определения Тмдоп,
доп и Д^сдоп-
-*мдоп -*п\^тфдоп/ -'сч^'сдопЛ ^j.t-WJ
ДКсдоп = ^тф/Ртфдоп; (3.41)
Д*мдоп ~ у]* тфдоп/Аф • (^-42)
Далее, используя полученные значения, по графикам на рис. 3.4-3.6 находим значение
координационного расстояния (минимально-допустимого территориального разноса).
Пример 5. Определить минимально-допустимый территориальный разнос между ра-
диостанцией аналоговой системы с ЧМ/ЧУ, действующей в составе НФС (РРЛ), при воздей-
ствии на нее МС от земной станции ФСС, работающей в той же полосе частот. Принять сле-
дующие значения параметров: рабочая частота радиостанций — в диапазоне 6 ГГц; длина
пролета РРЛ — 30 км; эе = 17 дБ; #Ммед = 60 дБ; радиостанции расположены в сухопутном ре-
гионе; Дм = Ас = 0.
Решение. В этом случае имеем следующие значения КЭМС (см. разд. 3.2):
Л:фдоп = 50000 пВт; ГПДОп = 0,01% месяца.
Значения параметров эе и 2ммед в разах будут: эе = 50; 2ммед = 10 . По (3.38) находим
гтф= 109/(50-10б) = 20.
По (3.41), (3.42) рассчитываем AVC доп = л/20/5• 104 = 2-10"2; ДКМДШ = л/5-104 /20 = 50.
Значение ГС(АКСД0П), %, может быть найдено по формуле [30]
TA^Km) = KeAVc2mn, (3.43)
гДе К0 = 4-Ю"4^2/1'5 — постоянный коэффициент; § — климатический параметр, для
сухопутной трассы § = l;Rc — длина пролета РРЛ, км;/— рабочая частота, ГГц.
Вычисляя значение Kg = 4-10 -9-10 -14,7 = 6% и подставляя его в (3.43), получаем
Гс(АГСДоп) = 6-4- 1(И = 2,4-10"3%.
По (3.40) получаем значение ГМДОп = 0,01 - 0,0072 = 0,0076%.
Далее по графикам на рис. 3.4-3.6 необходимо определить при найденных значениях
Тмдоп и АГмдоп протяженность и тип трассы МС, для которой выполняются эти показатели.
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
139
Поскольку глубина замираний МС на этих графиках отложена в децибелах, переведем
Af-м доп в децибелы по формуле AVM доп (дБ) = 201§(АГмдоп(раз)) = 201g(50) = +34 дБ.
Данной паре {ГМДОп; Л^мдоп} соответствуют только графики на рис. 3.6, по которым по-
лучаем при Тм = ГМдоп = 0,0028% и AVM = Л^мдоп = 34 дБ значение территориального разноса
^к =^мэ » 150 КМ.
Отметим, что частотный разнос (ЧР) в данной ЭМО определен значением показателя эе,
а требования к УР формулируются на основании соотношения (3.24) и энергетических пара-
метров ПС таким образом, чтобы обеспечивалось требуемое медианное значение ОСП
#ммед = 60 дБ на входе приемника радиорелейной станции.
Уменьшение ТР можно достичь без изменения ЧР и УР, а также других параметров
взаимодействующих станций увеличением ае за счет использования сигнала дисперсии (СД)
мощности радиосигнала на пролете РРЛ [3, 31] или применения специальных экранов [41].
3.3.2. Методика определения норм ЧТР для цифровых систем
Для цифровых систем связи методика анализа ЭМС и определения ЧТР в принципе не от-
личается от рассмотренной выше. Численные же результаты указанных процедур при тех
же условиях распространения ПС и МС будут отличаться в зависимости от метода цифро-
вой передачи.
Функциональная зависимость Рош учитывает влияние ПС, МС и теплового шума (ТШ)
приемника (в отличие от аналоговых систем, где ТШ не оказывает существенного влияния
на значения РП9 соответствующие установленным значениям КЭМС). Обычно такие зависи-
мости представляются в виде функционала
Р<ш = у[Чш,Ч*\, (3.44)
в котором дш — отношение сигнал-шум (ОСШ) на входе приемника станции-реципиента.
Аналитический вид функционала (3.44) является достаточно сложным даже при учете
воздействия одного МС, что делает целесообразным при определении ЧТР использовать
графоаналитический метод определения ИФР Т(Рошдои), который в целом не отличается от
определения ИФР Т(РТ$ доп) в аналоговых системах, определение которой было рассмотрено
в предыдущем разделе.
Показатель ОСШ Qm в разах может быть записан через глубину замираний ПС следую-
щим образом:
еш=еШмеДА^, (з.45)
где Qm мед — медианное значение ОСШ,
бшмед^со/Лп, (3.46)
здесь Рш — мощность ТШ, отнесенных ко входу приемника.
В графическом виде выражение (3.44) показано на рис. 3.7 для 64-КАМ, а на рис. 3.8
для256-КАМ[42].
Следует отметить, что данные зависимости рассчитаны методом гауссовского прибли-
жения, который, как показано в ряде работ, имеет незначительную для данных расчетов по-
грешность [1, 42]. Кроме того, важно иметь в виду, что для воздействия МС в цифровых
системах характерно то, что влияние вида модуляции МС при фиксированной расстройке
несущих частот ПС и МС практически не сказывается, и поэтому при расчетах ЭМС этот
параметр учитывается при определении коэффициента ослабления мощности МС за счет
АЧХ приемника станции-реципиента.
140
ГЛАВА 3
1
!
\
\
j
\
\
\
\
\
* \
\
\зо
^32
^40
С/Ш
= 24 дБ
26
28
4 8 12 16 20 24 28 32
40 44 48 ОСП, дБ
Рис. 3.7. Вероятность ошибок в цифровой
системе с модуляцией 64-КАМ
ю-;
ю-*
V»
\в
V \
\s
V
ОС
\\\
Л \\\
д
1
50 4v40\
I 1 )
36
с/ш
= 24 дБ
32
34
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 ОСП, дБ
Рис. 3.8. Вероятность ошибок в цифровой
системе с модуляцией 256-КАМ
По аналогии с (3.34), (3.35) можно записать рабочие формулы для определения ТМ1
^'мдоп И АКСД0П.
т
^ м до
АКС,
АКМ
-L п voni доп/ 1 с\^ У с доп/ ?
ДКМ=1);
г'СЛ*
: V_1(^o
,ДГс=1),
(3.47)
(3.48)
(3.49)
которые позволяют, используя графики на рис. 3.4-3.6, определять ЧТР графоаналитиче-
ским методом. Порядок расчета в этом случае иллюстрируется ниже в примере 6. Процеду-
ра определения ЧТР аналогична процедуре, описанной в разд. 3.3.2, и особых комментариев
не требует. Следует отметить только, что в этом примере расчеты выполняются с использо-
ванием зависимостей Рош = \\j[qm, qM], показанных на рис. 3.7-3.8, которые при необходимо-
сти выполнения аналогичных расчетов по более точным (в теоретическом смысле) соотно-
шениям могут быть в расчетной процедуре легко скорректированы с помощью некоторой
поправки.
Пример 6. Определить минимально-допустимый территориальный разнос между ра-
диостанцией цифровой системы с 64-КАМ, действующей в составе НФС (РРЛ), при воздей-
ствии на нее МС от земной станции ФСС, работающей в той же полосе частот. Принять сле-
дующие значения параметров: рабочая частота радиостанций — в диапазоне 6 ГГц; длина
пролета РРЛ — 30 км; qmMeA = 60 дБ, qMMeA = 50 дБ; радиостанции расположены в сухопутном
регионе; Ам = Ас = 0.
Решение. В этом случае имеем следующие значения КЭМС (см. разд. 3.3.2):
Лнпдоп = Ю"3; Гпдоп = 0,01% месяца.
Рассчитываем ТС(А¥СД0П), для чего по рис. 3.7 по кривой для ^м = ^ммеД = 50 дБ при
.Рош = Ю~3 находим значение qm = 24,5 дБ, которое соответствует идеальному приему. Прини-
мая энергетический запас Aqm = 2 дБ, получаем допустимое значение ОСШ для реальной
системы ^шдоп = 26,5 дБ.
Далее на основании (3.45) рассчитываем значения А¥сдоп, дБ, по формуле
A Vc доп (дБ) = qm доп - qm мед = 26,5 - 60 = -33,5 ДБ,
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
141
которое затем переведем в разы по формуле
ЛГСдоп(раз) = 10°'05АКсД°п№) = КГ1'675 = 2,8-1(Г2.
По (3.43) определяем значение Тс(АУсдоп) с учетом значения постоянного коэффициента
Kq = 6% (см. пример 1):
^(А^сдоп) = 6.8-10^ = 4,8- Ю"3%.
По (3.47) получаем ГМДОп = 0,01 - 0,0048 = 0,0052%.
По графику на рис. 3.7 при Р0шдоп = Ю~ и qm = </шмед = 60 дБ находим допустимое ОСП
на входе приемника </Мдоп = 24 дБ и далее определяем значение А^мдопПО формуле
AFmдоп(дБ) = #ммед - #мдоп = 60 - 24 = +36 дБ.
Далее по графикам на рис. 3.4-3.6 необходимо определить при найденных значениях
Тмдоп и А^мдоп протяженность и тип трассы МС, для которой выполняются эти показатели.
Данной паре {ГМДОп; Л^мдоп} соответствуют только графики на рис. 3.6, по которому получа-
ем при Тм = ГМдоп = 0,0052% и А^м = А^мдоп = 36 дБ значение территориального разноса
^к =^мэ » 130 КМ.
3.3.3. Особенности определения норм ЧТР для систем
сотовой подвижной связи
В диапазоне 800 МГц региональные сотовые сети сухопутной подвижной связи России соз-
давались на базе стандарта AMPS (D-AMPS), а сети фиксированной сотовой связи с кодо-
вым разделением каналов (CDMA) — стандарта IS-95. Сети стандартов AMPS и CDMA ра-
ботали в совпадающих диапазонах частот (в совмещенных частотных каналах) и размеща-
лись часто в одном регионе. Поэтому возникала необходимость обеспечения ЭМС РЭС
средств этих сетей.
Поясним основные положения методики обеспечения их ЭМС. При анализе межсистем-
ной ЭМС РЭС следует рассматривать влияние базовых станций (БС) одной системы на або-
нентские станции (АС) другой, а также обратное воздействие АС на БС (далее BCamps,
ACamps, BCcdma, ACqdma). Символически влияние помех сетей CDMA и AMPS на сети AMPS
и CDMA будем обозначать следующим образом: ACcdma -> BCamps, BCcdma -> ACamps;
ACamps -> BCcdma, BCamps —> ACcdma-
На рис. 3.9 показаны помеховые ситуации в рассматриваемой ЭМО и введены обозна-
чения ТР между РЭС совмещаемых сетей (Ru R2, R3, Ra). Стрелками показаны направления
воздействия радиопомех. Из рис. 3.9 видно, что величина max(7?b R4) определяет необходи-
мое расстояние между BCamps и ACcdma, обеспечивающее ЭМС между ними. Аналогично
территориальный разнос max(7?2, R3) обеспечивает ЭМС между BCCdma и ACamps- С практи-
ческой точки зрения целесообразно определить минимальное допустимое расстояние между
базовыми станциями рассматриваемых сетей, при котором обеспечивается совместная рабо-
та всех РЭС этих сетей с заданным качеством. Методология расчета величин Ru R2, R3 и R4
подобна той, которая изложена в предыдущем разделе.
Для обеспечения ЭМС РЭС необходимо, чтобы ТР между BCcdma и BCamps выбирался
из условия максимума:
RK = max[7?ocD + тах(Дь R4); R0Am + тах(Я2, R3)]9
где i?oAM, ^ocd — радиусы зон обслуживания БС в системах AMPS и CDMA.
На рис. 3.10 схематично показан вариант взаимного расположения БС сетей CDMA и
AMPS. Секторные антенны БС этих сетей ориентированы в направлении своей зоны обслу-
живания, а в направлении соседней сети радиопомеха излучается задним лепестком ДНА.
Радиусы зон обслуживания БС в направлении соседней сети показаны стрелкой: Rocd — ра-
диус зоны обслуживания BCcdma, ^оам — BCamps-
142
ГЛАВА 3
Рис. 3.9. Помеховые ситуации при взаимодействии двух сетей подвижной связи
CDMA AMPS
Рис. 3.10. Необходимый территориальный разнос между границами сот двух сетей
Обеспечение ЭМС РЭС сотовых сетей связи стандартов AMPS и CDMA в совмещенных
частотных каналах возможно только в том случае, если установлены ограничения на энер-
гетические параметры этих РЭС, а зоны покрытия радиосетей разделены некоторой ней-
тральной областью, определяемой требуемым территориальным разносом между границами
сетей. Размер этой области может быть уменьшен, если на БС применяются секторные ан-
тенны со сниженным уровнем боковых и задних лепестков ДНА, что позволяет снизить
мощность помехи, излучаемой БС в направлении соседней сети.
Необходимый ТР между границами зон обслуживания сетей AMPS и CDMA, как видно
из рис. 3.10, может быть рассчитан следующим образом:
d = max [max (Rb R4) - R0AM; max (R2, R3) - R0Cd] •
Значения ТР, рассчитанные по описанной методике, приведены в табл. 3.7 [35].
Таблица 3.7. Значения территориального разноса
G0, дБ
13
-7
-27
Яосш км
1,8
0,5
0,12
^ОАМ» км
5,3
1,4
0,37
Къ км
4,0
1,0
0,27
Яг, км
3,1
0,82
0,21
R3,km
15,4
4,0
1,0
R4, км
6,1
1,6
0,42
D, км
20,7
5,4
1,37
d, км
13,6
3,5
0,88
Анализ этих норм ЧТР показывает, что радиус зоны обслуживания БССбма составляет
^ocd = 1,8 км, а для BCAmps — ^оам = 5,3 км. При использовании секторных антенн БС с
уровнем боковых лепестков -7 дБ радиусы зон обслуживания БС в направлениях излучения
этих лепестков уменьшаются до Rqcd = 0,5 км и 7?оам = 1Э4 км. Если применить специальные
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
143
меры, расположив, например, антенны БС на стенах зданий, экранирующих излучение в об-
ратном направлении, то уровень излучения задних лепестков ДНА может быть снижен до
-27 дБ. При этом радиусы зон обслуживания БС в направлениях излучения этих лепестков
составляют: 7?ocd = ОД 2 км, Roam = 0,37 км.
Для работы сотовых систем подвижной связи третьего поколения были выделены поло-
сы частот 1885...2025 и 2110...2200 МГц. В этих же диапазонах работают зоновые РРЛ. По-
этому, рассматривая вопросы развития систем подвижной связи 3-го поколения в диапазоне
2 ГГц, необходимо определить возможности совместного использования этих диапазонов
частот системами подвижной связи стандарта CDMA и РРЛ. Такое совместное использова-
ние может быть достигнуто только за счет территориального и/или частотного разноса меж-
ду этими системами.
Методика анализа ЭМС и расчет норм ЧТР для этих РЭС приведены в [34]. Эта методи-
ка в основных своих положениях соответствует подходам, изложенным выше. Ее основные
особенности связаны с определением мощности помех, создаваемых передатчиками сети
подвижной связи на входе приемника радиорелейной станции (РРС).
Расчеты, выполненные по данной методике, показывают, что для сети подвижной связи
стандарта CDMA и аналоговой РРС, занимающей канал с шириной полосы частот 28 МГц,
ЭМС обеспечивается в случае, если частотный разнос между ПС и МС превышает 35 МГц.
Для цифровой РРС, занимающей канал с шириной полосы частот 2 МГц, ЭМС обеспечива-
ется, если частотный разнос между ПС и МС более 3,4 МГц.
3.3.4. Назначение частотных каналов для РЭС
Назначение частотных каналов как способ обеспечения ЭМС РЭС осуществляется либо
централизованно государственными радиочастотными органами (РЧО), либо децентрализо-
ванно местными РЧО (республиканскими, краевыми и областными) и заключается в при-
своении (назначении) конкретной частоты для работы каждого РЭС из числа вьщеленных
РЭС частот или полос частот.
Централизованное назначение частотных каналов осуществляется для работы наиболее
важных и мощных РЭС (например, для радиостанций правительственной сети связи, веща-
тельных радиостанций и передающих телецентров и т.п.). Децентрализованное назначение
частот осуществляется для работы, как правило, маломощных РЭС массового применения
(в частности, радиостанций сухопутной подвижной службы, маломощных радиорелейных
станций и т.п.). При децентрализованном назначении частотных каналов учитывают основ-
ные положения Регламента радиосвязи (прежде всего Таблицу распределения частот), а при
децентрализованном, кроме того, постановления (указания) государственных РЧО. Напри-
мер, частотные каналы, назначенные централизованно, запрещаются для использования
другими РЭС в пределах территории, где возможны непреднамеренные помехи от них.
Основная цель назначения частотных каналов состоит в том, чтобы исключить прежде
всего работу РЭС на одних и тех же частотах при размещении РЭС в общих территориаль-
ных районах в пределах координационных зон радиостанций, т.е. зон вокруг станции РЭС,
за пределами которой станции других РЭС, совместно использующие ту же полосу частот,
не создают мешающих излучений, превышающих допустимый уровень, и не подвергаются
их воздействию [43].
Для исключения непреднамеренных помех между РЭС при одновременной их работе в
общих территориальных районах большинство РЭС, особенно массового применения, име-
ют сетки или несколько фиксированных частотных каналов с определенным минимальным
144
ГЛАВА 3
разносом по частоте. Например, для радиостанций сухопутной подвижной службы, рабо-
тающих в полосе частот 1,6...8 МГц, минимальный частотный разнос между соседними ка-
налами сетки частот составляет 5 кГц, а работающих в диапазоне свыше 30 МГц — 25 кГц
[44]. Для РЭС с плавной перестройкой частоты в пределах присвоенных полос частот частот-
ный разнос каналов может быть установлен любым, но, в принципе, не менее требуемого.
Для работы РЭС различных радиолиний без взаимных радиопомех рабочие частоты
РЭС назначаются так, чтобы ЧР между ними составлял не менее некоторого требуемого
значения Afw, которое в общем случае должно удовлетворять условию
АЛр=|/с-/м1^(А/с + А/м)/2, * (3.50)
где Л/с — ширина полосы пропускания приемника станции-реципиента; AfM — полоса час-
тот, занимаемая излучением передатчика МС на заданном уровне -30 дБ или -60 дБ.
При назначении частотных каналов конкретным РЭС должны учитываться нормы ЧТР,
которые определяют взаимные удаления между РЭС, допустимые мощности излучения пе-
редатчиков и чувствительности приемников, допустимые значения защитных отношений,
коэффициенты усиления антенн, наличие в РЭС сеток или выделенных номиналов частот
и ряд других характеристик. Минимально необходимый ЧР А/^, обеспечивающий работу
РЭС без взаимных помех, определяется прежде всего видом модуляции используемых
в РЭС сигналов. Поэтому с достаточной для практики точностью численные значения Afc
иА/i должны соответствовать общесоюзным нормам на ширину полосы радиочастот ра-
диопередающих устройств [45].
Задача рационального назначения частот особо актуальна при организации работы РЭС
без взаимных помех в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах радиоволн, где
работает наибольшая часть различных РЭС фиксированной и подвижной служб, радио- и
телевизионного вещания, а также других служб [44, 46, 47, 48].
Если в процессе назначения частотных каналов оказывается, что выделенное при рас-
пределении какой-либо службе число каналов оказывается меньше необходимого для рабо-
ты РЭС, то одни и те же частоты могут повторно назначаться другим РЭС, в том числе и од-
нотипным. Условием такого назначения является строгое выполнение норм ЧТР и размещ-
ения совмещаемых РЭС за пределами координационных зон соответствующих станций или
работы РЭС в различные интервалы времени. Такой метод назначения частотных каналов
РЭС существенно повышает эффективность использования радиоспектра и широко исполь-
зуется, например, в современных сухопутных системах подвижной связи. Основой реализа-
ции способа повторного назначения частотных каналов в таких системах является примене-
ние принципов сотового покрытия общей территории обслуживания, принципа кластирова-
ния частотно-территориального ресурса системы и принципа секторирования сот [49, 50].
Результатом такой организации сотовой инфраструктуры связи достигается возможность
многократного использования относительно небольшого числа частотных каналов на не-
большой территории.
Для РЭС, расположенных на одном объекте, частотные каналы назначаются так, чтобы
исключить работу РЭС не только на совпадающих частотах, но и на таких частотах, кото-
рые приводят к совпадению излучений передатчиков на гармониках с основными каналами
приема совмещаемых РЭС или основных излучений передатчиков с побочными каналами
приемников совмещаемых РЭС.
Эффективность назначения частотных каналов как один из основных и наиболее важ-
ных способов обеспечения ЭМС РЭС характеризуется следующим:
- разнос частотных каналов РЭС в соответствии с условием (3.50), как правило, практи-
чески полностью исключает взаимные помехи между РЭС, поскольку в зависимости
от значений Afc и AfM уровень взаимных помех ослабляется на -(40.. .60) дБ;
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
145
- назначение частотных каналов не требует значительных временных и материальных
затрат по сравнению, например, с территориальным разносом РЭС и осуществляется
при выдаче разрешения на эксплуатацию РЭС или в ходе эксплуатации.
Для незначительных по числу (единицы) совокупностей РЭС на ограниченных по тер-
ритории районах назначение частотных каналов выполняется достаточно просто методом
перебора выделенного числа частотных каналов с учетом условия (3.50) и норм ЧТР. Для
значительных по числу (десятки — сотни и более) совокупностей РЭС в больших районах
методы назначения частотных каналов достаточно сложны, основываются на использова-
нии ЭВМ и подробно излагаются, например, в [51, 52].
3.4. Автоматизация управления использованием
радиочастотного спектра
3.4.1. Общие задачи автоматизации управления
использованием спектра
Если объем информации велик, а требования в отношении аналитических исследований
сложны и разнообразны, применение методов автоматизации становится необходимостью.
Автоматизация может также улучшить внедрение методов ограниченного анализа и баз
данных. Компьютерные системы располагают средствами, позволяющими хранить данные
в легкодоступной форме, а также обрабатывать их, выдавать отчеты, касающиеся этих дан-
ных, и выполнять численный анализ показателей ЭМС [53-59].
В последние годы стали широко использовать компьютерные системы на основе персо-
нальных компьютеров (ПК), которые обрабатывают большие массивы данных или выпол-
няют сложные задачи численного анализа при решении различных задач в области связи и
радиосвязи, в частности. Благодаря последним технологическим разработкам снизилась
стоимость компьютерных систем, существенно увеличились их вычислительные возможно-
сти, и стало возможным широко применять компьютерные методы для целей управления
использованием спектра (УИС).
В зависимости от размера, частоты и сложности процесса УИС компьютерные системы
следует применять частично или полностью во всех видах работ по УИС на национальном
уровне. В общем случае потребности разных Администраций в УИС значительно различа-
ются, поэтому каждая Администрация должна располагать (и соответственно создать) соб-
ственные базы данных (БД) и условия применения, которые удовлетворяют их конкретные
потребности. При определении этих потребностей любая Администрация должна учиты-
вать как национальные потребности в УИС, так и международные соглашения по этому во-
просу. Эти БД должны содержать информацию о дислокации всех РЭС, развернутых на
территории страны, данные об их технических характеристиках, определяющих ЭМС с дру-
гими РЭС, данные об их владельцах, выданных им лицензий и т.д.
Автоматизация может обеспечивать различные функции по УИС, которые включают:
присвоения частот; расчеты ЭМС; хранение и обновление БД; лицензирование и сбор платы
за лицензии; частотно-территориальное планирование; координацию частот; экспертизу ра-
диочастотных заявок; взаимодействие с системой радиоконтроля; обмен данными по УИС
между заинтересованными Администрациями и РЧО.
146
ГЛАВА 3
Автоматизация УИС на практике осуществляется в виде автоматизированных систем
УИС (АСУИС) и, как правило, на базе современных компьютерных систем, имеющих дос-
таточные вычислительные ресурсы и возможности подключения необходимых периферий-
ных устройств и средств связи (модем, беспроводный адаптер и т.д.). При этом АСУИС мо-
гут быть специализированными, т.е. выполняющими только одну или несколько схожих
функций из числа названных выше, или интегрированными, реализующими практически
все эти функции.
3.4.2. Преимущества автоматизации УИС
Поскольку с ростом объема данных о действующих в стране РЭС, а также количества и
сложности операций, связанных с хранением и обработкой этих данных, расходы на экс-
плуатацию ручной системы УИС увеличиваются, применение АСУИС становится неизбеж-
ным. Важно отметить, что современные компьютерные системы на основе ПК обладают не-
обходимыми возможностями обработки и хранения информации, обеспечивая тем самым
высокие эксплуатационные показатели при приемлемых расходах. Переход от ручных к ав-
томатизированным методам анализа имеет многочисленные преимущества и становится не-
обходимым, когда обработка данных касается огромных массивов.
Одной из таких задач является распределение и назначение частотных каналов в боль-
ших системах РЭС. При этом такие задачи при ручной реализации приходилось выполнять
по упрощенным алгоритмам. Решение подобной задачи в составе АСУИС позволяет ис-
пользовать значительно более сложные, но и более эффективные алгоритмы назначения
частотных каналов. Один из них рассмотрен ниже. Здесь более высокий уровень сложности
критерия назначения рабочих частот обусловлен учетом влияния продуктов интермодул-
яции РЭС, расположенных на одном объекте. Продукты интермодуляции, как известно
(см. разд. 3.2.1, 3.2.2 и гл. 7), могут иметь разрушительный характер с точки зрения ЭМО
при размещении РЭС на одном объекте. При этом действует следующий критерий выбора:
предлагаемая частота не может быть присвоена новому передатчику на данной станции, ес-
ли какой-либо продукт интермодуляции третьего порядка, образованный любыми частота-
ми, уже присвоенными данной станции, эквивалентен предлагаемой частоте.
На рис. 3.11 представлен возможный метод автоматизации процедуры выбора для дан-
ного примера. В этом случае очевидно, что ручное выполнение задачи будет крайне трудо-
емко, а реализовать эти процедуры даже в небольшой компьютерной системе можно быстро
и просто, не внося упрощений в алгоритмы обработки информации.
Другое эффективное применение ПК связано с уточненным учетом реалистических ха-
рактеристик распространения волн, например учетом влияния земной поверхности. Расчет
потерь при распространении, отличном от распространения в свободном пространстве (сфе-
рическое расширение), может оказаться сложной задачей. Использование методов опреде-
ления потерь при распространении в свободном пространстве на расстояния, превышающие
расстояния прямой видимости, приводит к неэффективному использованию спектра. Авто-
матизированные методы расчета потерь с учетом реальных условий (кривизна Земли, пре-
пятствия, различные характеристики почвы) позволяют с помощью стандартной программы
осуществлять точное прогнозирование распространения радиоволн, повышая тем самым
точность результатов анализа ЭМС.
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
147
Нет
Установить номер предлагаемого
канала равным нижнему
разрешенному значению
Считать
следующую
запись из базы
данных
Вернуться
к началу файла
Разные
Подпрограмма
оценки
интермодуляции
Распечатать
информацию
о присвоении
и завершить работу
Присвоение
не определено -
завершить работу
Одинаковые
Нет
Вычислить расстояние
между предлагаемым и
существующим
присвоениями
Рассчитать потери
на трассе и ППМ
на существующей станции
вследствие предлагаемого
присвоения
Нет
Приращение
номера канала
Нет
Рис. 3.11. Машинный алгоритм назначения частотных каналов РЭС
В табл. 3.8 в качестве примера представлены результаты автоматизированного расчета
потерь передачи радиосигнала в зависимости от длины трассы распространения для глад-
кой земной поверхности в сравнении с потерями при распространении в свободном про-
странстве.
Приведенный пример показывает существенную роль точного учета реального механизма
распространения радиоволн в расчетах, связанных с решением задач УИС, и целесообраз-
ность автоматизации расчетов, поскольку предполагаемый объем вычислений очень велик.
148
ГЛАВА 3
Таблица 3.8. Потери передачи радиосигнала
Расстояние, км
1
2
5
10
20
50
100
Потери в свободном
пространстве, дБ
90,5
96,5
104,5
110,5
116,5
124,5
130,5
Потери для гладкой земной
поверхности, дБ
90,5
97,5
108,5
119,5
135,5
166,5
212,1
Автоматизированные методы позволяют учитывать статистическую информацию о за-
мираниях ПС и МС и реальные характеристики земной поверхности. Характеристики зем-
ной поверхности, как правило, хранятся в банке топографических данных, доступ к кото-
рым автоматически предоставляется программе расчета показателей распространения.
Используя хранящиеся данные о земной поверхности, можно построить профиль трас-
сы (рис. 3.12) между двумя любыми географическими точками, включенными в БД с топо-
графическими данными. Такие профили используются для определения характеристик
трасс распространения ПС и МС, обусловленных влиянием поверхности Земли, такими, как
неровность местности, тип подстилающей поверхности (тип почвы, вода, лес и др.), пара-
метры локальных неоднородностей (искусственных и естественных) в местах расположения
передающей и приемной станций.
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27
Расстояние, км
Рис. 3.12. К автоматическому построению профиля трассы
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
149
Можно отметить, что процедура построения профиля трассы распространения выполня-
ется по топографическим картам (на бумажном носителе или цифровым картам местности,
ЦКМ), имеющих определенное разрешение (точность представления данных). В свою оче-
редь этот показатель связан с масштабом топографических карт и должен составлять по
расстоянию не более 50...20 м: 1 см и по высоте не более 3 м: 1 см [33, 58, 59]. На рис. 3.12
показан фрагмент ЦКМ с линией трассы распространения между двумя точками и соответ-
ствующий профиль, определенный автоматически.
3.4.3. Общая структура автоматизированной системы УИС
Чтобы оценить применение компьютерных систем в конкретной ситуации по УИМ, следует
проанализировать различные типы имеющегося компьютерного оборудования и программ-
ного обеспечения. Их использование должно быть внедрено в четко определенную структу-
ру с вполне определенными функциями УИМ на национальном уровне.
На рис. 3.13 показана структура типовой АСУИС. С технической точки зрения АСУИС
представляет собой аппаратно-программный комплекс, который включает аппаратные сред-
ства вычислительной техники (СВТ) и программное обеспечение (ПО). В состав аппарат-
ных СВТ обычно входят: ПК или локальная вычислительная сеть (ЛВС) из нескольких ПК,
сервер(ы) БД (СБД — только для больших БД), периферийные устройства (ПУ), такие, как
дисплей, принтер, дополнительные накопители информации, специальные устройства ввода
информации и устройства связи (модем, выделенная линия, беспроводный адаптер).
Дополнительные
базы данных
БД/СБД
Основная
база данных
Дороги
Застроенные зоны
Названия
Статистические данные
о населении
Границы
Оборудование
База данных о контроле
ПК/ЛВС
База данных о частотах
База данных о местности
(высоты и охват)
Сканер
Компакт-диск
Стример
Клавиатура
Цифровой кодер
Связь с другими компьютерами
Доступ к другим базам данных
Принтер
Графопостроитель
Стример
Рис. 3.13. Структура типовой автоматизированной системы УИС
Программное обеспечение состоит из двух частей: операционной системы ПК (ОС)
и прикладного ПО, состоящего из управляющей программной системы, реализующей об-
150
ГЛАВА 3
щую концепцию УИС, заложенную в данную АСУИС, и пользовательских программных
модулей, которые могут модифицироваться.
Все оборудование АСУИС организуется в виде отдельного автоматизированного рабо-
чего места (АРМ) эксперта-оператора. ЛВС позволяет организовать несколько АРМ, что
повышает эффективность использования АСУИС. При ее разработке должны быть опреде-
лены параметры поступающего в нее потока информации (должно быть ясно, откуда посту-
пают данные, какие операции следует произвести с ними и куда они должны направляться),
структура файлов данных, а также записи и поля, подлежащие хранению. Должны быть оп-
ределены объем данных, частота их обновления и процедуры обновления данных. Рекомен-
дации SM.1048 и SM.1370 МСЭ-Р [53, 54] содержат руководство по разработке структуры
БД для базовой и усовершенствованной АСУИС, рекомендуемых МСЭ. Форматы данных
также должны быть скоординированы с БР МСЭ (см. Рекомендацию SM.667 МСЭ-Р [55]).
Полное описание структуры БД для этих АСУИС представлено в [56]. Аналогичные струк-
туры целесообразно использовать при разработке собственных АСУИС, что существенно
облегчит в случае необходимости процедуры обмена данными.
3.4.4. Данные, необходимые для работы АСУИС
Важной частью каждой системы управления использованием спектра является БД с различ-
ной информацией. В интересах скорейшего и эффективного с экономической точки зрения
применения автоматизации в области УИС рекомендуется, чтобы Администрации включа-
ли только те элементы данных, файлы данных и базы данных, которые необходимы для
удовлетворения их потребностей по УИС. Необходимо также учитывать список элементов
данных, требуемых для международной координации.
В интересах установления общего подхода к сбору, обновлению и поиску данных ин-
формация по УИС может включать следующие категории: данные по распределению час-
тот; данные по присвоениям частот; информация о владельце лицензии; данные по характе-
ристикам оборудования; платежи; географические данные о местности в виде цифровых то-
пографических карт местности с необходимым масштабом; данные по координации частот;
данные о радиочастотных заявках; данные по контролю частот.
Общее число элементов данных довольно велико. Потребности во многих элементах
данных в значительной мере зависят от целей и задач Администрации связи. Например, ко-
личество данных, требуемых для проведения значимых и достоверных расчетов ЭМС, воз-
растает в зависимости от степени перегруженности спектра частот. Это связано с насыщен-
ностью данной страны используемым оборудованием радиосвязи. В большинстве случаев
необходимая информация может быть сокращена до ограниченного числа основных эле-
ментов данных. Тем самым можно свести массив информации до сотен полей данных для
всех файлов [56].
3.4.5. Примеры организации автоматизации УИС
Базовая АСУИС WinBASMS была разработана в соответствии со спецификацией, подго-
товленной Бюро развития электросвязи (БРЭ) и Бюро радиосвязи (БР) МСЭ на основе Реко-
мендации МСЭ-R SM.1048 [53]. В ASMS является многофункциональной и многоязычной
компьютерной программой, обеспечивающей специалистов по УИС автоматизированными
средствами поддержки для учета всех лицензий на радиослужбы и связанной с ними техни-
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
151
ческой и административной информации; ведения данных по частотным присвоениям и
расчетам помех для фиксированной, подвижной, радиовещательной и других подобных
служб; координации частот для применений как на национальном, так и на международном
уровне; ведения данных о регистрации и заявлениях по оплате лицензий; выдачи лицензий
на использование частот на национальном уровне.
Входные
данные
Управление
Сотрудник
по входным
данным
Запрос
о присвоении
Распределение
Контроль
Стандарты
Оплата
WinBASMS
/ Изменение N
{ компьютерной
\ программы ,<
Ручной перевод
данных
Удаленные
пользователи
WinBASMS
1
Персонал по управлению
использованием спектра
Информация
WinBASMS
Функциональные
элементы управления
использованием
спектра
Статистика
по лицензиям
Планирование
Выбор присвоения
Частотное
присвоение
Информация о лицензиях
для обработки в системе
Word
Лицензии
Информация об оплате
для обработки в системе
Word
Оплата
Информация
о стандартах
Стандарты
Данные о лицензиях
и контроле
Контроль
за использованием
спектра
Информация
о приграничной
координации AP/AI
Международные
вопросы
Общий поиск
информации
Открытая
информация
Статистика
по помехам
Техника
использования
спектра
Данные об оплате
за лицензии
Администрация
Рис. 3.14. Структура базовой АСУИС WinBASMS
WinBASMS — это автономная компьютерная система для работы в операционной среде
Microsoft Windows. Простая в применении и обслуживании, она спроектирована для инди-
видуального пользователя. Многочисленные копии WinBASMS могут использоваться в
рамках организации по управлению использованием спектра для облегчения выполнения
различных функциональных требований, описанных в Справочнике МСЭ «Управление ис-
пользованием спектра на национальном уровне». При проектировании АСУИС выделяются
152
ГЛАВА 3
функции, чаще всего необходимые специалистам по УИС. Эти функции обеспечиваются
имеющими широкое применение базовыми методами и процедурами, которые может легко
изучить и применять персонал, не прошедший формальной подготовки по вопросам УИС.
На рис. 3.14 приведена блок-схема, иллюстрирующая функциональную взаимосвязь ме-
жду WmBASMS и УИС. Из рисунка видно, что система WinBASMS может использоваться
для выполнения большинства функциональных требований, определенных в Справочнике
МСЭ «Управление использованием спектра на национальном уровне».
Возможности системы. В системе обеспечивается:
- создание учетных записей; редактирование и модификация; аннулирование; проверка,
резервирование и архивирование данных; запрос данных;
- расчеты помех и выбор частот для нового присвоения в полосе частот выше 30 МГц
для систем «точка-многоточка» (радиовещательная и сухопутная подвижная служ-
бы) и систем «точка-точка» (НФС);
- поддержка службы лицензирования;
- приграничная координация;
- процедура одобрения типа оборудования;
- составление отчета.
Автоматизированная система анализа ЭМС и экспертизы радиочастотных заявок
(РЧЗ) для ФСС. АСУИС [57] учета данных и экспертизы РЧЗ предназначена для проведе-
ния анализа ЭМС для РЭС гражданского назначения, работающих в диапазоне выше 1 ГГц
(систем радиорелейной связи прямой видимости, радиолокации и земных станций спутни-
ковой связи). Данная система позволяет решать как информационно-поисковые, так и рас-
четные задачи.
На рис. 3.15 показана функциональная схема АСУИС, позволяющая эксперту РЧО при-
нимать обоснованные решения по вопросам частотного присвоения для РЭС или частотно-
го планирования.
АРММ
Сервер БД
БД «ТТД РЭС»
кН=Ы
БД «Модели РРВ»
БД «Нормы ЧТР»
БД «Защитные отношения»
БД «Частотные присвоения» кЗ=р>
i
i
|<И=>| |<=>|
i
i
i
I
I
I
I
АРМ2
APMi
h^cH
Ф
ко=Ы
ж
Результаты
анализа ЭМС
Экспертиза
радиочастот, заявок
Нз=^Н
Расчетные задачи
оценки ЭМС
кЗ=Ы
Расчетные задачи
планирования
Эксперт-оператор
Рис. 3.15. Укрупненная структура АСУИС анализа ЭМС
и экспертизы радиочастотных заявок
Информационно-поисковые задачи в данной АСУИС решаются на основе базы данных
(БД), содержащей сведения о частотных присвоениях (ЧП): дислокации действующих в
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
153
стране РЭС гражданского назначения, параметров, определяющих использование этих РЭС
в конкретных местах дислокации (тип оборудования используемых РЭС, высоты подвеса
антенн, азимут и угол места установки антенн этих РЭС, используемые частоты, сведения о
владельце данных РЭС и т.п.). На основе этих данных в АСУИС решается целый ряд поис-
ковых задач, позволяющих формировать отчеты по сформулированным запросам РЧО, ка-
сающихся вопросов эксплуатации РЭС, занесенных в БД.
Из этой схемы видно, что РЧЗ, поступающие в РЧО, проходят контроль содержащихся
в них данных, после чего эти данные заносятся в БД. После этого проводится комплекс рас-
четов, необходимых для анализа ЭМС нового РЭС, занесенного в БД, и тех РЭС, которые
были занесены в нее ранее. По результатам проведенных расчетов АСУИС формирует за-
ключение о возможности обеспечения ЭМС нового РЭС, на которое поступила РЧЗ. Это за-
ключение используется РЧО для принятия решения о назначении частотного канала для
этого РЭС.
Автоматизированная система анализа ЭМС сотовых и транкинговых сетей под-
вижной связи и других РЭС. Данная АСУИС предназначена для частотно-территориаль-
ного планирования сетей сотовой и транкинговой подвижной связи [58] и позволяет опти-
мизировать использование частотного ресурса в таких сетях. Оптимизация проводится
по критерию минимума используемой в сети подвижной связи полосы частот. При этом
сеть подвижной связи должна функционировать с требуемым качеством при заданных огра-
ничениях (территориальных, пространственных, нагрузки на БС и др.). Частотно-террито-
риальное планирование таких сетей с помощью разработанной АСУИС осуществляется с
использованием ЦКМ, что позволяет учесть с высокой точностью характер и рельеф мест-
ности региона, в котором развертывается проектируемая сеть подвижной связи.
На рис. 3.16 представлен алгоритм частотно-территориального планирования сетей под-
вижной связи, реализованный на базе системы автоматизированного проектирования сетей
СПС с использованием ЦКМ. Алгоритм включает процедуры и результаты работы, которые
функционально объединены в этапы планирования.
Задача разработки оптимального частотно-территориального плана (ЧТП) решается ме-
тодом последовательных приближений, начиная с оценки предварительного ЧТП (с воз-
можностью его получения автоматизированным способом экспресс-анализа без использова-
ния ЦКМ) с дальнейшим изменением частотных, энергетических и пространственных пара-
метров РЭС планируемой сети на основе эвристических соображений.
Важным самостоятельным этапом является этап натурных измерений. Современные
АСУИС должны иметь возможность использования результатов натурных измерений, по-
скольку расчетные поля радиопокрытий определены на основе математических моделей
распространения радиоволн, которые в ряде случаев требуют коррекции по результатам из-
мерений [59].
На следующем этапе осуществляется подготовка района работ на ЦКМ, редактирование
содержимого БД исходных параметров сети подвижной связи и характеристик оборудова-
ния и формирование дополнительной информации для ЧТП, а также анализ топологии заяв-
ленной сети, технических характеристик оборудования и разработка предварительного
ЧТП.
После этого следует этап расчетов, включающий:
- прогноз зон покрытия БС сети подвижной связи с оценкой внутрисистемной ЭМС
РЭС;
- прогноз зон покрытия БС сети подвижной связи с оценкой межсистемной ЭМС РЭС с
учетом влияния радиопомех от РЭС других сетей и систем (рассчитывается суммар-
ная радиопомеха как от РЭС своей сети, так и от РЭС других назначений);
154
ГЛАВА 3
прогноз нагрузки БС состоит в расчете: трафика БС, плотности трафика, запаса по на-
грузке БС;
проверку условий, по результатам которой необходимо принять следующие решения:
а) удовлетворяют ли зоны покрытия потребности сети?; б) возможно ли наращивание
емкости сети?; в) обеспечивает ли разработанный единый ЧТП условия совместной
работы с РЭС других сетей связи?
г
Этап натурных измерений
Натурные измерения
i
Обработка результатов натурных измерений
Подготовка и ввод данных
для ограничений
Коррекция моделей
Этап расчетов
Частотные ограничения
Пространственные и энергетические
ограничения
Этап подготовки данных
Подготовка района на ЦКМ. Анализ
топологии сети и характеристик РЭС.
Формирование дополнительной
информации для планирования
I
Модели расчета зон покрытия БС
с учетом внутрисистемной и
межсистемной ЭМС на основе ЦКМ
Разработка предварительного
(промежуточного) ЧТП
Прогноз зон обслуживания БС
с оценкой ЭМС РЭС
Оценка межсистемной ЭМС
РЭС в заданном регионе
Оценка нагрузки БС.
Запас по нагрузке
Вариант единого
частотно-территориального
плана сети
Предложения по коррекции
ЧТП сети
Предложения по пространственным,
энергетическим и частотным
ограничениям параметров РЭС
1. Зоны покрытия удовлетворяют?
2. Наращивание сети возможно?
3. Обеспечена совместная работа
РЭС с другими службами?
Е
Этап формирования отчета
Окончательный вариант ЧТП сети.
Результаты расчетов полей радиопокрытия
и нагрузки.
Спектральная эффективность сети.
Требования к оборудованию.
Условия ЭМС с другими РЭС
Рис. 3.16. Автоматизированный алгоритм частотно-территориального
планирования сетей подвижной связи
При невозможности принятия положительных решений на основе полученных расчет-
ных данных ЧТП корректируется введением пространственных, энергетических и частот-
ных ограничений.
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
155
100
10
Завершающим этапом час-
тотно-территориального плани-
рования является формирование
отчетного документа. Он вклю-
чает окончательный вариант
ЧТП сети и результаты расчетов
полей радиопокрытия отдельных
БС для разных режимов работы,
а также технические требования
к оборудованию и условиям со-
вместной работы сети подвиж-
ной связи с РЭС других назначе-
ний. Кроме того, оценивается по-
казатель спектральной эффектив-
ности для каждой БС и для сети в
целом.
На рис. 3.17 в качестве примера представлены графики зависимости ТР от обобщенного
энергетического параметра Z (см. разд. 3.3.3), рассчитываемые в данной АСУИС по модели
Хата и по модели свободного пространства. Графики рис. 3.17 позволяют определить тре-
буемый ТР между станций сети подвижной связи или РЭС других назначений и станций
проектируемой сети подвижной связи.
0,1
0,01
ель X
-,-гъ
- Свободное
пространст
50
20 40 60 80 100 120 140 160 180 Z, дБ
Рис. 3.17. Зависимость территориального разноса
от параметра Z для двух моделей распространения
Контрольные вопросы по главе 3
1. Поясните использование 30 в качестве критерия ЭМС систем радиосвязи.
2. Укажите причины возникновения энергетических потерь в системах радиосвязи.
3. Как влияют энергетические потери на показатели работы систем радиосвязи?
4. Дайте определение и приведите пример ЭМО.
5. Дайте определение и приведите пример ЭМС.
6. В чем состоят различия между понятиями ЭМО и ЭМС?
7. Дайте определение понятия и приведите пример ПЭМО.
8. Дайте определение понятия и приведите пример ПЭМС.
9. В чем состоят различия между понятиями ПЭМО и ПЭМС?
10. Что такое ситуационный план? Изобразите примерный вид такого плана.
11. Что такое КЭМС и каковы их виды?
12. Назовите КЭМС для аналоговых систем радиосвязи.
13. Назовите КЭМС для аналоговых систем радиосвязи.
14. В чем состоит отличие КЭМС для фиксированных, радиовещательных и подвижных служб.
15. Дайте определение ЧТР и приведите его графическую интерпретацию.
16. Каков критерий определения ЧТР?
17. Что такое ТР и в чем его отличие от ЧТР?
18. Что такое КР и в чем его отличие от ТР?
19. Что такое УР и как он влияет на значение ЧТР?
20. Что такое ЧР и отчего он зависит? Поясните это с помощью рисунка.
21. Дайте определение КОП? Поясните это с помощью рисунка.
22. Какова роль автоматизации УИС в процессе использования РЧС?
23. Перечислите типы и источники данных, необходимых для работы АСУИС.
24. Назовите технические средства, входящие в состав типовой АСУИС.
25. Изобразите упрощенную (но полную) структуру типовой АСУИС.
26. Изобразите упрощенный алгоритм функционирования типовой АСУИС.
Глава 4
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
4.1. Принципы частотного планирования
сетей радиосвязи и радиовещания
Частотное планирование сетей радиосвязи и вещания является необходимым инструментом
решения вопросов выделения частотных каналов для бурно развивающихся сетей звукового
(ЗВ) и телевизионного (ТВ) вещания, сотовых сетей подвижной связи и др. Только исполь-
зуя частотное планирование, можно достичь высокой эффективности использования полос
частот, выделенных для развития этих сетей.
На ранних этапах развития радиотехники планирование частот вводимым радиосредс-
твам проводилось лишь с целью минимизации помех, т.е. уровни потенциальных помех бы-
ли первой целевой функцией. Однако это приводило к большим расходам частотного ресур-
са. За последние годы рост пригодного для использования частотного ресурса резко замед-
лился, а спрос на него продолжает возрастать по экспоненте [1]. Это привело к необходимо-
сти рассматривать в качестве целевой функции частотный ресурс, экономное расходование
которого с учетом требования обеспечения ЭМС радиосредств стало первостепенной зада-
чей. При решении этой задачи было предложено использовать весьма близкую связь между
задачами присвоения частот и раскраски графов. К числу очевидных преимуществ, обу-
словленных этой связью, относится возможность применения хорошо известных алгорит-
мов раскраски графов для решения задач присвоения частот.
Присвоение частот рассматривается как функция, которая каждому передатчику, при-
надлежащему некоторому множеству, приписывает рабочую частоту из некоторого множе-
ства имеющихся частот. В типичной задаче присвоения частот отыскивается частотное при-
своение, которое удовлетворяет определенным ограничениям и минимизирует участок
спектра, используемый этим присвоением.
Обычно рассматривают два вида ограничений: частотно-пространственные, когда пере-
датчики могут быть разнесены в пространстве и по частоте, и частотные, когда передатчики
расположены на одном объекте. Второй тип ограничений на помехи налагает запрет на не-
которые комбинации присвоения для данной пары передатчиков. Такие ограничения опре-
деляют лишь частотный разнос для уменьшения уровней помех.
При минимизации участка спектра, используемого частотными присвоениями, также
различают два вида задач [1].
Любое присвоение частот должно экономно расходовать спектр. Как правило, это озна-
чает, что ширина выделяемой для заданной совокупности передатчиков полосы спектра
должна быть минимальной. (Ширина полосы присвоения определяется как разность между
наивысшей и наинисшей частотами, присвоенными передатчикам из заданной совокупно-
сти.) Задача присвоения, в которой ищется минимальная ширина полосы присвоенных час-
тот, называется задачей с минимальной шириной полосы частот.
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
157
Может ли присвоение с минимальной полосой частот полностью использовать выде-
ленный участок спектра? Утвердительный ответ получается для задач присвоения канала, в
которых ограничения на помехи отличны от ограничений на помехи по совмещенному ка-
налу. Иными словами, в таких задачах для обеспечения минимальной ширины полосы пере-
датчикам, как правило, присваивается больше частот, чем в любом другом присвоении, ко-
торое может быть, а может и не быть присвоением с минимальной шириной полосы. Вооб-
ще говоря, для многих обычных задач присвоения частот невозможно отыскать присвоение
с минимальной шириной полосы, которое действительно использует минимальное число
требуемых частот. Это потенциально полезное явление делает важным формулировку ново-
го типа задачи присвоения. Число частот, реально используемое присвоением, будем назы-
вать порядком присвоения, а задачу присвоения, в которой отыскивается минимальная ши-
рина полосы присвоения и дополнительно минимизируется ее порядок, задачей присвоения
минимального порядка.
Построение передающих сетей, позволяющих организовать обслуживание населения
многопрограммным телевизионным, звуковым вещанием и мобильной радиосвязью при опре-
деленных параметрах сети, сводится к частотно-пространственному распределению станций
на заданной территории. Решить эту задачу в общем виде позволяют идеализированные сети,
в основу построения которых заложены два принципа: геометрически правильная (равномер-
ная) сетка и линейная схема распределения каналов (частот). Для реализации этих принципов
вводят следующие ограничения: все станции сети имеют одинаковые эффективные излучае-
мые мощности, эффективные высоты передающих и приемных антенн, поляризацию, условия
распространения радиоволн и круговую диаграмму направленности передающих антенн [2].
Станции идеализированной сети располагают в вер-
шинах одинаковых равносторонних треугольников, на-
зываемых элементарными (рис. 4.1). Радиусы зон об-
служивания R3 одинаковы и в оптимальном случае пере-
секаются в одной точке — центре треугольника. При
этом осуществляется сплошное покрытие территории
вещанием с минимальным перекрытием зон вещания ка-
ждой станции, составляющим примерно 21% площади
треугольника (на рис. 4.1 заштрихованы).
Расстояние между соседними станциями R0 связано
с радиусом полезной зоны обслуживания R3 соотноше-
нием
г— Рис. 4.1. Пример регулярной сети
Ro=^R3- С4-1)
Как правило, помехи в совмещенном канале являются наиболее сильными из всех видов
помех, и поэтому пространственный разнос между станциями, работающими в совмещен-
ном канале, максимален. Расположив эти станции в вершинах равностороннего треугольни-
ка, называемого треугольником совмещенного канала, и совместив его вершины с вершина-
ми элементарных треугольников, называемых узлами, из двух смежных треугольников со-
вмещенного канала получают ромб совмещенного канала (рис. 4.2) с вершинами в узлах 0.
Внутри ромба в узлах располагают станции, имеющие другие номера каналов, причем нет
двух станций с одинаковыми номерами. Идеализированная сеть содержит примыкающие
друг к другу ромбы совмещенного канала с одинаковым распределением каналов внутри
него, т.е. сеть однородна. Это позволяет ограничиться анализом одного ромба. При расстоя-
нии D между станциями, работающими в совмещенном канале, необходимое для создания
идеализированной сети вещания минимальное число частотных каналов
158
ГЛАВА 4
N = l + int[(D/R3)2/3~], (4.2)
где int [Х\ — целая часть числа X. Для исследования идеализированной сети используют ко-
соугольную систему координат ху, угол между осями в которой составляет 60°. Расстояние
от начала координат до любой точки плоскости в этой системе
d = д/х2 + ху + у2.
Рис. 4.2. Распределение каналов методом триад для /V = 19
Из условия однородности сети вытекает, что, поскольку каждая сторона ромба совме-
щенного канала принадлежит двум смежным ромбам, узлы элементарной сетки, лежащие
на этой стороне, могут принадлежать только совмещенному каналу, что ограничивает число
узлов до двух, т.е. сторона ромба не может быть совмещена с осями координат ху. Если за
размерность в этой системе координат принять расстояние между узлами, то можно найти
два целых числа а и Ъ соответственно по осям х и у, которые не имеют общего делителя и
удовлетворяют равенству а2 + ab + b2 = N, где N — число каналов, принадлежащих одному
ромбу совмещенного канала; N называют также ромбическим числом. Расстояние между со-
вмещенными каналами в таком ромбе равно y/N. В табл. 4.1 приведены значения а и Ъ
и соответствующие этим значениям ромбические числа.
Таблица 4.1. Ромбические числа
ъ \
1
2
3
4
5
6
1
3
2
7
3
13
19
4
21
37
5
31
39
49
61
6
43
91
7
57
67
79
93
109
127
8
73
97
129
9
91
103
133
151
10
111
139
11
133
147
163
181
201
223
12
157
229
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ 159
После определения геометрии идеализированной сети надо перейти к распределению N
каналов внутри ромба, необходимых для полного охвата территории при минимальной по-
мехе. При этом каждый ромб совмещенных каналов является лишь элементом общей идеа-
лизированной сети, покрывающей рассматриваемую территорию, и, следовательно, резуль-
тат распределения каналов внутри такого ромба в силу однородности структуры сети будет
периодически повторяться во всех остальных ромбах.
Условие однородной сети предполагает также, что в каждом узле будет присутствовать
одинаковая комбинация помех от всех передатчиков, и, таким образом, достаточно рассмот-
реть всего три узла, образующих элементарный треугольник.
Одним из методов частотного планирования в однородных сетях регулярной структуры
является метод триад. Триада — группа из трех целых положительных чисел t\, t2, h, сумма
которых равна числу распределяемых каналов (в пределах ромба совмещенных каналов), т.е.
Число триады представляет собой разность номеров каналов, присваиваемых передатчикам,
расположенным в вершинах элементарных треугольников (см. рис. 4.2).
Номера частотных каналов всех передатчиков, расположенных по оси у или по прямой,
параллельной ей, отличаются друг от друга на t\ (при отсчете сверху вниз). Номера частотных
каналов передатчиков, расположенных по оси х или по прямой, параллельной ей, отличаются
друг от друга на t2. Номера отсчитываются по модулю N. Номер канала, расположенного в на-
чале координат, равен 0. При выборе триад нужно руководствоваться следующим:
- используются только триады, которые содержат разные числа, а не их перестановки;
- не должны использоваться триады, все числа которых имеют общий делитель с чис-
лом каналов N.
Присвоим номер канала 0 узлам сети, соответствующим узлам ромба совмещенных ка-
налов, тогда расстояние между остальными узлами будут О, 1,2, ...,N-1. Из этого ряда не-
обходимо исключить значения интервалов, которые по своим защитным отношениям не мо-
гут располагаться в соседних узлах сети, т.е. в соседних зонах обслуживания. Кроме номера 0,
к таким значениям, как правило, относят смежные каналы, расположенные на интервале ±1,
зеркальные каналы на интервале +2/^ каналы, совпадающие с частотами гетеродинов при-
емников fTGT. Из оставшегося ряда выбирают значения интервалов /ь t2 и /3, расположенных
в строго определенном направлении обхода элементарного треугольника, как это показано
на рис. 4.2.
После того как выбраны триады, для каждой из них строят параллелограмм совмещен-
ных каналов. Выбирают ту триаду, при которой может быть получен ромб совмещенных ка-
налов (или параллелограмм, наиболее близкий к ромбу). Этим обеспечивается наиболее
равномерное распределение совмещенных каналов по всей территории. Определив террито-
риальное расположение передатчиков, работающих в совмещенных каналах, непосредст-
венно по сетке определяют координаты остальных передатчиков, расположенных в верши-
нах элементарных треугольников, заполняющих площадь параллелограмма.
На рис. 4.2 приведен пример распределения каналов методом триад для N= 19 и для
триады: t\ = 3, t2 = 2, t3 = 14. Для этой триады параллелограмм совмещенных каналов явля-
ется ромбом.
Число каналов, необходимое для организации сети, из-за дополнительных ограничений,
накладываемых частотной несовместимостью между различными сочетаниями каналов,
возрастает по сравнению с минимальным.
Таким образом, при построении идеализированной сети учтены помехи от совмещенно-
го канала и исключены те из них, которые могут возникнуть в соседних зонах. Однако не-
160
ГЛАВА 4
обходимо учитывать влияние последних помех и их защитные отношения. Для этого после
выбора шагов сетки частот определяют расстояния между смежными каналами порядка
я ± 1 и соседними более высоких порядков п±2,п±3 я т.д. [2].
После оптимизации и обеспечения полного охвата территории при минимальном числе
каналов одной программой можно построить многопрограммную сеть. Число каналов, не-
обходимое для охвата т программами, составляет N = Nm. Строить ее можно двумя спосо-
бами.
Первый способ — циклический — предполагает использование т блоков из N каналов,
что избавляет от необходимости анализировать каждый блок в отдельности, поскольку по-
меховая ситуация в каждом блоке одинакова. Однако при составлении блоков необходимо
учитывать возможность совмещения нескольких каналов в одном пункте, т.е. учитывать по-
мехи от гетеродина приемника и по зеркальному каналу, а также технические возможности
обеспечения развязки между излучениями станций, работающих на одном передающем
центре. Второй способ — рассмотрение Nm каналов как единое целое, т.е. как одну сетку.
При этом в каждом пункте группируют вместе т присвоений, выбирающихся из узлов сет-
ки, расположенных в непосредственной близости друг к другу.
Оба способа имеют свои достоинства и недостатки. При первом способе помеховая об-
становка и, следовательно, зоны обслуживания каждой программой будут одинаковы, но он
более консервативен по числу передаваемых программ. Второй способ более гибок и позво-
ляет организовать разное число программ в каждом пункте, но помеховая обстановка и зо-
ны обслуживания по каждой программе могут быть различны. Если планируют новую сеть
без учета действующей или в новом диапазоне с жесткой программой, применяют первый
способ, если же планируют развитие сети с учетом действующей или с разным числом про-
грамм в каждом пункте — второй.
Из рис. 4.1 следует, что в регулярной однородной сети зоны обслуживания трех сосед-
них передающих станций пересекаются в одной точке. Соединив точки пересечения, можно
получить зоны обслуживания передающих станций в виде шестиугольника (рис. 4.3), назы-
ваемого сотой. Такая структура сети используется в сотовых системах связи [3]. При час-
тотно-территориальном планировании составляют кластер. Кластер — это совокупность
ближайших сот, в которых используются неповторяющиеся частотные каналы. Число таких
сот в кластере называется его размерностью.
Рис. 4.3. Пример регулярной сотовой сети
Если сравнить однородную сеть регулярной структуры, принятой для планирования
в сетях телевизионного и звукового вещания [2] (рис. 4.2), и сеть сотовой структуры
(рис. 4.3), то понятие кластера в последней соответствует ромбу совмещенных каналов. При
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
161
этом размерность кластера должна соответствовать ромбическим числам, приведенным
в табл. 4.1. Однако в действующих сетях сотовой связи используют размерности кластеров
3, 4, 7, 9, 12, т.е. кластеры размерностью 4, 9, 12 не являются ромбическими числами, полу-
чаемыми в регулярной однородной сети [2]. Это противоречие устраняется, если использо-
вать универсальную модель регулярной сети [4, 5].
Универсальная модель однородной сети. В качестве модели принимаем однородную
сеть регулярной структуры, в которой каждая передающая станция находится в равных ус-
ловиях по расположению и уровню помех. Сплошное обслуживание территории обеспечи-
вается при мозаичном покрытии, когда за зону обслуживания передающей станции прини-
мается равносторонний шестиугольник с центром в точке ее расположения. Поскольку ре-
альная зона обслуживания передающей станции в рассматриваемых условиях является кру-
гом, то использование в модели зоны шестиугольника обеспечивает минимальное перекры-
тие зон соседних передающих станций 18% (в отличие от квадрата и треугольника,
ср. рис. 4.1 и 4.3).
В рассматриваемой сети расстояние между всеми соседними станциями одинаково —
обозначим его через Ro и назовем модулем сети. Если за зону вещания передающей станции
принять круг, в который вписан шестиугольник, то ее радиус R3 связан с модулем сети R0
соотношением
Я3=^Д/3. (4.3)
При синтезе модели однородной сети радиовещания необходимо определить располо-
жение передатчиков, работающих в совмещенных каналах, для чего предлагается использо-
вать универсальную модель однородной сети (рис. 4.4). В этой модели передающие стан-
ции, помещенные в центры шестиугольников с одинаковыми номерами, образуют ромб со-
вмещенных каналов. Поскольку расстояние между передатчиками, работающими в совме-
щенных каналах, одинаково, его нетрудно определить из геометрии сети. Рассмотрим, как
нумеруются шестиугольники в сети (рис. 4.4, а).
Если передатчики, работающие в совмещенных каналах, размещены в центрах шести-
угольников под номерами 1 (рис. 4.4, б), то расстояние между ними равно модулю сети
D = Ro, или в относительных модулях сети
r0=D/R0=l (4.4)
Расстояние между передатчиками, размещенными в центрах шестиугольников под но-
мерами 2 (рис. 4.4, в), можно определить из треугольника ЛВС (рис. 4.5, а):
D = ^(АВ)2 -(ВО)2 + -yJ(BC)2 -(ВО)2. (4.5)
Учитывая, что АВ = ВС = R0, ВО = Roll, из (4.5) получим
D = 2R,fi/4=R0S. (4.6)
Расстояние между передатчиками, размещенными в центрах шестиугольников под но-
мерами 3, можно определить из рис. 4.4, а, очевидно, что
D = 2iV (4.7)
Расстояние между передатчиками, размещенными в центрах шестиугольников под но-
мерами 4, определим из рис. 4.5, б, из которого следует, что АВ = 3R3, AC = 2R0, тогда с уче-
том (4.3) можно записать
162
ГЛАВА 4
б)
Рис. 4.4. Определение расстояний
до передатчиков, работающих
в совмещенных каналах:
а — модель однородной сети;
б— размещение передатчиков при D = R0;
в — размещение передатчиков при D = ^3R0
а) б)
Рис. 4.5. Определение расстояний в универсальной модели однородной сети
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
163
Аналогичным образом определяются расстояния между передатчиками, работающими
в совмещенных каналах для других сетей 4, 5, ..., 15 и т.д. (табл. 4.2). Штрихами 4', 7 и т.д.
обозначены сети, которые имеют одинаковое расстояние D с сетями 4, 7 и т.д., но другое
расположение передатчиков.
В центральный выделенный на рис. 4.4, а элемент, согласно проведенным расчетам, не-
обходимо помещать номер рассматриваемой сети из табл. 4.2.
Таблица 4.2. Номера сетей в универсальной модели однородной сети
№ сети
D/R0
N
1
1
1
2
л£
3
3
2
4
4,4'
4~i
1
5
3
9
6
л/г2
12
7,7
VT5
13
8
4
16
9
л/19
19
10, 10'
л/21
21
11
5
25
12
л/27
27
Зная для различных сетей расстояния D между передатчиками, работающими в совме-
щенных каналах, определим число частотных каналов, необходимое для организации этих
сетей. В однородной сети [2] для сплошного покрытия заданной территории однопрограмм-
ным радиовещанием необходимое число частотных каналов определяется соотношением
7V = l + int
№)2А
(4.9)
Используя соотношения (4.3), (4.4) и (4.9) и данные табл. 4.2, можно определить значе-
ние N, при котором передатчики, работающие в совмещенных каналах, размещаются в вер-
шинах ромбов:
\2~
7V = l + int
(W
(4.10)
Таким образом, в предложенной универсальной модели однородной сети ее относитель-
ный модуль г0 однозначно определяет число необходимых частотных каналов. Подобные
результаты получены в [2] другим способом.
Полученная в предложенной универсальной модели однородной сети взаимосвязь (4.10)
между значениями N и г0 позволяет при заданном числе каналов синтезировать структуру
однородной сети или же при заданной структуре сети определить необходимое число час-
тотных каналов для обеспечения сплошного покрытия территории радиовещанием.
На рис. 4.6 приведены примеры распределения каналов для размерностей кластера
N= 4, 9 и 12, полученные с использованием универсальной модели однородной сети.
Л/= 12
б) в)
Рис. 4.6. Распределение каналов при Л/ = 4, 9 и 12
164
ГЛАВА 4
4.2. Методы частотного планирования сетей звукового
и телевизионного вещания
В настоящее время во всем мире происходят революционные изменения в области ЗВ и ТВ
вещания, обусловленные переходом на цифровые системы, позволяющие гораздо более эф-
фективно по сравнению с аналоговыми системами использовать выделенный для вещания
РЧС. В 2004 г. состоялась первая сессия Региональной конференции по планированию се-
тей цифрового вещания в Европейской зоне. Новый региональный план развития цифрово-
го вещания принят на второй сессии Региональной конференции в 2005 г. Этот план заме-
няет Стокгольмский план, разработанный в 1961 г. и многие десятилетия определявший
развитие сетей вещания в европейских странах и в СССР. В данном разделе излагаются тех-
нические основы и методология частотного планирования сетей аналогового и цифрового
вещания. Принципы частотного планирования аналоговых и цифровых сетей вещания оди-
наковы. Однако технические основы вещания существенно отличаются.
4.2.1. Технические основы планирования сетей звукового
и телевизионного вещания
В соответствии с [2] радиовещательной службе для наземных передающих сетей ТВ и ЗВ
вещания в Районе 1, в который входит Россия, выделены частоты от 47 до 960 МГц. Выде-
ленные для ТВ вещания полосы частот разбиваются на диапазоны: I — 48,5...66 МГц; II —
76,0... 100,0 МГц; III — 174,0... 230,0 МГц; IV- V — 470,0... 958,0 МГц.
В России для ТВ вещания используются стандарты Д и К и система цветного телевиде-
ния SEC AM. Для этих стандартов число строк в кадре 625, частота кадров 25 Гц, при этом
частота строку^ = 15625 Гц. Полоса частот, занимаемая полным телевизионным сигналом,
равна 6 МГц. В ТВ передатчиках используется амплитудная модуляция несущей с частично
подавленной нижней боковой полосой. Поскольку одновременно с полным телевизионным
сигналом передается сигнал звукового сопровождения с частотной модуляцией, то ширина
полосы радиоканала в ТВ вещании составляет 8 МГц.
Для ОВЧ ЧМ вещания в Районе 1 [2] выделены полосы частот 65,9...74 и 100,0...
108,0 МГц. При монофоническом вещании звуковое сообщение (высший класс) занимает
полосу частот 30... 15000 Гц. Поскольку в ОВЧ диапазоне в настоящее время используется
частотная модуляция несущей с девиацией частоты 50 кГц, то ширина полосы радиоканала
составляет около 130 кГц.
Частотный разнос между несущими соседних каналов в полосе 65,9...74 МГц составля-
ет 30 кГц, а в полосе 100... 108 МГц — 100 кГц, т.е. используются соседние каналы с пере-
крывающимися спектрами. Таким образом, в полосе 65,9...74 МГц можно организовать 271
вещательный канал, а в полосе 100... 108 МГц — 81 канал звукового вещания.
В настоящее время наибольшее распространение получила стереофоническая система
вещания, в которой комплексным стереосигналом с полярной модуляцией, принятой в Рос-
сии, в передатчике осуществляется частотная модуляция несущей с девиацией частоты
50 кГц. При этом ширина полосы радиоканала составляет около 200 кГц.
Одним из важнейших аспектов решения проблемы ЭМС РЭС является обеспечение
их оптимального частотно-пространственного размещения с учетом частотно-пространст-
венных ограничений, накладываемых сетями ТВ и ЗВ вещания. При размещении передат-
чиков ТВ и ЗВ вещания на одной станции (в одном пункте) при назначении им частот необ-
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ 165
ходимо учитывать частотные ограничения, определяемые необходимыми защитными отно-
шениями сигнал/помеха на входе приемника.
При работе нескольких ТВ передатчиков возникают взаимные помехи в совмещенном
канале, в смежных каналах, в зеркальных каналах и от излучений гетеродинов. Наибольшее
защитное отношение А3= 45 дБ (рис. 4.7) требуется в совмещенном канале, когда частоты
несущих полезного и мешающего передатчиков равны. Известно, что спектр ТВ сигнала яв-
ляется дискретным с концентрацией энергии возле частот, кратных частотам строк и полей.
Если два ТВ сигнала расположить по частоте так, чтобы спектр одного из них располагался
в незаполненных промежутках другого, то заметность на изображении сигнала с меньшей
амплитудой значительно снизится.
Сдвиг спектров ТВ сигналов осуществляется взаимным смещением несущих частот
(СНЧ) передатчиков. При обычном режиме СНЧ учитывается дискретность ТВ сигнала
с частотой строк, и стабильность частоты изображения должна составлять ±500 Гц. При
прецизионном СНЧ учитывается дискретность ТВ сигнала с частотой полей, стабильность
частоты изображения должна составлять ±1 Гц, а стабильность строчной частоты должна
быть не хуже ± 10~6. Зависимость защитного отношения от СНЧ приведена на рис. 4.7.
50
40
30
20
2 4 6 8 10 A/fCTp/12
Рис. 4.7. Зависимость защитного отношения от СНЧ
При планировании наземной сети ТВ вещания значения защитных отношений нормиру-
ются для двух случаев интерференции. Первый из них — когда уровень помехи флуктуиру-
ет в значительных пределах. Такую помеху называют тропосферной, она соответствует 10%
или 1% времени, и обозначают такое защитное отношение Ат. Второй — когда уровень по-
мехи практически не меняется либо его флуктуации не существенны. Такую помеху назы-
вают продолжительной, она соответствует 50% времени, и обозначают такое защитное от-
ношение Ас.
Защитное отношение для верхнего и нижнего смежных каналов составляет -6 дБ.
В IV и V диапазонах необходимо учитывать помеху по зеркальному каналу, который опре-
деляется как ?2 + 8 для поднесущей звукового сопровождения и п + 9 для несущей изображе-
ния. Защитное отношение по зеркальному каналу для поднесущей звукового сопровожде-
ния равно -9 дБ, а для несущей изображения +13 дБ. Учитывая защитные отношения, мож-
но определить частотные ограничения на присвоение частот передатчикам, расположенным
в одном пункте [2].
Для определения частотно-пространственных ограничений на присвоение частотных
каналов передатчикам, разнесенным в пространстве, необходимо рассчитать напряжен-
ность полей сигнала и помехи, для которых на границе зоны вещания должны выполнять-
ся условия:
166
ГЛАВА 4
Е =Е ;
| с мин'
\Е-Е =А
(4.11)
где ЕМШ1 — минимальная напряженность поля сигнала на входе приемника, при которой
обеспечивается хорошее качество изображения, при отсутствии помех от других станций,
дБ/мкВ/м [2]; Ес, Еп — напряженности полей сигнала и помехи в рассматриваемой точке
дБ/мкВ/м; А3 — требуемое защитное отношение, дБ.
Напряженность поля E(R), дБ, в точке на расстоянии R от передатчика определяется вы-
ражением
E(R) = E(T, L) + P^ + K(L) + К(Т) + К(АН), (4.12)
где E(T,L) — напряженность поля, определяемая по кривым, полученным эксперименталь-
ным путем и рекомендованным МККР [3] для 1 кВт излучаемой мощности относительно
полуволнового вибратора и высоты приемной антенны 10 м при определенной эффектив-
ной высоте передающей антенны На (рис. 4.8, 4.9, 4.10); Т— процент времени наблюдений,
равный 50% для полезного передатчика, 10 и 1% для полей мешающих передатчиков; L —
процент мест приема, равный 50% для полей полезного и мешающего передатчиков;
Рт, = Лтер + Спер + Л пер — излучаемая мощность передающей станции; Pnev — мощность пе-
редатчика; Gnep — коэффициент усиления передающей антенны; г|пер — потери в фидере;
K(L), K(T), K(Ah) — поправочные коэффициенты, учитывающие процент мест, процент вре-
мени и холмистость (рис. 4.11) соответственно.
Поскольку число радиовещательных станций велико, а число частотных каналов огра-
ничено, то они используются в сети многократно [2, 5]. Это приводит к появлению множе-
ственности помех, для учета которых в условии (4.11) используется вероятностный метод.
£, дБ/мкВ/м |
80
70
60
50
40
30
20
10 20
II
V
V
•^
на =
г.
' (
30
30
15
7
7,
J
0
и
0
—
"л
100 200
400
R, км
Логарифмический масштаб
Линейный масштаб
Рис. 4.8. Напряженность поля для 1 кВт эффективно излучаемой мощности;
частота 30...250 МГц (полосы I, II и III); суша и Северное море; 10% времени; 50% мест
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
167
, дБ/мкВ/м
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
NN
' гг
Ir4
* ч
ч
, На= 1200
600
300
I
75
37,о
J
10 20
50 100 200
Логарифмический масштаб
Линейный масштаб
Рис. 4.9. Напряженность поля для 1 кВт эффективно излучаемой мощности;
частота 450... 1000 МГц (полосы IV и V); 50% времени; 50% пунктов
дБ/мкВ/м
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
^0
-50
1 Г
[К
•^
г
■*1
= 1200
6
3
1
3
00
00
50
75
Г,5
50 100 200
Логарифмический масштаб
Рис. 4.10. Напряженность поля для 1 кВт эффективно излучаемой мощности;
частота 450... 1000 МГц (полосы IV и V), 1% времени, 50% пунктов
168
ГЛАВА 4
30
LQ
Для частоты 150...200 МГц
Для частоты 450... 1000 МГц
R< 100
X
А
60 80 100
400 А/?, м
Рис. 4.11. Зависимость поправочного коэффициента от холмистости Ah
при расстояниях до передающей станции R > 200 км и R < 100 км
KL, дБ
20
-20
^0
/15С
с
ЮОм
); 13,
>0;9,
3
16,3
пС
дь
12 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95
99 /_,%
Рис. 4.12. Отношение напряженности поля для заданного процента приемных пунктов
к напряженности поля для 50% приемных пунктов
Качественный прием считается обеспеченным, если его вероятность Y при учете дейст-
вия всех помех равна 0,45. Эта вероятность рассчитывается по формуле
г=Ш.
(4.13)
где М — число мешающих станций; /7 = Z7 — вероятность качественного приема в рассмат-
риваемой точке при действии /-й помехи, %/100; Z7 — процент приемных пунктов, в кото-
рых обеспечивается заданное качество приема.
Величина Lh %, определяется из рис. 4.12 по значению поправочного коэффициента
K(Lj), дБ, который можно определить из (4.11), (4.12) и (4.13):
K(Li) = A3+Eni(T950) + BLIIi-Pi:c+*S9 (4.14)
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
169
где AS — ослабление помехи направленной приемной антенной (рис. 4.13); при А3 = АТ
Т= 10% или 1%; при А. =АСТ= 50%; Lt — процент приемных пунктов, в которых обеспечи-
вается заданное качество приема; K(Lj) — поправочный коэффициент, который учитывает
процент мест, в которых обеспечивается заданное качество приема; А3 — защитное отноше-
ние (отношение напряженности поля полезного сигнала к напряженности поля мешающего
сигнала); ЕШ(Т, 50) — напряженность поля /-го мешающего сигнала для Г процентов време-
ни наблюдений (Т= 10 или 1%) и 50% мест приема; РШ1 - излучаемая мощность передаю-
щей станции /-го мешающего сигнала; Р^с - излучаемая мощность передающей станции по-
лезного сигнала; AS - ослабление напряженности поля мешающего сигнала за счет направ-
ленных свойств приемной антенны.
AS, дБ
-5
-10
-15
-20
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0, град.
Рис. 4.13. Защищенность приемной антенны
Передающие антенны имеют круговую диаграмму направленности в горизонтальной
плоскости, и в некоторых случаях в них используется сектор ослабления для уменьшения
помех станциям, работающим в совмещенных каналах.
В табл. 4.3 приведены рассчитанные по (4.1)—(4.14) радиусы зон обслуживания R3 и ко-
ординационные расстояния RK между двумя ТВ передающими станциями, имеющими оди-
наковые технические параметры. При этом А3 =АТ,Т= 10% для I диапазона и 1% для IV и V
диапазонов.
h
ill
ill
1 1
Диапазоны IV
/iV
Таблица 4.3. Зависимость радиуса зоны и координационного расстояния ТВ передатчика
от параметров аппаратуры
Диапазон
I
IV... V
Емин, дБ/мкВ/м
50
70
Ръ дБкВт
-9
13
22
-5
11
29
Яа,м
75
150
300
75
150
300
R3, км
17
62
103
6,7
15
52
RK, км
193
403
523
77
182
344
Для сети ОВЧ ЧМ вещания защитные отношения в зависимости от разноса несущих
частот полезного и мешающего передатчиков определяются по кривым рис. 4.14.
170
ГЛАВА 4
50
40
30
20
10
0
-10
-20
О 100 200 300 А/; кГц
Рис. 4.14. Зависимость защитного отношения от разности между несущими
полезного и мешающего сигналов Af (девиация частоты ±50 кГц)
Частотные ограничения на присвоение частот ОВЧ ЧМ передатчикам, расположенным
в одном пункте, определяются исходя из защитных отношений и составляют ±1,2 МГц
от несущей частоты передатчика. Частотно-пространственные ограничения определяются
так же, как и для передатчиков ТВ сети. Радиус зоны обслуживания, координационное рас-
стояние рассчитывают так же, как и для ТВ вещания, по формулам (4.11)—(4.14) и кривым
напряженности поля, рекомендованным МККР для I—III диапазонов. Ослабление помехи,
приходящей с обратного направления приемной антенны, составляет 12 дБ (см. рис. 4.13).
При расчете помех используют кривые напряженности поля для 10% времени при монове-
щании и для 1% при стереовещании [2].
Результаты расчетов зон обслуживания и координационного расстояния для ОВЧ ЧМ
станций, имеющих одинаковые технические параметры, приведены в табл. 4.4.
Таблица 4.4. Зависимость радиуса зоны и координационного расстояния ОВЧ ЧМ
передатчика от параметров аппаратуры
дБкВт
-10
0
+7
+13
#а, м
100
100
150
250
F
дБ/мкВ/м
46
R3, км
24
40
60
80
RK, км
120
190
250
325
дБкВт
-10
0
+7
+13
Яа, м
100
100
150
250
F
дБ/мкВ/м
54
R3, км
15
24
41
60
RK, км
225
325
450
490
Для исключения взаимного влияния ТВ и ОВЧ ЧМ передатчиков в пунктах, где уста-
новлены ТВ передатчики второго и пятого каналов, ОВЧ ЧМ передатчикам запрещается ис-
пользовать частоты 65,9.. .68 и 100... 102 МГц и наоборот.
У*""^
/
/
/ч
\
\
ч
\
\
V
v\
\
V
\
\ \
S1 — Стереофоническое вещание, П
постоянная помеха Л
М1 — Монофоническое вещание,
S2 — Стереофоническое вещание,
тропосферная помеха \
М2 — Монофоническое вещание,
тропосферная помеха
ч
л
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
171
4.2.2. Параметры регулярных сетей ТВ и ЗВ вещания
Территориальный разнос в идеализированных сетях вещания определяется радиусом зоны
обслуживания станции RnoR и минимально допустимым расстоянием RCT между станциями,
работающими в совмещенных каналах. При этом предполагают, что отдельные каналы рас-
пределены так, что межканальные помехи в идеализированных сетях отсутствуют. В ТВ ве-
щании к ним относят помехи по каналам смежным п ± 1, гетеродинным п ± 4 и зеркальным
(только в дециметровом диапазоне волн) /7 + 8 и п ± 9. Число межканальных помех состав-
ляет 4 и 8 в метровом и дециметровом диапазоне волн соответственно. В ОВЧ ЧМ стереове-
щании к межканальным помехам относят помехи по соседним каналам п ± 1, /7 + 2; /7 + 3;
/7 + 4 в диапазоне 66...74 МГц и/7 + 1; п±2 ип±3 в диапазоне 100... 108 МГц. Число меж-
канальных помех составляет 8 и 6 в нижнем и верхнем частотных диапазонах соответственно.
Значения территориального разноса мощных ТВ станций в идеализированных сетях ве-
щания для I-V диапазонов можно определить по данным табл. 4.5 и 4.6, рассчитанным
на ПК в метровом и дециметровом диапазонах волн. В расчетах участвовали 12 мешающих
станций совмещенного канала, расположенных относительно полезной станции в вершинах
двух правильных шестиугольников. При этом использовалась известная модель однородной
сети регулярной структуры, реализованная на ПК в виде схемы (рис. 4.15), на которой ис-
следуемый передатчик (0) находится в окружении 18 соканальных помех, расположенных в
углах трех правильных шестиугольников с расстояниями Db yj3Dx,2D\ соответственно.
Как известно из теории регулярных сетей, такая ситуация справедлива для каждого пере-
датчика регулярной сети при использовании числа N частот, равного ромбическому числу
[6]. Поэтому решения, полученные для предлагаемой схемы, справедливы для сети в целом.
Таблица 4.5. Расчетные данные однородных сетей ТВ вещания
в диапазоне метровых волн
Мощность
передат-
чика,
дБкВт (кВт)
0(1)
7(5)
Эффектив-
ная высота
антенны, м
100
200
300
400
500
100
200
300
400
500
I диапазон,
^мин = 50 дБ/мкВ/м
R^km
/?к, км
G = 7,8 дБ,
Л = -0,5 дБ,
Ре = 7,3 дБкВт
41
55
65
72
78
318
333
346
356
366
G = 7,8 дБ,
Л = -0,5 дБ,
Ре = 14,3 дБкВт
56
70
81
89
96
381
397
412
423
435
II диапазон,
^мин = 54 дБ/мкВ/м
R^km
/?юкм
G = 9,8 дБ,
Л = -0,7 дБ,
Ре =9,1 дБкВт
34
47
57
63
70
249
260
271
280
290
G = 9,8 дБ,
Л = -0,7 дБ,
Ре =16,1 дБкВт
47
61
72
78
86
302
315
327
337
347
III диапазон,
Ещш = 57 дБ/мкВ/м
R^km
/?юкм
G= 11,5 дБ,
Л = -1,2 дБ,
Ре=10,ЗдБкВт
37
51
60
67
74
300
313
326
336
346
G= 11,5 дБ,
Л = -1,2 дБ,
Ре=17,ЗдБкВт
51
65
76
83
91
360
376
390
401
413
Расстояние
прямой
видимости,
км
54
71
84
95
105
54
71
84
95
105
172
ГЛАВА 4
Продолжение таблицы 4.5
Мощность
передат-
чика,
дБкВт (кВт)
14 (25)
17(50)
Эффектив-
ная высота
антенны, м
100
200
300
400
500
100
200
300
400
500
I диапазон,
^мин = 50 дБ/мкВ/м
R^km
/?к, км
G = 9,8 дБ,
Л = -0/7 дБ,
Ps = 23,1 дБкВт
95
108
116
124
133
491
508
520
533
546
G = 9,8 дБ,
Л = -0/7 дБ,
Ps = 26,1 дБкВт
105
118
127
135
143
525
543
556
569
582
II диапазон,
^мин = 54 дБ/мкВ/м
R^km
/?ЮКМ
G= 11,5 дБ,
Л = -1,0 дБ,
Ps = 24,5 дБкВт
77
89
96
104
113
374
387
397
409
421
G= 11,5 дБ,
Л = -1,0 дБ,
Ps = 27,5 дБкВт
86
97
106
114
122
402
416
428
440
452
III диапазон,
Ещш = 57 дБ/мкВ/м
i?j,KM
/?к,КМ
G= 11,5 дБ,
Л = -U дБ,
Ps = 24,0 дБкВт
87
99
107
116
123
461
478
491
503
515
G= 11,5 дБ,
Л = -1,5 дБ,
Ps = 27,0 дБкВт
96
109
118
126
134
495
512
525
538
551
Расстояние
прямой
видимости,
км
71
84
95
105
114
71
84
95
105
114
Таблица 4.6. Расчетные данные регулярных сетей ТВ станций в IV и V диапазонах
Мощность
передатчика,
дБкВт (кВт)
7(5)
13 (20)
Эффективная
высота
антенны, м
100
200
300
400
500
100
200
300
400
500
IV, V диапазоны,
ЕМИН = 70 дБ/мкВ/м
/?3> км
/?к, км
G= 14,8 дБ, л = -1,5 дБ,
Ps = 20,3 дБкВт
26
36
45
48
50
221
233
243
250
257
G= 14,8 дБ, л = -1,5 дБ,
Ps = 26,3 дБкВт
45
54
59
66
73
277
288
296
303
311
Расстояние
прямой
видимости, км
54
71
84
95
105
71
84
95
105
114
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
173
16 9 15
18 12 13
Рис. 4.15. Помехи по совмещенному каналу
Исходные данные расчетов: напряженность поля полезной станции на границе зоны об-
служивания равна минимальной используемой напряженности поля в соответствующем
частотном диапазоне; кривые распространения: £(50, 50) — для полезного сигнала,
Е (50, 10) и £(50, 1) — для мешающего сигнала в метровом и дециметровом диапазонах
волн соответственно; вероятность обеспечения 50% мест приема р0 = 0,5 при расчете мно-
жественности помехи упрощенным методом умножения; СНЧ передатчиков составляет
±2/3 строчной частоты; защитное отношение в совмещенном канале 45 дБ, поправка к это-
му значению в соответствии с рис. 4.7 при СНЧ = ±2/3 строчной частоты составляет 15 дБ;
поляризация волн передающих антенн всех станций одинакова; поправки на помехозащи-
щенность приемных антенн телевизоров стандартные в каждом частотном диапазоне
(см. рис. 4.13).
В таблицах приведены рассчитанные предельные расстояния прямой видимости; при
этом в качестве высот передающих антенн взяты их эффективные высоты, а высота прием-
ных антенн принята равной 10 м [2].
Территориальный разнос мощных ОВЧ ЧМ станций в идеализированных сетях для мо-
но- и стереовещания приведены в табл. 4.7. Методика расчетов аналогична методике, по ко-
торой рассчитывались идеализированные сети ТВ станций. Исходные данные также анало-
гичны, но при этом использовались минимальная используемая напряженность поля, кри-
вые распространения мешающего сигнала £(50, 10) и £(50, 1), а также значения защитных
отношений 31 и 42 дБ для моно- и стереовещания соответственно.
В частотном планировании считается, что радиус зоны обслуживания ограничивается
приблизительно предельным расстоянием прямой видимости. Это объясняется тем, что за
радиогоризонтом довольно резко понижается качество приема вследствие заметного зами-
рания сигнала, связанного с отражением от тропосферы. В связи с тем, что у ТВ станций
метрового диапазона волн с мощностью передатчиков 25 и 50 кВт, а также у ОВЧ ЧМ стан-
ций моновещания (см. табл. 4.5-4.7) радиус зоны обслуживания в некоторых случаях на
30% превышает расстояние прямой видимости, в соответствии с вышеизложенным, за ради-
ус зоны обслуживания принимают расстояние прямой видимости.
174
ГЛАВА 4
Таблица 4.7. Расчетные данные регулярных сетей ОВЧ ЧМ станций
Мощность
передатчика,
дБкВт (кВт)
6(4)
11,8(15)
Эффективная
высота
антенны, м
100
200
300
400
500
100
200
300
400
500
Моновещание
Емин = 46 дБ/мкВ/м
/?3> км
/?к, км
Стереовещание
Емин = 54 дБ/мкВ/м
/?3> км
RK, км
G - 7,8 дБ, ц - -0,7 дБ, Ps - 13,1 дБкВт
62
78
89
97
105
456
476
495
508
521
44
59
69
76
83
496
510
521
532
545
G = 7,8 дБ, ц = -1,0 дБ,РЕ = 18,6 дБкВт
94
106
115
123
131
542
562
576
589
603
71
82
90
97
105
570
584
597
609
622
Расстояние
прямой
видимости, км
54
71
84
95
105
71
84
95
105
114
Приведенные в табл. 4.5-4.7 данные позволяют рассчитать необходимое число частот-
ных каналов при учете помех в совмещенном канале. Например, для идеализированной сети
ТВ вещания, состоящей из типовых станций с мощностью передатчиков 5 кВт (эффектив-
ная излучаемая мощность 17,3 дБ) при эффективной высоте передающих антенн 200 м не-
обходимое число частотных каналов в III диапазоне N = 1/3(315/61)2« 9. Межканальные по-
мехи вызывают увеличение необходимого числа частотных каналов. В ТВ вещании к ним
относят помехи по каналам смежным п ± 1, гетеродинным п ± 4 и зеркальным (только в де-
циметровом диапазоне волн) п ± 8 и п ± 9.
Необходимое число частотных каналов при учете всех помех складывается из необхо-
димого числа частотных каналов при учете помех в совмещенном канале и межканальных
помех. Например, для рассчитанной выше идеализированной сети ТВ вещания необходи-
мое число частотных каналов равно 13(9 + 4). Ближайшее ромбическое число, равное или
большее указанного (см. табл. 4.1), составляет 13. Следовательно, для создания идеализиро-
ванной сети вещания требуется 13 каналов. Таким образом, в метровом диапазоне волн мо-
жет быть создана только однопрограммная идеализированная сеть ТВ вещания, при отсту-
плении от которой необходимое число частотных каналов увеличивается.
4.2.3. Метод координационных колец
Методы планирования. При планировании передающих сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания ши-
роко применяют методы, основанные на использовании регулярной сетки элементарных
треугольников, в вершинах которых располагаются передатчики [2]. Эти методы весьма эф-
фективны, когда планирование проводится для относительно равнинной местности, если
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
175
существующая сеть не накладывает существенных ограничений, а также в случае распреде-
ления каналов в новом диапазоне.
В условиях реальной передающей сети целесообразнее пользоваться другими метода-
ми, например использовать для этой цели задачу из теории графов о раскраске вершин [1].
Отметим, что применение точного алгоритма при раскраске графа общего вида с ростом
числа вершин приводит к экспоненциальному увеличению времени решения задачи, а пото-
му, требует больших затрат машинного времени [1]. Что касается известных эвристических
алгоритмов раскраски вершин графа больших размеров, то, как показывает опыт, число
цветов, полученное при решении данной задачи, намного превышает хроматическое.
Анализ причин неоптимальности решения поставленной задачи перечисленными мето-
дами продемонстрировал, что они вызваны наложением запрета на раскраску в один цвет
вершин, находящихся на расстоянии меньше координационного. В то же время не сущест-
вует условий, по которым в один цвет раскрашиваются вершины, удаленные на расстояние,
большее либо равное координационному. Именно этот факт — причина неоптимальной
раскраски. Таким образом, для получения раскраски, близкой к оптимальной, нужно ввести
ограничение на расстояние между вершинами при их раскраске в один цвет.
Постановка задачи. Пусть множество передатчиков реальной передающей сети рас-
сматривается как объединение двух подмножеств: действующей сети и планируемой, со-
держащих множество действующих и планируемых передатчиков.
Существующая сеть состоит из действующих передатчиков некоторого региона. Для ка-
ждого из этих передатчиков однозначно определяются его географические координаты, эф-
фективная высота подвеса антенны, излучаемая мощность, требуемый радиус зоны обслу-
живания, частотный канал, в котором он работает. Для таких передатчиков нетрудно вычис-
лить коэффициент использования каждого из них:
Q = Sp/Sm, (4.15)
где Sp и £вд — площади зоны вещания передатчика соответственно с учетом всех помех в
сети и в беспомеховой обстановке. Расчет зон вещания проводился с помощью автоматизи-
рованной системы анализа ТВ сети путем расчета радиусов зоны вещания по 12 азимуталь-
ным направлениям [6].
Для планируемых передатчиков также определяют географические координаты и эф-
фективную высоту антенны. Мощность передатчика для планируемого диапазона выбира-
ется из дискретной сетки мощностей. Частотный же канал не определен, хотя, возможно,
установлен приоритет частотного присвоения.
Суть задачи оптимизации частотного плана состоит в присвоении планируемым пере-
датчикам частотных каналов, при котором минимизируется уровень взаимных помех в сети
и соответственно увеличивается коэффициент использования передатчиков. При этом необ-
ходимо учитывать все помехи по совмещенному и соседнему каналам, а также невозмож-
ность использования в одном географическом пункте совмещенных, соседних, зеркальных
и несовместимых по гетеродину каналов. Трудность задачи заключается в том, что реальная
сеть неоднородна и нерегулярна, а число частотных каналов ограничено. Поэтому в случае
неоптимального присвоения частотных каналов передатчикам сети помеховая обстановка
обострится, а коэффициент использования (4.15) снизится.
Анализ задачи. Независимо от способа решения поставленной задачи в процессе при-
своения частотных каналов планируемым передатчикам сети многократно возникает один и
тот же вопрос: можно или нельзя присвоить некоторому передатчику данный частотный ка-
нал? Отрицательный ответ следует в трех случаях: если данный канал несовместим с дейст-
вующим или уже является присвоенным каналом другого передатчика, расположенного в
176
ГЛАВА 4
одном пункте с рассматриваемым; если существует хотя бы один действующий или плани-
руемый, но не расположенный в одном пункте с рассматриваемым, передатчик с уже при-
своенным каналом, создающий помеху по данному каналу (соседнему или совмещенному),
которая превышает допустимый уровень; если присвоение данного канала рассматриваемо-
му передатчику ведет к созданию недопустимой помехи хотя бы одному действующему или
планируемому удаленному передатчику с уже назначенным каналом.
Первый случай очевиден, во втором и третьем — взаимодействие передатчиков предла-
гается определять с помощью коэффициента взаимного влияния (КВВ), который показыва-
ет, насколько изменяются радиусы зон вещания передающих станций относительно макси-
мальных зон под воздействием взаимных помех. Этим дается количественная оценка степе-
ни взаимного влияния передатчиков [6]. Коэффициент взаимного влияния определяется по
формуле
КВВ = {[l-minC^j^V^^^l-minC^;^)/^^.]}, (4.16)
где Rpn, RPJi — реальные радиусы зон вещания /-го иу'-го передатчиков по направлению друг
к другу с учетом влияния помехи, км; Rpi2, RPJ2 — реальные радиусы зон вещания /-го иу-го
передатчиков в противоположных направлениях с учетом влияния помехи, км; Rmaxi, RmaXj —
радиусы зон вещания /-го и j-то передатчиков без учета влияния помех, км, определяемые
из условия
E0(Rmxx,HJ = E(50,50,Rtmx,HJ + Pz=Eian.
Радиус Rpi определяется из условия
£(50,50,^,Я.) + Ра -£(50,10,d,HJ~ Рч = А•
КВВ учитывает взаимные помехи только между парами передатчиков. Его положитель-
ные значения Rp < Rmax указывают на недостаточное использование технических ресурсов
передатчиков из-за больших взаимных помех. В этом случае должно быть задано макси-
мальное допустимое уменьшение Rp, определяемое наперед заданной величиной s, которая
связана с коэффициентом использования передатчика (4.15) соотношением
e = (i-s)2. (4.17)
Отрицательный КВВ Rp > Rmax свидетельствует о редком присвоении одинаковых час-
тот передатчикам, что хотя и ведет к отсутствию помех между ними, но снижает эффектив-
ность использования спектра, величина которой определяется наперед заданным числом 8.
Таким образом, оптимальное применение ресурсов передатчика и эффективное использова-
ние спектра предлагается определять при условии
8<КВВ<е. (4.18)
Значения s и 8 задаются эмпирически. Если КВВ > s, то уровень взаимных помех счита-
ется недопустимо высоким; если же КВВ < 8, то снижается эффективность использования
спектра.
Решение задачи. Пусть частотный канал К присвоен некоторому передатчику. Тогда
вокруг него выделяется множество передатчиков, которым критерий (4.18) запрещает на-
значить канал К ввиду сильных взаимных помех с передатчиком А
Территория, на которой расположены эти передатчики, по форме напоминает круг (для
однородной сети это действительно круг). В его центре возникает малый круг, находящим-
ся в нем передатчикам нельзя присваивать не только канал К, но и соседние К±1 каналы.
Любому же из оставшихся вне большого круга передатчиков этот частотный канал назна-
чить можно. Так появляется свобода выбора передатчика для очередного назначения ему
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
177
канала К. В то же время критерий оптимальности парных частотных присвоений, приме-
ненный к каждому из передатчиков в паре с передатчиком А, показывает, что совместное
присвоение канала 7^ близко к оптимальному лишь для некоторых из этих пар.
Передатчики, образующие с передатчиком А оптимальные пары, расположены на тер-
ритории, по форме напоминающей кольцо (в однородной сети — строгое кольцо) с цен-
тром в точке А, непосредственно охватывающее круг, формируемый по критерию (4.18)
(рис. 4.16). Множество этих передатчиков будем называть координационным кольцом пе-
редатчика А, которое строится следу-
ющим образом. Рассчитываются, напри-
мер, КВВ передатчика А с каждым пере-
датчиком, которому можно присвоить
очередной канал. Если этот коэффициент
находится в заданных пределах, определя-
емых (4.18), то рассматриваемый передат-
чик попадает в координационное кольцо
передатчика А. Поставив задачу макси-
мально загрузить каждый канал, не умень-
шая чрезмерно коэффициента использова-
ния передатчиков, для очередного при-
своения канала А* следует выбирать пере-
датчик из координационного кольца, по-
скольку находящиеся в нем передатчики
удовлетворяют одновременно обоим тре-
бованиям. Такие присвоения действитель-
но равноценны по отношению к присвое-
нию канала 7^ передатчику А, поэтому
проблема выбора отпадает.
Выберем из координационного кольца
передатчик В (рис. 4.17). Присвоим ему
частотный канал 7^ и сформируем вокруг
него новое координационное кольцо. Те-
перь для очередного присвоения канала 7^
нужно выбирать передатчик, находящийся
на пересечении координационных колец
передатчиков А я В. Действительно, назна-
чение канала 7^ передатчику С, выбранно-
му из этого пересечения, удовлетворяет
критерию оптимальности частотных при-
своений по отношению сразу к двум пере-
датчикам А я В, которым уже присвоен ка-
нал 7^. Дальнейший ход присвоения канала
^очевиден [4, 5].
Аналогично можно распределить каждый частотный канал, предварительно сформиро-
вав координационные кольца действующих передатчиков. Если полученный в результате
работы автоматизированной системы частотный план не удовлетворяет заданным требова-
ниям (число каналов больше допустимого, низкий коэффициент использования передатчи-
ков), необходимо повторить процесс частотного планирования, изменив значения величин s
и 8 — параметров координационного кольца.
квв = s
Рис. 4.16. Построение
координационного кольца
Рис. 4.17. Пересечение
координационных колец
178
ГЛАВА 4
Таким образом, метод координационных колец позволяет решить задачу оптимального
частотного планирования передающих сетей радиосвязи с учетом всех ограничений дейс-
твующей сети. Хотя вычислительная сложность метода высока (основную долю составляют
расчеты показателя оптимальности частотных присвоений — коэффициента взаимного
влияния), его реализация на существующих типах ПК вполне допустима.
Алгоритм распределения частотных каналов методом координационных колец.
Структурная схема алгоритма распределения частотных каналов методом координацион-
ных колец приведена на рис. 4.18. Согласно приведенной схемы, последовательность прове-
дения частотных присвоений будет следующей.
1. Вначале в системе формируется массив номеров каналов передатчиков GR, число
элементов М которого равно общему числу действующих и планируемых передатчиков.
Для действующих передатчиков в данном массиве фиксируются номера их каналов; значе-
ния элементов массива для планируемых передатчиков равно нулю. Номер очередного при-
сваиваемого канала NK обнуляется.
2. Далее проверяется условие: если есть элементы массива GR, равные нулю, то перехо-
дим на следующий номер очередного присваиваемого канала NK = NK+ 1. Иначе, если
всем передатчикам присвоен частотный канал, алгоритм заканчивает свою работу.
3. Формируется массив помех BG для очередного присваиваемого канала. В него зано-
сятся номера всех передатчиков, работающих в каналах NK - 1, NK + 1 и NK.
4. Создается массив признаков PR, в котором помечаются действующие и распределен-
ные станции, передатчики которых имеют канал несовместимый с текущим присваиваемым
в одном пункте (несовместимость по совмещенному, соседнему, зеркальному и гетеродин-
ному каналам).
5. Формируется массив свободных передатчиков S. Для этого на станциях, не помечен-
ных в массиве PR, выбирается по одному передатчику, и их номера заносятся в массив S.
6. Если массив S пуст, переходим на пункт 2. Иначе формируется координационное
кольцо вокруг очередной помехи из массива BG до тех пор, пока все мешающие передатчи-
ки не будут рассмотрены. Кроме того, после каждого присвоения канала NK очередному пе-
редатчику из массива S данный передатчик переходит в разряд помех, его номер записыва-
ется в массив BG и вокруг него формируется координационное кольцо. Если учтено влия-
ние всех помех, т.е. вокруг всех передатчиков из массива BG сформированы координацион-
ные кольца, производится распределение канала NK очередному передатчику из массива S.
7. Формирование координационного кольца вокруг очередного мешающего передатчи-
ка BG(i):
а) рассчитываются коэффициенты взаимного влияния (КВВ) BG(i)-ro передатчика с ка-
ждым свободным из массива 5;
б) из массива S исключаются те передатчики, КВВ которых с помехой больше е —
внутренней границы координационного кольца. Присвоим таким передатчикам название
«черные»;
в) определяются и записываются в массив SS состояния свободных передатчиков, КВВ
которых меньше s. Планируемым передатчикам, попавшим в координационные кольца
(5 < КВВ < s) двух и более мешающих передатчиков, присвоим название «красные». Назва-
ние «розовые» присвоим планируемым передатчикам, попавшим в координационное коль-
цо одного BG(i)-ro передатчика. Свободным передатчикам, коэффициенты взаимного влия-
ния которых со всеми мешающими передатчиками меньше 8, присвоим название «белые»;
г) заполняем массив SSS, в который для каждого передатчика из массива S записываем
максимальный из всех коэффициент взаимного влияния этого свободного с мешающими
передатчиками;
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
179
д) переходим на пункт 6.
8. Распределение канала NK очередному передатчику из массива S:
а) в массиве SS ищется первый «красный» передатчик, т.е. планируемый передатчик,
имеющий наибольшее количество запрещений на частотные присвоения от действующих и
запланированных на предыдущих этапах работы данного алгоритма. Переходим на пункт 8г;
б) при отсутствии «красного» ищется первый «розовый». Переходим на пункт 8г;
в) при отсутствии «розового» передатчика определяется «белый» с максимальным КВВ
из массива SSS, т.е. берется для планирования свободный передатчик, наиболее близко рас-
положенный к координационному кольцу, что обеспечивает частое использование рассмат-
риваемого канала. Переходим на пункт 8г;
г) присваиваем канал NK выбранному передатчику, заносим этот передатчик в массив
помех BG, исключая его из массивов S, SS, SSS. Переходим на пункт 6.
9. Конец алгоритма.
Алгоритм оптимального присвоения
частотных каналов методом координационных колец
Начальное
формирование
массива GR
Последовательное распределение
1-го, 2-го, ..., Л/-го каналов
Распределение Л/К-го канала
Формирование массива помех BG
Формирование массива S
Выбор каналов
несовместимых
с Л/К-м
в одном пункте
Маркировка
станций, где есть
передатчики,
несовместимые
с Л/К-м
в одном пункте
Выбор единичных
представителей
непомеченных
станций
в массив S
Обработка помех из массива BG
Если массив BG исчерпан,
то назначение канала NK
передатчику из массива S
Формирование
координационного кольца
вокруг очередного
передатчика
Рис. 4.18. Структурная схема алгоритма метода координационных колец
Результаты машинных экспериментов распределения частотных присвоений в ТВ
сети методом координационных колец. На основе предложенного метода была разработа-
на автоматизированная система частотного планирования, с помощью которой проведено
распределение частотных каналов в однородной регулярной сети, состоящей из 900 пере-
датчиков. Полученный результат совпал с известным оптимальным распределением частот-
ных каналов в такой сети [2].
Разработанная автоматизированная система была также использована для оптимизации
частотного плана фрагмента действующей сети. Этот фрагмент содержит 350 станций
(986 передатчиков), расположенных в Европейской части РФ, и включает территорию в
2736 тыс. км2, на которой обеспечивается трехпрограммное ТВ вещание; 260 передатчиков —
180
ГЛАВА 4
действующие, остальные — планируемые. Частотные присвоения действующих передатчи-
ков оставались без изменения. При распределении частот планируемым передатчикам учи-
тывались несовместимости каналов в одном пункте, а также помехи от передатчиков, рабо-
тающих в совмещенных и смежных каналах.
В результате при s = 0,08 и 8 = 0 был получен новый вариант частотного плана указанного
фрагмента. Был произведен анализ распределения передатчиков по частотным каналам в
новом и существующем частотных планах. В новом используются только каналы 21-51 де-
циметрового диапазона, а в действующем — 21-60. Кроме того, по сравнению с действую-
щим планом возросло число передатчиков, которым присвоены каналы метрового диапазо-
на (с 68 до 118).
Таким образом, при заданных параметрах s и 8 новый частотный план обеспечивает
экономию спектра, отведенного для ТВ вещания, и увеличивает число передатчиков, рабо-
тающих в метровом диапазоне волн, затраты на единицу площади вещания в котором зна-
чительно ниже, чем в дециметровом диапазоне.
После синтеза ТВ сети был проведен анализ существующего и вновь разработанного
планов. В результате было получено, что среднее значение коэффициента использования
передатчика для существующего плана
n In
ecp=Z^/Z^=o,97.
/=i / i=i
Частотный план, составленный с использованием метода координационных колец,
обеспечивает приращение площади вещания ASP = 220 тыс. км2 и Qcp = 0,98. При этом с уче-
том множественности помех минимальное значение коэффициента использования Q плани-
руемых передатчиков оказалось равно 0,92. Как видно, по эффективности использования
каналов и по сетевым параметрам Qcp и ZSP частотный план ТВ сети, полученный с исполь-
зованием метода координационных колец, превосходит действующий. Необходимо под-
черкнуть, что из-за отсутствия исходных данных при автоматизированном составлении но-
вого варианта частотного плана не учитывались ограничения, накладываемые на использо-
вание частот при совмещении с другими службами, а также граничные условия рассматри-
ваемого региона.
Выводы. Проведенные машинные эксперименты позволяют сделать вывод о возмож-
ности использования разработанной на основе метода координационных колец автоматизи-
рованной системы частотных присвоений для пересмотра действующих частотных планов,
их оптимизации, а также для составления новых частотных планов при вводе новых диапа-
зонов. Кроме того, небольшие временные затраты позволяют синтезировать несколько ва-
риантов частотного плана, из которых можно выбрать оптимальный по заданным критериям.
4.2.4. Технические основы планирования цифровых систем вещания
Система цифрового звукового вещания. Цифровая система звукового вещания DAB
предназначена для получения мультисервисного звукового вещания для приема на мобиль-
ные, переносные и стационарные приемники в условиях пересеченной местности. Она
предназначена для работы на любой частоте до 3000 МГц в сетях наземного (T-DAB), спут-
никового (S-DAB) и кабельного (C-DAB) вещания. Система DAB разработана как гибкая
многоцелевая цифровая вещательная система, которая может поддерживать широкий диа-
пазон источников сообщений со скоростями от 8 до 320 кбит/с и несколько уровней до по л-
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
181
нительного канального кодирования [7, 8]. В тяжелых условиях многолучевости, которые
существуют в условиях мобильного и портативного приема, появляются селективные зами-
рания, поэтому для минимизации влияния многолучевости на прием сигналов в системе
DAB используется широкополосный сигнал с шириной полосы 1,54 МГц.
Один из путей обеспечения качественного приема в рассматриваемых условиях — ис-
пользование многочастотного сигнала COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multi-
plexing), в котором:
- используется временное и частотное перемежение и коды, корректирующие ошибки
(буква «С» в аббревиатуре COFDM);
- ортогональность несущих обеспечивается математической компоновкой разделения
несущих А/к использованием длительности символа 7и = 1/А/;
- используется дополнительный защитный интервал TG для уменьшения межсимволь-
ной интерференции;
- используется QPSK-модуляция каждой из несущих частот с последующей дифферен-
циальной демодуляцией в приемнике.
В системе DAB в целях борьбы с доплеровским сдвигом частоты и изменением задерж-
ки сигнала для мобильного приема в условиях многолучевости (пассивное эхо) и активного
эха, создаваемого соканальными передатчиками в одночастотных сетях, предусмотрена ра-
бота в четырех режимах. Характеристики этих режимов приведены в табл. 4.8.
Таблица 4.8. Режимы работы DAB
Режим
Типичное
использование
Число несущих п
Разнос несущих
А/кГц
Длительность
символа Ти, мкс
Длительность
защитного
интервала TG, мкс
Общая длитель-
ность символа
Ts = Ги + TG, мкс
Режим I
Наземное вещание,
VHF диапазон
1536
1
1000
246
1246
Режим IV
Наземное вещание
в городе,
L диапазон
768
2
500
123
623
Режим II
Наземное вещание,
L диапазон
384
4
250
62
312
Режим Ш
Спутниковое
вещание,
L диапазон
192
8
125
31
156
Для исправления ошибок в системе DAB используется сверточное кодирование каждо-
го источника. В стандарте ETSI предусматривается пять уровней защиты для звуковых сиг-
налов со скоростями кодирования от 1/3 до 3/4 и восемь уровней защиты для служебных
данных с использованием процедуры прореживания в сверточном кодере.
В табл. 4.9 приведены параметры системы DAB для различных уровней защиты звуко-
вых сигналов. В таблице приводятся значения отношения сигнал/шум на входе приемника
по радиочастоте при условии, что на выходе декодера сверточного кода (декодера Витерби)
обеспечивается коэффициент ошибок Рош = 10"4. При этом рассматриваются три типа кана-
ла распространения: гауссовский, райсовский и релеевский. Необходимо заметить, что сум-
марная скорость передачи сигнала DAB с учетом корректирующего кода для всех уровней
защиты составляет 2,3 Мбит/с.
182
ГЛАВА 4
Таблица 4.9. Уровни защиты в DAB
Уровень
защиты
1
2
3
4
5
Скорость
кода, Мбит/с
0,34
0,43
0,5
0,6
0,75
С/Ш, дБ, при Рош = 10 4 для канала
гауссовского
5,9
6,7
7,4
8,4
10,2
райсовского
7,1
8,0
8,8
10,0
12,0
релеевского
12,1
12,6
13,3
14,9
18,6
Скорость
передачи, Мбит/с
0,78
0,99
1,15
1,38
1,73
При планировании сети DAB обычно используется третий уровень защиты.
Структурная схема обработки входных сигналов при получении DAB сигнала приведе-
на на рис. 4.19.
Данные
управления
Звуковые
сигналы
Данные Служебные
о программах данные
1
'
'
програм
1
■ j
ISO 11172-Уровень 2
Звуковой кодер
*
1
'
Скремблер рассеивания мощности
'
\ \
Временное перемежение
* ♦
Главный мультиплексор
Частотное
перемежение
Генератор
символов
синхронизации
OFDM-
модулятор
Генератор
идентификатора
передатчика
К передатчику
Рис. 4.19. Формирование DAB сигнала
При планировании сети цифрового вещания необходимо знать минимальную мощность
сигнала на входе приемника, при которой на выходе декодера Витерби обеспечивается ко-
эффициент ошибок Рош = 10"4. Она определяется шириной полосы пропускания приемника
и его коэффициентом шума:
Ри= F+ 101og£r0£, PSmm = PU + C/N = U2Smin /Zi9 (4.19)
где В — шумовая полоса приемника, Гц; C/N — отношение сигнал/шум на радиочастоте,
дБ;/— радиочастота, МГц; F— коэффициент шума приемника, дБ; Ри — мощность шума
на входе приемника, дБВт; Psmm — минимальная мощность сигнала на входе приемника,
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
183
дБВт; USmm — минимальное напряжение на входе приемника, дБмкВ; Zz = 75 Ом — входной
импеданс приемника; к= 1,38-10~23 Вт/Гц-град — постоянная Больцмана; Т0 = 290 К — аб-
солютная температура.
Результаты расчетов, проведенных по формулам (4.19) для третьего уровня защиты и
гауссовского канала (табл. 4.9), приведены в табл. 4.10.
Таблица 4.10. Минимальная мощность сигнала на входе приемника
Частоты (диапазоны III и L)/ МГц
Эквивалентная шумовая полоса приемника В, Гц
Коэффициент шума приемника F, дБ
Мощность шума на входе приемника Рп, дБВт
Отношение сигнал/шум C/N, дБ
Минимальная мощность сигнала на входе приемника P^mm, дБВт
Минимальное напряжение на входе приемника L^mm, дБмкВ
200
1,536-Ю6
7
-135,1
7,4
-127,4
11
1470
1,536-Ю6
6
-136,1
7,4
-128,4
10
Система цифрового телевизионного вещания. В системе цифрового телевизионного
вещания (Digital Video Broadcasting, DVB) передаваемые данные включают информацию
об изображении и звуковом сопровождении, а также любые дополнительные сведения. Ус-
ловие передачи этой информации в системе DVB-T только одно — данные должны быть за-
кодированы в виде пакетов транспортного потока MPEG-2. В этом смысле стандарт описы-
вает контейнер, приспособленный для доставки пакетированных данных в условиях назем-
ного телевидения [9].
Для системы DVB-T ни содержание контейнера, ни происхождение данных не имеют
значения, она лишь приспосабливает выходные данные транспортного мультиплексора
MPEG-2 к свойствам и характеристикам канала передачи наземного ТВ вещания, стремясь
наиболее эффективно донести их к приемнику. То есть стандарт определяет структуру пере-
даваемого потока данных, систему канального кодирования и модуляции для мультипро-
граммных служб наземного телевидения, работающих в форматах ограниченной, стандарт-
ной, повышенной и высокой четкости.
Особенностью DVB-T, как и T-DAB, при передаче транспортных пакетов MPEG-2 явля-
ется гармоничное сочетание системы канального кодирования и способа модуляции OFDM.
В системе DVB-T используется сочетание двух видов кодирования — внешнего и внутрен-
него, рассчитанных на борьбу с ошибками различной структуры, частоты и статистических
свойств и обеспечивающих при совместном применении практически безошибочную рабо-
ту. Если благодаря работе внутреннего сверточного кодирования частота ошибок на выходе
внутреннего декодера не превышает Рош = 2-Ю"4, то система внешнего кодирования, где ис-
пользуется код Рида-Соломона, доводит частоту ошибок на входе демультиплексора
MPEG-2 до значения Раш= 10~и, что соответствует практически безошибочной работе
(ошибка появляется примерно один раз в течение часа).
Стандарт DVB-T допускает два режима работы OFDM: с 2048 несущими частотами (ре-
жим 2к) и с 8192 несущими частотами (режим 8к). Режим 2к подходит для одиночных пере-
датчиков и малых сетей, а режим 8к предпочтительнее использовать в больших сетях, хотя
он может использоваться и для одиночных передатчиков.
Важным фактором является высокая степень общности системы наземного ТВ вещания
DVB-T с другими системами цифрового телевидения — кабельного (DVB-C) и спутниково-
го (DVB-S).
184
ГЛАВА 4
Параметры системы DVB-T. Основные параметры, характеризующие передачу данных
в системе DVB-T, приведены в табл. 4.11. Число несущих, передающих полезную информа-
цию, зависит только от режима и равно 1512 для режима 2к и 6048 для режима 8к. Число «по-
лезных» несущих в обоих режимах отличается ровно в четыре раза. Если учесть, что дли-
тельность полезного интервала при переходе от режима к режиму также меняется в четыре
раза, то такой важный параметр, как частота следования символов данных R$, оказывается в
двух режимах одинаковым и равным 6,75 млн символов в секунду (R$ = 1512/224 мкс =
= 6048/896 мкс = 6,75 МГц = 6,75 Мсимв/с).
Таблица 4.11. Основные параметры системы DVB-T
Параметры
Число несущих
Длительность полезного интервала TU, мкс
Длительность защитного интервала TG, мкс
Интервал между несущими, кГц
Интервал между крайними несущими, МГц
Модуляция несущих
Скорость внутреннего кода
Режим
8к
6817
896
224,112,56,28
1,116
7,61
QPSK, 16-QAM, 64-QAM
1/2,2/3,3/4,5/6,7/8
2к
1705
224
56,28,14,7
4,464
7,61
QPSK, 16-QAM, 64-QAM
1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
Используя величину Rs, нетрудно найти скорость передачи данных в разных режимах и
при различных сочетаниях параметров системы DVB-T:
Rb=RslCR1CRs?±, (4.20)
где у — спектральная эффективность метода модуляции, у = 2 при QPSK, у = 4 при
16-QAM, у = 6 при 64-QAM; CRj — скорость внутреннего сверточного кода; CR$ — ско-
рость внешнего кода Рида-Соломона, равная 188/204, 7\j/rs — отношение длительности
полезного интервала к общей длительности символа.
Результаты расчетов скорости передачи полезных данных приведены в табл. 4.12.
В таблице приведены также расчетные значения отношения сигнал/шум CIN на входе при-
емника для канала связи с гауссовым шумом. Приведенные значения отношения CIN явля-
ются минимально допустимыми. Если отношение сигнал/шум выше приведенных в табли-
це, то внутренний декодер способен довести частоту ошибок до значения, меньшего
Рош = 2-10"4, а внешний — до Рош = 2-Ю"11.
Таблица 4.12. Скорости передачи данных в системе DVB-T
Модуляция
QPSK
QPSK
QPSK
QPSK
QPSK
16-QAM
16-QAM
CRY
1/2
2/3
3/4
5/6
7/8
1/2
2/3
CIN, дБ
3,1
4,9
5,9
6,9
7,7
10,25
12,051
Скорость передачи данных, Мбит/с, при TGITV
1/4
4,98
6,67
7,46
8,30
8,71
9,95
13,34
1/8
5,54
7,42
8,31
9,23
9,69
11,08
14,84
1/16
5,87
7,87
8,80
9,78
10,26
11,74
15,74
1/32
6,05
8,11
9,08
10,08
10,58
12,10
16,22
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
185
Продолжение таблицы 4.12
Модуляция
16-QAM
16-QAM
16-QAM
64-QAM
64-QAM
64-QAM
64-QAM
64-QAM
CRY
Ъ!4
5/6
7/8
1/2
2/3
3/4
5/6
7/8
C/N, дБ
13,05
14,05
14,85
16,49
18,29
19,29
20,29
21,09
Скорость передачи данных, Мбит/с, при TG/Tu
1/4
14,92
16,6
17,42
14,94
20,01
22,38
24,9
26,13
1/8
16,62
18,46
19,38
16,62
22,26
24,93
27,69
29,07
1/16
17,60
19,56
20,52
17,61
23,61
26,4
29,34
30,78
1/32
18,16
20,16
21,16
18,15
24,33
27,24
30,24
31,74
Построение сетей наземного цифрового вещания. В наземном вещании для покрытия
участка территории, который не может быть обслужен с помощью одной станции, исполь-
зуется сеть из нескольких передающих станций. Для предотвращения помех между ними
для разных станций приходится задействовать различные частотные каналы, при этом стро-
ится многочастотная сеть с низкой эффективностью использования частотного ресурса.
Попытка совместной работы нескольких близко расположенных передатчиков аналого-
вого вещания (синхронно передающих одну и ту же программу) на одной частоте приводит
к появлению взаимных помех, обусловленных относительным сдвигом по времени момен-
тов прихода сигналов от этих станций в точку приема. Сдвиг по времени вызывается неоди-
наковой длиной трасс распространения сигналов от передающих станций до места приема.
Поскольку для разных точек приема в зоне обслуживания значения этого сдвига будут от-
личаться, он не может быть скомпенсирован введением линий задержки на передающих
станциях.
Системы наземного цифрового вещания, в которых используется модуляция COFDM и
введен защитный интервал между последовательно передаваемыми символами, обладают
возможностью приема наряду с основным (полезным) сигналом (ПС) также запаздывающих
(например, отраженных от препятствий на местности) сигналов в том случае, если величина
запаздывания не превышает величину защитного интервала. При достаточно большой вели-
чине защитного интервала (в DVB-T он может оставлять до 1/4 длительности полезного
символа) это позволяет осуществлять также прием сигналов других полезных станций, ра-
ботающих в том же частотном канале. При этом все принятые на ненаправленную антенну
ПС складываются в приемнике, что позволяет значительно улучшить качество приема. Эф-
фект суммирования сигналов от разных передатчиков называют усилением сети. Сеть пере-
дающих станций, синхронно работающих на одной частоте и передающих одну и ту же
программу, называется одночастотной сетью (Single Frequency Network, SFN).
Одночастотная сеть, как правило, строится из нескольких станций меньшей мощности
по сравнению с мощностью одиночной передающей станции, требуемой для обслуживания
такой же территории. Эти станции размещают на антенных опорах небольшой высоты и,
как правило, являются необслуживаемыми. В одночастотной сети должна использоваться
ненаправленная приемная антенна.
Повышение процента мест уверенного приема сигнала в одночастотной сети по сравне-
нию с приемом сигнала одной полезной станции особенно заметно в случае пересеченной
местности или городской высотной застройки, когда наличие нескольких ПС, приходящих
с разных направлений, позволяет скомпенсировать негативный эффект от ослабления одно-
го или нескольких из них препятствиями на местности. В одночастотной сети благодаря
186
ГЛАВА 4
значительному сокращению числа локальных зон неуверенного приема и зон тени стано-
вится возможным обеспечение непрерывного приема в движении (мобильного или порта-
тивного приема) в сложных условиях.
Если запаздывание ПС превышает защитный интервал, это приводит к возникновению
помехи или внутрисетевой интерференции. Внутрисетевой интерференцией называется эф-
фект, при котором сигнал одного передатчика одночастотной сети становится мешающим
сигналом (МС) для другого передатчика. Возникновение зон внутрисетевой интерференции
возможно в любой одночастотной сети при недостаточно тщательном подборе параметров
передатчиков или учете специфики трасс распространения сигналов.
При расчете ЭМС одночастотной сети напряженность поля сигнала, вышедшего за пре-
делы защитного интервала и приводящего к внутрисетевой интерференции, должна учиты-
ваться в качестве помехи, так как его воздействие аналогично МС от другой сети, но с уче-
том поправки на взаимную корреляцию сигналов станций одночастотной сети.
Возможность появления внутрисетевой интерференции накладывает существенные ог-
раничения на размеры и конфигурацию одночастотных сетей. В настоящее время в Европе
имеется опыт эксплуатации одночастотных сетей, состоящих из нескольких станций (не бо-
лее десяти) и обслуживающих ограниченную территорию (до 200 км в диаметре). Расчеты
позволяют предположить, что разработка крупных одночастотных сетей с достаточно мощ-
ными станциями (покрывающих территорию нескольких регионов) представляется нецеле-
сообразной ввиду высокого уровня внутренних помех от передающих станций сети, удален-
ных на значительное расстояние от места приема и имеющих большую задержку прихода
сигнала. Для защиты от внутренних помех в такой сети приходится использовать режимы
модуляции с большей помехоустойчивостью и с меньшей пропускной способностью циф-
рового канала. Кроме того, такие сети не обеспечивают возможности распространения ре-
гиональных программ. Поэтому в настоящее время ведется планирование и строительство
одночастотных сетей, не выходящих за рамки отдельного региона или его части (например,
региональный центр и пригороды).
Перспективным направлением является внедрение локальных одночастотных сетей,
призванных накрыть зону обслуживания, эквивалентную зоне обслуживания одной более
мощной передающей станции. Строительство таких сетей оправдано в случае необходимо-
сти обеспечения качественного мобильного приема или при наличии технических ограниче-
ний, запрещающих строительство одной более мощной передающей станции (например, ог-
раничения ввиду электромагнитной несовместимости с другими РЭС или отсутствие воз-
можности размещения передающей антенны на высотной опоре). Использование одночас-
тотных сетей перспективно также в горных районах, граничащих с морем, или на равнине,
поскольку позволяет значительно снизить расход дефицитного частотного ресурса много-
численными передающими станциями, установленными в горах для обслуживания отдель-
ных населенных пунктов, и в то же время исключить появление взаимных помех между
этими станциями на открытых участках местности.
Эталонной моделью одночастотной сети является модель, приведенная на рис. 4.20. Па-
раметры такой эталонной сети:
- шестиугольная структура (замкнутая);
- расстояние между передатчиками — 60 км;
- высота передающей антенны — 150 м;
- излучаемая мощность центрального передатчика — 100 Вт;
- антенна центрального передатчика — ненаправленная;
- излучаемая мощность периферийного передатчика — 1 кВт;
- антенна периферийного передатчика — направленная на центральный передатчик
(рис. 4.21).
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
187
Расстояние
между передатчиками
ч Передатчик
Рис. 4.20. Структура эталонной одночастотной сети
' изл ' ' изл max'
п
/
/
/
/
J
—
—
г
\
\
\
и
-80 -40 0 40 80 9, град.
Рис. 4.21. Диаграмма направленности антенны периферийного передатчика
На рис. 4.22 показано соотношение мощностей одиночной передающей станции и стан-
ций одночастотной сети.
Одиночный
передатчик
Передатчики
одночастотной
сети
Принимаемый
сигнал
Минимальное
используемое поле
Область вещания
Рис. 4.22. Использование малых мощностей передатчиков
в одночастотной сети
188
ГЛАВА 4
Использование передатчиков меньшей мощности требует принципиально новых подхо-
дов к строительству передающей инфраструктуры. В качестве опор для подвеса передаю-
щих антенн таких станций могут быть использованы имеющиеся высотные здания и соору-
жения или естественные возвышения на местности. Средством доставки программ на пере-
дающие станции является спутниковый канал. Синхронизация передающих станций, как
правило, также осуществляется по спутниковому сигналу.
Таким образом, построение одночастотных передающих сетей цифрового вещания тре-
бует тщательного проектирования. Неверный выбор параметров модуляции, мощностей,
расстояний между передающими станциями и других параметров приводит к более силь-
ным взаимным помехам между сигналами различных станций, чем в случае многолучевого
распространения сигнала одного передатчика, при этом относительные задержки в одночас-
тотной сети могут быть значительно больше при сопоставимой мощности сигналов. В то же
время использование таких сетей дает значительный выигрыш по качеству приема и умень-
шает расход дефицитного частотного ресурса.
Основные параметры, используемые для планирования сетей цифрового вещания.
Метод определения напряженности поля, также как и для аналогового вещания, основан на
кривых распространения для 50% мест и 50% времени для ПС и 50% мест и 1% времени
для МС (рис. 4.9, 4.10, 4.11). При этом приемная антенна, используемая для мобильного и
портативного приема, ненаправленная и имеет коэффициент усиления немного меньший,
чем у диполя.
Требуемый процент мест при обслуживании цифровым вещанием составляет 99%, а
кривые распространения построены для 50% мест, поэтому при использовании этих кривых
для расчета напряженности поля для 99% мест необходимо ввести поправочный коэффици-
ент 13 дБ.
Кривые распространения, используемые для расчета напряженности поля, построены
для высоты приемных антенн 10 м над уровнем земли. Цифровое вещание будет планиро-
ваться в основном для мобильного приема, где высота приемной антенны 1,5 м. Поэтому
в полученную по кривым распространения напряженность поля необходимо внести поправ-
ку в 10 дБ, чтобы учесть прием на антенну высотой 1,5 м вместо 10 м.
Минимально необходимая напряженность поля, используемая при планировании в
III ОВЧ диапазоне для мобильного приема цифрового вещания, с учетом приведенных вы-
ше поправочных коэффициентов приведена в табл. 4.13.
Таблица 4.13. Минимально необходимая напряженность
Частотный диапазон
Минимальная эквивалентная напряженность поля, дБ/мкВ/м
Поправочный коэффициент при переходе от 50% к 99% мест, дБ
Поправочный коэффициент при переходе от высоты антенны 10 м к 1,5 м, дБ
Минимальная эквивалентная напряженность поля планирования мобильного
приема цифрового вещания, дБ/мкВ/м
III
35
+ 13
+ 10
58
При планировании сети цифрового вещания необходимо определять допустимую вели-
чину интерферирующего поля от мешающих передатчиков сети, для чего необходимо знать
защитное отношение, определяемое отношением полезного и интерферирующего сигналов.
В цифровом наземном звуковом вещании сигналы T-DAB передаются частотными бло-
ками (табл. 4.14). Ширина частотного блока составляет 1,536 МГц, защитный частотный
интервал между соседними блоками — 176 кГц. В каждом ТВ канале с шириной полосы
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ 189
частот 7 МГц размещается четыре частотных блока T-DAB. Защитное отношение для со-
вмещенных частотных блоков T-DAB равно 10 дБ, а для соседних блоков -30 дБ.
Таблица 4.14. Частотные блоки T-DAB
Номер блока
T-DAB
5А
5В
5С
5D
6А
6В
6С
6D
7А
7В
7С
7D
8А
8В
8С
8D
9А
9В
9С
9D
10А
10В
ЮС
10D
ПА
11В
ПС
11D
12А
12В
12С
12D
Центральная
частота, МГц
174,928
176,640
178,352
180,064
181,936
183,648
185,360
187,072
188,928
190,640
192,352
194,064
195,936
197,648
199,360
201,072
202,928
204,640
206,352
208,064
209,936
211,648
213,360
215,072
216,928
218,640
220,352
222,064
223,936
225,648
227,360
229,072
Частотный
диапазон, МГц
174,160... 175,696
175,872... 177,408
177,584... 179,120
179,296... 180,832
181,168...182,704
182,880... 184,416
184,592... 186,128
186,304... 187,840
188,160...189,696
189,872... 191,408
191,584...193,120
193,296... 194,832
195,168... 196,704
196,880...198,416
198,592...200,128
200,304...201,840
202,160...203,696
203,872...205,408
205,584...207,120
207,296...208,832
209,168...210,704
210,880...212,416
212,592...214,128
214,304...215,840
216,160...217,696
217,872...219,408
219,584...221,120
221,296... 222,832
223,168...224,704
224,880...226,416
226,592...228,128
228,304...229,840
Нижний защитный
интервал, кГц
-
176
176
176
336
176
176
176
320
176
176
176
336
176
176
176
320
176
176
176
336
176
176
176
320
176
176
176
336
176
176
176
Верхний защитный
интервал, кГц
176
176
176
336
176
176
176
320
176
176
176
336
176
176
176
320
176
176
176
336
176
176
176
320
176
176
176
336
176
176
176
176
При расчете максимально допустимой напряженности поля интерферирующего сигнала
необходимо учитывать защитное отношение, приведенное выше. Также необходимо учиты-
вать, что требуется защита ПС от интерферирующего в 99% мест, а не в 50%, определяемых
по кривым распространения. Поэтому для учета защиты в 99% времени вводится поправоч-
ный коэффициент 18 дБ.
190
ГЛАВА 4
С учетом защитного отношения, поправочного коэффициента и минимальной напря-
женности поля полезного сигнала (см. табл. 4.13) определяется максимально допустимая
напряженность поля интерферирующего сигнала (табл. 4.15).
Таблица 4.15. Максимально допустимое поле интерферирующего сигнала
Частотный
диапазон
III
Минимальная напря-
женность поля полез-
ного сигнала,
дБ/мкВ/м
58
Защитное отно-
шение, дБ
-10
Поправочный ко-
эффициент для
99% мест, дБ
-18
Максимально допусти-
мое поле интерфери-
рующего сигнала,
дБ/мкВ/м
30
4.3. Методы частотного планирования сетей подвижной связи
При проектировании системы радиосвязи с подвижными объектами и, в частности, сотовых
систем связи возникает необходимость в определении зоны обслуживания базовой станции
(БС), в которой будет обеспечена связь с заданными качеством и надежностью, и мини-
мально допустимого расстояния между БС сети связи, которые используют одни и те же
частотные каналы и поэтому могут создавать друг другу помехи.
Для расчета зон обслуживания БС и минимально допустимого расстояния между БС в
сети связи необходимо учитывать:
- мощности передатчиков БС и абонентских станций (АС);
- параметры антенно-фидерного тракта приемно-передающей аппаратуры (характери-
стики диаграммы направленности приемной антенны, ее действующая высота, потери
в антенно-фидерном тракте и т.п.);
- уровень внешних и внутренних шумов на входе приемника и его чувствительность;
- статистические закономерности распространения радиоволн в условиях пересеченной
местности и городской застройки;
- параметры радиоканала связи (характер местности, степень урбанизации и т.д.);
- электрические параметры применяемой аппаратуры (рабочая частота, тип модуляции,
ширина полосы пропускания приемника и т.д.);
- системные параметры систем связи с подвижными объектами (ССПО) (наличие ин-
термодуляционных помех, интенсивность телефонной нагрузки, характер повторного
использования частоты и т.д.).
Рассмотренные параметры определяются стандартами ССПО, которые используются
операторами систем подвижной связи в России. Кроме того, необходимо учитывать условия
распространения радиоволн в городе и пригородах. В ССПО связь осуществляется между
стационарной БС и подвижным абонентским терминалом, при этом параметры линии связи
(или канала связи) непрерывно изменяются. Поэтому при описании поведения сигналов,
распространяющихся в городских или пригородных условиях, пользуются статистическими
методами.
При распространении радиоволн в городских условиях существует несколько явлений,
вызывающих изменение сигнала в точке приема. Средний уровень сигнала главным обра-
зом обусловлен техническими характеристиками БС и АС, а также расстоянием между БС
и АС. Расчет среднего уровня потерь осуществляется на основании эмпирической модели
Окамура-Хата, которая представлена в Рекомендации МСЭ [3]. В этом случае местность
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
191
представляется как квазиплоская. Рельеф местности, а также здания, расположенные по
прямой, соединяющей БС и АС, вызывают экранирование и дифракцию передаваемого БС
сигнала. В результате происходят колебания сигнала относительно среднего уровня (мед-
ленные замирания), которые подчиняются логарифмически-нормальному закону распреде-
ления вероятности (или гауссовскому распределению в дБ). Наконец, неоднородности (зда-
ния, холмы и т.д.), находящиеся в окрестности точки приема, вызывают явление многолуче-
вости, т.е. в точку приема, помимо прямой волны от БС, поступают также множество отра-
женных от неоднородностей волн. В результате происходят колебания сигнала (быстрые за-
мирания) относительно уровня сигнала, подверженного медленным замираниям, которые
подчиняются вероятностному закону распределения Релея.
Таким образом, уровень принимаемого АС сигнала определяется средним уровнем за-
тухания, зависящим от расстояния и технических характеристик ССПО, который в свою
очередь имеет разброс, определяемый медленными и быстрыми замираниями. Разброс зави-
сит от требуемой вероятности приема сигнала БС в зоне обслуживания абонентов ССПО.
В данном разделе приведены метод расчета потерь распространения радиоволн и метод
частотного планирования сетей сотовой подвижной связи.
4.3.1. Модель Окамура-Хата
Методики, основанные на широком применении эмпирических графиков (модели Окамуры
и Рекомендации 370 и 529 МСЭ), достаточно неудобны для практического применения,
особенно при автоматизации расчетов с использованием ПК. Поэтому М. Хата получил ана-
литическую модель предсказания потерь распространения сигналов как результат прямой
аппроксимации кривых Окамуры.
Модель медианных потерь на трассах наземной подвижной связи Окамура-Хата зафик-
сирована в Рекомендациях и сообщениях МККР и положена в основу стандартной модели
COST 321 Хата, рекомендуемой ETSI. Проведенные практические исследования показыва-
ют хорошие результаты совпадения практически измеренных значений уровней сигналов и
рассчитанных с использованием модели Окамура-Хата.
Модель Окамура-Хата позволяет получать достаточно точные значения медианных по-
терь на трассах наземной подвижной связи при следующих ограничениях:
- частота сигнала/^ 100... 1500 МГц;
- дальность связи R= 1... 100 км;
- высота подъема антенны БС hBC = 30...200 м;
- высота подъема антенны AC hAC = 1... 10 м.
При этом в модели применяется достаточно удобная классификация типов местности:
- крупные города. Данная зона характеризуется наличием учреждений и индустриаль-
ных предприятий, большим числом высотных построек и небоскребов. Движение ав-
тотранспорта крайне оживленное практически для любого времени суток;
- небольшие и средние города. Плотно населенная зона с большим числом учреждений,
включающих отдельные высотные здания. Дорожное движение довольно интенсив-
ное и зависит от времени суток;
- пригород. Большое число строений преимущественно дачного типа, а также подсоб-
ных сооружений (типа склада, хранилища, небольшого магазина). Умеренное движе-
ние автотранспорта;
- сельская (открытая) местность. Незастроенная земля (открытое пространство). Не-
возделанная или частично обработанная земля с небольшими далеко отстоящими
группами строений.
192
ГЛАВА 4
В соответствии с этой моделью затухание сигнала, дБ, при распространении в город-
ских районах
L = 69,55 + 26,161g/- 13,821g hBC - a(hAC) + (44,9 - 6,551g hm)\gR, (4.21)
где/— рабочая частота, МГц; hBC — высота подъема антенны БС, м; hAC — высота подъема
антенны АС, м; R — дальность связи, км; афАС) — поправочный коэффициент, используе-
мый при высоте антенны АС, отличной от эталонной, равной 1,5 м.
Выражения для a(hAC) получаются различными для крупных и средних городов, а также
(в случае крупных городов) для разных частотных диапазонов:
для города средних размеров
a(hAC) = (1,1 \gf- 0,7)//АС - (l,561g/- 0,8); (4.22)
для крупного города
^AC) = 3,2(lgll,75/*AC)2-4,97. (4.23)
Потери при распространении в пригороде, дБ,
Zs = £-21g(/728)2-5,4, (4.24)
на открытой (сельской) местности
LQ = L - 4,78(lg/)2 +18,33 lg/- 40,94, (4.25)
где L — потери распространения в городских районах (4.21).
Размеры зоны покрытия базовой станции будут определяться дальностью связи между
БС и АС, которая получается путем решения первого уравнения связи:
^пс = ^изл - L(R, /fe, hAC) -BT- Вэ, (4.26)
где РПс — уровень мощности ПС на входе приемной антенны, дБ/мВт; Ризл — уровень эф-
фективной изотропно излучаемой мощности передатчика, дБ/мВт; L(R, /гБС, hAC) — затуха-
ние сигнала при распространении, дБ, определяемое по формулам (4.21)-(4.26); Вт — до-
полнительные потери сигнала, дБ, при работе с портативной АС, Вт = 3 дБ; Вэ — дополни-
тельные потери сигнала, дБ, при работе с портативной АС в здании или автомобиле (для ав-
томобиля Вэ = 8 дБ, для здания Вэ = 15 дБ).
Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика
-* изл — ^ прд — -^фпрд — -Одпрд — -^к ^прд? V*'*' ' )
где Рпрд = Ю^Рпрд + 30 — уровень мощности передатчика, дБ/мВт; РпРД — мощность пере-
датчика, Вт; 5фпрд = (Хпрд/фпрд — потери в фидере антенны передатчика, дБ; а^д — погонное
затухание в фидере антенны передатчика, дБ/м; /фпрд — длина фидера антенны передатчика, м;
^дпрд — потери в дуплексере на передачу, дБ; Вк — потери в комбайнере (устройстве сложе-
ния), дБ; Gnpfl — коэффициент усиления антенны передатчика в направлении связи, дБ.
Основным условием обеспечения связи будет необходимость превышения уровня мощ-
ности ПС на входе приемной антенны минимально необходимого уровня мощности Рисмш1,
дБм, определяемого техническими характеристиками приемника:
РПС мин = Рпрм + &ф прм + ^д прм — ^МШУ — ^прм? (4.28)
где Рпрм = 201gPJ,pM - 101g7?npM - 90 — чувствительность приемника, дБ/мВт; Р'ирм — чувст-
вительность приемника, мкВ (в случае, если чувствительность приемника задается в дБм, то
в качестве РпрМ используется именно это значение); RupM — входное сопротивление прием-
ника, Ом; 5фпрм = апрм /фпрм — потери в фидере антенны приемника, дБ; апрм — погонное за-
тухание в фидере антенны приемника, дБ/м; /ф ирм — длина фидера антенны приемника, м;
Вл прм — потери в дуплексном фильтре на прием, дБ; ^мшу — коэффициент усиления антен-
ного тракта приема (МШУ), дБ; GnpM — коэффициент усиления антенны приемника в на-
правлении связи, дБ.
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
193
В системах подвижной связи уровень мощности сигнала на входе приемной антенны
является случайной величиной, которая хорошо описывается логнормальным законом рас-
пределения. Для повышения вероятности обеспечения связи требуемого качества необхо-
дим дополнительный запас уровня мощности сигнала на входе приемной антенны Рпсдоп-
Этот запас определяется статистическими параметрами сигнала на трассах подвижной свя-
зи, а именно стандартными отклонениями сигнала по месту (а^, дБ) и по времени (<jh дБ).
При этом многочисленные экспериментальные исследования показали, что значение <jd за-
висит в основном от степени неровности местности и диапазона частот, ао( — от дальности
связи.
При распространении сигнала над холмистой поверхностью потери распространения
увеличиваются по сравнению со случаем среднепересеченной местности. Для оценки степе-
ни неровности местности используют параметр Ah, м, который может быть определен
по рис. 4.23 как разность между высотами //(90%) и //(10%) местности на трассе, превышае-
мые в 90% и 10% точек профиля соответственно. Параметр Ah позволяет ввести условную
классификацию типов местности (табл. 4.16).
Л, %
Рис. 4.23. Определение холмистости местности Ah
Таблица 4.16. Характеристика типов местности
Тип местности
Равнинная или водная поверхность
Равнинно-холмистая (среднепересеченная)
Холмистая (сильнопересеченная)
Гористая
Очень высокие горы, не менее
Значение параметра АЛ, м
0...25
25...75
75...150
150...400
400
Экспериментальные исследования, проведенные для многих районов, показывают, что для
расстояний свыше 10 км стандартное отклонение, дБ, для диапазона частот 300...3000 МГц
можно определить по формуле
Gj=9,51g(A/z/50) + 9. (4.29)
На расстояниях меньше 10 км стандартное отклонение зависит от дальности связи R, км.
Для практических вычислений эти данные в диапазоне 300...3000 МГц с высокой степенью
точности аппроксимируются формулой
а, = 4,118(Д) + 5. (4.30)
Стандартное отклонение сигнала по времени <jt зависит от дальности связи и для точек
приема, расположенных на расстоянии менее 100 км от передатчиков,
а, = 6,5 [1 - ехр(-0,036Д)]- (4.31)
194
ГЛАВА 4
Обобщенное значение стандартного отклонения сигнала по месту и по времени
а
£+о?.
Дополнительный запас уровня сигнала
^ПСдоп = ^тр^
(4.32)
(4.33)
где kjp — коэффициент логнормального распределения, обеспечивающий требуемую на-
дежность связи, определяется как аргумент нормальной функции распределения:
S(*Tp) = -jLjexp(f2/2)*,
л/2тг _J_
(4.34)
значение которой равно требуемой вероятности обеспечения связи и может быть найдено
путем решения уравнения (4.34). Некоторые значения к^ и Sfcp) приведены в табл. 4.17.
Таблица 4.17. Значения величин к
S(M
k
/vTp
0,5
0
0,6
0,253
тр И S(fcrp)
0,7
0,524
0,8
0,842
0,9
1,282
0,95
1,645
0,99
2,326
Таким образом, для того чтобы мощность сигнала на входе приемной антенны РПс, оп-
ределяемая по (4.26), превышала минимальную мощность сигнала на входе приемной ан-
тенны Рпсмиш определяемую по (4.28), исходя из чувствительности приемника, с заданной
вероятностью, необходимо, чтобы выполнялось условие
^ПС ^ РиС мин + PllC дош (4.35)
где Рдсдоп определяется по (4.29)-(4.35) и табл. 4.17 для заданной вероятности S.
Исходя из вышеизложенного, методика прогноза зон покрытия Б С для сетей подвижной
связи будет следующей.
1. В соответствии с выражением (4.27) вычисляется уровень эффективной изотропно из-
лучаемой мощности передатчика Ризл.
2. Определяется минимально необходимый уровень сигнала на входе приемной антен-
ны РПс мин по формуле (4.28).
3. Определяется величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала Рдсдош
обеспечивающего требуемую надежность связи.
4. Вычисляется требуемый уровень мощности сигнала на входе приемной антенны,
обеспечивающей необходимую надежность связи:
^ПС тр = ДпС мин + ^ПС дош (4.36)
5. Рассчитываются максимально допустимые потери при распространении сигнала на
трассе:
^доп = ^изл _ PllC тр _ Вт _ Дэ- (4.37)
6. Определяется максимальная дальность связи путем решения уравнения
L(R) = Laon (4.38)
относительно R. При этом в качестве высоты антенны /гБС выбирается эффективная высота
антенны БС.
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
195
4.3.2. Частотное планирование сетей сотовой подвижной связи
Определение размерности кластера. Сотовые сети подвижной связи строят на основе час-
тотно-территориальных планов. При этом обслуживаемую территорию разделяют на зоны
обслуживания БС. Сама БС располагается в центре такой зоны. Если на БС используется
ненаправленная антенна, то граница зоны обслуживания базовых станций есть окружность.
В такой модели границы трех соседних зон пересекаются в одной точке. Соединив точки
пересечения, получают границы зоны обслуживания БС в виде шестиугольника, называемо-
го сотой. Во избежание взаимных помех соседние БС должны работать на разных частотах.
При частотном планировании составляют кластер.
Число таких сот в кластере называется его размерностью. Как следует из разд. 4.1, по-
нятия размерности кластера, принятое в сотовых системах подвижной связи, совпадает с
понятием ромбического числа, принятого в сетях ТВ и ЗВ радиовещания. Поэтому размер-
ность кластера можно определять по табл. 4.2 ромбических чисел, полученных на основе
метода координационных колец.
Размерность кластера N = 7 удобна при шестиугольной соте. Действительно, возможны
разные частоты в одной центральной и шести пограничных сотах (рис. 4.24). Все частотные
каналы системы делят между БС кластера. Каждой БС присваивается группа каналов. Так,
если в подвижной системе используется всего Nf= 119 частотных каналов и кластер размер-
ностью 7, то группа частотных каналов, приходящихся на одну соту, содержит число частот
Nf 119
/с N 1
Рис. 4.24. Модель повторного использования частот
при размерности кластера /V = 7
196
ГЛАВА 4
Частотно-территориальный план составляют так, чтобы уровень интерференционных
помех не превышал допустимых значений для заданного стандарта, что позволяет много-
кратно повторять кластер и реализовать достоинства сотовых систем.
Основное достоинство любых сотовых систем — эффективное использование выделен-
ной полосы частот за счет многократного повторения кластера на территории. Это позволя-
ет обслуживать большое число абонентов при ограниченных ресурсах спектра частот.
На рис. 4.24 приведен фрагмент частотно-территориального плана для модели сети с ис-
пользованием кластера размерностью N=1. Цифрами обозначен номер группы рабочих
частот в соте. Жирными линиями выделен центральный кластер. Пунктиром показаны пути
прихода интерференционных помех совмещенного канала на АС, находящуюся на границе
соты 1.
Рассмотрим случай, когда на вход антенны АС поступают полезный сигнал и шесть ме-
шающих сигналов (см. рис. 4.24). Мощность сигнала АС, принимаемого антенной,
P«=PJL, (4.39)
где Pts — излучаемая мощность передатчика; L — потери, которые при использовании мо-
дели Окамуры-Хата определяются по формуле (4.21) и могут быть записаны в виде
L(RJ) = ю-6'955/-2'616^1'382^4'49-0'6551^^. (4.40)
Из (4.40) следует, что мощность сигнала, принимаемого антенной АС, обратно пропор-
циональна расстоянию до источника сигнала:
Р Р
Р = = —— (4 41)
Cft-(4,49-0,6551g(/O CR~X' '
где С = ю-6'955/-2'616^1'382; х = 4,49 - 0,6551g(M).
Очевидно, что наименьшее отношение сигнал/помеха будет на границе сот. Из рис. 4.24
следует, что суммарная мощность мешающих сигналов
/Е=/1+/2+/з+/4+/5+/6. (4.42)
В соответствии с (4.41) и рис. 4.24 помехи от соответствующих базовых станций равны:
/, = Pts /C(D + R3 Г ; h = Pts/c (JD2+DR3+Riy ;
/3 = Pts/c^D2-DR3+R^X; /4 = pJC{D-R,y' ; (4.43)
/, = p^c[4d2-dr3+riY ■ i6 = pj c[JrF7nR~^y.
где D — расстояние между БС, работающими в совмещенных каналах; R3 — радиус зоны
обслуживания БС.
Из (4.42) и (4.43) следует, что суммарная мощность помех для однородной и регулярной сети
1х=Р*
12 2 1
C^D+R^ C(№+DR3+R3y C(^-DR3+R3y С^~^~
Тогда отношение сигнал/помеха
(4.44)
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
197
Учитывая, что коэффициент соканального повторения q = D/R3, запишем (4.45) через
значение этого параметра:
4 ' (4.46)
7s (q + \y+2(4q2+q + l)X +2(^q2-q + l} *+(?-l)~*
Для того чтобы найти коэффициент соканального повторения q, необходимо решить
уравнение (4.46) для отношения сигнал/помеха, определяемого стандартом сотовой под-
вижной связи. После определения параметра q по (4.46) можно определить необходимую
размерность кластера для данного стандарта сотовой связи. Необходимо отметить, что раз-
мерность кластера определяется из универсальной модели однородной сети [4] и берется из
ряда чисел
N=1,3,4,7,9, 12, 13, 16, 19, 21,25, 27 и т.д. (4.47)
Для повышения эффективности использования выделенного диапазона частот, т.е. для
уменьшения коэффициента соканального повторения частот q, в сотовых системах подвиж-
ной связи на БС используют секторные антенны с шириной главного лепестка диаграммы
направленности 0О,5 = 60°, 90° или 120°. Кроме того, необходимо учитывать плотность рас-
пределения нагрузки на территории города [10, 11], что приводит при ограниченном числе
каналов на БС, к увеличению плотности размещения базовых станций в центре города и
уменьшению их плотности на окраинах.
Частотное планирование. Для составления полного частотного плана сети сотовой
подвижной радиосвязи (СПР), т.е. плана внедрения конкретных номиналов частот для каж-
дой из БС, установленных на территории города, необходимо предварительно определить
основные параметры этого плана [12]:
- размерность кластера N;
- число М секторов обслуживания в одной соте (М= 1 при 0О,5 = 360°; М = 3 при 0О,5 =
= 120° иМ= 6 при 90,5 = 60°, где 0о,5 — ширина диаграмм направленности антенн БС);
- число к БС, которые необходимо установить на территории города;
- радиус одной соты7?з, км;
- уровень мощности передатчика БС РБс, дБВт;
- высота подвеса /г^, м, антенны БС (высота антенны АС принимается равной hAC = 1,5 м).
Перечисленные параметры можно определить, если известны следующие данные:
- F — полоса частот, МГц, выделенная для передачи сигналов БС сети СПР в данном
городе;
- Fk — полоса частот, МГц, занимаемая одним частотным каналом сети СПР;
- па — число абонентов, которые одновременно могут использовать один частотный ка-
нал (для системы NMT па = 1, для GSM па = 8);
- Na — число абонентов, которое должна обслуживать сотовая сеть СПР в данном городе;
- р — активность одного абонента в час наибольшей нагрузки, Эрл;
- ра — допустимая вероятность блокировки вызова в сотовой сети СПР;
- ро — необходимое защитное отношение для приемников сети СПР;
- pt — процент времени, в течение которого допускается, чтобы отношение сигнал/по-
меха на входе приемника в сети СПР было меньше защитного отношения р0;
- S— площадь города, км2, в котором развернута сотовая сеть СПР;
- а — параметр, дБ, определяющий диапазон случайных флуктуации уровня принимае-
мого сигнала в месте приема (для сети СПР а = 4... 10 дБ);
- Рас — чувствительность приемника АС, дБВт;
- GBc — коэффициент усиления антенны БС, дБ.
198
ГЛАВА 4
Процедура определения основных параметров частотного плана для сети СПР состоит
из восьми этапов.
1. Определяется общее число частотных каналов, выделяемых для развертывания сото-
вой сети СПР в данном городе:
nk=int(F/Fk),
где int(x) — целая часть числа х.
2. Вычисляется необходимая размерность кластера при заданных р0 и ри для чего ис-
пользуется соотношение
p(N) = 100 J cxp(-t2 /2)dt,
[101g(l/pe)-po]/(ccp)
вывод которого приведен в [9]. Данная формула связывает процент времени p(N), в течение
которого отношение сигнал/помеха на входе приемника АС ниже защитного отношения р0.
Величины ре и ар зависят от параметров q = D/R3 = yJ3N, a, a также от М. Процент време-
ни p(N) убывает с ростом N При заданных р0, а и М = 1; 3; 6 выполняется расчет значений
p(N) для нескольких величин N (т.е. q). Значение N, при котором выполняется условие
p(N) <ph принимается за размерность кластера сети СПР.
3. Находится число частотных каналов, которое используется для обслуживания або-
нентов в одном секторе одной соты:
ns =int(nk/MN).
4. Определяется допустимая телефонная нагрузка в одном секторе одной соты, Эрл,
А:
п0 +Jn/2 + 2n0ln[paylnn0/2)-y]n/2, pa >2/(тш0),
где щ = nsna. Вывод данной формулы приведен в [12].
5. Рассчитывается число абонентов, обслуживаемых одной БС при заданной вероятно-
сти блокировки,
NBC =МЫ(А/$).
6. Определяется число БС в сотовой сети
^=int(A^BC).
7. Находится радиус одной соты
R3=jS/(nK).
8. Вычисляется РБС при hBC = const, либо hBC при РБС = const, для чего применяют урав-
нение (4.1)
^Ac=^c+GBc-69,55-26,161g(/MriI) + 13,821gABC-(44,9-6,551gABC)lgi?3.
Таким образом, приведенная процедура позволяет найти все требуемые параметры час-
тотного плана сети СПР. При составлении полного частотного плана необходимо, зная число
частотных каналов, приходящихся на каждую БС, и конфигурацию кластера, используемого
для построения сотовой сети, определить конкретные номиналы частот, которые выделяются
для работы всех БС одного кластера. Причем должны быть сведены к минимуму помехи меж-
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
199
ду сотами, в которых применяются соседние частотные каналы, а также интермодуляционные
помехи между частотными каналами, задействованными в одном секторе соты.
Примеры частотного планирования [12]. Рассмотрим два примера частотного плани-
рования сотовых сетей СПР стандартов NMT и GSM. В обоих примерах зададим следую-
щие данные:
F = 7,2 МГц; р = 0,025;ра = ОД,pt= 10%, а = 6 дБ; S = 706,8 км2; Na = 60000;
hBC = 30 м; GEC = 12 дБ.
Пример 1. Дополнительные исходные данные для системы NMT-900:
ро = 18 дБ; Fk = 0,025 МГщрАС = -143 дБВт; па = 1.
В рассматриваемом случае ^=288. Расчет по п. 2 показывает, что для заданных р0 npt
имеем N = 6 и М= 6, причем щ = 8; А = 5,2; Л^бс = 1248; К = 48; R0 = 2,16 км; РБс = 25 мВт.
Пример 2. Дополнительные исходные данные для системы GSM:
ро = 9 дБ; Fk = 0,2 МГщрАС = -132 дБВт; па = 8.
В данном случае пк = 36. Расчет по п. 2 показывает, что при заданных р0 и pt получим
Л^ = 4иМ=3,причем^ = 3;Л = 20,6;Л^бс = 2472;А:=25;Ро = Зкм;Рбс= 1 Вт.
Сравнивая результаты двух рассмотренных примеров, нетрудно заметить, что примене-
ние системы GSM, обладающей существенно большей, чем у NMT, помехоустойчивостью,
позволяет создать сотовую сеть СПР с гораздо меньшим (почти в 2 раза) числом БС. Каж-
дая БС системы GSM имеет большую зону покрытия и обслуживает большее число абонен-
тов. Поэтому капитальные затраты на строительство сети СПР с использованием стандарта
GSM оказываются более низкими по сравнению со стандартом NMT.
Сравнение СПР по эффективности использования радиочастотного спектра [13].
Сети сотовой подвижной связи (СПС) начали развивать в 80-х годах. Системы первого по-
коления были аналоговыми, в них использовалось частотное разделение каналов (FDMA).
В ряде европейских государств были распространены аналоговые системы первого поколе-
ния стандарта NMT, работающие в диапазонах 450 и 900 МГц; в США, некоторых странах
американского континента и Азии действовали системы AMPS диапазона 800 МГц.
Следует отметить, что по эффективности использования РЧС все аналоговые системы
указанных выше стандартов практически эквивалентны, и поэтому выводы, сделанные в от-
ношении одной из них, можно отнести ко всем остальным.
Многообразие стандартов не позволяет существенно снижать стоимость производства
оборудования. Поэтому в странах западной Европы в рамках СЕРТ (Европейской конфе-
ренции Администраций связи) разрабатываются общеевропейские стандарты на новые
системы радиосвязи диапазона 900 МГц. С 1992 г. началось широкое внедрение сетей
СПС на базе цифровой системы второго поколения стандарта GSM, в которой использу-
ется временное разделение каналов (TDMA). Система обладает повышенной помехо-
устойчивостью по сравнению с аналоговыми системами, что позволяет увеличить повто-
ряемость частот на обслуживаемой территории и таким образом повысить эффективность
использования РЧС.
Аналогом системы GSM в диапазоне 2 ГГц служит система общеевропейского стандар-
та GSM-1800, имеющая две разновидности. В первой из них — GSM-1800(8) — в одном
частотном канале одновременно могут работать восемь абонентов, во второй —
GSM-1800(16) — число абонентов удваивается. Стандарт AMPS также имеет две модифи-
кации. В аналоговой системе AMPS(l) в одном частотном канале передаются сигналы толь-
200
ГЛАВА 4
ко одного абонента, в цифровой же системе AMPS(3) в одном канале методом TDMA пере-
даются сигналы трех абонентов.
В 1993 г. фирмой Qualcomm была разработана система СПС с кодовым разделением ка-
налов (CDMA) [14]. В 1995 г. завершились разработка и испытания европейской системы
СПС, в которой также применяется CDMA [15]. Было показано [16, 17], что эффективность
использования РЧС в сетях СПС с CDMA может быть существенно выше, чем в сетях СПС
с FDMA и TDMA. В [12, 13] предложена методика определения основных параметров сетей
СПС, на основе которой могут быть получены зависимости полосы частот, необходимой
для обслуживания абонентов с требуемым качеством, от числа БС (сот) сетей, числа абонен-
тов, обслуживаемых одной БС, радиуса соты и мощности передатчика БС в расчете на одного
активного абонента. Далее такие зависимости определены для основных видов стандартов
систем СПС, работающих в диапазоне 2 ГГц. На основе их сопоставления делаются выводы
об эффективности использования РЧС в сетях СПС, создаваемых на основе различных сото-
вых систем. Исходные данные о параметрах систем разных стандартов можно найти в [18].
Рассмотрим примеры планирования в перспективном диапазоне 2 ГГц сетей СПС. Та-
кое планирование требует задания определенных исходных данных, которые могут быть
разбиты на несколько групп.
К первой группе относятся данные, связанные с качеством обслуживания абонентов в сети
СПС, ко второй — исходные данные, необходимые для проектирования сети, а к третьей —
данные, определяющие параметры используемой системы. Перечень необходимых исход-
ных данных и параметров, использованных в приведенном ниже анализе, приведены
в табл. 4.18.
Таблица 4.18. Определение параметров, используемых при расчетах
Группа
парамет-
ров
1
2
Пара-
метр
Р
А
Pt
Ро
S
ст
А^а
Вг
Рг
Наименование параметра
Средняя активность одного абонента, Эрл
Вероятность потери вызова из-за занятости канала
Допустимый процент времени ухудшения качества
связи, %
Защитное отношение (отношение сигнал/помеха),
определяющее качество связи, дБ
Площадь города, км2
Дисперсия флуктуации уровней полезных
и мешающих сигналов, дБ
Количество абонентов, которое следует
обслужить в данном городе
Полоса частот, выделенная для организации сети
СПС, МГц
Чувствительность приемника, дБВт
Значения параметра, ис-
пользованного в анализе
0,025
0,1
1
9(GSM-1800)
20 (AMPS)
5 (CDMA)
800 (большой город)
60 (средний город)
8 (большой город)
6 (средний город)
100 000, 30 000 и 10 000 —
большой город
30 000,10 000 и 5 000 —
средний город
2<БГ<30
-132(GSM-1800)
-143 (AMPS)
-153 (СМА)
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
201
Продолжение таблицы 4.18
Группа
парамет-
ров
3
Пара-
метр
G
he
иа
Fk
Наименование параметра
Коэффициент усиления антенны БС, дБ
Высота подвеса антенны, м
Число абонентов, которые используют один
частотный канал или один псевдослучайный
сигнал
Полоса частот, занимаемая одним частотным
каналом, кГц
Значения параметра, ис-
пользованного в анализе
12
40
8и16для(О8М-1800)
1 и 3 для (AMPS)
1 для (CDMA)
200(GSM-1800)
30 (AMPS
Br (CDMA)
На основании данных из табл. 4.18 в ходе проектирования сетей СПС необходимо опре-
делить:
- М — число секторов, на которые разбивается каждая из сот в результате применения
на БС секторных антенн;
- Абс — число абонентов, которое может быть обслужено одной БС;
- К — число БС, которые должны быть построены для организации сети СПС, обслу-
живающей данное количество абонентов;
- R3 — радиус соты (зон обслуживния одной БС), км;
- Pr — уровень мощности излучения БС, приходящаяся на одного активного абонента,
дБВт.
В результате проведенных расчетов [13] было установлено, что с увеличением полосы
частот, выделяемой сети СПС, число абонентов, обслуживаемых одной БС, возрастает. Сле-
дует также отметить, что при заданной полосе частот, выделенной для работы сети, различ-
ные системы СПС существенно отличаются по числу абонентов, обслуживаемых одной БС.
Наибольшее число абонентов может быть обслужено в сети СПС, в которой используется
система CDMA, наименьшее — в сети с системой AMPS(l). Применение на БС трех- и шес-
тисекторных антенн вместо ненаправленных, как правило, увеличивает число абонентов,
обслуживаемых одной БС, особенно в случае широкой полосы частот, выделяемой сети
СПС. Если эта полоса невелика, то применение секторных антенн, как следует из [13], мо-
жет оказаться нерациональным. Это объясняется тем, что разбиение отдельных сот на сек-
торы с помощью направленных антенн на БС уменьшает число абонентов, обслуживаемых в
каждом секторе. Причем в соответствии с законом Эрланга при заданной вероятности блоки-
ровки вызова снижается эффективность использования каналов связи в каждом секторе, что
может приводить к общему уменьшению числа абонентов, обслуживаемых в данной соте.
В [13] представлены также зависимости числа БС от полосы частот, выделенной сети
СПС, для разных систем, типов городов и числа абонентов сети для Na = 30 000 и а = 8 дБ.
Эти зависимости показывают: необходимая полоса частот уменьшается, если в сети СПС
используется большее число БС; при заданной полосе частот число БС, которое необходи-
мо иметь в сети СПС для обслуживания заданного числа абонентов, существенно зависит
от выбранной системы СПС. Наименьшее число БС требуется построить в сети СПС, в ко-
торой применяется система CDMA.
Сопоставим применение различных систем СПС с точки зрения эффективности использо-
вания спектра. Очевидно, что эффективность системы СПС тем выше, чем большее число або-
нентов может быть обслужено одной БС при заданной общей полосе частот, выделенной для
202
ГЛАВА 4
работы сети. Если это число значительно, то число БС в сети невелико и соответственно стои-
мость строительства и эксплуатации такой сети может оказаться сравнительно небольшой.
В табл. 4.19 указано число абонентов, обслуживаемых одной БС для разных систем
СПС при Вг = 11 МГц. Данные этой таблицы показывают следующее.
1. Система CDMA существенно превосходит все остальные сравниваемые системы по
числу абонентов, которые в заданной полосе частот могут быть обслужены одной Б С. По
сравнению с системой GSM-1800(16) система CDMA дает выигрыш в числе абонентов в
З...6раз.
2. В системе GSM-1800(8) одной БС может быть обслужено такое же число абонентов,
что и в системе AMPS(3), либо несколько большее.
3. Система первого поколения AMPS(l) морально устарела и значительно уступает со-
временным системам СПС в плане эффективности использования спектра, так как может
обслужить наименьшее число абонентов.
4. Применение на БС трехсекторных антенн вместо ненаправленных наиболее эффек-
тивно в системе CDMA, в которой они позволяют увеличить число абонентов, обслужива-
емых одной БС, более, чем в два раза. В остальных системах трехсекторные антенны увели-
чивают число абонентов на 20...30%, а применение шестисекторных антенн может даже
уменьшить число абонентов и поэтому нерационально.
5. На число абонентов существенно влияют условия распространения радиоволн, харак-
теризуемые параметром а в большом городе (а = 8 дБ); одна и та же система СПС может
обслужить одной БС меньшее число абонентов, чем в среднем (а = 6 дБ).
Таблица 4.19. Число абонентов, обслуживаемых одной БС, для разных систем СПС
при Вг- 11 МГц
Полоса
частот
СПС
Бг,МГц
10
6
10
6
Тип
города
большой
(а = 8 дБ)
средний
(а = 6 дБ)
Число абонентов jVbc, обслуживаемых одной БС, в системе
AMPS
«а=1
300/400/450
120/120/130
600/700/800
200/230/270
щ=3
1200/1750/2200
500/700/850
1860/1900/2000
950/1050/1200
GSM-1800
щ =8
1100/1600/1250
500/520/1250
2000/2500/3000
1000/1500/1250
«а = 16
2500/2700/2600
1250/1500/2600
4500/5500/7000
2500/2700/2600
CDMA
Иа = 1
7500/15600
5000/11300
11000/23500
6500/15700
Примечание. Для систем AMPS и DCS-1800 число абонентов приведено соответственно при А/= 1,
3,6, для CDMA — при М= 1,3
В табл. 4.20 приведено число БС, которые должны быть развернуты на территории го-
рода для различных систем СПС в случае, когда в сети СПС используются трехсекторные
антенны и обслуживается заданное количество абонентов. Анализ этой таблицы также по-
казывает значительное преимущество системы CDMA над другими системами. В сети СПС,
которая создана на ее основе и которая обслуживает 100 тыс. абонентов, должно быть раз-
вернуто всего 11 БС, если для работы сети выделена полоса частот 6 МГц. Система
DCS-1800(16) требует при тех же условиях строительства почти в 6 раз большего числа БС.
Из табл. 4.20 следует, что уменьшение полосы частот, выделяемой для работы сети СПС,
приводит к необходимости увеличения числа БС в сети, причем, если для системы CDMA
при уменьшении полосы частот с 10 до 6 МГц это увеличение не очень значительно, то для
других систем оно может составлять два и более раз.
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ 203
Таблица 4.20. Определение числа базовых станций для разных систем сотовой связи
Полоса
частот
СПС
Вп МГц
10
6
10
6
Тип
города
Большой
Средний
Число
обслуживаемых
абонентов
100000
30000
10000
100000
30000
10000
100000
30000
10000
100000
30000
10000
Число базовых станций, которые необходимо развер-
нуть на территории города, для системы СПС (М= 3)
AMPS
«а = 1
400
120
40
760
225
75
55
19
9
140
40
22
иа = 3
60
28
9
140
40
14
15
5
3
30
10
5
GSM-1800
иа = 8
65
20
7
160
49
17
13
5
3
20
7
4
иа = 16
25
9
3
65
20
7
6
2
1
9
3
2
CDMA
«а = 1
8
2
1
11
3
1
2
1
1
2
1
1
Нужно отметить, что условия распространения радиоволн существенно влияют на чис-
ло БС, которые должны быть установлены в сети СПС. Если сопоставить данные табл. 4.19
для Na = 30000 и 10 000 для большого (а = 8 дБ) и среднего (а = 6 дБ) городов, то нетрудно
заметить, что в большом городе, для которого характерны более сложные условия распро-
странения радиоволн, число БС должно быть в 3.. .4 раза больше.
Существенно зависит число БС в сети от выбранной системы СПС. Система
GSM-1800(8) требует в ряде случаев строительства в 1,3... 1,5 раза меньшего числа БС по
сравнению с системой AMPS(3). Что касается системы AMPS(l), то она может быть приме-
нена лишь в тех случаях, когда число обслуживаемых в сети абонентов невелико, а выде-
ленная для работы сети полоса частот достаточно широка.
4.3.3. Оценка эффективности использования РЧС
в сетях радиосвязи и вещания
Одним из важнейших вопросов, возникающих при организации любой радиослужбы в отве-
денной для ее работы полосы частот, является следующий: какая минимальная полоса час-
тот требуется для покрытия региона сетью примыкающих зон обслуживания, в каждой из
которых должно быть организовано заданное число частотных каналов? Этот вопрос в тече-
ние ряда лет изучался в 1-й Исследовательской комиссии Бюро радиосвязи МСЭ, и резуль-
таты выполненных в этом направлений исследований отражены в Отчете МСЭ [19] и Спра-
вочнике по управлению РЧС [20]. Один из подходов к решению этого вопроса для сетей
подвижной связи и вещания, который отражен в [19-21], изложен в данном разделе.
При определении минимальной полосы частот, необходимой для покрытия региона се-
тью примыкающих зон обслуживания, исходными данными являются технические характе-
ристики применяемого приемопередающего оборудования, метод модуляции и требования
к качеству воспроизведения информации. Однако важно знать не только минимальную по-
лосу частот, которую необходимо выделить для создания такой сети, вид модуляции, ис-
204
ГЛАВА 4
пользуемый для передачи сообщений, но и потенциальный предел сокращения полосы час-
тот в сетях связи и вещания при применении оптимальных методов передачи и приема сиг-
налов с идеальными характеристиками приемопередающего оборудования. Такую предель-
но минимальную полосу, необходимую для создания сети радиосвязи или вещания, которая
дальше обозначена FonT, можно определить на основе теории информации [20, 21]. Зная FonT,
эффективность использования РЧС можно выразить отношением полос частот FonT и Fc, не-
обходимых для организации сети на базе «оптимальных» и реальных РЭС: ц = F0UT/FC.
На рис. 4.25 представлена сеть радиосвязи или вещания, построенная на базе регуляр-
ных сеток. При этом решается задача покрытия определенного региона сетью примыкаю-
щих зон обслуживания. Для каждой зоны отводится один или несколько частотных кана-
лов, причем один и тот же канал может использоваться в разных зонах на основе их надле-
жащего территориального разноса. Для некоторого упрощения выкладок рассматривалась
сеть с зонами в виде квадратов одних и тех же размеров (см. рис. 4.25). Базовые станции
в системах подвижной связи или вещательные передатчики расположены в центре зоны.
Размер г зоны обслуживания считается заданным. В зонах, помеченных на рис. 4.25 одной и
той же цифрой, может использоваться один и тот же частотный канал, если расстояние R
между этими зонами обеспечивает необходимое ослабление помех.
В идеализированной сети на базе рав-
ных квадратов при использовании в каж-
дой зоне Мс частотных каналов, как видно
из рис. 4.25, общее число каналов, необхо-
димое для покрытия сетью всего региона
N = Mc{int[R/(2r)] + l}2,
где int [х] — целая часть числа х.
Если обозначить через Fm полосу час-
тот одного канала, то полная полоса час-
тот, отводимая сети,
^c = ^V (4.49)
При анализе удобно рассматривать
значения этих полос, отнесенные к полосе
частот модулирующего сигнала F0:
R
— 2г —
1
X
•
2
: • :
а
1
3
\ •
V
R<2^\
z Ф z
Ф
3
(<
))
(<
))
•
))
Г\
•
—SS—
1
•
2
z Ф z
Vi
3
•
4
^ • s
•
3
Рис. 4.25. Сеть радиосвязи
или вещания с регулярной сеткой
■■F„/Fn и F
-FJF0.
В соответствии с математическими моделями, широко используемыми для оценки ос-
лабления уровня сигналов с изменением расстояния /, множитель ослабления уровня сигна-
ла V(J) изменяется как V(J) = а/1, где к в зависимости от высоты подвеса антенны и рас-
стояния может принимать значения от 2 до 4. При этом отношение сигнал/помеха на входе
приемника имеет вид
Р 4{r) ' P 1 + 2-(4+2)/2'
(4.50)
Из (4.50) и (4.47) следует
Д/г = (4р/р)1/(А+2) и JV = Mc{[(l/2)(4p/p)1/(A+2)] + 2}2.
Отношение р на входе приемника не должно быть меньше защитного /?s, т.е. величины,
при которой обеспечивается необходимое отношение р0 сигнал-шум на его выходе. Для
разных видов модуляции в [21] получены формулы для ps(p0).
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
205
Для оптимальных РЭС в соответствии с положениями теории информации получена
следующая формула для ps(p0):
ps(Po) = (l + p0)1/^-l. (4.51)
Выражение (4.51) справедливо для оптимальных «по Шеннону» РЭС, когда передача и при-
ем информации осуществляются оптимальными методами. Из (4.49) видно, что при
ро = const и использовании более широкополосных видов модуляции (большие Fm) необхо-
димое значение р^ уменьшается.
Для частотной модуляции (ЧМ) соотношение, связывающее ps, p0 и Fm, имеет вид
Ps(Po) :
Х2Ро/
^т{рт-1)2
(4.52)
пик-фактор сообщения
где Fm =2(\ + yjnQ)\ me — эффективный индекс модуляции; %
(обычно полагают % = 3.. .4).
Для амплитудной модуляции с одной боковой полосой частот (АМ-ОБП) справедливо
соотношение р^ =р0.
Для кодово-импульсной модуляции (ИКМ), использующей для передачи сообщений п
разрядов и метод передачи с помощью класса сигналов, относящегося к М-позиционной фа-
зовой манипуляции (М-ФМ),
Ps(Po)= [2(«/i?m+l)ln2 + p0]/sin2(7i2-(2B/#™)), (4.53)
2/7
где Fm
1км
ир0=2^
-1
Для системы n-ИКМ, использующей позиционные сигналы вида 16-КАМ, формула для
ps(p0) имеет вид
Ps(Po)= 10{ln[l80/7i0hTl80p7] + lnpo}.
(4.54)
С использованием приведенных формул получены зависимости Fc (FM). Они имеют вид
пилообразных линий, как показано на рис. 4.26, для сети, использующей оптимальные РЭС
при к = 3 и двух значениях р0, а также для ЧМ при одном значении р0. Указанные в разры-
вах линии квадраты целых чисел 4, 9, 16 и т.д. показывают, сколько частотных каналов N
необходимо для создания сети при одном частотном канале на зону, т.е. приМс = 1.
Из рис. 4.26 видно, что увеличение Fm может быть выгодным лишь тогда, когда одновре-
менно скачком уменьшается отношение R/r, т.е. N; штрихом отмечены минимумы кривых
Fc(Fm). Хорошо видно наличие оптимальных значений Fm0, при которых Fc(Fm0) имеет ми-
нимум. С увеличением р0 увеличиваются как Fm0, так и Fc(Fm0). При этом для организации
сети при всех видах модуляции, кроме АМ-ОБП, и при всех рассмотренных значениях р0 тре-
буется девять частотных каналов. Число каналов для АМ-ОБП указано в табл. 4.21.
Таблица 4.21. Число каналов для АМ-ОБП
Ро, ДБ
AUi
24
16
30
25
36
36
42
49
206
ГЛАВА 4
На рис. 4.27 приведены зависимости значений Fc0(Fm0) от р0 для оптимальных РЭС,
а также зависимости ju(p0) для всех остальных рассматриваемых видов модуляции при тех
же условиях. Для всех видов модуляции Fc0 = (Fc0opt /ц). Зависимости на рис. 4.27 иллюст-
рируют эффективность использования РЧС (ЭИРЧС) при всех рассматриваемых видах мо-
дуляции по отношению к оптимальным РЭС. Худшей является ЧМ, поскольку при ее ис-
пользовании требуемая для организации сети полоса частот примерно в 5 раз больше, чем
для оптимальных РЭС. Наиболее близкой к оптимальной для всех значений р0 является
16-позиционная система с ИКМ, которая требует для организации сети всего лишь в 1,5
раза более широкой полосы частот, чем для оптимальных РЭС, даже в случае приема сооб-
щений с весьма высоким качеством. Из цифровых методов передачи ИКМ-М-ФМ наилуч-
шей для рассматриваемых условий является система с М = 8, а наихудшей — с М = 4.
1 3 10 30 FM 24 30 36 Ро,дБ
Рис. 4.26. Зависимости Fc(FM) Рис. 4.27. Зависимости ^с0(р0) и ju(p0)
Интересно также отметить, что при невысоких требованиях к качеству приема сообще-
ний наиболее близкой к оптимальным РЭС будет АМ-ОБП. Однако ЭИРЧС АМ-ОБП за-
метно падает при повышении требований к качеству приема сообщений, особенно если
учитывать влияние нестабильности частоты реальных передатчиков.
Достоинство приведенного критерия состоит в том, что он позволяет определить эф-
фективность использования РЧС сетей РЭС, в которых применяются конкретные виды и па-
раметры модуляции по отношению к потенциальному минимуму, обеспечиваемому идеаль-
ной радиосистемой.
Понятие «идеальная радиосистема» может быть в каждом конкретном случае достаточ-
но четко определено на основе выбранной модели идеализированной сети и использования
оптимальной системы передачи и приема сообщений «по Шеннону», характеристики кото-
рой определяются выражением (4.51). Основываясь на этих показателях, можно определять
допустимые отклонения характеристик приемного и передающего оборудования от идеаль-
ных, рассматривая их влияние на изменение ЭИРЧС.
МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
207
Контрольные вопросы к главе 4
1. Что такое идеализированная сеть радиосвязи?
2. Поясните параметры элементарного треугольника идеализированной сети.
3. Поясните взаимосвязь между параметрами идеализированной сети и числом необходимых частот-
ных каналов.
4. Поясните смысл ромба совмещенных каналов в идеализированной сети.
5. Что такое ромбические числа для идеализированной сети?
6. Приведите пример распределения каналов в ромбе совмещенных каналов с использованием метода
триад.
7. Поясните взаимосвязь параметров в универсальной модели однородной сети
8. Приведите примеры ромбов совмещенных каналов для сетей под номерами 1 и 2 в универсальной
модели однородной сети.
9. Поясните связь номеров сетей и ромбов совмещенных каналов в универсальной модели однородной
сети.
10. Приведите примеры для распределения каналов в ромбе совмещенных каналов при N = 4 и 9.
11. Приведите полосы частот, выделенные для ТВ и ЗВ вещания.
12. Поясните смысл защитного отношения.
13. Что такое СНЧ и как он влияет на уровень помех в сетях ТВ вещания?
14. Что такое частотно-пространственные ограничения в сетях ТВ и ЗВ вещания?
15. Поясните, что такое холмистость местности и как она учитывается при расчетах в сетях ТВ и ЗВ ве-
щания.
16. Поясните с использованием кривых распространения порядок определения напряженности поля.
17. Поясните условия обеспечения качественного приема сигналов в сетях ТВ и ЗВ вещания.
18. Что такое защищенность приемных антенн?
19. Поясните, что такое межканальные помехи в сетях ТВ и ЗВ вещания.
20. Какое количество ближайших помех учитывается в идеализированной сети?
21. Поясните причины не оптимальности частотного планирования при использовании координационно-
го расстояния.
22. Что такое коэффициент использования передатчика в сетях ТВ и ЗВ вещания?
23. Поясните смысл коэффициента взаимного влияния при частотно-территориальном планировании.
24. Поясните смысл координационного кольца при частотно-территориальном планировании.
25. Поясните смысл оптимальности частотно-территориального планирования при использовании мето-
да координационных колец.
26. Поясните алгоритм распределения частотных каналов методом координационных колец.
27. Укажите предельные значения параметров, при которых применима модель Окамуры-Хата.
28. Приведите классификацию типов местности в модели Окамуры-Хата.
29. Поясните смысл формулы для определения затухания в модели Окамуры-Хата.
30. Поясните смысл уравнения, по которому определяется дальность связи.
31. Что такое эквивалентная изотропно излучаемая мощность?
32. Как определяется холмистость местности?
33. Поясните последовательность расчета зоны покрытия базовой станции.
34. Что такое кластер в сети сотовой подвижной связи?
35. Поясните методику определения размерности кластера.
36. Приведите набор параметров базовой и мобильной станций, необходимых при частотно-территори-
альном планировании.
37. Поясните процедуру определения основных параметров частотного плана для сотовой сети подвиж-
ной связи.
38. Поясните эффективность использования частотного спектра сотовыми сетями подвижной связи раз-
ных стандартов.
39. Сравните эффективность сотовых сетям подвижной связи разных стандартов по количеству обслу-
живаемых абонентов.
40. Сравните эффективность сотовых сетям подвижной связи разных стандартов по необходимому ко-
личеству базовых станций для обслуживания заданного количества абонентов.
Глава 5
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЭМС РЭС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ
ПОМЕХ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ
Традиционными методами обеспечения ЭМС РЭС являются организационные меры, приме-
няемые при их планировании и направленные на обеспечение необходимого частотно-тер-
риториального разноса между РЭС, которые могут создавать друг другу помехи. Однако
эти методы, являясь пассивными, не позволяют достичь высокой эффективности использо-
вания РЧС. Это может быть достигнуто путем применения активных методов — разного ро-
да устройств подавления помех.
Помехи, возникающие при работе систем связи в общих либо соседних полосах частот,
могут быть как непрерывными, так и импульсными. Непрерывные помехи часто возникают,
в частности, на магистральных (радиорелейных и спутниковых) линиях связи. В течение
многих лет на таких линиях применялись системы связи, в которых использовались частот-
ное уплотнение (ЧУ) и частотная модуляция (ЧМ). Эти системы используются и в настоя-
щее время, хотя в последние десятилетия все большее распространение получают системы
связи с цифровыми видами модуляции. Типичным видом непрерывных помех в системах с
ЧМ являются помехи от аналогичных систем, также использующих ЧМ. Так, например, на
прием сигналов на станциях радиорелейных систем либо на Земных станциях спутниковых
систем связи могут воздействовать помехи от других станций, которые работают в тех же
полосах частот. Для подавления помех в этих случаях могут использоваться как однока-
нальные, так и многоканальные компенсаторы помех (КП). Универсальные КП — это уст-
ройства, которые формируют копию помехи и вычитают эту копию из принимаемого сигна-
ла, содержащего полезную и мешающую компоненты. Такие компенсаторы позволяют бо-
роться с самыми разнообразными мешающими сигналами, включая сигналы, вид модуля-
ции которых совпадает с видом модуляции полезного сигнала.
В тех случаях, когда невозможно применить традиционные методы обеспечения ЭМС
радиосистем с помощью их территориального или частотного разноса, КП позволяют орга-
низовать одновременную работу взаимно воздействующих радиолиний. К данной проблеме
примыкает проблема повышения эффективности использования РЧС путем создания сис-
тем передачи в общей полосе частот нескольких ЧМ сигналов, с помощью которых переда-
ются независимые сообщения. Применение таких систем позволило бы повысить пропуск-
ную способность каналов связи.
Другой важной проблемой борьбы с помехами является проблема подавления импульс-
ных помех (ИП), создаваемых системам радиорелейной и спутниковой связи средствами ра-
диолокации и радионавигации. Во многих случаях уровень импульсной помехи оказывается
столь значительным, что приводит к блокированию приемника и к «стиранию» пораженных
ИП участков полезного сигнала (ПС). В этих случаях эффективны методы подавления ИП и
восстановления пораженных участков ПС путем экстраполяции либо интерполяции. По-
скольку на практике длительность ИП часто бывает весьма короткой по сравнению со вре-
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
209
менем корреляции полезного сообщения, частота их повторения незначительна, а уровень
вполне достаточен для их надежного обнаружения, то во многих случаях конструкцию уст-
ройств подавления импульсных помех можно значительно упростить.
В России реальные проблемы защиты от ИП возникли на станциях тропосферных ра-
диорелейных линиях связи (ТРРЛ) сети «Север», обеспечивающей связью районы Крайнего
севера. Качество приема сигналов на этих станциях заметно снижалось из-за действия ИП
со стороны наземных радиолокаторов отечественной системы воздушной радионавигации
(ВРН). Подобная проблема возникла также и на Земных приемных станциях отечественной
спутниковой системы непосредственного телевизионного вещания «Экран», которые испы-
тывали помехи со стороны самолетных радиосистем ближней навигации.
Проблемы подавления непрерывных и импульсных помех возникает и в других систе-
мах связи, и для их решения были разработаны разнообразные методы [1]. Следует под-
черкнуть, что при разработке структуры устройств подавления помех и оценке их эффек-
тивности важную роль играют созданная академиком В.А. Котельниковым теория потенци-
альной помехоустойчивости и основанная на ней теория оптимального приема сигналов с
непрерывными видами модуляции. Эти теории дают инженерам мощный инструмент для
синтеза оптимальных устройств и позволяют определить пределы эффективности подавле-
ния помех, которая может быть достигнута при применении этих устройств.
В настоящей главе кратко рассмотрены вопросы синтеза оптимальных КП и устройств
подавления ИП, описаны принципы их работы и приведены оценки эффективности приме-
нения таких устройств в системах радиорелейной и спутниковой связи. Рассмотрены сле-
дующие устройства:
- одноканальные КП с обработкой суммы полезного и мешающего AM или ЧМ сигна-
лов, поступающих на вход приемника;
- многоканальные КП, в которых на вход каждого из каналов поступают, помимо полезно-
го ЧМ сигнала, один или несколько мешающих ЧМ сигналов из других каналов приема;
- подавители ИП с бланкированием тракта приема сигнала во время действия ИП;
- подавители ИП, построенные по схеме «широкая полоса-ограничитель-узкая полоса»;
- подавители ИП с преобразованием спектра и ограничением сигнала;
- подавители ИП с восстановлением пораженных участков полезного сигнала путем
экстраполяции или интерполяции;
- подавители ИП в системах связи, в которых применяется частотное разнесение.
Более подробные сведения о рассмотренных в данной главе устройствах и методах ана-
лиза их помехоустойчивости можно найти в статьях и книгах, которые указаны в списке ли-
тературы к данной главе.
5.1. Обеспечение ЭМС при помощи одноканальных
компенсаторов помех
Оптимальные одноканальные КП представляют собой устройства, предназначенные для
разделения AM и ЧМ сигналов, одновременно поступающих на вход приемника. Они могут
быть синтезированы на основе теории оптимального приема непрерывных сигналов [2]. Та-
кие устройства должны с наивысшей точностью выделять сообщение at{f) из сложного сиг-
нала W{t\ представляющего собой сумму N сигналов, действующих на входе приемника:
W(t) = AYviS\t,aiX) + n(t) = S(uaX) + n(t), (5.1)
где St it,at,xA — ;-й сигнал, поступающий на вход приемника и модулированный сообще-
нием a£t)\ Xt — его параметры; \itA — амплитуда /-го сигнала; п (t) — белый гауссов шум
с односторонней спектральной плотностью N0. Для AM, ФМ и ЧМ соответственно имеем:
210
ГЛАВА 5
Si (t,at,Xt) = [l + at(t)]sin(ю^ + q^);
St (t, at Д/) = sin (ю^ + at (f) + q^);
( t
St (t,at,Хг) = sin соtt + |at(t)dt + ф.
V
Здесь со/ и ф7 — несущая частота и фаза /-го сигнала. Если в уравнении (5.1) N = 2, то ана-
лиз, проведенный на основе теории оптимального приема, приводит к следующим уравне-
ниям [3], описывающим работу оптимального устройства:
al(t) = [ilH(p) \[w(t)-S\t^\)]—^ L\
(5.2)
где at (i) — оптимальная оценка процесса cij(t); H(p) — операторное изображение переход-
ной характеристики линейного фильтра, определяемой при помощи корреляционной функ-
ции процесса at{t).
На рис. 5.1 показана блок-схема следящего компенсатора помех, моделирующего урав-
нение (5.2) при N=2. Это устройство на входе имеет две ветви приема, в каждой из кото-
рых выполняется оценка одного из сообщений cij(t). Эти оценки поступают на модуляторы,
где они преобразуются в сигналы цД и,а*Д.) и ц.
8St lt,a*,Xt)
да,
. Первые из них суммиру-
ются, формируя копию принимаемого сигнала W (t), а вторые подаются на умножители
в каждой ветви. Копия W (t) по цепи обратной связи подается на вход устройства, где она
вычитается из принимаемого сигнала. Для некоторых видов сигналов S. U, а.Д. ] (AM, ЧМ
и т.д.) приемник, представленный на рис. 5.1, может быть существенно упрощен.
Выход 1
т\ ГЛ
Вход К^У
i
1
■ fS
V
,
р
1
'
■ fS
V
'
<)
1 »-
Н(р)
dS,(t,avX,)
^—as;—
8S2(t,a2,X2)
^—ш2—
i >-
Н(р)
- ил
^Si(t,avXJ
[
jLl2S2(t 02, h2)
Зыход2 л.
' "V
Рис. 5.1. Блок-схема оптимального приемника, разделяющего два сигнала
с аналоговой модуляцией
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
211
5.1.1. Оптимальный следящий КП для двух ЧМ сигналов
Блок-схема оптимального КП показана на рис. 5.2. В схему входят два вычитателя, по
одному на входе каждого канала, и два синхронных фазовых детектора (СФД), состоя-
щих из фазового детектора (ФД) и генератора, управляемого напряжением (ГУН). Атте-
нюаторы регулируются таким образом, чтобы на их выходе амплитуды ЧМ сигналов
были равны амплитудам компенсируемых сигналов. Теоретические исследования [3-9]
помехоустойчивости приема двух ЧМ сигналов с использованием такого КП, выполнен-
ные как на основе аналитических методов, так и математического моделирования, пока-
зали, что:
- ЧМ сигналы могут быть полностью разделены без переходных помех между ними, ес-
ли они имеют несущие одной и той же частоты и одинаковой амплитуды, сдвиг фаз
между которыми равен 90°, что позволяет вдвое увеличить емкость систем, исполь-
зующих ЧМ, без какого-либо расширения занимаемой полосы частот;
- если фазовый сдвиг между разделяемыми ЧМ сигналами случаен и может принимать
любые значения, то для их эффективного разделения с малыми переходными помеха-
ми необходимо увеличить частотный разнос между несущими частотами;
- целесообразно применять оптимальные приемники с КП и при значительном частот-
ном разносе, поскольку в приемниках этого типа, в противоположность стандартным
типам приемников, уровень помех на выходе демодулятора не зависит от уровня ме-
шающего сигнала на входе.
г^
У
т
90°
90°
01
\Ф,
\
ФД
ФНЧ
ГУН
da;
/
/
ДБ
dt
da*2
А
\J
ci
ФД
t
ФНЧ
' dt
ГУН
1Ф2
/
ДБ
/
/
Рис. 5.2. Блок-схема оптимального КП
для разделения двух ЧМ сигналов
5.1.2. Оптимальное устройство для разделения двух AM сигналов
Устройство, синтезированное на основе теории оптимального приема непрерывных сигна-
лов [10], показано на рис. 5.3, где обозначено: Огр — ограничитель, СД — синхронный де-
тектор.
212
ГЛАВА 5
W(t)
r<
>
~л ,
УФ
>A1sin(co1f + ф-,)
Огр
сд
ФНЧ
о;
т
МОД
ФНЧ
/A2(1 +a^)sin(co2f + q>2)
A,(1 +a^)sin(co1f + q^)
A T
\J
рп
Or
У
м
р
ф
ФНЧ
а2
мод
А
A>sin(co2f + ф2)
лни
Рис. 5.3. Блок-схема оптимального устройства разделения AM сигналов
Узкополосные фильтры (УФ) выделяют из принимаемого сигнала несущую частоту. В
одной ветви несущая частота после ограничения в полосовом ограничителе подается на
синхронные детекторы соответствующих сигналов, а в другой — модулируется в амплитуд-
ных модуляторах (МОД) оценками полезных сообщений. Сигналы с выхода синхронных
детекторов фильтруются с помощью ФНЧ. Вычитатели в устройстве на рис. 5.3 предназна-
чены для компенсации переходных помех между каналами. Анализ эффективности подав-
ления AM помехи с помощью этого устройства показал [10], что данный компенсатор:
- эффективно разделяет два AM сигнала, занимающих общую полосу частот;
- увеличивает помехоустойчивость приема по сравнению с обычным синхронным при-
емником, причем это улучшение тем значительнее, чем больше амплитуда помехи,
что объясняется возможностями оптимального приемника в подавлении помехи;
- в присутствии на входе мешающих сигналов оптимальный приемник имеет существенно
более высокое (на 25-28 дБ) отношение сигнал/шум на выходе по сравнению с обычным
синхронным приемником при расстройке между несущими, равной верхней модулирую-
щей частоте, и при отношении мощностей полезного сигнала и помехи на входе 0 дБ.
5.1.3. Итерационные КП
Оптимальные КП представляют собой устройства с обратной связью, проектирование кото-
рых существенно усложняется из-за необходимости обеспечения их устойчивости и, одновре-
менно, хорошей фильтрации разделяемых информационных сигналов. В случае, если уровни
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
213
Дем1
ЧЗДа^Л)
Дем2
^K2S2(t,a2V Х2)
Дем1
K,S,(t,a;2,\,)
Дем2
—I K2S2(t, a22, Х2)
1-я
итерационная
ступень
2-я
итерационная
ступень
разделяемых сигналов существенно отличаются, из структуры оптимального КП с обратной
связью могут быть получены структуры оптимальных итерационных КП [11, 12], в которых
проблема обеспечения устойчивости не возникает. Такие КП могут иметь несколько ступеней
компенсации, в каждой из которых для фильтрации сообщений применяют фильтры с частот-
ными характеристиками, близкими к идеальным (амплитудная характеристика близка к пря-
моугольной, а фазовая — к линейной). Итерационные КП позволяют достичь высокой эффек-
тивности разделения двух сигналов с ЧМ, передаваемых в общей полосе частот.
На рис. 5.4 представлена обобщенная схема
итерационного КП, который работает следую-
щим образом. В Дем! первой ступени осуществ-
ляется демодуляция 1-го сигнала. Для случая ЧМ
таким демодулятором может быть как обычный
частотный дискриминатор, на выходе которого
установлен фильтр с частотными характеристи-
ками, близкими к идеальным, так и следящий де-
модулятор [13]. На выходе Демх формируются
оценка 1-го информационного сигнала и копия
сигнала, имеющего на входе КП больший уро-
вень. Амплитуда и фаза этого сигнала при помо-
щи стандартных цепей автоматической регули-
ровки устанавливаются такими же, как и у пер-
вого сигнала на входе устройства. (В итерацион-
ном КП для ЧМ сигналов вместо цепей автомати-
г Рис. 5.4. Блок-схема итерационного КП
ческой регулировки могут быть применены узко- ^ст« и.^сцшпп^и .м
полосные следящие режекторные фильтры.) Эта копия вычитается из входного сигнала и по-
ступает на вход Дем2 этой же ступени. Этот демодулятор выполняет те же функции, что
и Демь В результате на вход Дем! второй ступени поступает сигнал, уровень которого по от-
ношению к уровню остатка мешающего сигнала (МС) увеличен по сравнению с отношением
уровней 1-го и 2-го сигналов на входе устройства. Каждая последующая ступень итерацион-
ного КП улучшает отношение сигнал/помеха на входе образующих эту ступень Дем1 и Дем2.
Следует отметить, что первая ступень итерационного КП представляет собой компенса-
тор, предложенный в 1959 г. американским ученым Е. Дж. Багдади для выделения слабого
ЧМ сигнала из суммы двух ЧМ сигналов, действующих в общей полосе частот.
На рис. 5.5 показана более подробная блок-схема одной ступени итерационного КП.
В ней мгновенная частота ГУН1 управляется напряжением с выхода частотного детектора
ЧДЬ На выходе ЧД1 формируется оценка au(t) сообщения a\(i). Это напряжение из-за при-
сутствия на входе устройства двух ЧМ сигналов и шума пропорционально (с определенной
погрешностью) мгновенной частоте ЧМ сигнала с большей амплитудой на входе устройства.
Смн
РФ
См1
ЧД2
Выход 2
Вход
ЧД1
ГУН1
Выход 1
ГУН,
См9
РФ
См,
Выход
Рис. 5.5. Блок-схема одной ступени итерационного КП
214
ГЛАВА 5
Блок, состоящий из последовательно соединенных смесителя (Cmi), узкополосного ре-
жекторного фильтра (РФ) и смесителя (См*), показанный на рис. 5.5, представляет собой
следящий РФ (СРФ), режектирующий сигналы, мгновенная частота которых совпадает
с мгновенной частотой ГУНЬ Работает следящий РФ следующим образом. В Cmi формиру-
ются сигналы разностной частоты между сигналами, поступающими на вход устройства,
и сигналом на выходе ГУН]. Так как законы изменения мгновенной частоты этого сигнала и
частоты ГУН] отличаются незначительно, сигнал большего уровня в первом Cmi преобразу-
ется в сигнал, близкий к гармоническому. Этот сигнал подавляется в узкополосном РФ, ус-
тановленном на выходе Смь Второй же (более слабый) ЧМ сигнал в этом же Cmi преобра-
зуется в широкополосный, который проходит на выход узкополосного РФ с незначительны-
ми искажениями. В См* этот широкополосный сигнал преобразуется в сигнал, закон изме-
нения частоты которого повторяет закон изменения частоты второго ЧМ сигнала (a2(t))9
а остаток напряжения гармонического сигнала на выходе РФ преобразуется в дополнитель-
ную помеху, наложенную на этот сигнал. Во втором ЧД2 осуществляется демодуляция вто-
рого ЧМ сигнала, и формируется оценка а21 (/). Напряжение на выходе ЧД2 изменяет мгно-
венную частоту ГУН2. Во втором следящем РФ (См2 - РФ - См2), на который в качестве
опорного напряжения подается сигнал с выхода ГУН2, аналогично тому, как это было опи-
сано выше, осуществляется подавление слабого ЧМ сигнала. Выход второго следящего РФ
является выходом 1-й ступени итерационного КП.
Развитая в [11] теория позволяет оптимизировать параметры фильтров, установленных
на выходе Дем, и оценить влияние параметров РФ на эффективность выделения слабого
сигнала с помощью итерационного КП. В [12] рассмотрен случай, когда на выходе Дем
применяются фильтры Баттерворса /7-го порядка и фазовые корректоры. В [14] разработан
простой аналитический метод синтеза фазовых корректоров на основе полиномов Бесселя,
а в [15] методом моделирования исследованы пороговые явления при разделении двух ЧМ
сигналов итерационным КП.
Основные результаты исследований итерационных КП для ЧМ сигналов состоят в сле-
дующем:
- с помощью КП Багдади можно достичь высокого качества приема слабого ЧМ сигна-
ла лишь при условии, что индекс ЧМ сигналов имеет достаточно большое значение
(т > 8);
- используя в КП фильтры Баттерворса высокого порядка (/7 = 4-8) и фазовые коррек-
торы, можно обеспечить более высокое качество демодуляции слабого ЧМ сигнала по
сравнению с качеством демодуляции сильного.
Результаты исследований итерационного КП для двух ЧМ сигналов представлены на
рис. 5.6, на котором изображены зависимости коэффициентов у и и у2/ от / — числа ступеней
итерации в КП, эти коэффициенты показывают, на сколько децибел мощность шума в теле-
фонных каналах на первом (сплошные кривые — j\i) и втором (пунктирные кривые — у2/)
выходах /-й ступени КП превосходит мощность шума, которая была бы в том случае, если
бы прием как сильного, так и слабого сигналов осуществлялся в отсутствии помех. Эти за-
висимости построены для случая, когда отношение мощности сильного сигнала к мощности
шума в информационной полосе равно 30 дБ, а слабого сигнала — 20 дБ, т.е. соотношение
уровней сильного и слабого сигналов составляет 10 дБ. Кривые 1 построены для случая
п = 2ит = 2; 2 — п = 4 ит = 4; 3 — /7 = 3 ит = 4; 4 — п = 4ят = 2; 5 — /7 = оои/т/ = 2;6 —
п = оо и т = 4. (Случаю п = оо соответствует применению в КП идеальных фильтров с пря-
моугольной амплитудно-частотной и линейной фазовой характеристикой.)
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
215
Уф Дб
5
1 2 3 5 7 10 20 £
Рис. 5.6. Зависимости уи, /'= 1, 2, от £
Анализ кривых показывает, что в большинстве случаев применение двух или трех сту-
пеней итераций позволяет достичь предельной (при заданных характеристиках низкочас-
тотных фильтров) эффективности компенсатора. Применение двухкаскадного итерационно-
го КП вместо КП Багдади дает выигрыш при разделении ЧМ сигналов, равный примерно
10 дБ. Кроме того, из рис. 5.6 видно, что даже при использовании в КП фильтров 4-го по-
рядка и не очень больших значениях индекса модуляции (т = 2) разделение двух ЧМ сигна-
лов итерационным КП позволяет обеспечить качество приема, не намного уступающее ка-
честву их приема при отсутствии МС.
5.2. Обеспечение ЭМС РЭС при помощи двухканальных
компенсаторов помех в системах связи с ЧМ
Многоканальные КП (на практике в основном применяют двухканальные КП) можно отне-
сти к двум типам:
- КП с опорным входом, в которых на один из входов поступает ПС и помеха, а на дру-
гой — только помеха;
- КП, в которых ПС и МС поступают на оба входа.
Многоканальные КП первого типа находят применение в спутниковых системах связи
для защиты земных станций (ЗС) от помех со стороны радиорелейных систем в диапазонах
частот выше 4 ГГц. Они значительно расширяют возможности выбора площадок для распо-
ложения ЗС, позволяя во многих случаях размещать эти станции вблизи городов, что значи-
тельно снижает стоимость строительства линий, связывающих ЗС с узлами связи в городе.
В КП для ЗС используются дополнительная антенна, ориентированная на источник радио-
помехи, и связанный с ней дополнительный приемник.
В направлении на источник ПС коэффициент усиления дополнительной антенны дол-
жен быть незначительным, чтобы на этом входе отношение помеха/сигнал было как можно
больше (более 50 дБ). Это обусловлено тем, что значение этого отношения ограничивает
кг-zf
2
Л
"d"
V
w
J>>
г г
1 5 6
\ / i
1
216
ГЛАВА 5
возможности компенсации помех в основном тракте. Технически компенсатор помех может
быть создан для работы на радио- или промежуточной частоте или при комбинировании
обоих вариантов. На рис. 5.7 показана функциональная схема двухканального КП.
Основная
антенна
Дополнительная
антенна
СРФ
См,
См,
См0 LJ ОГ
Дем
Выход
Рис. 5.7. Блок-схема двухканального КП
Компенсатор помех второго типа может быть использован, в частности, на радиорелей-
ной станции (промежуточной или узловой), в которой на одной и той же частоте принима-
ются разные сигналы, приходящие с разных направлений. На рис. 5.8 показана схема, пояс-
няющая возникновение помех в данном случае.
е^>
<^>
Передатчик
(А7-1)-Я
станция РРЛ
Приемник 1
Приемник 2
13
Передатчик
Оптимальное
устройство приема
Т
Т
(п + 1)-я
станция РРЛ
МО МО
Рис. 5.8. Схема возникновения помех на радиорелейных станциях
Для приема сигналов, приходящих с разных направлений, используют разные антенны.
Из-за недостаточно высокой пространственной избирательности этих антенн на вход каж-
дого из приемников, установленных на одной станции РРЛ, помимо ПС действует и помеха.
В некоторых случаях (например, при использовании перископических антенн) это приводит
к необходимости применения на РРЛ четырехчастотного плана. Применение КП на таких
линиях позволяет перейти на двухчастотный план, увеличивая таким образом в два раза
число радиостволов, по которым в каждом направлении может передаваться полезная ин-
формация. Аналогичная ситуация возникает и при поляризационном уплотнении линии свя-
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
217
зи из-за недостаточной развязки по поляризации приемной антенны либо из-за деполяриза-
ции сигнала, возникающей при распространении радиоволн. В данном случае КП является
более сложным, чем КП с опорным входом, поскольку, как видно из рис. 5.8, он должен
компенсировать помехи, действующие одновременно на выходах двух приемников одной
станции.
В [16] рассмотрены общие вопросы применения многоканальных КП в системах связи,
в [17] представлена методология определения оптимальных параметров КП 1-го типа, кото-
рые позволяют обеспечить высокую эффективность подавления помех, в [18] приведено
описание еще одного вида КП 1-го типа и представлены результаты исследования его эф-
фективности, в [19, 20] дан синтез оптимальных и субоптимальных структур КП 2-го типа,
разработана методология их проектирования и определена эффективность подавления ими
помех.
5.2.1. Компенсатор помех 1-го типа
Схема такого КП, показанная на рис. 5.7, имеет три смесителя. В См0 и Cmi выделяются
суммарные частоты преобразования, в См2 — разностные. В См0 с помощью опорного гене-
ратора ОГ осуществляется сдвиг несущей частоты сигнала W2{t). В адаптивном блоке АБ
содержится усилитель с большим коэффициентом усиления К и узкополосный фильтр Ф0.
В См2 осуществляется снятие модуляции с напряжения радиопомехи, действующей в ос-
новном канале приема. Поэтому в спектре сигнала на его выходе имеется выделяемое
фильтром гармоническое напряжение, амплитуда и фаза которого таковы, что на выходе
Cmi формируется копия радиопомехи, действующей в основном канале приема. Кроме того,
на выходе Фо, а следовательно, и Cmi имеется флуктуационное напряжение, обусловленное
биением сигнала и шума на основном входе КП с помехой и шумом на его вспомогатель-
ном входе. Эти биения создают дополнительные шумы на выходе КП, наблюдающиеся да-
же тогда, когда помеха на его основном входе отсутствует. Эти шумы являются собствен-
ными шумами КП.
Анализ и оптимизация параметров данного КП [16, 17] для двух типов фильтров Ф0, ко-
торые имеют соответственно следующие частотные характеристики:
[1 + усо/а] и (1-ц)[1 +усо/а] + ц[1 +усо/а] ,
показал, что шумовая полоса АБ в первом случае Fm = а(К+ 1)/2, а для фильтра 2-го типа
шумовая полоса АБ минимальна в случае, если параметр ц выбран равным цопт = \!\1\ + К
и при этом шумовая полоса АБ равна Fm = ayjl + K . Таким образом, при больших значени-
ях К, которые необходимы для достижения высокой эффективности подавления помехи на
выходе КП, применение фильтра 2-го типа позволяет обеспечить гораздо меньшую шумо-
вую полосу по сравнению с полосой фильтра 1-го типа. В [17] получены выражения, опре-
деляющие мощность шума в телефонном канале на выходе Дем в системе ЧУ/ЧМ, который
обусловлен действием радиопомехи на основном входе КП. Показано, что в случае, если от-
ношение сигнал/помеха на основном входе КП лежит в интервале -10...+10 дБ, при приме-
нении фильтра 1-го типа и оптимальном выборе параметров АБ эта мощность изменяется
в пределах 50...600 пВт. Данные результаты относятся к случаю, когда разделяемые ЧМ
сигналы имеют индексы модуляции т = 1. Полоса пропускания фильтра в АБ должна выби-
раться порядка 5...30 Гц. Применение в КП фильтра 2-го типа уменьшает мощность шума
в телефонном канале на 8 дБ.
218
ГЛАВА 5
5.2.2. Оптимальные и субоптимальные КП
Теория оптимального приема сигналов дает мощный инструмент для синтеза двухканаль-
ных оптимальных и субоптимальных КП, предназначенных для приема ЧМ сигналов в слу-
чае, когда на оба входа КП поступают как полезный, так и мешающий сигналы [16, 20].
На рис. 5.9 представлена схема оптимального КП. В этом КП блоки, обведенные пункти-
ром, являются синхронно-фазовыми детекторами (СФД), узкополосные низкочастотные
фильтры Ф0 стоят в цепях подстройки управляемых генераторов УГ по фазе к значениям
фаз принимаемых сигналов. Широкополосные цепи слежения У Г за информационными
сигналами, модулирующими по частоте сигналы, поступающие на входы КП, образованы
сумматорами и фильтрами Ф, не пропускающими постоянной составляющей. Блоки ФВ
представляют собой фазовращатели на 90°. Компенсатор содержит блоки измерения ампли-
туд сигналов и помех, действующих на его входах.
Щ (0
W2(t)
Рис. 5.9. Блок-схема оптимального КП
Методика оптимизации параметров данного КП представлена в [20]. На рис. 5.10 приве-
дены результаты его исследования при приеме сигналов ЧУ/ЧМ. Эффективность КП целе-
сообразно оценивать коэффициентом г|опт(г2), показывающим, на сколько децибел возраста-
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
219
ет мощность шума в телефонном канале на выходе КП по отношению к случаю, когда по-
меха отсутствует, в зависимости от отношения сигнал/помеха г2, дБ, на его входах.
Ло, ДБ Лопт> ДБ
10~1 Ю"2 1СГ3 КГ4 Ю-5 г2
Рис. 5.10. Зависимости ло и мопт от г2
для различных Л/
На рис. 5.10 сплошными кривыми изображены зависимости ЛоптО*2) для систем ЧУ/ЧМ
с числом телефонных каналов N = 60, 300 и 1020. Из рис. 5.10 видно, что при развязке меж-
ду каналами приема КП всего 10...20 дБ (г2 = 10_1...10"2) увеличение шумов в телефонном
канале на выходах КП не превышает 1,5 дБ при всех значениях N.
Отметим, что значения г|опт(г2), дБ, для рассмотренного КП близки к тем, которые полу-
чены в [19] на основе теории оценки параметров принимаемых сигналов, развитой В.А. Ко-
тельниковым [2]:
ilonT(r2) = 101g(l + r2)/(l-r2)2. (5.3)
На рис. 5.10 для разных значениях N пунктирными кривыми представлены зависимости
коэффициента Цо(г2), показывающие, на сколько децибел возрастают шумы в телефонном
канале в случае, когда КП не применяется. Сравнение ЛоптО*2) и r|0(V2) показывает, что ис-
пользование КП обеспечивает значительное подавление помех и снижает требования к раз-
вязке между каналами. Если увеличение шумов из-за действия помех допустимо всего на
0,5 дБ, то необходимое ослабление помехи при отсутствии КП на входе приемника оказыва-
ется на 40 дБ больше, чем при его применении.
На рис. 5.11 показана схема субоптимального двухканального КП. В каждом канале
приема для демодуляции полезного ЧМ сигнала используется СФД, перед которым вклю-
чен СРФ (работа которого была описана выше при рассмотрении итерационного КП). Этот
фильтр управляется сигналом, действующем на выходе ГУН, входящего в СФД другого ка-
нала приема. В СРФ осуществляется режектирование переходной помехи, действующей в
данном канале.
220
ГЛАВА 5
Вход1
Выход!
СРФ
ФД
►
ф
—(
н-^-
УГ
Вход.
b
СРФ
ФД
—►
ф
УГ
Выход2
Рис. 5.11. Блок-схема субоптимального двухканального КП
Отметим, что субоптимальный КП существенно проще оптимального, так как содержит
только один СФД на каждом входе КП. Его эффективность практически такая же, как и у
оптимального КП.
5.2.3. Эффективность применения КП
Результаты теоретических и экспериментальных исследований показали, что при использо-
вании КП можно достичь подавления помех на 20...40 дБ. Использование такого оборудо-
вания существенно улучшает ЭМС различных радиосистем, работающих в общей полосе
частот, и повышает эффективность использования РЧС.
Рассмотренные выше КП во многих практически интересных случаях позволяют ре-
шить проблемы обеспечения ЭМС, когда по той или иной причине традиционные методы
решения этих проблем путем обеспечения ЧТР между взаимно мешающими системами ока-
зываются не эффективными.
Компенсаторы помех могут быть использованы в наземных радиослужбах, таких, как
РРЛ, работающие в сантиметровом диапазоне волн, для уменьшения территориального или
углового разноса между взаимодействующими станциями, а также для уменьшения допус-
тимого углового разноса между геостационарными спутниками, работающими в системах
фиксированной спутниковой службы. Определить эффективность применения КП можно,
оценив влияние степени подавления помех, обеспечиваемой с помощью компенсаторов
(А дБ), на уменьшение необходимого территориального разноса, которое определяется ко-
эффициентом Кт = Ra/Ro, где R0 — необходимый территориальный разнос между станция-
ми без применения компенсаторов, a R& — расстояние между этими же станциями при ис-
пользовании компенсатора помех со степенью подавления А.
На рис. 5.12 построены зависимости коэффициента Кт (для нескольких значений R0)
от значения А. Эти зависимости могут быть использованы для оценки эффективности
применения КП в РРЛ связи, работающих в диапазоне частот 1... 8 ГГц. Как видно из
рис. 5.12, зависимость Кт от А нелинейна. По этой причине эффективность применения
компенсатора с той или иной степенью подавления А будет различной в зависимости от
начальных условий.
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
221
Из этих кривых, например, видно, что для небольших значений R0 значительное увели-
чение степени подавления А радиопомех компенсаторами нецелесообразно, так как это не
приводит к заметному уменьшению необходимости территориального разноса. Это объяс-
няется тем, что при небольших значениях R0 трасса распространения радиопомехи лежит в
области дифракционного механизма распространения радиоволн, в которой потери при рас-
пространении весьма быстро сокращаются с уменьшением длины этой трассы.
10 20 30 40 50 60 70
Степень подавления помехи А, дБ
Рис. 5.12. Зависимости коэффициента Кт от А при различных Ro
Влияние степени подавления помех А на необходимый угловой разнос оценивается пу-
тем вычисления коэффициента К0 = 9д/90, где 9Д и 90 — угловой разнос, необходимый для
обеспечения ЭМС взаимодействующих систем без применения и с применением КП.
Коэффициент усиления антенны в общем виде определяется выражением G(9) = (3 - 25 lg9.
Значения 90, 9Д и А связаны очевидным соотношением G(90) = G(9A) - А, откуда
К0 = 10~Л/25. Из полученного выражения следует, что применение компенсатора с А « 8 дБ
позволяет уменьшить угловой разнос в два раза, а при А = 25 дБ — до десяти раз.
Выражение для К0 можно также использовать для оценки выигрыша в пропускной спо-
собности геостационарной орбиты, который может дать применение КП. В этом случае
принимается модель, представляющая равномерно распределенные по орбите однородные
спутники, угловой разнос между которыми равен 9д при использовании КП и 90 — при их
отсутствии. Увеличение числа спутников, причиняющих помехи, естественно, усложняет
практическую реализацию КП. Поэтому значение К0 характеризует только теоретическую
оценку максимального выигрыша, который может дать применение КП. Однако очевидно,
что даже относительно невысокая степень подавления помех, например А = 8 дБ, приводит
к существенному увеличению (в два раза) пропускной способности орбиты.
Таким образом, компенсаторы помех могут служить весьма эффективным средством
обеспечения ЭМС в радиорелейных линиях и спутниковых системах.
222
ГЛАВА 5
5.3. Обеспечение ЭМС РЭС при помощи устройств
подавления импульсных помех
5.3.1. Простые методы подавления импульсных помех
Для подавления ИП был предложен ряд различных устройств [1]. Один из самых простых
методов защиты от ИП является запирание (бланкирование) тракта приема полезного сооб-
щения во время ее действия. При этом значения сообщения в течение времени действия ИП
замещаются нулевыми, что приводит к заметным искажениям. Эти искажения несколько
снижаются за счет последующей фильтрации бланкированного сигнала узкополосным
фильтром, через который он проходит на выход приемного устройства. Однако этот метод
не позволяет восстановить искаженное ИП сообщение с высокой точностью, и поэтому в
системах многоканальной связи его применение нецелесообразно.
Значительный вклад в разработку методов подавления ИП внесли отечественные уче-
ные, среди которых следует назвать в первую очередь академика А.Н. Щукина и профессо-
ра Д.В. Агеева.
А.Н. Щукиным был предложен простой в реализации метод подавления ИП, который
получил название «широкая полоса-ограничитель-узкая полоса». Суть этого метода состо-
ит в том, что на входе приемника устанавливается широкополосный фильтр, проходя через
который ИП, существенно превосходящая уровень ПС, практически не уменьшается по ам-
плитуде. Ограничитель, стоящий после широкополосного фильтра, «срезает» импульсные
помехи высокого уровня, а установленный после ограничителя узкополосный фильтр,
имеющий минимальную полосу пропускания, согласованную с полосой ПС, дает дополни-
тельное уменьшение обусловленных ИП искажений ПС. Следует отметить, что данный метод
эффективен лишь в случаях, когда ПС занимает узкую полосу частот. Однако искажения ПС,
возникающие во время действия ИП, остаются значительными, и поэтому данный метод не-
эффективен для подавления ИП в многоканальных широкополосных системах связи.
Другой, также достаточно простой метод подавления ИП, был предложен профессором
Д.В. Агеевым. В соответствии с данным методом блок подавления ИП устанавливается на
выходе демодулятора ПС, на который поступают низкочастотное полезное сообщение и по-
являющаяся время от времени кратковременная ИП, имеющая широкий спектр и достаточ-
но высокий уровень. В блоке подавления ИП устанавливается предыскажающий линейный
фильтр, который в полосе частот, занимаемый полезным сообщением, имеет незначитель-
ный коэффициент передачи, а за ее пределами этот коэффициент заметно выше. Таким
фильтром может быть, в частности, дифференцирующая цепь. Предыскажающий фильтр
практически не ослабляет широкополосную ИП. На его выходе устанавливается ограничи-
тель, имеющий линейный участок в области низких уровней поступающего на его вход со-
общения. При отсутствии ИП на вход ограничителя поступает полезное сообщение низкого
уровня. Оно без искажений проходит через ограничитель и поступает на линейный коррек-
тирующий фильтр, частотная характеристика которого обратна частотной характеристике
предыскажающего фильтра. Это фильтр нижних частот, который имеет значительный коэф-
фициент передачи в полосе частот, занимаемой полезным сообщением, и малый коэффици-
ент передачи за ее пределами (таким фильтром, в частности, может служить интегрирую-
щая цепь). Таким образом, при отсутствии ИП полезное сообщение в блоке подавления ИП
не претерпевает искажений. Если же появляется ИП, то она проходит на вход ограничителя
практически без искажений и, имея высокий уровень, в нем ограничивается. Это заметно
снижает искажения сообщения в моменты появления ИП. Дополнительное уменьшение
этих искажений вносит корректирующий фильтр, в котором подавляются высокочастотные
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
223
составляющие возникших искажений. Анализ помехоустойчивости подобного метода вы-
полнен в [21]. Как и метод Щукина, для многоканальных широкополосных систем связи
данный метод подавления ИП неэффективен, так как не позволяет с достаточно высокой
точностью восстанавливать участки полезного сообщения, претерпевшие искажения во вре-
мя действия ИП.
Значительно более эффективными оказываются методы подавления ИП, в которых вос-
становление искаженных ИП временных участков полезного сообщения осуществляется за
счет экстраполяции или интерполяции его значений на этих участках. В этих устройствах
имеются блоки обнаружения ИП (БОИП), с помощью которых определяются временные
участки полезного сообщения, пораженного ИП. Такие устройства позволяют восстановить
полезные сообщения с гораздо большей точностью, нежели другие известные методы [1].
5.3.2. Подавление ИП методом экстраполяции
искаженных значений полезного сообщения
Блок-схема устройства защиты от ИП, в котором для восстановления пораженных участков
полезного сигнала используется экстраполяция, показана на рис. 5.13. В этом устройстве
БОИП подключен к выходу усилителя промежуточной частоты УПЧ. На выходе демодуля-
тора Дем, которым может быть, в частности, частотный дискриминатор, если сообщения
передаются с помощью ЧМ, устанавливается устройство подавления ИП (УПИП). Оно
представляет собой усилитель с цепью обратной связи, содержащей в общем случае N по-
следовательно включенных интеграторов, которые могут быть реализованы на операцион-
ных усилителях. Выходы интеграторов через аттенюаторы объединены в сумматоре. При
отсутствии ИП сигнал с выхода усилителя через ключ Кл поступает на вход первого инте-
гратора. Обнаружение ИП приводит к срабатыванию БОИП, и с помощью ключа на вход
первого интегратора подается напряжение, равное нулю. В данном устройстве экстраполя-
ция пораженных ИП участков сигнала осуществляется рядом Тейлора.
Пр UJ упч
Нбоип
Дем
^е
г
>
Кл
AT
НЭП J
м
УПИП
—*- Выход
Рис. 5.13. Блок-схема устройства защиты от ИП
Анализ работы устройства рис. 5.13 с двумя интеграторами [22] показал, что если коэф-
фициент усиления усилителя в цепи обратной связи усилителя равен К0, то минимальные
линейные искажения сигнала в данном устройстве имеют место в случае, если аттенюатор
имеет коэффициент передачи, равный 1/ JKq . При этом полоса пропускания рассматривае-
224
ГЛАВА 5
мого устройства по уровню -3 дБ равна f0/\[ко, где^ — частота, на которой коэффици-
ент передачи интегратора равен 1. Кроме того, в [22] показано, что в том случае, когда на
входе данного устройства отношение сигнал/тепловой шум значительно, на его выходе
обеспечивается отношение сигнал/шум в телефонном канале, дБ,
рвьк=101Е[(ц/100)ш4^(/0х0)]". (5.4)
В (5.4) функция F(f0T0) определяется следующим образом:
F(/0T0) = (l + 3/a>n).
Здесь юв = 2тг/вт0; fB - верхняя частота спектра полезного сигнала, действующего на выходе
демодулятора на рис. 5.13; т0 и ji = т0/Т0 - длительность и скважность ИП; ю„ = 2nfnin*lKn
длительность и скважность ИП; юп = 2п/0т0^^0.
Для проверки теории было осуществлено
моделирование работы устройства на ПК. При
моделировании предполагалось, что шум на
входе устройства отсутствует (р0 = оо), а реали-
зация полезного сообщения представлялась
суммой гармонических колебаний с одинако-
выми амплитудами и случайными фазами, за-
нимающих полосу частот/в. На рис. 5.14 пред-
ставлены теоретические (сплошные линии) и
полученные моделированием (пунктирные ли-
нии) зависимости отношения сигнал/шум в те-
лефонном канале рвых, дБ, в зависимости от от-
ношения юп/юв. Кривые 7, 2 и 3 построены
для значений юв/2тг= 1/16, 1/8 и 1/4 и
\х= юв/32тг.
Кривые на рис. 5.14 показывают близкое
количественное совпадение результатов моде-
лирования с аналитическими. Сравнение исследованного устройства подавления ИП с дру-
гими известными более простыми устройствами, в которых применяется метод бланкирова-
ния или ограничение сигнала, показывает, что оно дает существенно более высокую точ-
ность восстановления пораженных ИП участков полезного сообщения.
40
30
20
-/О***
1
2
3
~~~~~\
~А
con/coR
Рис. 5.14. Зависимости рВЫх
от отношения юп/юв
5.3.3. Подавление ИП методом интерполяции
искаженных значений полезного сообщения
На рис. 5.15 показана блок-схема устройства, в котором для восстановления пораженных
ИП участков ПС используется интерполяция [23]. На этом рисунке: Инт — интерполятор,
ЭК — электронный ключ, ЛЗ — линия задержки, ДЦ — цепь дифференцирования, AT —
аттенюатор. Интерполированный сигнал вместе с сигналом, действующем на среднем отво-
де ЛЗ, поступают на входы ЭК, управляемого с помощью БОИП; при обнаружении ИП на
выход ЭК поступает сигнал с выхода Инт.
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
225
Ц пр U
Выход
Рис. 5.15. Блок-схема устройства восстановления ПС методом интерполяции
В результате исследования данного устройства [23] установлены оптимальные значения
коэффициентов передачи аттенюаторов:
Ро=1, р1=1/2, Р2=1/24 и р^4/тг2(*+1) при к>Ъ. (5.5)
В [24] показано, что при применении интерполятора (к- 1)-го порядка отношение сиг-
нал/помеха на выходе устройства рис. 5.16 отличается от такого же отношения на его выхо-
де при использовании интерполятора нулевого порядка на лДРо) дБ, где
Л*(Ро) = Ю18
V0(2izfB/F0f/3 + P0/p0(27ifB/F0)
(5.6)
Vk(2nfB/F0)4k+3 /(4k + 3) + Pk/p0(2nfB/F0)
В (5.6) использованы те же обозначения, что и в (5.5), а также обозначено: р0 — отношение
мощности сигнала к мощности теплового шума, дБ, действующего на выходе Дем в полосе
fB, F0 — полоса пропускания фильтра Ф0, связанная с длительностью ИП (т0) соотношением
F0 = 1/то. Кроме того, в (5.6) Р0 = 6,28; Рх = 26,9; Р2 = 205.
На рис. 5.16 представлены зависимости л*(Р0) •> построенные для к=\ и 2 и двух слу-
чаев F0/fB = 4 (штрихпунктирные кривые) и F0/fB= 10 (штриховые кривые). Из приведенных
кривых видно, что при больших значениях р0 применение интерполятора 2-го порядка дает
проигрыш по сравнению с интерполятором 1-го порядка. Это связано с тем, что в интерполя-
торе с увеличением его порядка происходит увели-
чение уровня тепловых шумов. Следует, однако, от-
метить, что по отношению к интерполятору нулево-
го порядка имеет место значительный выигрыш (до
20 дБ). Отметим также, что выигрыш, который
обеспечивает интерполятор нулевого порядка по
отношению к устройству, использующем метод
бланкирования, составляет порядка 14 дБ.
В рассмотренных выше устройствах применяется
экстраполяция и интерполяция полезных низкочас-
тотных сигналов. Точность восстановления полезных
сигналов в этих устройствах может быть высокой
только в том случае, когда время корреляции полез-
ных сообщений существенно превышает длитель-
ность ИП. Однако в ряде случаев (например, при за-
Лл/
30
20
10
-10
к= 1
У у
У
2/
'у/
У
У
У
у*
У
У
s
./
У
/
""?
30 50 70 р0
Рис. 5.16. Зависимости rj/сот р0
226
ГЛАВА 5
щите от ИП цветовой поднесущей в телевизионной системе SECAM либо ЧМ сигнала в при-
емном устройстве подвижной связи такое условие не выполняется.
5.3.4. Подавление ИП при приеме сообщений
с существенно неравномерным спектром
Существенную неравномерность имеет, например, спектр телевизионного сигнала, который
содержит как видеосигнал яркости, так и передаваемые на поднесущих сигналы цветности
и звукового сопровождения. На рис. 5.17 представлена блок-схема устройства [24], позво-
ляющего защитить от ИП прием таких сообщений. Между Дем и приемником Пр включены
два усилителя, первый из которых, имеющий малое выходное сопротивление, нагружен на
реактивный двухполюсник с последовательно соединенными элементами — конденсатором
С0, на котором выделяется низкочастотная составляющая ПС (видеосигнала), и параллель-
ными контурами Kh настроенными на частоты максимумов спектра этого сигнала (частоты
поднесущих сигналов цветности и звука).
Вход
Пр
БОИП
Дем
L>J
•
'
к-"
Л'
L>J
Выход
. °т
1 ъ \
Рис. 5.17. Блок-схема устройства
защиты сообщений от ИП
Воздействующая на вход приемника ИП обнаруживается БОИП, в котором формиру-
ется управляющий импульс, разрывающий с помощью ключа Кл цепь, связывающую
двухполюсник с выходом первого усилителя. При этом ИП не воздействует на двухпо-
люсник, и на его элементах в течение времени, равного длительности ИП, сохраняются
значения колебаний сигнала, относящихся к разным (выделенным на этих элементах) уча-
сткам сигнала. Таким образом искаженный участок ПС замещается в данном устройстве
путем экстраполяции.
Оптимизация параметров данного устройства может быть выполнена на основе разви-
той в [24] теории. Исследование эффективности его применения показали, что для случая,
когда на его входах действует сумма двух сигналов, спектр которых сконцентрирован на
частотах ce>i и co2 = 2coi, данное устройство позволяет получить на 19,5 и 13 дБ большие
значения отношения сигнал/шум по сравнению с отношениями сигнал/шум устройств по-
давления ИП, использующих соответственно методы экстраполяции 2-го порядка и бланки-
рования.
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
227
Были проведены экспериментальные исследования [24] возможности применения уст-
ройства подавления ИП, показанного на рис. 5.17, для защиты от ИП приемников телевизи-
онных сигналов по системе SECAM системы спутникового телевизионного вещания «Эк-
ран». Результаты экспериментальных исследований показали, что при надежном обнаруже-
нии ИП предложенные устройства обеспечивают необходимое подавление ИП.
5.4. Подавление ИП в системах связи с частотным разнесением
В России в диапазоне частот 800 МГц, который используют для работы национальной сис-
темы воздушной радионавигации (ВРН), была построена сеть магистральных тропосфер-
ных радиорелейных линий (ТРРЛ) связи с частотным уплотнением и частотной модуляцией
(ЧУ/ЧМ) «Север». Эти линии были развернуты в районах Крайнего севера и Сибири. На
станциях ТРРЛ применялись частотное разнесение и разнесенный прием. Многие из стан-
ций ТРРЛ сети «Север» были подвержены действию мощных импульсных помех (ИП) со
стороны РЭС ВРН, вследствие чего качество приема сообщений, передаваемых по этим ли-
ниям, было весьма низким. Были проведены экспериментальные работы по определению
возможности решения проблемы ЭМС для ТРРЛ и РЭС ВРН их территориальным разно-
сом. Результаты этих работ показали, что такой возможности практически нет.
Для решения проблемы защиты от ИП отечественных ТРРЛ в [25] был предложен эф-
фективный метод подавления ИП. Данный метод прост в реализации, позволяет восстанав-
ливать пораженный сигнал (практически при любой длительности мешающих импульсов)
и во многих случаях обеспечивает почти полное устранение влияния помех на помехо-
устойчивость приема сигналов. Функциональная схема соответствующего устройства при-
ведена на рис. 5.18.
Передатчик
1
Передатчик
л/2
ч—>
Приемник
1
Линия задержки
1
Передатчик
А7/2+ 1
Блок
обнаружения
импульсной
помехи
I Приемник |
^ л/2 1~^
Электронный | ,
ключ 1
1_1 Линия задержки
" 2
гг
Линия задержки
3
Передатчик
п
Приемник
л/2 + 1
Приемник
л
Электронный | |
ключ 2
Рис. 5.18. Блок-схема подавления ИП в ТРРЛ
В системе с TV-кратным частотным разнесением одно и то же многоканальное сообще-
ние передается по п радиоканалам (что на рис. 5.18 условно показано в виде п передатчиков
и приемников), подключенных к двум каналам передачи и приема, работающим на две про-
228
ГЛАВА 5
странственно разнесенные антенны. В один тракт передачи с помощью линии задержки 1
вводится временная задержка, превышающая максимально возможную длительность ИП.
На приеме аналогичная задержка вводится во второй тракт с помощью линии задержки 2.
Это дает возможность в случае отсутствия ИП восстанавливать передаваемое сообщение на
основе когерентного сложения всех принимаемых сигналов. При воздействии ИП блок ее
обнаружения с помощью электронных ключей 1 и 2 отключает на время действия помехи
тот тракт приема, в котором сообщение поражено помехой. На приеме передаваемое сооб-
щение восстанавливается на основе когерентного сложения сигналов только в том тракте
приема, в котором ИП в данное время отсутствует.
Были выполнены теоретические и экспериментальные исследования эффективности пред-
ложенного метода [25], в результате которых было определено качество передачи сигналов по
телефонным каналам в ТРРЛ по двум параметрам: средней мощности теплового шума в ми-
нуту Ртр0/о для 20% времени и проценту времени Гш, для которого невзвешенная мощность шу-
ма в звуковом канале не превышает значение Рш = 106 пВт. Оценка была проведена при сле-
дующих предположениях: во-первых, не принималась во внимание помеха, вызванная элек-
тронной коммутацией группы каналов во время импульсной помехи, во-вторых, импульсная
помеха всегда выявляется схемой обнаружения. В случае, когда уровень помехи значительно
превышает уровень ПС (т.е. в самом важном случае), опознавание помехи схемой обнаруже-
ния не вызывает никаких проблем, и второе предположение может считаться соответствую-
щим действительности. Хотя помеху, естественно, трудно обнаружить при малых уровнях, ее
влияние на помехозащищенность приема является в данном случае несущественным.
Данный метод эффективен по той причине, что в период действия импульсной помехи
когерентное сложение имеет место только для половины {nil) от общего числа частотно-
разнесенных сигналов. Следовательно, для средней мощности теплового шума в минуту на
выходе системы связи, превышаемой не более чем вр% времени, можно записать:
Plp%=(2xjT)PTp%(n/2) + (\-2xjT)Plp%(n), (5.7)
где Ртр%{п) и Ртро/о{п11) — средняя мощность теплового шума в минуту на выходе частотно-
го детектора в системе с когерентным сложением сигнала, спи nil ветвями разнесенного
приема, превышаемая в р% времени; xd — интервал времени запирания группы каналов во
время действия импульсной помехи длительностью х (х > 7); Т — период следования им-
пульсов.
Невзвешенная мощность шума Р^ на выходе демодулятора в системе с когерентным
сложением сигнала для данных значений pi и р2 — отношений сигнал/шум на выходах двух
пространственно-разнесенных каналов приема — может быть выражена следующим образом:
Р^ =(xd/r)[PTl(Pl) + Pl2(p2)]+(l-2Td/r)PT3(p3), (5.8)
где р3 = pi + Р2- Значения рг являются случайными. Их флуктуации вызываются как быстры-
ми, так и медленными замираниями сигнала помехи. Значения РТ1(рг) представляют мощ-
ность шума на выходе следящего демодулятора при отношении сигнал/шум на его входе,
равном рг. Пользуясь уравнением (5.8), можно оценить значение Tm{xJT) — процента вре-
мени, в течение которого невзвешенная мощность шума в звуковом канале Ps превышает
значение Рш0 = 106 пВт.
Когда Ртро/о и Тш определены, эффективность метода можно оценить посредством коэф-
фициентов:
ар, Ыт) = 101°g[pWpT,%(«)]; (5-9)
Тш=Тш(тй/Т)/Тш[(тй/Т) = 0]. (5.10)
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
229
Первый коэффициент указывает, на сколько децибел увеличивается среднеминутная мощ-
ность теплового шума на выходе системы во время действия ИП. Второй коэффициент ха-
рактеризует увеличение на выходе системы процента времени, для которого невзвешенная
мощность шума превышает 106 пВт во время действия на входе ИП с данным коэффициен-
том заполнения xJT.
Уравнения (5.7)-(5.10) были использованы для расчета зависимостей APT(xd/T) и
Тш(тй IT) при TV = 4 и 8 для 120-канальной ТРРЛ длиной 2400 км, содержащей семь проле-
тов. Мощность передатчика — 5 кВт, а усиление приемной и передающей антенн составля-
ло 47,1 дБ. Значения Ртро/о и PTi(Pi) в уравнениях (5.7) и (5.9) рассчитывались по методу,
предложенному СВ. Бородичем [26]. Результаты вычислений приведены на рис. 5.19. Из
них следует, что для значений (xd/7) < 10~2 (случай, часто встречающийся на практике) этот
метод подавления ИП полностью устраняет действие помехи на работу ТРРЛ. Даже при вы-
соких значениях т^/Т= 10"1 ухудшение параметров канала вследствие действия помехи не-
значительно (АР = 0,2 дБ при я = 8; Тш = 2). Так как обычно только одна или две станции,
составляющие часть линии, подвергаются действию ИП одновременно, действие помехи на
параметры качества всей линии, состоящие из ряда станций, будет несущественным.
На рис. 5.19 также показано значительное увеличение помехозащищенности на приемной
стороне при увеличении кратности разнесенного приема п.
АРТ, дБ; Тм
5
4
3
2
1
0
10"2 2 5 10-1 2 xjj
Рис. 5.19. Зависимости АРТ (сплошные линии)
и Тш (штриховые линии) от id/Г
Оборудование для реализации этого метода подавления ИП было испытано на 120-ка-
нальной ТРРЛ. В качестве источника помехи использовался импульсный генератор т = 1 мс,
подсоединенный к направленной антенне. Значение Td было взято равным 1,5 мс. Уровень
ИП на выходе приемника превышал медианный уровень полезного сигнала на 15 дБ. Коэф-
фициент разнесенного приема составлял 6.
230
ГЛАВА 5
Кривые на рис. 5.20, построенные по данным измерений, характеризуют распределения
вероятности значений р(Гм) = l0log[№9/Pm(TM)], где р(Гм) — отношение сигнал/шум в од-
ном верхнем телефонном канале, а РШ(ТМ) — мощность шума в канале, наблюдаемого в Тм
процентах времени.
Кривая А получена для случая отсутствия ИП; кривая В — для случая подавления ИП,
а кривая С — для случая, когда подавление ИП отсутствует. Сравнение кривых А я С пока-
зывает, что без применения оборудования для подавления помехи происходит существен-
ное возрастание мощности шума в телефонном канале (около 25 дБ в 20% времени). Срав-
нение кривых В я С показывает, что этот метод подавления шума значительно уменьшает
мощность шума (на 15 дБ в 20% времени). На основании сравнения кривых А я В можно
сделать заключение, что помехозащищенность на приемной стороне в случае подавления
ИП близка к имеющейся при отсутствии помехи. Некоторое возрастание (примерно на 5 дБ)
мощности шума в телефонном канале по сравнению с расчетными результатами может
быть связано с наличием шума коммутации.
Р
45
40
35
30
25
10 20 30 40 Гм,%
Рис. 5.20. Зависимости отношения сигнал/шум р от Гм
Таким образом, данный метод подавления ИП позволил решить важную и остро стояв-
шую в 90-х годах проблему защиты ИП ТРРЛ сети «Север». Этот метод позволяет обеспе-
чить совместное использование общих полос частот любых систем, в которых применяется
частотное разнесение сигналов, с РЭС, излучающих импульсные сигналы.
В данной главе были рассмотрены возможности обеспечения ЭМС РЭС с помощью од-
ноканальных и двухканальных КП для систем связи с ЧМ, а также различных устройств по-
давления ИП. Приведены соотношения, позволяющие оценить их эффективность подавле-
ния радиопомех с их помощью.
Основные выводы, вытекающие из приведенного анализа, состоят в следующем:
- Одноканальный итерационный КП, имеющий 2-3 ступени итерации, позволяет реали-
зовать потенциальные возможности разделения двух ЧМ сигналов различных уров-
ней, занимающих одну и ту же полосу частот.
- Двухканальные КП для систем связи с ЧМ являются эффективным средством подав-
ления радиопомех, возникающих на промежуточных станциях РРЛ связи, а также на
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
231
земных станциях спутниковых систем связи. Развитая теория позволяет определять
оптимальные параметры исследованных КП, при которых достигается наибольшее
подавление мешающего сигнала.
- В системах связи, подверженных действию мощных ИП, единственно эффективным
средством их подавления является восстановление пораженных ИП участков полезно-
го сообщения экстраполяцией или интерполяцией. Выполненные теоретические ис-
следования, подтвержденные результатами их моделирования на ПК, позволяют оп-
ределить оптимальные параметры рассмотренных устройств и качество приема полез-
ных сигналов, которое может быть достигнуто при их использовании.
- Для подавления ИП в системах, в которых спектр ПС существенно неравномерен (на-
пример, в системах приема телевизионного сигнала, в котором имеются несколько со-
ставляющих: видеосигнал яркости, цветовая поднесущая и поднесущая звукового со-
провождения) может быть применен специальный тип экстраполятора, с помощью
которого можно экстраполировать все входящие в такой сигнал составляющие. Тео-
ретические и экспериментальные исследования показали его эффективность, на осно-
ве которых создана методология оптимального проектирования такого устройства.
- Описанное в данной главе устройство подавления ИП в системах связи, в которых осу-
ществляется передача сигналов по нескольким каналам, разнесенным по частоте, позво-
ляет практически полностью избавиться от влияния ИП на качество приема полезных
сигналов. Применение этого устройства позволило полностью решить проблему защи-
ты от мощных ИП станций тропосферных радиорелейных линий связи сети «Север».
Контрольные вопросы к главе 5
1. Какие виды радиопомех могут возникать в системах радиосвязи?
2. Какие технические средства могут применяться для подавления непрерывных помех в системах свя-
зи с ЧМ?
3. Какие технические средства могут применяться для подавления непрерывных помех в системах свя-
зи с AM?
4. Каковы особенности следящих КП для систем связи с ЧМ?
5. Каковы особенности итерационных КП для систем связи с ЧМ?
6. Как зависит эффективность итерационного КП от числа ступеней итерации?
7. Какие типы адаптивных блоков используются в КП для систем связи с ЧМ?
8. Сколько ступеней итерации достаточно использовать в итерационном КП для достижения предель-
ной эффективности разделения ЧМ сигналов?
9. В каких случаях целесообразно применять двухканальные КП?
10. В чем состоят отличия одно- и двухканальных компенсаторов помех?
11. Каковы особенности схем оптимального и субоптимального КП помех для систем связи с ЧМ?
12. Какое подавление помех может обеспечить одноканальный КП?
13. Какое подавлене помех может обеспечить двухканальный КП?
14. Каким образом можно оценить эффективность применения КП?
15. Составьте схему двухканального КП 1-го типа.
16. Составьте схему двухканального собоптимального КП 2-го типа для сигналов с ЧМ.
17. В чем особенности метода подавления ИП «широкая полоса -ограничитель-узкая полоса»?
18. В чем особенности метода подавления ИП, основанном на преобразовании спектра сигнала?
19. В чем особенности метода подавления ИП, основанного на экстраполяции участков сигнала, пора-
женных ИП?
20. В чем особенности метода подавления ИП, основанного на интерполяции участков сигнала, пора-
женных ИП?
21. В чем особенности метода подавления ИП, основанного на экстраполяции участков сигнала, имею-
щего неравномерный спектр?
22. Составьте схему подавления ИП при приеме ТВ сигнала.
23. В каком месте приемного тракта целесообразно включать блок обнаружения ИП?
Глава 6
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
6.1. Роль и место радиоконтроля в системе управления
использованием радиочастотного спектра
Радиоконтроль (РК) за использованием радиочастотного спектра (РЧС) состоит в обеспече-
нии соблюдения установленных правил и процедуры его проведения. Задача РК заключает-
ся в обеспечении общего процесса управления использованием РЧС и решения проблем,
связанных с обеспечением электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных
средств (РЭС) [1].
Радиоконтроль является частью системы государственного управления использованием
РЧС и международно-правовой защиты присвоения (назначения) радиочастот или радио-
частотных каналов и осуществляется радиочастотной службой при Министерстве информа-
ционных технологий и связи России (Мининформсвязи).
Система контроля радиочастот состоит из подсистемы РК диапазонов радиочастот
до 30 МГц, подсистем РК диапазонов радиочастот свыше 30 МГц в субъектах РФ и подсис-
темы РК за использованием орбитально-частотного ресурса. При проведении РК проверяет-
ся соответствие технических параметров и параметров излучений РЭС и высокочастотных
устройств данным их регистрации, требованиям технических регламентов, стандартов,
норм и условиям, установленным в разрешениях на использование радиочастот или радио-
частотных каналов соответствующим РЭС.
Радиоконтроль осуществляется на плановой основе и по заявкам на выявление радиопо-
мех, поступившим от пользователей РЧС, российских граждан и юридических лиц, феде-
ральных органов в области обороны, федеральных органов в области правительственной
связи и информации, органов надзора за деятельностью в области связи и Администраций
связи иностранных государств, в соответствии с нормами и правилами ведения РК, утвер-
жденными Мининформсвязи.
Службы РК имеются у Мининформсвязи и федеральных органов исполнительной вла-
сти в области обороны и правительственной связи. В процессе ведения РК может осуществ-
ляться взаимодействие ведомственных служб, порядок которого определяется соглашением
между ними.
В случае обнаружения нарушений установленных правил использования РЧС и при не-
обходимости определения параметров излучений РЭС может проводиться запись сигналов
контролируемых РЭС. Такая запись может служить только в качестве доказательства нару-
шения порядка использования РЧС и подлежит уничтожению в порядке, установленном за-
конодательством РФ. Факт проведения такой записи и ее уничтожения должен отражаться в
соответствующей учетной документации.
Порядок ведения записи сигналов контролируемых РЭС и высокочастотных устройств
гражданского назначения, а также их учета и хранения устанавливается руководством ра-
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
233
диочастотной службы. Ее должностные лица, осуществляющие радиоконтроль, в своей ра-
боте руководствуются федеральными законами, постановлениями и распоряжениями Пра-
вительства РФ, нормами и решениями Государственной комиссии по радиочастотам при
Мининформсвязи, его руководящими и нормативными документами, приказами и распоря-
жениями.
6.2. Цели и задачи радиоконтроля
Радиоконтроль осуществляется в целях:
- выявления не разрешенных для использования РЭС и прекращения их работы;
- выявления источников радиопомех;
- выявления нарушения порядка и правил использования радиочастотного спектра, на-
циональных стандартов, требований к параметрам излучения (приема) РЭС и (или)
высокочастотных устройств;
- обеспечения ЭМС РЭС;
- обеспечения эксплуатационной готовности РЧС.
При осуществлении радиоконтроля проводятся:
- эфирные измерения параметров излучений РЭС и высокочастотных устройств (напря-
женности электромагнитного поля, отклонений несущей частоты от номинала, уровня
внеполосных излучений, излучаемой мощности, формы диаграммы направленности
передающей антенны и др.), влияющих на ЭМС с другими РЭС;
- измерения по тракту передатчика технических параметров РЭС, влияющих на ЭМС;
- определение местоположения РЭС, высокочастотных устройств и иных технических
средств;
- запись сигналов контролируемых РЭС и высокочастотных устройств;
- определение зон уверенного приема сигналов РЭС;
- оценка степени занятости (загрузки) РЧС сигналами РЭС;
- проверка выполнения временных запретов (ограничений) на использование РЭС
пользователями РЧС;
- выявление (поиск и определение местоположения) источников радиопомех;
- оценка условий обеспечения ЭМС РЭС и высокочастотных устройств;
- измерения, определяемые процедурой международно-правовой защиты присвоения
(назначения) радиочастот или радиочастотных каналов;
- предоставление в органы государственного надзора за деятельностью в области связи
сведений о выявленных нарушениях в использовании радиочастот или радиочастотных
каналов РЭС высокочастотными устройствами и иными техническими средствами.
Радиоконтроль осуществляется с использованием предназначенного для этого сертифи-
цированного оборудования. При проведении измерений, подпадающих под сферу распро-
странения государственного метрологического контроля и надзора, применяются поверен-
ные средства измерений и аттестованные методики выполнения измерений.
6.3. Объекты радиоконтроля
Мининформсвязи России подконтрольны все РЭС гражданского назначения страны. Ему не
подконтрольны РЭС, принадлежащие Министерству обороны, Федеральной службе охра-
ны, Министерству внутренних дел и Федеральному агентству воздушного транспорта. Со-
234
ГЛАВА 6
став средств гражданского назначения весьма разнороден, так как охватывает все виды
РЭС, используемые в многочисленных областях коммерческой и производственной дея-
тельности.
В настоящее время по данным регистрации общее количество РЭС, подконтрольных
Мининформсвязи, составляет около 2 млн. Из них порядка 20% централизованного назна-
чения, остальные — децентрализованного назначения, разрешение на эксплуатацию кото-
рых выдается республиканскими и местными радиочастотными органами.
К РЭС централизованного назначения относятся средства ВЧ радиосвязи, телевизион-
ного (ТВ) и звукового вещания (ЗВ) в НЧ, СЧ, ВЧ и ОВЧ диапазонах, магистральные радио-
релейные радиолинии, средства спутниковой связи и навигационные системы. Основными
владельцами РЭС централизованного назначения являются Мининформсвязи, Минморфлот и
Минрыбхоз, а также операторы мобильной связи, телевизионного и радиовещания.
К РЭС децентрализованного назначения в основном относятся маломощные ОВЧ ра-
диостанции, на которых организуются сети связи с подвижными объектами, и различные
сети технологического назначения, а также малоканальные радиорелейные линии. Владельца-
ми этих средств являются около 30 министерств и ведомств (среди них наиболее крупные —
Госагропром, Миннефтегаз, Минздрав, Минэнерго).
Размещение РЭС по территории страны весьма неравномерно и зависит от концентра-
ции промышленности. От этого же зависит и состояние электромагнитной обстановки
(ЭМО), т.е. степень загрузки РЧС.
Из количественных данных, приведенных выше, следует, что РЭС централизованного
назначения составляют около 20% общего количества РЭС. К ним относятся, в частности,
мощные связные и вещательные передатчики НЧ, СЧ, ВЧ и ОВЧ диапазонов, которые ока-
зывают существенное влияние на состояние ЭМО не только в местах их дислокации, но и
далеко за его пределами. Кроме того, неполадки в работе мощных передатчиков могут соз-
дать помехи высокого уровня для большого количества РЭС. Поэтому средствам РК этого
класса уделяется большое внимание как на международном уровне, так и на уровне нацио-
нальных Администраций связи.
6.4. Краткий обзор систем управления использованием РЧС
и радиоконтроля некоторых стран
Общим у всех пользователей РЧС в развитых странах является неукоснительное соблюде-
ние ограничений на использование выделенных для работы РЭС частотных каналов. За на-
рушения установленных в стране правил использования РЧС законодательно определены
строгие наказания. Так, например, во Франции за выход на несанкционированных частотах
предусмотрено лишение свободы на срок до 5 лет. Поэтому подобные нарушения случают-
ся довольно редко и в основном из-за неисправностей передающих устройств или кратко-
временного (и даже одноразового) выхода в эфир «заезжих» нарушителей.
Структура построения национальных систем РК развитых стран в большинстве случаев
бывает двух типов:
- с относительно большим количеством региональных управлений, развитой сетью
подразделений, оборудованных станциями РК нескольких типов комплектации, и об-
щим центром управления (Франция);
- с малым количеством местных стационарных пунктов РК, оборудованных сравни-
тельно простыми устройствами, и мощным центральным пунктом РК, оснащенным
самой современной аппаратурой всех диапазонов частот (от ОНЧ до СВЧ), большим
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
235
числом мобильных станций РК, наземных стационарных и подвижных постов РК кос-
мической связи и т.п. (в Великобритании — Baldock Radio Station).
Способы работы служб РК во Франции и Великобритании также заметно отличаются.
Так, если во Франции большую часть времени занимают периодические проверки состоя-
ния параметров РЭС путем их эфирных измерений (во Франции этот процесс называют мо-
ниторингом), то в Великобритании подобные работы проводят значительно реже и в мень-
шем объеме, хотя парки РЭС в этих странах соизмеримы по численности. Мониторингом
же англичане называют выполнение измерений по заявкам.
Тип национальной системы РК той или иной развитой страны зависит от целого ряда
факторов: от размеров территории и протяженности границ с сопредельными государства-
ми, от соблюдения этими государствами международных соглашений в области использо-
вания РЧС, от плотности населения и количества РЭС, от стратегической важности надзора
за эфиром в данной местности и т.д.
Развивающиеся страны, особенно те, которые имеют большие территории и небольшое
число крупных городов, проектируют, как правило, свои национальные системы РК по
«французскому» образцу с несколькими сравнительно хорошо оборудованными региональ-
ными управлениями РК, большим количеством пунктов наблюдения и централизованным
управлением всей системой.
Надзор за СЧ/ВЧ диапазоном (измерение параметров сигналов и определение местопо-
ложения источников излучений) является сложной проблемой из-за быстрого убывания ин-
тенсивности земной волны с расстоянием и наличия протяженной мертвой зоны при ионо-
сферном распространении. Поэтому далеко не в каждой стране имеется свой пункт контро-
ля РЧС, наблюдающий за этим диапазоном. В ряде случаев при решении задач местоопре-
деления налажено взаимодействие между станциями РК нескольких стран Европы и Азии
(например, налажено взаимодействие контрольных станций Франции, Великобритании,
Португалии, Индонезии и др.).
В следующем разделе в качестве примера приведена структура системы РК и управле-
ния использованием РЧС Франции.
6.5. Система управления использованием РЧС
и радиоконтроля Франции
В настоящее время управление РЧС во Франции осуществляют в основном семь ведомств,
каждое из которых ведет РК в пределах полос частот, отведенных им для использования.
Причем эти ведомства в основном совместно одни и те же полосы частот не используют.
Распределение полос осуществляет государственный орган, имеющий небольшой штат со-
трудников (9 чел.) при премьер-министре Франции.
Распределение полос для различных нужд во Франции в настоящее время выглядит сле-
дующим образом:
- радиовещание и телевидение — 48%;
- Министерство обороны — 25%;
- Генеральная дирекция почт и телекоммуникации: операторы общего пользования —
10%; коммерческие операторы — 5%;
- полиция, управление транспортными перевозками и др. — 9%;
- гражданская авиация — 3%.
Основным исполнительным органом по управлению использованием РЧС в Генераль-
ной дирекции почт и телекоммуникаций является Национальное управление радиосвязью
236
ГЛАВА 6
(НУ PC). В ведении НУ PC находятся радиосредства, отнесенные к компетенции Генераль-
ной дирекции почт и телекоммуникаций, — это радиосети общего пользования, частные се-
ти и радиолюбители. Несмотря на сравнительно небольшую часть общего частотного спек-
тра, которую занимают эти службы (около 15%), они владеют основной частью каналов
связи во Франции (более 70% каналов).
Задачей НУ PC является обеспечение оптимального использования РЧС. В его функции
входят:
- частотное планирование и регулирование (выбор частотных каналов, их межведомст-
венная и международная координация, международно-правовая защита и т.д.);
- обеспечение законности в использовании РЧС: радиоконтроль и принятие санкций к
нарушителям;
- сбор и документирование платежей, взимаемых с операторов.
Управленческая деятельность НУРС строится по централизованно-территориальному
принципу. В состав НУРС входят: центральное управление (Дирекция) и шесть региональ-
ных центров (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Схема национальной системы управления использованием РЧС
и радиоконтроля Франции
К компетенции Дирекции относятся:
- общее руководство использованием РЧС;
- определение основных направлений в технике и технологии управления РЧС;
- определение финансовой политики в пределах выделяемых кредитных ассигнований
(на расширение и обновление парка технических средств, численность штата и т.п.) и
руководство финансовой деятельностью НУРС;
- руководство материально-техническим обеспечением системы управления РЧС (заклю-
чение контрактов на приобретение оборудования, математического обеспечения и т.д.).
Управление и регулирование РЧС осуществляются в двух национальных центрах
управления (в городах Нуазо и Рамбуйе) и в шести региональных центрах управления.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
237
Французская автоматизированная система административного и технического
управления использованием РЧС (ELLIPSE) включает ряд программных блоков, кото-
рые могут использоваться как в комплексе, так и самостоятельно. В состав системы входят:
база данных (БД) по техническим и административным данным, картографическая БД, блок
моделей распространения радиоволн, блок программ по расчету ЭМС, зон покрытия и на-
значению частот, блок административно-технических приложений.
Ниже приводится краткое описание каждого из блоков.
База данных по техническим и административным данным РЭС позволяет хранить и
обрабатывать все технические и административные данные как по всем типам сетей связи,
так и по отдельным РЭС, а также необходимые данные об операторах сетей связи. Кроме
сведений о зарегистрированных сетях, РЭС и операторах, в БД имеется библиотека прило-
жений и данных, используемых при решении технических и административных задач (на-
бор диаграмм направленности антенн, технические характеристики радиосистем, админист-
ративные границы регионов и т.д.).
В системе ELLIPSE может использоваться и национальная БД той страны, в которой
внедряется эта система. Если же такая БД уже существует или разрабатывается, на ее адап-
тацию в системе ELLIPSE больших затрат не требуется.
Картографическая база данных содержит цифровые карты различных масштабов всей
страны и ее регионов. На этих картах имеется информация о рельефе местности, характере
поверхности (леса, водные объекты, степень урбанизации районов, характеристики подсти-
лающей поверхности и т.д.). На ней нанесены также населенные пункты, дороги и любые
другие сведения, которые отражаются на географических картах. Для подготовки цифровых
карт имеется аппаратно-программный комплекс картографирования, позволяющий полу-
чать цифровые карты путем сканирования обычных бумажных носителей, на которых при-
ведены топографические карты или снимки земной поверхности со спутников.
В картографическую базу данных включена БД, содержащая расчетные данные напря-
женности поля для любой точки полезной зоны каждого вещательного передатчика, расчет
которой производился с помощью системы ELLIPSE, а также результаты измерений напря-
женности поля передатчиков, проводимых станциями РК.
Блок моделей распространения радиоволн позволяет проводить расчеты радиолиний и
зон обслуживания с использованием различных моделей распространения радиоволн. В не-
го заложены основные модели, рекомендованные МСЭ и региональными соглашениями, в
то же время могут применяться и любые другие модели — национальные или ведомствен-
ные. В частности, НУРС для международной координации применяет рекомендованные
МСЭ модели, а для внутреннего планирования использует собственные более точные модели.
Блок расчетных программ позволяет проводить расчеты:
- напряженности поля и зон покрытия передатчиков;
- ЭМС радиосредств, ЭМО и занятости спектра в заданной географической точке и
ЭМО и занятости спектра на заданном маршруте (в применении к подвижным средст-
вам связи);
- зон обслуживания вещательных передатчиков;
- интермодуляционных продуктов.
Кроме того, в этот блок включены программы, предназначенные для решения задач на-
значения частот отдельным РЭС и передатчикам, работающим в сетях радиосвязи и вещания.
Все расчеты проводятся с использованием цифровых карт местности, что позволяет
учесть не только рельеф местности, но и степень урбанизации территории и характеристики
подстилающей поверхности. Кроме того, в данном блоке реализована программа сравнения
расчетных и измеренных контрольными станциями напряженностей поля. Результаты тако-
238
ГЛАВА 6
го сравнения могут быть использованы как для корректировки конфигурации зон обслужи-
вания, так и для уточнения расчетных моделей распространения радиоволн.
Блок административно-технических приложений позволяет автоматизировать многие
процессы управления РЧС. В данном блоке предусмотрены: взаимодействие с основной БД,
автоматизация процессов приграничной координации и международной регистрации РЭС,
автоматизация выдачи лицензий, организация и документирование сбора платежей с опера-
торов, документирование процессов сертификации оборудования, осуществление регуляр-
ного обмена данными с региональными БД, обмен данными с другими базами данных (на-
пример, с БД других ведомств). К данному блоку отнесена также система взаимодействия с
автоматизированной системой РК, которая является органической частью всей системы
управления РЧС.
Автоматизированная система РК входит в общую систему управления РЧС и построена
по централизованно-территориальному принципу. В ней соблюдается главный принцип —
все частотные присвоения с характеристиками их излучений занесены в БД. Если в процес-
се РК обнаружено РЭС, излучение которого в БД не отражено, то сразу же определяется,
что оно является нелегальным, если же его технические параметры не соответствует запи-
санным в БД, то фиксируется нарушение этим РЭС правил использования РЧС.
С помощью системы ELLIPSE организуется проведение плановых и целевых радиоиз-
мерений по всем региональным пунктам, сбор, хранение результатов РК и использование
их в текущей деятельности по управлению РЧС. Региональные центры оснащены стацио-
нарными обслуживаемыми и необслуживаемыми пунктами РК, позволяющими проводить
измерение занятости спектра, определение несанкционированной работы, пеленгование
источников излучения, измерение технических параметров излучений в ОВЧ/УВЧ диапазо-
нах частот до 3 ГГц. Объемы проводимых при этом измерений весьма значительны, и, в ча-
стности, только при проведении планового контроля каждые три месяца осуществляется из-
мерение параметров излучения каждого из 6 млн радиопередатчиков, работающих во Фран-
ции. Важным является то, что результаты измерений и сведения о нарушениях порядка ис-
пользования РЧС и отклонениях параметров РЭС от допустимых заносятся в БД в виде на-
копительно-аналитической информации, крайне необходимой для дальнейшего использова-
ния как для ведения работ по РК, так и для анализа ЭМС и принятия решений по частотным
назначениям.
Для проведения специальных измерений (в том числе на частотах выше 3 ГГц), для по-
иска и преследования подвижных средств связи, работающих с нарушениями, имеется парк
мобильных станций РК (в Парижском региональном центре — пять подвижных станций
РК). При проведении технического контроля РЭС гражданского назначения могут исполь-
зоваться данные о частотных присвоениях, содержащиеся в общегосударственной БД.
Поскольку все пункты РК оснащены автоматизированным оборудованием фирмы
Thomson-CSF и некоторых других фирм и работают в общей сети управления РЧС, то ис-
пользование специального математического обеспечения позволяет проводить быстрый и
регулярный обмен информацией между любым пунктом РК и единой базой данных. Для ра-
диоконтроля в НЧ, СЧ и ВЧ диапазонах (0,3...30 МГц) во Франции используется одна спе-
циализированная станция РК, расположенная в Рамбуйе.
При пеленгации радиоэлектронных средств ВЧ диапазона, помимо традиционных мето-
дов локализации источников излучения (построение триангуляционного треугольника с ис-
пользованием основной и двух дистанционно управляемых станций), успешно используется
метод определения местоположения передатчика одной станцией (ОМОС) за счет измере-
ния азимута 0 и угла места А пеленгуемого сигнала и расчета координат источника сигнала
с использованием цифровой карты и модели распространения радиоволн путем отражения
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
239
от ионосферы на высоте /гд. Таким способом могут контролироваться РЭС, расположенные
на расстояниях до R = 1200 км от контрольной станции (см. разд. 6.10).
В настоящее время все станции РК во Франции оснащены автоматизированной аппара-
турой, работающей под управлением персональных компьютеров, что позволяет использо-
вать аппаратуру РК как в автоматическом режиме — для проведения измерений по заранее
заданной программе, так и в автономном (ручном) режиме. Причем режим автономного
управления может осуществляться путем дистанционного управления или непосредственно
на станции РК.
Системная и программная совместимость оборудования РК позволяет легко конфигури-
ровать аппаратуру пунктов РК в зависимости от выполняемых задач — от простейших
пунктов радионаблюдения или пеленгации (в том числе мобильных) до региональных пунк-
тов, которые позволяют не только проводить комплексные измерения, но и управлять сетью
пунктов РК.
6.6. Отечественная система радиоконтроля
В настоящее время отечественная система управления использованием РЧС и РК находится
в стадии глобальной реконструкции с учетом отечественного и зарубежного опыта.
На рис. 6.2 показана схема отечественной системы РК. Она должна удовлетворять сле-
дующим требованиям:
- система РК должна быть централизованной и тесно взаимодействовать с региональ-
ными отделениями и окружными управлениями;
- основой системы РК должны стать локальные сети станций РК, служащие для опера-
тивного обнаружения ОВЧ/УВЧ несанкционированных излучений;
- контроль за РЭС в крупных индустриальных центрах РК целесообразно организовать
по «французской» схеме, т.е. с плановым периодическим контролем параметров РЭС,
оснастив эти центры современной профессиональной аппаратурой, а средние и мел-
кие населенные пункты целесообразно оборудовать менее дорогостоящими станция-
ми РК, которые будут применять «английский» способ контроля, работая в основном
по жалобам;
- как видно из рис. 6.2, стационарные станции космического РК и станции РК диапазо-
нов НЧ-ВЧ диапазонов устанавливаются при окружных управлениях, мобильные же
— и при региональных (областных и районных) отделениях;
- окружные управления РК должны быть укомплектованы дополнительно мобильными
станциями, которые могут работать в диапазонах частот до 18 и даже до 40 ГГц;
- каждая мобильная станция должна комплектоваться носимой аппаратурой допоиска
(т.е. оборудования для получения данных о местоположении источника излучений с
точностью до метров) для СЧ-ОВЧ диапазонов;
- учитывая особенности распространения радиоволн СЧ/ВЧ диапазона (быстрое убыва-
ние интенсивности земной волны с расстоянием и наличие ночью протяженной мерт-
вой зоны при ионосферном распространении), на первом этапе развертывания системы
РК на европейской части России следует разместить не более 3-4 стационарных пунк-
тов, а на втором этапе следует оснастить СЧ/ВЧ аппаратурой сибирские и дальнево-
сточные отделения, которые также необходимы для обслуживания территории Европы;
- с целью решения задачи определения местоположения и с учетом специфики распро-
странения радиоволн СЧ/ВЧ диапазона следует совместно использовать станции, рас-
положенные за сотни километров от контролируемой;
240
ГЛАВА 6
конкретное количество локальных сетей РК, стационарных и мобильных станций РК
различной конфигурации зависит от площади зоны ответственности в данном округе,
насыщенности излучающими средствами, важности защищаемых объектов (напри-
мер, аэродромы) и т.п. (их количество может достигать 15-20).
Локальные ОВЧ/УВЧ сети
Региональное
отделение
Региональное
отделение
Региональное
отделение
Региональное
отделение
К Центру управления
использованием РЧС
Рис. 6.2. Схема формирования системы радиоконтроля (фрагмент)
Российской Федерации
6.6.1. Локальные сети радиоконтроля
Локальные сети РК предполагается организовать при населенных пунктах вплоть до обла-
стных центров, а в ряде случаев и районных. Диапазон частот, используемых различными
службами, простирается от низких до сверхвысоких частот. Особенно сильно загружены
полосы частот от 300 кГц до 3 ГГц, в которых наблюдается наибольшее число незаконно
действующих передатчиков и чаще всего имеют место отклонения технических характери-
стик излучающих средств от допустимых значений.
Комплекс оборудования РК типовой локальной сети (рис. 6.3) в заданном диапазоне
частот (30 МГц...З ГГц) должен выполнять следующие функции мониторинга и пеленга-
ции: поиск излучений по диапазону, радионаблюдение за эфирной обстановкой, измерение
параметров сигнала и характеристик передающих средств, определение местоположения
источника излучения.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
241
Вынесенный
пеленгационный
ОВЧ/УВЧ пункт
/X//
Головная
станция
Мобильная
пеленгационная
ОВЧ/УВЧ станция
Станция измерений,
пеленгации в диапазоне
ОВЧ/УВЧ и управления
локальной сетью
радиоконтроля
Пункт \
управления
(вынесенный)
Граница
населенного"
пункта
Вынесенный
пеленгационный
*\.чОВЧ/УВЧ пункт
Рис. 6.3. Примерная схема расположения элементов локальной системы
радиоконтроля в населенном пункте
Функции поиска, радионаблюдения, радиоизмерений и местоопределение РЭС в диапа-
зоне ОВЧ/УВЧ выполняется на головной станции, расположенной в черте населенного
пункта, причем местоположение методом триангуляции определяется с участием вынесен-
ных пеленгационных пунктов (обычно — двух), размещаемых близ границы населенного
пункта на высоких сооружениях (водонапорные башни, высотные здания и т.п.).
Для удобства управления всеми станциями РК типовой локальной сети она обычно ком-
плектуется вынесенным пунктом управления, расположенным в требуемом месте населен-
ного пункта. Служебная связь между станциями (пунктами) РК осуществляется либо по
проводам, либо по радио.
В зависимости от особенностей частных задач РК, которые могут возникнуть в различ-
ных регионах и областях России, конфигурация локальных сетей может несколько отли-
чаться от приведенной здесь. Например, вместо стационарных вынесенных пунктов пелен-
гации в диапазоне ОВЧ/УВЧ, обслуживающих город, в ряде случаев может быть рацио-
нальнее иметь один или несколько возимых пеленгаторов, которые могут работать не толь-
ко на «своей» территории, но и взаимодействовать с соседними локальными сетями РК при
решении общих задач.
Типичный комплект оборудования головной станции РК представлен на рис. 6.4.
242
ГЛАВА 6
LL
Пеленгационная
ОВЧ/УВЧ антенна
LLli^llli
i„Q о о -—;
ТИШ
и
Ж
Измерительная
ОВЧ/УВЧ антенна
Приемная измерительная и
пеленгационная аппаратура
□
Я
Управляющий
компьютер
Многоканальный
магнитофон
Линия связи
с региональным
отделением
4
Линии связи
и управления
элементами
локальной сети
Оборудование
служебной
связи
Рис. 6.4. Основное оборудование
головной ОВЧ/УВЧ станции
Управление взаимодействием
элементов головной станции РК
осуществляется с помощью персо-
нального компьютера, а связь с
другими пунктами данной локаль-
ной сети и с региональным отде-
лением РК может осуществляться
несколькими способами. На
рис. 6.4 показана организация свя-
зи с помощью модемов.
Основная аппаратура выне-
сенного пеленгационного пункта
— это пеленгатор. Он может со-
стоять из одного или нескольких
приемников и управляющего ком-
пьютера. Одна из возможных кон-
фигураций мобильной пеленгаци-
онной ОВЧ/УВЧ станции пред-
ставлена на рис. 6.5, на котором
показан пеленгатор с антенной на
крыше, закрытой пластмассовым
колпаком, а также носимый и
вспомогательный пеленгаторы.
Закрытая пеленгационная
ОВЧ/УВЧ антенна
Пеленгационный приемник
ОВЧ/УВЧ пеленгатор
Носимый
ОВЧ/УВЧ
пеленгатор
Носимый
СЧ/ВЧ
пеленгатор
Антенна
служебной
радиосвязи
Q
fi
j
Оборудование
служебной
радиосвязи
Многоканальный
магнитофон
Портативная
радиостанция
служебной
связи
Антенна
аппаратуры
собственного
местоопределения
Д
Оборудование
собственного
местоопределения
Электрооборудование
автономного питания
Рис. 6.5. Оборудование мобильной станции ОВЧ/УВЧ пеленгации
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ 243
На экран монитора вынесенного пункта управления поступает текущая информация со
всех пеленгационных постов локальной сети, на основе которой главный оператор прини-
мает решение о дальнейших совместных действиях участников службы РК и дает команды
по служебной связи.
Основными требованиями к комплексу аппаратуры той или иной фирмы являются:
возможность расширения числа функций станции, возможно более полная автоматизация
технологических процессов РК, современная элементная база и технология производства,
ремонтопригодность, высокая надежность и способность работать в неблагоприятных ус-
ловиях.
6.6.2. Состав отечественной системы радиоконтроля
и взаимодействие ее элементов
Национальная система радиоконтроля является частью Федеральной системы управления
использованием РЧС и должна быть единой, однородной системой для всей территории
России. Эта система в настоящее время должна быть модернизирована с тем, чтобы соот-
ветствовать современным требованиям.
Основными целями модернизации являются:
- полная компьютеризация, основанная на использовании миникомпьютеров;
- эффективное решение широкого круга задач анализа ЭМС и присвоения частот, осно-
ванных на наиболее полных моделях распространения радиоволн и использующих
цифровые топографические карты;
- автоматизация обычных административных функций (подготовка лицензии, сбор пла-
тежей, статистический анализ использования РЧС, заполнение форм МСЭ и т.д.);
- замена существующего оборудования РК аппаратурой последнего компьютеризиро-
ванного поколения;
- создание в России современных станций РК, что сделало бы возможным участие Ад-
министрации связи РФ в полномасштабной международной Программе радиоконтро-
ля МСЭ, а также в двустороннем и многостороннем сотрудничестве с другими госу-
дарствами и региональными организациями электросвязи по вопросам управления ис-
пользованием РЧС и РК;
- обеспечение проверки соответствия использования частот выданных разрешений или
лицензии и определение занятости РЧС посредством станций РК;
- обеспечение взаимодействия между двумя составными частями компьютерной систе-
мы — управления использованием РЧС и РК, которое позволяет оптимизировать ра-
боту и стоимость сети управления использованием РЧС;
- создание компьютерных БД, являющихся основой для реализации всех функций РК с
использованием прикладных программ, предназначенных для обновления данных,
выписки счета, присвоения частот, а также для обновления данных о технических па-
раметрах РЭС, касающихся частот и передатчиков, для сравнения зарегистрирован-
ных и измеренных данных и т.д.
Деятельность центра управления по РК представляет значительный объем информации,
которая передается административным подразделениям более низкого уровня, чтобы обес-
печить выполнение предназначенных им функций.
244
ГЛАВА 6
6.6.3. Типовые комплекты измерительного оборудования
станций РК разного назначения
При комплектовании станций РК следует соблюдать требования руководящего документа
отрасли [2], который распространяется на автоматизированное оборудование станций РК,
позволяющее решать одну или несколько ниже перечисленных задач:
- изучение загрузки (занятости) полос частот спектра, фиксированных частот или каналов;
- контроль и измерение параметров излучений;
- опознавание радиосигналов, поиск и идентификация источников излучений (в том
числе помех).
Параметры оборудования, решающего одну и несколько указанных задач РК, должны
соответствовать приведенным требованиям и являются обязательными при сертификации
автоматизированного оборудования станций РК.
Основой типовых комплектов радиоизмерительного оборудования, размещаемого на
предприятиях РК, являются измерительные приемники, которые по своим техническим ха-
рактеристикам условно разделены на три категории: А, Б и В.
К категории А относится вновь разрабатываемое, закупаемое по импорту, а также под-
лежащее закупке оборудование отечественного производства для стационарных и подвиж-
ных станций (постов) РК, выполняющее все функции по радиоконтролю и полностью соот-
ветствующее требованиям МСЭ-Р.
Измерительные приемники, входящие в состав оборудования категории А, разделяются
на подкатегории А1 и А2.
К подкатегории А1 относятся вновь разрабатываемые и закупаемые по импорту прием-
ники, полностью выполняющие требования МСЭ-Р [3] в соответствии с графой «Более
сложный вариант», предназначенные для эксплуатации в крупных и средних индустриаль-
ных центрах с высокой плотностью РЭС, включая РЭС повышенной мощности. По согласо-
ванию с Государственной радиочастотной службой при Мининформсвязи допускается не-
которое ухудшение отдельных параметров оборудования от уровня, определяемого данной
подкатегорией.
К подкатегории А2 относятся подлежащие закупке приемники отечественного произ-
водства, полностью выполняющие требования МСЭ-Р в соответствии с графой «Минималь-
ный вариант» справочника [3], предназначенные для эксплуатации в основном в малых ин-
дустриальных центрах с невысокой плотностью РЭС.
К категории Б относится эксплуатирующееся импортное оборудование и оборудование
отечественного производства для стационарных и подвижных станций (постов) РК, выпол-
няющее не все функции по радиоконтролю и не полностью соответствующее требованиям
МСЭ-Р.
К категории В относится портативное переносное оборудование, оборудование индика-
торного типа и некомплектное оборудование, выполняющее лишь отдельные функции (та-
кие, например, как непрерывный анализ занятости РЧС или каналов), не полностью соот-
ветствующее требованиям МСЭ-Р и не работающее в общей специализированной сети.
В эту категорию входит также оборудование упрощенных подвижных станций РК, исполь-
зуемых для допоиска (т.е. заключительной фазы местоопределения) источников радиоизлу-
чений на местах, которое также не полностью соответствует требованиям МСЭ-Р.
Задачи радиоконтроля и степень обязательности их выполнения оборудованием разных
категорий [2] указаны в табл. 6.1. Оборудование разных категории должно обеспечивать
выполнение всех задач РК, указанных в соответствующих столбцах табл. 6.1.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
245
Таблица 6.1. Категории оборудования для различных задач радиоконтроля
Наименование задач и режимов работы
Контроль загрузки (занятости) радиочастотного спектра
и определение степени использования полос частот:
- последовательный просмотр занятости полос (списка)
частот
- возможность одновременного выполнения измерений
параметров излучении и записи сигналов
- панорамный (широкополосный) просмотр занятости
полосы частот
Контроль и измерение параметров радиоизлучений:
- частоты
- уровня входного напряжения
- напряженности поля
- ширины полосы частот:
по методу X дБ
по методу р%
- параметров модуляции
Опознавание радиосигналов, поиск и идентификация
источников излучений (в том числе помех):
- прослушиванием сигналов
- наблюдением спектра сигналов на анализаторе спектра
- автоматическим анализом принимаемых сигналов
(декодирование сигналов и другие методы обработки)
- определением направления на источник излучения
(в том числе помеху)
- определением местоположения источника излучения
(методом ОМОС)
- сравнением параметров обнаруженных источников излу-
чения с параметрами РЭС, хранящимися в базе данных
- опознаванием побочных излучений
Режимы управления:
- локальное управление оператором
- дистанционное управление или работа в сети
Категория оборудования
А
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Б
Обяз.
Обяз.
Необяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз. по од-
ному методу
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Необяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
Обяз.
В
Обяз.
Необяз.
Необяз.
Обяз.
Обяз.
Необяз.
Необяз.
Необяз.
Необяз.
Обяз.
Обяз.
Необяз.
Необяз.
Необяз.
Необяз.
Необяз.
Необяз.
Необяз.
При комплектовании оборудованием предприятий модернизируемой в настоящее время
отечественной системы РК полезными могут оказаться указанные в табл. 6.2 рекомендации,
в которых приведено количество приемников различных вариантов сложности (категории
А, Б и В), рекомендуемое для размещения на станциях РК в зависимости от задач, возлагае-
мых на каждое типовое предприятие радиоконтроля.
246
ГЛАВА 6
Таблица 6.2. Рекомендуемое количество приемников на станциях РК
Ва-
ри-
ант
1
2
3
4
5
6
7
Задачи
радиоконтроля
Радионаблюде-
ние (прослушива-
ние) в диапазонах
СЧ/ВЧ и
ОВЧ/УВЧ
Измерения в диа-
пазонах СЧ/ВЧ и
ОВЧ/УВЧ, допо-
иск в диапазонах
СЧ/ВЧ
То же
То же
То же
То же
Измерения и пе-
ленгация в диапа-
зоне СЧ/ВЧ,
допоиск в диапа-
зоне СЧ/ВЧ
Предпри-
ятия ра-
диокон-
троля
РКП
поселко-
вые и в
малых го-
родах
ГРКП
в средних
городах
ГРКП
крупных
городов
ГРКП
районных
центров
ГРКП
региональ-
ных управ-
лений
Системы
ГРКП
мега-
полисов
ПЦРР
СЧ/ВЧ
Измеритель-
ный приемник
Б или В
1
1
1
1
-
-
-
А
-
-
-
-
1
1
1
Пеленгацион-
ный приемник
Б или В
-
1
2
2
2
2
2
А
-
-
-
-
-
-
1
ОВЧ/УВЧ
Измеритель-
ный приемник
Б или В
1
1
2
2-3
-
-
-
А
-
-
-
-
2-3
9-12
-
Пеленгацион-
ный приемник
Б или В
-
-
2
2-3
-
-
-
А
-
-
-
-
2-3
9-12
-
Состав конкретной аппаратуры, применяемой на станциях РК для контроля техниче-
ских характеристик оборудования связи при вводе их в эксплуатацию, должен определяться
специалистами региональных управлений РК, исходя из текущих и перспективных потреб-
ностей.
6.6.4. Отечественные разработки радиоконтрольной аппаратуры
В настоящее время отечественные измерительные приемники, удовлетворяющие современ-
ным требованиям по стабильности, линейности и функциональным характеристикам, отсут-
ствуют. Используемые в разработках отечественных фирм приспособленные для целей РК
связные (не измерительные!) сканирующие приемники японского производства типа ICOM
и AR также не удовлетворяют ряду современных требований. Однако комплексы РК, в ко-
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
247
торых такие приемники используются, могут применяться при модернизации отечествен-
ной системы РК. Ниже рассмотрены некоторые из них.
Комплекс оборудования радиоконтроля фирмы «ИРКОС» предназначен для выпол-
нения следующих задач:
- автоматизированного РК систем связи ОВЧ/УВЧ диапазона и поиска несанкциониро-
ванных излучений с помощью портативных и мобильных комплексов;
- автоматического и ручного пеленгования;
- анализа РЧС с помощью панорамных анализаторов спектра с улучшенными показате-
лями скорости анализа и разрешающей способности;
- регистрации, обработки и технического анализа радиосигналов с цифровыми видами
модуляции.
В основу большинства изделий этой фирмы положен полупрофессиональный связной
японский приемник AR-3000A. Поскольку этот приемник не является измерительным, то и
частотные характеристики пеленгаторов, измерителей напряженности поля и т.п. не соот-
ветствуют профессиональной радиоконтрольной аппаратуре. Так, например, точность изме-
рения частоты с помощью этой аппаратуры составляет всего 1.. .2 кГц.
Фирмой «ИРКОС» разработаны следующие комплексы РК, содержащие пеленгаторы:
- мобильный комплекс автоматизированного радиоконтроля АРК-МК;
- автоматизированный панорамно-пеленгационный комплекс АРК-ПАЗМ;
- аппаратура ручного пеленгования АРК-РП 1. Диапазон перекрываемых частот этих
комплексов при пеленговании составляет 25... 1000 (или 1200) МГц, а в режиме прие-
ма— 20 (или 25)...2000 МГц.
Другую группу оборудования РК составляют приборы анализа загруженности полос,
контроля частотных каналов и т.п.:
- автоматизированный комплекс анализа загрузки диапазона АРК-ПА 2;
- портативный комплекс автоматизированного РК АРК-ПК 1;
- комплекс контроля мобильной связи ARS-NB;
- автоматизированный комплекс контроля радиотелефонных каналов АРК-РДО.
Кроме того, фирма выпускает измеритель напряженности поля АРК-ИН 1, малогабарит-
ную широкополосную антенну АРК-А1 и широкополосную плоскую антенну АРК-А2.
Аппаратура «ИРКОС» в ряде случаев может быть с успехом применена для решения
частных задач РК. Однако многим современным системным требованиям (возможность
создания необслуживаемых станций РК, приемлемая точность и быстродействие при из-
мерении параметров сигнала, необходимый частотный диапазон, надежность, автоматиза-
ция, возможность построения глобальной системы и т.д.) эта аппаратура удовлетворяет не
в полной мере.
Мобильные станции радиоконтроля системы «Савой» в диапазонах ОВЧ/УВЧ раз-
работаны совместно двумя предприятиями: «Луч» (г. Белгород) и «Пеленг» (г. Харьков).
Эти станции могут иметь восемь конфигураций и постов пеленгации и управления, среди
которых имеются и мобильные: на легковом автомобиле, в микроавтобусе и носимый ком-
плект. Во всех конфигурациях использованы связные приемные устройства типа AR ЗОООА
или AR 5000.
Автоматизированный пост ОВЧ/УВЧ измерений фирмы «Ирга» включает радио-
приемные устройства иностранного производства тех же типов, что и применяемые в упо-
мянутых выше разработках, однако может использоваться и отечественный радиоприемник
Р-399А.
Особенностью этого оборудования является то, что стабильность частотных характери-
стик установки в нем определяется свойствами внешнего высокостабильного блока опор-
248
ГЛАВА 6
ных частот (БОЧ), обеспечивающего относительную погрешность измерений несущей час-
тоты не более 5-Ю"8, что на два порядка лучше, чем без БОЧ.
Пост РК позволяет осуществлять: контроль параметров сигналов в заданном диапазоне
частот, измерение параметров излучений, выявление источников помех, прослушивание и
запись радиосообщений, декодирование телеграфных сообщений, определение местополо-
жения источника излучений. При решении этих задач используется информация о зарегист-
рированных станциях из БД, для чего разработано соответствующее программное обеспече-
ние. Диапазоны рабочих частот поста:
- 100 кГц.. .2 ГГц — при использовании РПУICOMIC-R8500;
- 25 МГц.. .2 ГГц — при использовании РПУ ICOM IC-R7100;
- 5 кГц.. .2,63 ГГц — при использовании РПУ AOR AR5000;
- 100 кГц.. .2,3 ГГц —при использовании РПУ AOR AR-3000A;
- 1 МГц.. .32 МГц — при использовании РПУ Р-399А.
Более подробные сведения о технических характеристиках упомянутых приемников
приведены в [4].
6.6.5. Зарубежные разработки, пригодные для комплектования
станций отечественной системы радиоконтроля
В настоящее время на мировом рынке оборудования РК представлена аппаратура около
двух десятков фирм.
Для комплектования станций отечественной системы РК в наибольшей степени подхо-
дит оборудование фирмы Thomson-CSF, которое:
- выполняет заданные функции в полном объеме;
- имеет частотный диапазон, соответствующий требуемому;
- имеет полную совместимость входящей в его состав аппаратуры, что позволяет про-
сто решать проблемы наращивания конфигурации при совершенствовании системы и
усложнении выдвигаемых задач;
- позволяет полностью автоматизировать технологические процессы РК и при необхо-
димости легко переходить из автоматического режима РК на ручной;
- просто в ремонте из-за модульной конструкции блоков;
- обладает высокой надежностью, так как проектировалось по заказу Министерства
обороны Франции;
- позволяет составлять большое число различных конфигураций станций РК.
Таким образом, оборудование фирмы Thomson-CSF удовлетворяет всем заданным тре-
бованиям и в наибольшей степени подходит для реконструкции единой Федеральной систе-
мы РК и управления использованием РЧС.
Для исключения зависимости от зарубежного производителя программного продукта
целесообразно ориентироваться на отечественное типовое программное обеспечение, кото-
рое разработано фирмой «Ирга».
Следует отметить, что имеющееся на рынке импортное оборудование РК, соответст-
вующее требованиям МСЭ-Р, заметно дороже отечественного, а программное обеспечение
не полностью соответствует российским специфическим требованиям и задачам, решаемым
службой РК. Кроме того, требуется перевод технической документации и описаний про-
граммного обеспечения на русский язык и их переработка под стандартизованный в России
формат.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
249
Представляется целесообразным при оснащении отечественной системы РК совмеще-
ние преимуществ зарубежного и отечественного оборудования. Это позволит, полностью
соблюдая требования МСЭ-Р к системе РК, заметно снизить стоимость результирующего
программно-аппаратурного комплекса, создать его документацию на русском языке в стан-
дартизованном формате и обеспечить интерактивной связью оборудование РК с Федераль-
ной БД о частотных присвоениях. С этой целью целесообразно ориентироваться на измери-
тельные приемники производства фирмы Thomson-CSF, доработав под них программное
обеспечение отечественной системы «Ирга» для обеспечения радиоизмерений и радиопе-
ленгации в ОВЧ/УВЧ диапазоне.
6.7. Компоненты станций радиоконтроля фирмы Thomson-CSF
Предлагаемая этой фирмой конфигурация головной станции локальной сети представлена на
рис. 6.6. Комплект аппаратуры состоит из двух отдельных постов — измерений и пеленгации.
Молниеотвод
Измерительные
ОВЧ/УВЧ антенны
RN 1021-25
20... 1350 МГц
Пеленгационная ОВЧ/УВЧ
антенная система ANT 194 |
20...2700 МГц
RN 4302-25 1200...3000 МГц }<
RN 4301-25
RN 4202-25
500...1200МГц^
20...500МГцМ/
RN 1508-25
1350...2700 МГц
кн
| Антенный коммутатор
I
Антенный коммутатор
Приемник
TRC 8024
Многоканальный
магнитофон
Пост
измерений
Модем
Го]loooooo
м
|^^^^ 4 4 4 4 Щ
Управляющий ПК 2
Пост пеленгации
(пеленгатор
TRC8011)
Устройство
бесперебойного
питания
К вынесенному пункту управления
и вынесенным пеленгационным
ОВЧ/УВЧ пунктам
Рис. 6.6. Головная измерительно-пеленгационная ОВЧ/УВЧ станция,
укомплектованная оборудованием фирмы Thomson-CSF
250
ГЛАВА 6
Определение параметров сигналов во всем диапазоне ОВЧ/УВЧ осуществляются на по-
сту измерений. В ручном или автоматическом режиме с управляющего компьютера ПК 1 на
антенный коммутатор, подключающий к приемнику TRC 8021 требуемую антенну, посту-
пают исходные данные о параметрах исследуемого сигнала (частота, на которой работает
контролируемый передатчик, его азимут, поляризация излучаемого сигнала и т.д.), а также
управляющие сигналы, определяющие режим измерений (полоса пропускания фильтра, тип
модуляции и т.п.). Одновременно по сигналам управления с ПК 1 в приемнике устанавлива-
ется необходимый режим для измерения заданного параметра исследуемого сигнала и авто-
матически калибруется его усиление. Набор калиброванных антенн диапазона ОВЧ/УВЧ
содержит три антенны — RN 4202-25, RN 4301-25 и RN 4302-25, предназначенные для
приема сигналов с горизонтальной поляризацией, и две антенны — RN 1021-25
и RN1508-25 для приема сигналов с вертикальной поляризацией.
Пост пеленгации имеет аналогичную структурную схему. Управление его элементами осу-
ществляется также в ручном или автоматическом режиме с управляющего компьютера ПК 2.
Пеленгация ведется с использованием трехэтажной антенной системы ANT 194 с автоматиче-
ским выбором необходимых вибраторов системы; ОВЧ/УВЧ диапазон перекрывается тремя
группами вибраторов по пять диполей вертикальной поляризации в этаже. Многоканальный
магнитофон позволяет записать интересующий оператора станции сигнал, а устройство беспе-
ребойного питания исключает потерю информации из-за неполадок с сетевым питанием. В
случае необходимости изображение с дисплеев обоих компьютеров может быть распечатано
принтером. Служебная связь с вынесенными пунктами пеленгации и пунктом управления осу-
ществляется в данном случае по телефонным парам с использованием модемов.
Схема вынесенного пеленгационного пункта локальной системы на оборудовании фир-
мы Thomson-CSF показана на рис. 6.7. Комплект аппаратуры здесь аналогичен пеленгаци-
онному посту головной станции.
Молниеотвод
ьН
Пеленгационная ОВЧ/УВЧ
антенная система ANT 194
20...2700 МГц
Bissau
Ш
Антенный коммутатор
Принтер
Приемник TRC 8024
Многоканальный
магнитофон
Модем
Устройство
бесперебойного
питания
1»Ц.'.У.'.У.1
Управляющий ПК
Пеленгатор TRC 8011
[51|оооооо|[ю1
К головной станции
и вынесенному пункту
управления
Рис. 6.7. Вынесенный пеленгационный ОВЧ/УВЧ пункт,
укомплектованный оборудованием фирмы Thomson-CSF
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
251
Аппаратура фирмы Thomson-CSF полностью соответствует рекомендациям МСЭ-Р и с
учетом выполняемых функций представлена здесь по группам: антенно-фидерные системы;
антенные коммутаторы; приемные устройства; пеленгаторы; вычислительная и управляю-
щая аппаратура и программное обеспечение. Остановимся более подробно на наиболее важ-
ных устройствах этих групп.
6.7.1. Приемные устройства
Функционально приемники можно разбить на две группы: измерительные и пеленгацион-
ные. Все приемные устройства программируемые, совместимые со всей аппаратурой семей-
ства «8000» фирмы Thomson-CSF, работают с сигналами со следующими видами модуля-
ции: АМ/ЧМ/ФМ. Основные сведения о приемных устройствах приведены в табл. 6.3.
Таблица 6.3. Основные сведения о приемных устройствах
Обозначение
TRC 8021
TRC 8023
TRC 8024
TRC 8123
Назначение
Измерительный
Пеленгационный
Пеленгационный
Пеленгационный
Диапазон
частот в базовой
конфигурации,
МГц
20...1350
20...1350
20...2700
0,3...30
Возможность
расширения
частотного
диапазона
До 2,7 ГГц —
модулем MD103 или
от 300 кГц —
модулем MD107
Нет
Нет
Нет
Примечания
Одновременно
оба модуля
использовать
нельзя
Два идентичных
канала
Два идентичных
канала
Два идентичных
канала
6.7.2. Пеленгаторы
Основные компоненты пеленгатора: приемное устройство, антенная система, антенный
коммутатор и управляющий компьютер, служащий также индикатором. В табл. 6.4 приве-
дены основные характеристики пеленгаторов семейства «8000» фирмы Thomson-CSF.
Таблица 6.4. Характеристики пеленгаторов семейства «8000»
Обозначение
TRC8011
TRC8011
TRC 8012
TRC 8012
TRC8111
TRC8112
Стационарный
или мобильный
Стационарный
Стационарный
Мобильный
Мобильный
Стационарный
и полу ста-
ционарный
Мобильный
Диапазон
частот, МГц
20...1350
20...2700
20...1350
20...2700
0,3...30
0,5...30
Антенная
система
ANT 183
ANT 194
ANT 184-1
ANT 184-1 и 184-2
АЖ186(12шт.)
ANT 187
Антенный
коммутатор
АЕА170иАЕА171
АЕА 170, 171 и 175
АЕА170иАЕА171
АЕА 170, 171 и 175
АЕА 170, 171 и 175
АЕА 173
Приемник
TRC 8023
TRC 8024
TRC 8023
TRC 8024
TRC 8123
TRC 8123
252
ГЛАВА 6
6.8. Оптимальные конфигурации станций
для отечественной системы РК
При реконструкции отечественной системы РК целесообразно использование оборудования
РК в основном французской фирмы Thomson-CSF и одной или нескольких отечественных
фирм, например «Ирга».
При оснащении станций РК отечественной системы будут использованы конфигурации
от самой простейшей, например, в сельской местности (связной приемник с некалиброван-
ной простой антенной для прослушивания эфира) до самой насыщенной — для мегаполи-
сов и окружных центров.
При создании контрольно-измерительных систем в ближайшем десятилетии придется
закупать аппаратуру РК зарубежного производства или строить свои измерительные систе-
мы, используя зарубежные приборы в качестве составных элементов измерительных ком-
плексов. Это касается прежде всего измерительных приемников. В табл. 6.5 приведены раз-
новидности комплексов оборудования РК и их ориентировочная стоимость.
Таблица 6.5. Разновидности комплексов оборудования РК
№
п/п
1
2
3
4
5
Основная комплектация
Комплекс целиком на базе импортного оборудования,
антенны и автомобиль (для подвижных станций) запад-
ного производства; сборка, настройка и испытания —
во Франции
Комплекс в основном на базе импортного оборудования,
антенны, автомобиль — российского производства;
сборка, настройка и испытания — в России
Комплекс в основном на базе отечественного оборудова-
ния («Ирга» или др.), включая антенны и автомобиль,
с заменой измерительного приемника с доработанным про-
граммным обеспечением «Ирга» или др. — см. п. 5 данной
таблицы); сборка, настройка и испытания — в России
Комплекс целиком на базе отечественного оборудования
(«Ирга» или др.), включая антенны и автомобиль;
сборка, настройка и испытания — в России
Доработка программного обеспечения «Ирга» для изме-
рений и пеленгации с помощью измерительного прием-
ника и доведение параметров комплекса до требований
МСЭ-Р
Ориентировочная
стоимость,
тыс. долл. США
600
500
350
250
300
(разовые
затраты)
Примечания
Полностью
соответствуют
требованиям
МСЭ-Р
Не полностью
соответствуют
требованиям
МСЭ-Р
Должно
полностью
соответство-
вать требова-
ниям МСЭ-Р
Из приведенной таблицы следует, что комплекс оборудования РК № 3, содержащий как
отечественную, так и импортную аппаратуру, полностью соответствует требованиям
МСЭ-Р и имеет наименьшую стоимость, равную 350 тыс. долл. США.
Таким образом, при модернизации отечественной системы РК целесообразно ориенти-
роваться на измерительные приемники производства Thomson-CSF, доработав для них про-
граммное обеспечение отечественной системы, например «Ирга», для обеспечения радиоиз-
мерений и радиопеленгации в требуемых диапазонах.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
253
6.9. Методы измерения характеристик сигналов
систем радиосвязи и вещания
Методы измерения характеристик сигналов систем радиосвязи и вещания изучаются в кур-
сах «Радиоизмерения», «Радиопеленгация» и др. Они также подробно описаны в справоч-
нике МСЭ-Р [3] и в монографии [4]. Ниже приведены сведения практического характера,
поясняющие некоторые вопросы организации и оптимизации процесса измерений, и даны
практические рекомендации по проведению измерений для операторов станций РК.
6.9.1. Измерение напряженности поля
Измерения напряженности поля в малых зонах. Во многих практических случаях для по-
лучения информации о распределении интенсивности сигнала на заданной территории
пользуются усредненными по этой территории данными, полученными на ряде измеритель-
ных площадок с размерами приблизительно 100x100 м, называемых малыми зонами. Коли-
чество малых зон и их размещение на исследуемой территории зависит от сроков проведе-
ния измерений, требуемой точности результатов измерений.
Для определения медианного значения напряженности поля в каждой малой зоне назна-
чаются (по возможности равномерно по всей ее площади) так называемые места приема
в количестве N {N=2n-l>9 — нечетное число), в каждом из которых выполняются необ-
ходимые измерения. На основании этих измерений определяются усредненные по данной
зоне значения напряженности поля. Медиана напряженности поля по измеренным данным
определяется путем их упорядочивания по величине и выборе из образованного таким обра-
зом ряда /7-го измерения.
Основным требованием при проведении таких измерений является возможность быст-
рого перемещения измерительной аппаратуры из одной малой зоны в другую, что предпо-
лагает использование мобильной станции.
Описанная методика измерений напряженности поля позволяет, в частности, решать
следующие практические задачи: определять зоны обслуживания вещательных передатчи-
ков и базовых станций в подвижной связи, измерять диаграммы направленности передаю-
щих антенн, устанавливать зависимость изменения напряженности поля с увеличением рас-
стояния, дистанционно определять мощность установленного на радиостанции передатчи-
ка, к которому отсутствует доступ, и т.д.
Измерения напряженности поля вдоль маршрута. В полосах частот выше 30 МГц
уровень напряженности поля значительно изменяется от пункта к пункту во времени и в
пространстве, что обусловлено явлениями рассеяния и отражения радиоволн. Поэтому для
контроля зон обслуживания в службах, услуги которых должны быть доступны в любом
месте этой зоны, необходимо проведение измерений во многих точках приема, распреде-
ленных в пространстве. Такой контроль необходим в подвижных сетях связи, а также в ра-
диовещательной службе (ТВ и ОВЧ ЧМ радиостанции). Обычно связанные с этим контро-
лем измерения проводятся на этапе планирования сети, а также в период ее эксплуатации.
При контроле зон обслуживания вместо измерения напряженности поля в отдельных
малых зонах, методика проведения которых была рассмотрена выше, следует использовать
другую методику — проводить измерения напряженности поля во время движения транс-
портного средства по заранее установленным маршрутам. Эта методика позволяет уточнить
результаты теоретических расчетов зоны обслуживания, в ходе выполнения которых невоз-
254
ГЛАВА 6
можно с высокой точностью учесть рельеф местности, особенности городской застройки и
т.п., а также выявить ухудшение качества приема аналоговых и цифровых сигналов из-за
многолучевости, возникающей в процессе распространения радиоволн.
Минимальные требования к этим системам РК, позволяющим проводить измерения зон
обслуживания, состоят в следующем.
- Измерения напряженности поля должны выполняться быстро и точно и одновременно
на нескольких частотах. Интервалы времени, с которыми в ходе измерений осуществ-
ляется сбор данных об уровнях напряженности поля для каждой частоты, должны
быть достаточно короткими, чтобы на любой из них можно было получить статисти-
ческую оценку результатов измерений. Для получения такой оценки требуется нали-
чие измерительных точек через каждые 0,8 длины волны в каждом изучаемом канале.
- При проведении измерений необходимо обеспечивать возможность сопряжения полу-
чаемых результатов с данными, характеризующими координаты точек, которым эти
данные соответствуют. Координаты точек, в которых проводились измерения напря-
женности поля, предоставляются навигационными системами и должны быть опреде-
лены достаточно точно.
- Для хранения во время прохождения заданного маршрута всех полученных и еще не-
обработанных данных должна иметься достаточная емкость памяти.
- Система должна быть оснащена дисплеем для отображения измеренных данных в ре-
альном времени. Это дает возможность оператору определять нарушения в работе
подвижной радиосети и/или в измерительной системе в ходе измерений на маршруте.
- Система должна быть способна выдавать статистическую оценку результатов измере-
ний путем обработки полученных данных (например, статистическая оценка, класси-
фикация данных в соответствии с уровнями вероятности, усреднение на интервалах
времени, определяемых пользователем).
- Система должна обеспечивать вывод данных на монитор, принтер и графопострои-
тель, а также перевод результатов в программу, используемую для частотного плани-
рования сети.
6.9.2. Измерения ширины полосы частот
Измерения ширины полосы частот (спектра излучения) основаны на измерениях мощности.
Технические и административные трудности не позволяют, как правило, проводить непо-
средственные измерения, поэтому следует довольствоваться приближенными оценками, ко-
торые могут быть получены только путем измерения амплитуд спектральных составляю-
щих излучения с помощью анализатора спектра на значительном расстоянии от передатчи-
ка. Для выполнения таких измерений целесообразно использовать подвижную станцию РК,
находящуюся на таком расстоянии от передатчика, чтобы в месте приема уровень поля
вблизи границ полосы излучения превышал уровень шумов и помех не менее чем на 10 дБ.
То обстоятельство, что имеется некоторая свобода выбора в отношении местоположе-
ния подвижных станций, дает им определенные преимущества перед фиксированными, по-
зволяя уменьшить уровень помех, которые часто снижают точность оценки граничных зна-
чений полосы. Подвижная станция РК должна подъехать как можно ближе к контролируе-
мому передатчику и располагаться таким образом, чтобы можно было использовать направ-
ленное действие антенны для разделения контролируемого излучения от мешающего. Для
определения ширины полосы частот должен применяться анализатор спектра с характери-
стиками, соответствующими частоте измеряемого передатчика и классу его излучения.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
255
6.9.3. Измерение частоты
Частотная характеристика анализаторов спектра и частотомеров охватывает в настоящее
время диапазон ОВЧ/УВЧ с частотным разрешением порядка 1 Гц или менее. Как правило,
в тех случаях, когда требуется более высокая точность, измерительные приборы могут на-
страиваться путем синхронизации их по стандарту частоты. Чаще всего в подвижных стан-
циях РК не требуется обеспечения максимальной точности, которая может быть достигнута
на фиксированных станциях РК, поскольку многие задачи, выполняемые подвижными стан-
циями, не предназначены для проведения измерений с высокой точностью.
6.9.4. Измерения глубины модуляции и девиации частоты
Такие измерения обычно представляет интерес только в радиовещании. В случае звукового
радиовещания задача измерений параметров модуляции в пределах зоны обслуживания
НЧ/СЧ передатчиков (с амплитудной модуляцией) или ОВЧ передатчиков (с частотной мо-
дуляцией) может быть выполнена чаще всего мобильной станцией, поскольку в случае от-
носительно малой излучаемой мощности или удаленности от стационарной станции РК пе-
редатчики не могут контролироваться фиксированной станцией.
Более подробное описание измерений упоминаемых параметров приведено в справоч-
нике [3].
6.9.5. Измерение занятости спектра
Проверка соблюдения операторами условий лицензии на излучающее РЭС является важ-
нейшей задачей службы РК. Такая проверка выполняется сотрудниками местного отделе-
ния системы РК или специальной бригадой в соответствии с конкретным заданием, которое
должно содержать исходные данные, определяемые возможными целями проверки:
- обнаружение в эфире данного РЭС в течение заданного времени на станции РК или в
ином месте;
- проверка соответствия излучаемой в эфир информационной программы заявленной;
- проверка реальных значений технических параметров (излучаемой мощности, шири-
ны занимаемой полосы частот, стабильности и номиналов несущих и поднесущих
частот, глубины модуляции и величины девиации частоты, коэффициента нелиней-
ных искажений звуковой программы и т.п.).
Кроме того, при измерениях занятости спектра выполняются следующие работы:
- проверка качества изображения и/или звука в зоне обслуживания (методические ука-
зания о выборе количества и расположения мест испытаний, используемой аппарату-
ре, условиях проведения проверки, продолжительности ее и т.д. высылаются из Цен-
тра управления системой РК в каждом конкретном случае);
- проверка помеховой обстановки в данном населенном пункте (методические указания
о контролируемых частотных каналах, выборе количества и расположения мест испы-
таний, рекомендуемой аппаратуре, измерительных антеннах, времени суток и продол-
жительности испытаний, фиксировании характеристик и типа помех, их азимутов
прихода, интенсивности и т.д. высылаются из Центра управления системой РК для ка-
ждого конкретного случая);
- проверка точности определения зоны обслуживания путем расчетов, т.е. сравнение
формы, площади и положения границ расчетной и реальной зон обслуживания (мето-
дические указания о частотном канале, выборе количества и расположения мест ис-
256
ГЛАВА 6
пытаний, репрезентативных и измеряемых параметрах сигналов, используемых типах
и поляризации измерительных антенн, рекомендуемой аппаратуре, условиях, объемах
и последовательности проведения проверки, ее продолжительности и т.д. высылаются
из Центра управления системой РК в каждом случае отдельно);
- проверка выполнения операторами излучающих РЭС временных и иных ограничений
на работу в эфире, выданных Центром управления использования РЧС;
- проверка рекомендаций и предложений по улучшению использования РЧС (все усло-
вия и методика проверки высылаются Центром управления использованием РЧС в ка-
ждом случае индивидуально).
Радиоконтроль в полосах ВЧ или на более низких частотах может легко осуществляться
фиксированными станциями. Подвижные станции используют для контроля занятости
спектра в полосах более высоких частот (ОВЧ/УВЧ), когда в исследуемой зоне отсутствуют
фиксированные станции этого диапазона.
Для выполнения измерений занятости РЧС составляется перечень подлежащих контро-
лю полос частот, введенных в БД, может быть также предусмотрено панорамное воспроиз-
ведение на дисплее контролируемой полосы спектра частот.
Если в процессе сканирования этих полос будет обнаружено, что уровень сигналов ис-
следуемого передатчика превышает установленный пользователем порог более чем на 6 дБ,
то результаты этих измерений сопоставляют с данными предыдущих измерений в БД и оп-
ределяют причины несоответствия. Если окажется, что исследуемый передатчик зарегист-
рирован, а полученные отклонения измеренного уровня не являются результатом несанк-
ционированных изменений его технических параметров, то результаты этих последних из-
мерений вводятся в БД с указанием времени, амплитуды, приблизительной ширины полосы
и типа модуляции. Если передатчик окажется действующим незаконно, то результаты изме-
рений вводятся в другую БД, и оператору радиопеленгатора может быть поставлена задача
измерения пеленга на источник исследуемого сигнала.
Полученные результаты могут использоваться для составления отчетов о занятости
спектра, а также отчетов о работе неизвестных передатчиков.
6.9.6. Измерение качества приема цифровых сигналов
в сетях радиосвязи и вещания
Измерение коэффициента ошибок по битам. Для цифровых систем радиосвязи и вещания
(например, систем сотовой связи стандарта GSM или цифрового звукового вещания стан-
дарта DAB) знания напряженности поля недостаточно для анализа качества приема. Качест-
во принимаемого сигнала может быть определено путем измерений коэффициента ошибок
по битам (сокращенно BER — bit error rate).
Для вышеуказанных служб в процессе РК должны проводиться измерения коэффициен-
та ошибок. Такие измерения осуществляются во время движения транспортного средства,
на котором установлено устройство приема сигнала базовой или вещательной станции. Ор-
ганизация таких измерений подобна той, которая была описана в разд. 6.9.1, однако измеря-
ется не только напряженность поля, но и коэффициент ошибок.
Оценка основных технических характеристик сигналов цифрового наземного теле-
видения (DVB-T). В настоящее время имеется ряд типов измерительной аппаратуры различ-
ной степени сложности для исследований цифровых систем. Для измерений по тракту пере-
датчиков и эфирных исследований систем цифрового телевидения фирмой Rohde & Schwarz
разработан многофункциональный измерительный приемник типа EFA. Приведем приме-
ры, демонстрирующие некоторые его возможности.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
257
На рис. 6.8 приведен вид экрана дисплея этого приемника в разных режимах исследова-
ний эфирного сигнала хорошего (слева) и удовлетворительного (справа) качества. Обе час-
ти рис. 6.8, а отображают лучевую структуру сигнала. Прибор позволяет оценить относи-
тельные уровни и временные задержки отдельных лучей, составляющих принимаемый сиг-
нал. Сигнал хорошего качества (слева) имеет один доминирующий луч, тогда как сигнал
более низкого качества (справа) состоит из суммы нескольких соизмеримых по интенсивно-
сти лучей, которые интерферируют, делая неравномерной частотную характеристику кана-
ла связи и снижая помехоустойчивость приема сигнала.
Изображения частотного спектра сигналов (рис. 6.8, б) отличаются степенью неравно-
мерности амплитуд частотных составляющих спектра сигнала. Уменьшение уровня отдель-
ных частотных составляющих сигнала на правой характеристике объясняются повышенной
многолучевостью.
На рис. 6.8, в приведена картина так называемых сигнальных созвездий; каждая точка —
это конец вектора модулированных составляющих (несущих в спектре) от идеального поло-
жения, при котором конец вектора находится в центре своей ячейки. Следовательно, чем
сильнее разброс точек от центров ячеек, тем больше значения коэффициента неисправлен-
ных ошибок по битам.
-50
, -5 0 5 10
Max peak values'
rank 1 2 3
LVLAJB -25.2 -32.6 -37.0
timers 0.37 1.05 1.58
6)
в)
|.ША№|,Ш||,|Д.-и=Ш,||ИДИ11Л,|.ЦЩ!|
\
Ik
AMPLOISKRF)
CC0F<RF)
IMPULSE RESP
Ш KM MILES
IMPULSE RESP
ZOOM Щ
hLVaiil^H'.n-flHiUvlil.HinHJ^I.I'.il
RBU' 7.73 kHz
1 50/50 CURR LEVEL'
58.6 dBuV
START FREQ
-4.00 MHz
STOP FREQ
4.00 MHz
ШДШАЫИеШ.ЬШШИ.Н.ЦЖ
5 SYMBOLS PROCESSED
Max peak
LVL^dB -20.7 -21.6
time/us 0.94 0.S2
1.Ш:ДШ:Ш1ЫД^ЦШЦЦД1Л.ШТ=ПЯ
-5
ii
\
1
0
\,.n
,\
5
гади
10 15
l-if1
>0
AMPLDIST<RF>
CCDF<RF>
IMPULSE RESP
Ш KM MILES
IMPULSE RESP
ZOOM ЦЦ
1лчдд1ыля1ыд^1ш.1.1:ш;^-ш.ш1)11
, RBU' 7.73 kHz
,]?,У.0.'..10.<.5£ CURR LEVEL'
•2 0 MHz
SHOULDER ATTEN (CHAN 8 MHz, SAW 8 MHz)'
LOUER' dB UPPER' dB
1'Ц=Д111=ШЧ^№-НН№Н.ШДД
ADD. HOISE
Рис. 6.8. Изображения на экране дисплея приемника EFA некоторых характеристик эфирного
сигнала (слева — хорошего, справа — удовлетворительного качества) системы DVB-T:
а — картина многолучевости в месте приема; б — спектр телевизионного сигнала;
в — сигнальные созвездия
258
ГЛАВА 6
Приведенные характеристики сигнала DVB-T трудно охарактеризовать в численном ви-
де. Однако прибор позволяет получать текущую информацию о степени неисправленных
ошибок BER, причем предельно-допустимое (нормированное) значение этого параметра на
выходе декодера Витерби [7] равно 2-Ю"4.
Примеры изображения экрана в этом режиме работы прибора приведены на рис. 6.9, где
можно найти упомянутый выше нормированный параметр. Слева на этом рисунке показаны
параметры цифрового потока ТВ сигнала хорошего (BER = 0,2-10"9), справа — удовлетво-
рительного (BER= 1,8-10"8) качества. В нижних половинах левой и правой частей рис. 6.9
приведены параметры данной системы цифрового ТВ: число несущих в спектре (FFT
mode), защитный интервал (guard interval) и т.д.
SET RF <8MHz>
562.00 MHz
DVB-T MEASURE
ATTEN « 0 d8
66.6 dBuV
OVB-T MEASURE
FREQUENCV/MER/BERs
FREQUENCY OFFSET -0,038 kHz
BITRATE OFFSET 8.4 ppra
MER <RMS>
BER BEFORE VIT
BER BEFORE RS
BER AFTER RS
OFDM/CODE RATE
29.7 dB
O.OE-8 <84/1O0>
0.2E-9 <54B/1000>
O.OE-8 <668'1000>
FFT MODE
GUARD INTERVAL
ORDER OF GAM
ALPHA
CODE RATE
CELL ID
TPS RES <F1-F4>
8K <TPS= 8K>
V4 <TPS= 1/4)
GPSK <TPS- GPSK)
1 NH <TPS* 1 HH)
V2 <TPS' U2>
0000
00,00,00,00
TS BIT RATE 4.97647 MBit/s
CONSTELL
01АСЯАН...
FREQUENCY
DOMAIN...
SPECTRUM/
TINE DOMAIN.
OFDM PARA-
METERS...
ADO. NOISE
OFF
SET RF <SHHz>
962.00 MHz
ATTEN i 0 dB
48.S dBuV
FREOUENCY/MER/BERг
FREQUENCY OFFSET -0.023 kHz
BITRATE OFFSET 8.3 ppw
HER <RNS) - - -
BER BEFORE VIT
BER BEFORE RS
BER AFTER RS
OFDM/CODE RATE
16.4 dB
1.9E-3 <10/10)
1.8E-8 <63/100)
0.0E-7 <74/100)
FFT NODE
GUARD INTERVAL
ORDER OF QAM
ALPHA
CODE RATE
CELL 10
TPS RES <F1-F4>
8K <TPS= 8K)
1/4 <TPS= 1/4)
QPSK <TPS> QPSK)
1 NH <TPS' 1 NH)
1/2 <TPS' 1/2)
0000
00,00,00,00
TS BIT RATE 4.37S47 MBiVs
CONSTELL
DIAGRAM..
FREQUENCY
DOMAIN...
SPECTRUM/
TIME DOMAIN.
OFDM PARA-
METERS . . .
ADD. NOISE
OFF
Рис. 6.9. Изображения на экране дисплея EFA текущих значений
параметров цифрового сигнала и ТВ системы
6.10. Пеленгация и определение местоположения
источников излучений
Операторы станций РК часто сталкиваются с трудностями определения истинного азимута,
угла места и местоположения источника излучения. Причинами многих ошибок при выпол-
нении задач пеленгации являются особенности распространения радиоволн разных диапазо-
нов в каждом конкретном случае. Между тем, зная эти особенности, можно существенно
повысить достоверность определения необходимых параметров местоположения излучаю-
щего средства.
На рис. 6.10 представлены основные типы траекторий, по которым могут придти к пе-
ленгатору сигналы исследуемого источника излучений; ниже даны пояснения к этому ри-
сунку.
В настоящее время частотный диапазон, требующий наибольшего внимания службы
РК, простирается от 300 кГц до 18 ГГц. Рассмотрим основные особенности распростране-
ния радиоволн в этом диапазоне частот.
В пределах прямой видимости (траектория 7, рис. 6.10) распространяются радиоволны
любой частоты этого диапазона; однако либо из-за относительно малой мощности источни-
ка излучения, либо из-за больших потерь на трассе по разным причинам уровень сигнала у
антенны станции РК может оказаться ниже чувствительности измерительной или пеленга-
ционной систем, и задача станции может стать невыполнимой.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
259
Ионосферные слои
Пеленгатор Передатчик 5
Рис. 6.10. Основные типы траекторий при распространении радиоволн НЧ-СВЧ диапазонов
от передатчиков, расположенных на земной поверхности:
1 — траектория прямой видимости (имеет место на всех диапазонах);
2 — траектория с огибанием вокруг земли (в диапазонах НЧ-ВЧ — так называемая
земная волна; в диапазонах ОВЧ-УВЧ с дифракцией за счет непостоянства
с высотой коэффициента преломления воздуха);
3 — тропосферное рассеяние (в диапазонах ОВЧ-СВЧ);
4 — отражение от нижней ионосферы (в диапазонах СЧ-ОВЧ);
5 — отражение от верхней ионосферы (в диапазонах ВЧ и ОВЧ);
6— рассеяние от нижней ионосферы (в диапазонах ВЧ-ОВЧ);
7— рассеяние от верхней ионосферы (в диапазонах ВЧ-ОВЧ)
В диапазонах НЧ-ВЧ такой вид распространения часто называют земной волной. При
этом, если земная волна может иметь приемлемый для работы станции уровень сигнала пе-
редатчика, удаленного не на одну сотню километров, то из-за возрастающих с ростом час-
тоты потерь в подстилающей поверхности и частично ионизированной днем среде распро-
странения предельно-допустимое расстояние уже на СЧ часто не превышает ста километ-
ров, а на ВЧ — нескольких десятков километров.
Траектория 2 демонстрирует явление огибания радиоволной земной поверхности (ди-
фракция), играющее существенную роль на метровых и дециметровых волнах и позволяю-
щее работать с загоризонтными источниками излучений.
Рассеянные на неоднородностях тропосферы ОВЧ/СВЧ сигналы могут быть приняты
с расстояний в несколько сотен километров, однако уровень их, как правило, весьма мал.
При ионосферном распространении (высокочастотная часть полосы СЧ, вся полоса ВЧ
и длинноволновая часть ОВЧ) возможен прием как отраженных от ионизированных слоев
сигналов (траектории 4 и J), так и рассеянных ионосферными неоднородностями (траекто-
рии 6 и 7).
260
ГЛАВА 6
Технология определения местоположения источника излучения имеет несколько разно-
видностей:
- метод триангуляции, состоящий в определении пеленгов с помощью двух (рис. 6.11)
и более стационарных пеленгаторов (диапазоны НЧ-УВЧ — по земной волне и СЧ,
ВЧ — по ионосферной волне) или с помощью одного мобильного пеленгатора, с ко-
торого необходимо определять пеленги на передатчик из нескольких мест приема
(диапазоны НЧ-УВЧ — по земной волне);
- метод определения местоположения одной станцией (ОМОС — для диапазонов СЧ и
ВЧ по ионосферной волне — рис. 6.12).
Пеленг 1
Пеленгатор 2
Пеленгатор 1
Пеленг 2
Передатчик
Рис. 6.11. Схема пеленгования с помощью двух стационарных пеленгаторов
Земля
Рис. 6.12. К методу определения местоположения источника излучений
одной станцией (ОМОС)
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
261
С целью уменьшения ошибки при определении пеленга на источник излучений опера-
тору следует не только пользоваться численными выходными данными пеленгатора (ази-
мут, напряженность поля и т.д.), но и уметь определять более тонкие характеристики иссле-
дуемого сигнала (скорость и глубину замираний, соотношение «зеркальной» и рассеянной
составляющих, статистику параметров сигнала во времени и т.п.), т.е. уметь оценивать
влияние природных и индустриальных факторов на траекторию приходящей радиоволны.
В данном разделе рассмотрены эти особенности и даны рекомендации операторам стан-
ций РК по повышению надежности оценки пеленгов и местоопределения источников излу-
чений.
6.10.1. Пеленгационные системы с фазовой задержкой
Такие системы широко распространены и требуют наличия по крайней мере двух приемных
антенн. В общем случае в горизонтальной плоскости фронт волны, приходящий под некото-
рым углом к базовой линии между двумя антеннами (рис. 6.13), достигает одной антенны
раньше, чем другой. Временное запаздывание прихода волны между антеннами позволяет
получить разность фаз между выходными напряжениями с двух антенн, которая определяет
направление прихода волны.
\ /
/\\ Антенна 2
Рис. 6.13. Образование фазовой задержки между ЭДС двух антенн,
разнесенных в пространстве
Если использовать только две антенны, то это даст неоднозначность направления при-
хода волны, так как такая же фазовая задержка на выходе антенны может быть получена с
сигналом, приходящим с противоположного направления. Чтобы исключить эту неодно-
значность, используется вторая пара антенн, установленная перпендикулярно к базовой ли-
нии первой пары. Сравнивая относительные фазы на выходах двух пар антенн, можно опре-
делить истинное направление прихода волны.
262
ГЛАВА 6
Однако процесс местоопределения источника излучения значительно сложнее, чем оп-
ределение двух азимутов прихода волны от этого источника. Существует ряд эффектов, ко-
торые должен учитывать оператор пеленгатора. Эти эффекты могут привести к тому, что
пеленгатор даст неправильные пеленги. Главными причинами возникновения этих эффек-
тов является воздействие окружающей среды на радиоволны, приходящие от источника из-
лучения. Такими причинами являются:
- поглощение энергии волны, проходящей близко к земной поверхности;
- переотражения радиоволн от проводящих предметов;
- рассеяние радиоволн от неоднородностей;
- дифракция радиоволн (преломление луча на препятствии и «засвечивание» полем сиг-
нала территории в зоне радиотени);
- рефракция радиоволн (их искривление и преломление в атмосфере).
Использование пеленгатора в неоднородной среде, такой, например, как городская за-
стройка, ставит ряд сложных проблем, с которыми часто сталкиваются операторы станций
РК в ОВЧ/УВЧ диапазонах. Такие проблемы более подробно будут рассмотрены в следую-
щих разделах. В ряде случаев эти проблемы не могут быть решены, и это ведет к невыпол-
нению задач РК.
6.10.2. Влияние поглощения энергии волны,
близкой к земной поверхности
Рассмотрим радиоволну в вертикальной плоскости, распространяющуюся параллельно зем-
ной поверхности. Часть волны, которая фактически контактирует с землей, взаимодейству-
ет с ней и объектами, расположенными на земной поверхности. Энергия этой «земной» вол-
ны вдоль трассы зависит от диэлектрической проницаемости подстилающей поверхности,
которая намного больше, чем у воздуха.
Известно, что радиоволна распространяется через среду с высокой диэлектрической
проницаемостью медленнее, чем через среду с низкой проницаемостью. В результате часть
энергии сигнала, проходящая близко к земной поверхности, распространяется медленнее,
чем та, которая проходит далеко от земной поверхности. Различие в скорости вызывает из-
гиб волнового фронта в области, примыкающей к земле, и фронт волны наклоняется вперед
в направлении распространения. Вектор энергии в передней части радиоволны всегда пер-
пендикулярен волновому фронту. Поэтому энергия в области волнового фронта, примы-
кающей к земле, распространяется к ней наклонно. Это означает, что значительная часть
энергии волны, близко расположенной к земле, будет ею поглощена, у земной поверхности
волна лишится части энергии. Следовательно, потери энергии для земной волны значитель-
но больше, чем для волны, распространяющейся в свободном пространстве. В диапазоне
частот ОВЧ/УВЧ этот эффект очень заметен. Интенсивность сигнала в точке, находящейся
лишь на несколько метров выше поверхности земли, может быть заметно выше, чем в точ-
ках, расположенных на высоте менее 2 м над землей.
Пример действия этого эффекта на точность пеленга приведен на рис. 6.14. Здесь рас-
смотрен случай, когда на подвижный пеленгатор, движущийся вдоль трассы распростране-
ния, поступают две волны: ослабленная земная, идущая близко к земной поверхности и при-
ходящая прямо от источника излучения, и более сильная, проходящая высоко над земной по-
верхностью и отраженная (перед тем как она принимается пеленгатором), например, от верх-
ней части многоэтажного здания. Если оценивать азимут на источник излучения по более
сильному сигналу отраженной от здания волны, то это может дать существенную ошибку.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
263
Пеленгатор Передатчик
Рис. 6.14. Эффект ложного пеленга при ослабленной земной волне
6.10.3. Ложные пеленги при отражении и рассеянии радиоволн
С идеальными отражениями радиоволн на практике, особенно в городах, в диапазонах
ОВЧ/УВЧ сталкиваются редко. Такие отражения могут иметь место лишь в тех случаях, ко-
гда размер объекта, на который падает волна, велик по сравнению с длиной волны, а объект
имеет однородную поверхность. Таким объектом может быть также протяженная стена с
архитектурными выступами и углублениями, размеры которых малы по сравнению с дли-
ной волны. Отражение радиоволн, близкое к идеальному, может произойти от боковой ме-
таллической или железобетонной стены здания без окон, металлического ангара и т.п.
В большинстве же практических случаев при падении радиоволны на различные соору-
жения, неровности рельефа местности и т.п. происходит рассеяние энергии волны по мно-
гим направлениям. При этом условия пеленгования могут дополнительно осложняться тем,
что прямая волна от источника излучения является слабой (см. рис. 6.14) или совсем отсут-
ствует (рис. 6.15).
Пеленгатор Передатчик
Рис. 6.15. Ложный пеленг в зоне радиотени
264
ГЛАВА 6
При многолучевости в месте установки антенны пеленгатора энергия радиосигнала от
источника излучения приходит к ней по нескольким траекториям. Одна из них может быть
прямой, т.е. прямо от передающей антенны к антенне пеленгатора. Возможен и такой вари-
ант, когда прямая траектория вообще отсутствует, а энергия сигнала (рассеянная или отра-
женная) достигает антенны пеленгатора двумя или более путями. В каждом частном случае
в антенне пеленгатора наводится суммарный ток сигнала от каждой составляющей в соот-
ветствии с принципом суперпозиции. Уровень сигнала на выходе антенны, являющегося
суммой составляющих, фаза каждой из которых изменяется случайным образом, может ис-
пытывать значительные флуктуации. Так, например, перемещение антенны при изменении
положения мобильной станции (даже на несколько десятков сантиметров) вызывает изме-
нения фаз этих составляющих и может привести к весьма заметному и быстрому измене-
нию интенсивности сигнала и, как следствие, к ошибкам пеленга.
6.10.4. Ошибка пеленга из-за береговой рефракции
На трассе «море-суша» резко меняется проводимость подстилающей поверхности, и про-
исходят изменение наклона фронта волны и соответственно приращение фазы радиоволны.
Когда радиоволна распространяется не перпендикулярно к линии берега, приращение фазы
происходит не одновременно во всех точках фронта волны. В результате при переходе вол-
ны с моря на сушу фазовая скорость в разных точках фронта волны уменьшается неодно-
временно, и линия равных фаз электромагнитной волны искажается.
Результаты исследований [5] показали, что в случае, если сигнал приходит к берегу под
углом 0, отличным от прямого (рис. 6.16), траектория луча от источника излучения до пе-
ленгатора испытывает искривление на угол А9. Поэтому кажущийся пеленг на источник из-
лучения с берега отличается от истинного, т.е. пеленгация источника излучений осуществ-
ляется с некоторой ошибкой. Следует отметить, что береговой эффект сильно проявляется
на частотах СЧ диапазона и ниже. На ВЧ он проявляется слабо мало, а на частотах выше
30 МГц вовсе отсутствует.
Рис. 6.16. Ошибка пеленга на трассе «море-суша» при приеме сигнала
по отношению к береговой черте под углом, отличным от прямого
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
265
6.10.5. Влияние растительности на точность отсчета пеленга
Явления изгибания фронта земной волны могут происходить не только из-за рассмотрен-
ных выше эффектов перепада диэлектрической проницаемости почвы и потери энергии сиг-
нала, но и из-за наличия в данной местности зарослей кустарника или деревьев. Если пелен-
гатор находится в местности с неравномерно расположенной растительностью, то это также
может приводить к ошибке пеленга. Поэтому рекомендуется выбирать площадку для уста-
новки антенны пеленгатора по возможности в местности с однородной окружающей сре-
дой, лучше всего — на склоне холма, на котором в направлении ожидаемого прихода сигна-
ла отсутствуют деревья и кусты.
6.10.6. Понятие апертуры антенны
Апертура антенны — это характеристика поглощающей способности приемной антенны по
отношению к принимаемому сигналу. Если говорят, что апертура антенны составляет 1 м2,
то это означает, что антенна поглощает (принимает) количество энергии, эквивалентное той
части приходящей к пункту приема энергии сигнала, которое проходит через «окно» пло-
щадью в 1 м2, расположенное непосредственно у приемной станции. Следует обратить вни-
мание, что это понятие не относится к каким-либо физическим размерам антенны.
Рассмотрим свойства большой по сравнению с длиной волны антенны, работающей в
условиях многолучевости. Одним из примеров таких антенн является директорная антенна,
имеющая несколько директоров и называемая также либо антенной типа «волновой канал»,
либо по имени ее изобретателей — антенной Уда-Яги.
Линейный размер этой антенны, если смотреть вдоль ее оси в направлении главного лепе-
стка, не превышает размеров одиночного диполя. Однако апертура ее значительно больше,
чем у диполя. Это объясняется следующим образом. Если фронт приходящей волны перпен-
дикулярен оси директорной антенны, волна взаимодействует с элементами антенны (директо-
рами), что вызывает уменьшение фазовой скорости волны. Поэтому директорную антенну
можно назвать замедляющей структурой. При этом та часть фронта волны, которая примыка-
ет к директорам, отстает по фазе от той части, которая удалена от оси антенны. Это создает
изгиб фронта волны, форма которого становится похожей на часть сферы, обращенной откры-
той частью к директорам, что приводит к переносу энергии сигнала с периферии антенны к ее
оси, поскольку волновой вектор всегда перпендикулярен фронту волны. Таким образом, энер-
гия перераспределяется и течет к директорам из областей, удаленных от оси антенны, тем са-
мым увеличивая ее апертуру. Следовательно, директорная антенна обладает способностью
поглощать энергию сигнала с большой площади фронта волны, перпендикулярного ее оси.
Рассмотрим теперь поведение антенны в условиях многолучевости, когда к приемной
антенне приходят несколько составляющих сигнала с разных направлений. При перемеще-
нии антенны по азимуту может случиться, что одна из составляющих многолучевого сигна-
ла будет приходить по направлению оси антенны, играя в суммарном токе антенны преоб-
ладающую роль по сравнению с составляющими, приходящими с других направлений. Это
может вызвать большую ошибку пеленга, поэтому, за исключением некоторых специаль-
ных случаев, длинная директорная антенна не используется в мобильных пеленгаторах.
Короткая директорная антенна (число директоров 1-3) может обеспечить необходимым
усилением пеленгатор и приблизительно определять пеленг по преобладающей компоненте.
Однако она не в состоянии выделить более слабые сигналы других составляющих и дать
значения их пеленгов.
266
ГЛАВА 6
Известен способ получения большой апертуры для пеленгации при работе с пеленгаци-
онной антенной малой апертуры — способ так называемой искусственной апертуры. Он за-
ключается в перемещении антенны в пространстве с измерением пеленга наиболее сильной
составляющей сигнала в ряде точек на пути следования. Размер такой апертуры равен рас-
стоянию перемещения антенны. Этим методом нельзя определить точный пеленг на источ-
ник излучения в каждой точке измерений (рис. 6.17), но в динамике он дает неплохие ре-
зультаты.
Контрольная точка 4
Рис. 6.17. К понятию искусственной апертуры
Пеленгационная антенна мобильной станции РК имеет, как правило, относительно не-
большую апертуру в стационарном режиме. Поэтому она очень чувствительна к локальным
значениям фазы искаженного фронта приходящей волны.
В случае передвижения в условиях многолучевости станция РК может дать довольно
широкий разброс мгновенных значений измеренного пеленга. При остановке мобильной
станции скорее всего измеренный пеленг будет неправильным.
С помощью пеленгационной антенны можно создать искусственную апертуру двумя
способами. Первый способ заключается в том, что, используя специальное электронное
оборудование на станции и измеренные значения пеленгов на остановках мобильной стан-
ции, в пределах размера искусственной апертуры (см. рис. 6.17) можно рассчитать усред-
ненный пеленг. Однако процесс определения пеленга при этом занимает много времени, так
что получить достоверный пеленг при малом времени работы передатчика не представляет-
ся возможным. Если имеется возможность отсчет пеленга в контрольных точках в пределах
расстояния искусственной апертуры брать в движении, то это значительно сокращает время
определения местоположения.
Второй способ основан на способности оператора по совокупности мгновенных отсче-
тов пеленга на дисплее движущегося пеленгатора выбрать наиболее часто повторяющееся
значение.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
267
6.10.7. Требования к площадке для пеленгатора
При выборе места для размещения пеленгатора последний следует располагать на припод-
нятом и свободном от застройки и густой растительности месте. Проводимость почвы по
возможности на всей площадке должна быть высокой и приблизительно одинаковой. Для
того чтобы на площадке мог быть размещен пеленгатор, на ней должны отсутствовать:
- массивные электропроводящие конструкции, такие, как линии электропередачи, теле-
фонные линии, громоздкие антенны;
- сети подземных трубопроводов и коммуникаций;
- проволочные заграждения, высокие здания, мосты;
- железнодорожные линии, водонапорные башни, фабричные трубы;
- высокие деревья, реки, каналы, озера, береговая линия моря.
Кроме того, для размещения пеленгатора непригодны следующие места:
- горные долины и подножия холмов;
- места по соседству с высокими утесами или глубокими ущельями;
- места с резкими изменениями электрических свойств почвы;
- скалы или обнажения горных пород.
Следует отметить, что на точность определения параметров местоположения источника
излучения мобильным пеленгатором заметное влияние оказывают и металлические детали
кузова станции. При определения пеленга ошибка зависит от направления прихода сигнала
по отношению к станции, т.е. от расположения кузова машины относительно направления
прихода луча. В современных пеленгаторах эта ошибка корректируется введением в про-
грамму вычисления азимута специальной поправки.
6.10.8. Основные системы пеленгаторов
Функционально любой пеленгатор состоит из антенны, приемного оборудования и процес-
сора определения направления.
Основные параметры и свойства пеленгатора следующие:
- точность определения азимута;
- чувствительность;
- помехозащищенность;
- быстрота получения результата.
Антенные системы пеленгаторов. В диапазонах СЧ-ОВЧ антенные системы состоят
из элементарных антенн — рамочных и разного рода вибраторов, симметричных и несим-
метричных, полу волновых и более коротких, горизонтальных и вертикальных.
Обычно используют вертикальное расположение рамочной антенны, которая работает
эффективно на частотах до 30 МГц, и вертикальные вибраторы разного рода.
Пеленгаторы СЧ/ВЧ диапазона должны принимать сигналы с вертикальными углами
наклона в диапазоне по крайней мере от 0° до 70°, поэтому для получения соответствую-
щих диаграмм направленности (ДН) в вертикальной плоскости антенны располагают вбли-
зи земной поверхности.
В вертикальной плоскости ДН рамочной антенны и вертикального вибратора весьма
схожи. Единственное их различие состоит в том, что рамочная антенна может принимать
сигналы под углами наклона до 90°, тогда как вертикальный вибратор имеет провал на у г-
268
ГЛАВА 6
лах вблизи 90°. В горизонтальной плоскости вибратор имеет круговую ДН, тогда как у ра-
мочной антенны ДН — «восьмерка». Поэтому для выполнения условий приема на рамоч-
ную антенну в пределах 360° приходится использовать две перекрещенные «рамки» с соот-
ветствующим схемным дополнением — усилителем, работающим на кабель, и фазовра-
щающим устройством, позволяющим принимать раздельно волны с правосторонней и лево-
сторонней поляризацией, на которые расщепляется волна, прошедшая через ионосферу.
Антенные системы ОВЧ/УВЧ пеленгаторов обычно состоят из вертикальных полувол-
новых симметричных вибраторов, расположенных на высоте над землей в несколько длин
волны. Этим достигается уменьшение влияния на ДН антенны местных предметов и земной
поверхности. Кроме того, ДН такой антенны в вертикальной плоскости должна быть доста-
точно широкой, чтобы охватить весь сектор углов прихода сигналов.
Поскольку полуволновый вибратор обладает резонансными свойствами и, следователь-
но, конечной полосой пропускания, то для перекрытия требуемого диапазона частот антен-
ные системы часто проектируют из нескольких блоков, каждый из которых охватывает
один из поддиапазонов полной полосы рабочих частот пеленгатора.
В пеленгаторах для определения направления используют в основном два метода обра-
ботки принимаемых сигналов — амплитудный и фазовый.
Дадим краткое описание четырех основных типов пеленгаторов, которые широко при-
меняются на практике.
Первый тип пеленгатора использует амплитудный метод обработки принимаемого сиг-
нала и имеет специальную антенну, ДН которой сформирована таким образом, что она име-
ет глубокий минимум в определенном направлении. Применение такой антенны позволяет
существенно повысить точность пеленгации. Простейший вариант такого пеленгатора со-
стоит из приемника и специальной рамочной антенны. Поскольку рамка не дает однознач-
ности при определении направления на источник излучений, то на рис. 6.18 показан способ
определения местоположения передатчика путем троекратного замера пеленга из разных то-
чек, а на рис. 6.19 — принцип взаимодействия мобильного и стационарного пеленгаторов.
Рис. 6.18. Местоопределение источника излучений
с помощью рамочной антенны
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
269
Место приема 1
Рис. 6.19. Совместная работа стационарного пеленгатора и мобильной станции
или носимого пеленгатора с рамочной антенной
С целью исключения неоднозначности отсчета пеленга на передатчик можно использо-
вать комбинацию рамочной антенны и вертикального несимметричного вибратора (штыря).
При этом диаграмма направленности имеет форму кардиоиды с одним ярко выраженным
минимумом. Хотя подобного рода пеленгаторы не обладают высокими характеристиками,
без них вряд ли можно обойтись при работе земной волной.
В диапазоне свыше 30 МГц в простейшем пеленгаторе можно использовать различные
антенны, например директорную.
Плавное вращение на 360° острой ДН можно осуществить электронным путем при не-
подвижных антеннах. Для этого применяют антенную систему из расположенных по ок-
ружности п вертикальных антенн. Принцип образования и вращения ДН в круговой антен-
ной системе (рис. 6.20) заключается в следующем. Из п антенн системы берется т антенн,
которые образуют пеленгаторную группу. В сигнальные цепи этих антенн при помощи ан-
тенного коммутатора вводят цепи такой временной задержки, чтобы уравнять фазы ЭДС
антенн группы в направлении ОО' и как бы привести антенны к точкам на прямой ААХ [5].
Центральной линией ОО антенны группы делятся на две подгруппы. Складывая ЭДС ан-
тенн правой и левой подгрупп, формируют антенну с суммарной ДН, на выходе которой
действует напряжение U\. Вычитая эти ЭДС, формируют антенну с разностной ДН, на вы-
ходе которой действует напряжение U2. Эти ДН показаны на рис. 6.20 соответственно
сплошной и штриховой линиями.
При повороте подвижной части антенного коммутатора изменяются задержки в антен-
ных цепях, и сами антенны переключаются таким образом, что центр прямой ААХ поворачи-
вается синхронно с поворотом коммутатора по внутренней пунктирной окружности, при-
чем линия антенн занимает положения ВВЪ ССХ и т.д. Когда линия антенн ААХ перпендику-
лярна направлению на передатчик, получается максимальное напряжение по суммарной
диаграмме направленности и минимальное по разностной.
270
ГЛАВА 6
/
^ Разностная диаграмма
\ ,» направленности антенны
Антенны (вертикальные вибраторы)
Рис. 6.20. Принцип использования круговой антенной системы
На рис. 6.21 приведена схема антенного коммутатора, который состоит из статора и рото-
ра. Они имеют параллельные пластины, служащие для создания емкостной связи между ни-
ми. К пластинам статора подключены антенны, к пластинам ротора монтируются цепи вре-
менных задержек, состоящие из сосредоточенных элементов L и С или из отрезков кабеля. Ро-
тор имеет две симметричные половины, служащие для создания двух половин группы антенн.
Пеленгование заключается в отыскании максимума уровня сигнала на выходе антенны
с суммарной ДН или минимума уровня сигнала на выходе антенны с разностной ДН. Угол,
указанный на шкале антенного коммутатора, соответствует азимуту на источник излучения.
Второй тип пеленгатора представляет собой пеленгатор Ватсона-Ватта. В этом пелен-
гаторе поле передатчика в пункте приема воздействует на две перпендикулярные друг дру-
гу антенны, отношение выходных напряжений которых близко к значению тангенса изме-
ряемого азимута на передатчик (рис. 6.22).
Первоначально применяли перекрещенные рамочные антенны, которые давали выход-
ные напряжения, пропорциональные соответственно синусу и косинусу азимута на передат-
чик. Это делало довольно простым определение тангенса азимута и, следовательно, пелен-
га. Оба сигнала после прохождения двух каналов (U\ и U2) подаются на отклоняющие пла-
стины электроннолучевой трубки. Если фазовые и амплитудные характеристики каналов
одинаковы, то след луча на экране будет прямой линией с углом наклона, равным отноше-
нию напряжений с выходов двух антенн, что, как было сказано, дает возможность легко оп-
ределить пеленг.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
271
Переключатель
«сумма - разность»
Приемное
устройство
Трансформаторы подгрупп антенн
Н
7 М - •*'
а Ы к р у г о в '
Рис. 6.21. Схема антенного коммутатора для круговой антенной системы
Ненаправленная
антенна
лЬ
и0
б)
Рис. 6.22. Структурная схема пеленгатора Ватсона-Ватта с перекрещенными
рамочными антеннами (а) и линия пеленга на экране (б)
272
ГЛАВА 6
Достоинством таких пеленгаторов является быстрое определение пеленга, главный не-
достаток — малая апертура антенной системы, поскольку для достижения требуемой точно-
сти необходимо, чтобы диаметр антенной системы не превышал одной длины волны.
В третьем типе пеленгатора для определения направления на источник излучения ис-
пользуют эффект Доплера, возникающий при вращении его ненаправленной антенны во-
круг центральной точки. На выходе такой антенны сигнал от источника излучения оказыва-
ется модулированным по фазе, в которой содержится информация о пеленге на передатчик.
Модуляция возникает за счет того, что, согласно эффекту Доплера, мгновенное значение
частоты сигнала, принятого на вращающуюся антенну пеленгатора, повышается, когда она
приближается к направлению на передатчики, и понижается, когда она удаляется от этого
направления, поскольку скорость вращения антенны геометрически складывается со скоро-
стью распространения сигнала.
T=2rc/Q
Вспомогательная
антенна
Гетеродин
Смеси-
тель 2
п - фазный
генератор
импульсов
Генератор
опорного
напряжения
Индикатор Э
7~UdСмеси_ IvJ
U=UCMcos(nt-4f)
т = |Ш
t i|/=e
тель 4
Линия
задержки
Фазовый
детектор
Фильтр
УПЧ2
р пч~ кг
Рис. 6.23. Упрощенная функциональная схема автоматического радиопеленгатора
с использованием эффекта Доплера
Искомое значение пеленга выдается аппаратурой после демодуляции сигнала и сравне-
ния его по фазе с эталонным сигналом поворота антенны в горизонтальной плоскости.
Поскольку механическое вращение антенны с достаточно высокой скоростью невоз-
можно, то для обеспечения требуемых скоростных характеристик пеленгатора эффект, эк-
вивалентный ее вращению, достигается циклическим переключением 16 или 32 вибраторов,
равномерно распределенных по окружности.
Примером реализации аппаратуры этого типа может служить схема автоматического
дифференциально-фазового радиопеленгатора (рис. 6.23), который работает следующим об-
разом. Из синусоидального напряжения частоты Q опорного генератора блоком /?-фазного
генератора импульсов вырабатываются импульсы для управления электронным коммутато-
ром, поочередно подключающим к смесителю 1 вибраторы. С вибраторов фазомодулирован-
ное напряжение и сигнал от вспомогательной антенны, расположенной в центре антенной
системы, поступают на двухканальную схему, состоящую из идентичных смесителей и УПЧ.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
273
Напряжение ПЧ канала вспомогательной антенны и напряжение кварцевого генератора
частоты fn воздействуют на смеситель 3, с выхода которого напряжение разностной часто-
ты подается через фильтр на смеситель 4, на который со смесителя 1 канала фазомодулиро-
ванных сигналов также подается напряжение ПЧ; на выходе смесителя 1 формируется на-
пряжение частоты/кг, фаза которого модулирована частотой вращения антенной системы Q.
Это напряжение падается на фазовый детектор как непосредственно, так и через линию за-
держки.
В фазовом детекторе выделяется напряжение частоты Q, фаза которого соответствует
азимуту на пеленгуемый передатчик. Это напряжение подается на индикатор, где в резуль-
тате его взаимодействия с опорным напряжением регистрируется пеленг 9.
Более подробно работа такого пеленгатора описана в монографии [6]. Он имеет следую-
щие достоинства:
- широкая апертура;
- возможность использования стандартных приемников, к которым не предъявляются
требования по идентичности каналов,
и недостатки:
- необходимость использования малогабаритных вибраторов для предотвращения вза-
имного влияния их друг на друга (снижение точности пеленгования);
- громоздкость конструкции.
При организации системы РК на местах и закупке оборудования потребуется оценить
эффективность и оптимальность аппаратуры разных типов; в этом должны помочь перечни
достоинств и недостатков пеленгаторов различных типов.
Четвертый тип пеленгатора, называемый интерферометрическим, для определения
направления на источник излучения использует измерения разности фаз ЬФи между сигна-
лами, принятыми от пеленгуемого источника двумя расположенными достаточно близко
друг от друга антеннами 1 и 2 (рис. 6.24).
Земная поверхность
Рис. 6.24. К расчету разности фаз выходных напряжений антенн 1 и 2
274
ГЛАВА 6
Измеренная разность фаз
27i<i(sm9cosA)
5Ф,
X
+ 2тг£,
где 9 — азимут; А — угол возвышения; d — расстояние между антеннами 1 я2;Х — длина
волны; к— произвольное целое число.
Для исключения неопределенности в измерении 9 и А необходима третья антенна.
В широкополосном интерферометре для сокращения времени счета использован метод
быстрого преобразования Фурье (рис. 6.25). Преобразование Фурье производит частотно-
временную конверсию и сохраняет на каждом цикле анализа информацию о зависимости
разности фаз от времени между каналами.
Антенна 1 Антенна 2
S:(t)
S2(t)
Широкополосный
приемник 1
иьФ,
1
Блок 1
быстрого
преобразования Фурье
Ф1
Местный
гетеродин
Широкополосный
приемник 2
и» ф2
1
Блок 2
быстрого
преобразования Фурье
Ф2
Фазовый дискриминатор
АФ = ф2 - ф1
1
Схема выделения угла прихода
в горизонтальной плоскости
е
Рис. 6.25. Структурная схема широкополосного фазового интерферометра
Для такого пеленгатора можно использовать антенные системы как с малой (рис. 6.26),
так и с широкой (рис. 6.27) апертурой, но для всенаправленной пеленгации при этом требу-
ется антенная решетка, состоящая как минимум из пяти элементов, например симметрич-
ных вибраторов (рис. 6.28) или перекрещенных рамок (рис. 6.29).
|
i
—+ —
j
i
i
a)
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
# 4
6)
Рис. 6.26. Структуры антенн с малой апертурой для однозначного пеленгования:
а — квадратная структура d/X « 2V2 ; б — треугольная структура d/X « 1V3
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
275
*
/ \
/ \
i
\
а)
I
i
6)
Рис. 6.27. Структуры антенн решеток
с широкой апертурой (d/X > 1)
Рис. 6.28. Схема одного этажа ОВЧ/УВЧ пеленгационной антенны
фирмы Thomson-CSF из пяти вертикальных симметричных вибраторов
276
ГЛАВА 6
Рис. 6.29. Антенная система инферометрического СЧ/ВЧ пеленгатора
фирмы Thomson-CSF, состоящая из перекрещенных рамочных антенн
Пеленгатор имеет следующие достоинства:
- высокая скорость пеленгования;
- возможность работы антенной системы, имеющей большую апертуру, без ограниче-
ния высоты подвеса;
- адаптируемость антенной структуры для работы с различными транспортными сред-
ствами,
и недостатки:
- необходимость нескольких идентичных высокостабильных каналов приема;
- высокие требования к отсутствию местных предметов на антенном поле.
6.11. Опознавание источников излучений
Идентификация излучений является одной из наиболее трудных задач для станций РК. Для
этого используются позывные сигналы, если они присутствуют в излучении, почерк или голос
оператора, какие-то характерные особенности излучаемых сигналов, например, сдвиг частоты,
разнос между каналами в мультиплексных системах, особенности спектрального состава излу-
чения и т.д. Идентификация излучений по всем этим признакам не поддается автоматизации, и
степень опознаваемости излучений зависит от опыта оператора контрольной станции.
Для идентификации различных видов излучений в составе станции РК должен быть до-
вольно большой объем следующего оборудования:
- ондуляторы для опознавания автоматических телеграфных систем;
- специальные приемники для идентификации факсимильных сообщений;
- печатающие устройства опознавания передаваемого текста;
- магнитофоны для регистрации сообщений на иностранных языках или сложных излу-
чений для последующего их изучения;
- анализаторы спектра для определения класса излучений и ключевых частотных ком-
понент, т.е. характерных для данного класса составляющих в спектре; например, в
аналоговом телевидении — несущие изображения и звука, цветовые поднесущие;
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
277
- устройства демодуляции и другие.
Традиционные неавтоматизированные методы идентификации, которые вынуждено ис-
пользуются на всех станциях РК, были эффективны на заре освоения РЧС. В современных
условиях, когда спектр имеет предельную загрузку, а огромное количество передающих
устройств работает в сетях связи с подвижными объектами и в различных технологических
сетях, вопрос автоматизации процессов идентификации излучений приобрел решающее
значение. Поэтому давно назрела необходимость комплектования всех передающих уст-
ройств средствами автоматической передачи сигнала идентификации в цифровой форме.
Современная элементная база позволяет сделать это без значительного удорожания пере-
дающих устройств.
Для широкого внедрения систем автоматической идентификации радиочастотным орга-
нам достаточно при согласовании нормативных документов на стадии разработки или вне-
дрения в производство новых РЭС, а также при выдаче лицензии на радиочастоты обязать
разработчиков, изготовителей РЭС, а также владельцев РЭС комплектовать свою аппарату-
ру устройствами передачи сигналов опознавания. Сигналы опознавания могут назначаться
радиочастотными органами при выдаче лицензий на частоты; РЭС, находящиеся в эксплуа-
тации, могут быть доукомплектованы специальными приставками. Введение в состав РЭС
средств передачи сигналов опознавания в цифровой форме решит проблему автоматизации
процессов идентификации РЭС, и это позволит повысить оперативность обнаружения ис-
точников помех. Более подробная информация по методам идентификации РЭС дана в От-
чете 372 МСЭ-Р.
6.12. Специфика радиоконтроля спутниковых линий
6.12.1. Выполняемые задачи и измерения
Служба РК, ответственная за соблюдение внутренних законов и правил использования РЧС,
а также задействованная в системе международного контроля, согласно Статье 20 Рег-
ламента радиосвязи должна принимать участие в контроле излучений от космических
станций.
В принципе задачи, выполняемые станциями РК для космических служб, не отличаются
от задач станций РК наземных служб. Однако для их выполнения необходимо использовать
более сложное измерительное оборудование, в частности более сложные антенные системы.
На станциях РК космических служб применяют также другие процедуры контроля и изме-
рений. Это обусловлено тем, что космическая станция расположена на борту спутника в
космосе и, следовательно, ее позиция изменяется со временем. Важной предпосылкой про-
ведения любых видов наблюдений и измерений является знание основных данных об орби-
те спутника.
Как методы измерений, которые должны использоваться, так и специфические условия
работы в космосе приводят к дифференциации между наземным и космическим контролем.
Станция РК для космических служб радиосвязи должна обеспечивать выполнение сле-
дующих функций:
- постоянное и систематическое наблюдение за РЧС с целью обнаружения и опознава-
ния излучений космических станций;
- определение занятости и процентного использования спутниковых ретрансляторов;
- измерение и запись параметров излучений космических станций;
278
ГЛАВА 6
- изучение и устранение вредных помех, создаваемых излучениями космических стан-
ций, а если необходимо, то контроль совместно с наземными и другими станциями РК
за работой космических служб;
- изучение и устранение вредных помех частоте линии вверх к космической станции, соз-
даваемых излучениями наземных станций или других неизвестных земных станций;
- выполнение измерений и записи контролируемых сигналов и помех для технических
и научных целей;
- обнаружение несанкционированного использования ретрансляторов и опознавание
несанкционированного пользователя.
Если наблюдение должно вестись за космическими аппаратами всех типов, то необхо-
димо, чтобы антенная система была способна следить за спутниками на низких и эксцен-
трических орбитах, а также могла точно нацеливаться на любые спутники на геостационар-
ной орбите в видимом сегменте дуги.
При выборе оборудования РК для реализации перечисленных выше функций следует
учитывать его стоимость и целесообразность применения по следующим основным пара-
метрам:
- перекрытие по частоте,
- чувствительность системы,
- скорость поворота антенны,
- точность нацеливания антенны,
- простота изменения схемы возбуждения антенны,
- пропускная способность при приеме, степень сложности измерительных приборов
для анализа сигналов и степень автоматизации измерений.
Идеальной была бы высокоавтоматизированная и сложная система контроля за косми-
ческим аппаратом, полностью управляемая, с непрерывным перекрытием частот, например
в полосе 1...18 ГГц, достаточно чувствительная, чтобы обеспечить отношение несущей
к шуму по меньшей мере на уровне 26 дБ для всех рассматриваемых сигналов. Однако, так
как повышение чувствительности станции РК на несколько децибел существенно увеличи-
вает ее стоимость, каждая Администрация должна проанализировать свои приоритеты
и внутренние потребности в отношении управления использованием спектра и решить, ка-
кими возможностями контроля можно пожертвовать.
6.12.2. Требования к оборудованию станций контроля
Основными факторами, которые обусловливают необходимость применения иных методов
контроля, наблюдения и измерения излучений от космических станций по сравнению с из-
лучениями от фиксированных или подвижных радиостанций на земной поверхности или
около Земли, являются:
- различие между частотами приема и передачи и изменения принимаемой частоты, вы-
зываемые эффектом доплеровского сдвига;
- обычно более низкая плотность потока мощности в земном пункте приема, что обу-
словлено расстоянием и малой мощностью передатчика;
- относительно короткое время, за которое сигнал от спутника на околоземной орбите
принимается в фиксированном пункте контроля;
- постоянные изменения направления, которые должны осуществляться остронаправ-
ленными антеннами земной станции, используемыми для приема излучений от косми-
ческих станций.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
279
При приеме со спутника измерению подлежат следующие параметры:
- частота;
- отклонение от присвоенной частоты;
- класс излучения;
- ширина полосы передачи;
- плотность потока мощности или напряженность поля;
- поляризация;
- занятость частот и позиций геостационарной орбиты.
Далее приведены краткие сведения о радиоконтрольном оборудовании. Более подробные
материалы по аппаратуре и способах измерения параметров излучений можно найти в [8].
Весь подконтрольный диапазон частот (от 130 МГц до 40 ГГц) можно перекрыть с по-
мощью 4-5 антенн; на частотах ниже 1,3 ГГц широко применяется антенная решетка, со-
стоящая из нескольких логопериодических антенн, на частотах выше 1,3 ГГц — параболи-
ческие антенны диаметром до 12 м.
Для обеспечения требуемой чувствительности станции РК коэффициент усиления антен-
ны должен быть большим. Так, для полосы частот 1...18 ГГц диаметр отражателя должен
быть не менее 3 м, в этом случае может быть достигнут коэффициент усиления относительно
изотропного излучателя в пределах от 31 дБи на частоте 1,3 ГГц до 53 дБи на частоте 18 ГГц.
Антенные системы должны обеспечивать как режим измерений параметров излучений
спутников при их сопровождении, так и режим поиска спутников, точное положение кото-
рых неизвестно. В первом режиме необходимо иметь сравнительно узкую диаграмму направ-
ленности антенной системы (например, на частотах выше 1 ГГц — менее 1°), во втором —
значительно более широкую, что осуществляется с помощью дефокусирующих устройств
на антеннах с узкой диаграммой.
В любой антенне с помощью специальных устройств предусматривается прием в двух
линейных и ортогональных друг другу плоскостях поляризации — необходимое условие
для возможности измерения параметров поляризации принимаемого сигнала.
Слежение за спутником возможно в следующих режимах:
- ручном,
- заранее запрограммированном,
- в автоматическом режиме с использованием так называемого моноимпульсного метода.
В отличие от других методов моноимпульсный метод обладает тем преимуществом, что
информация о величине углового отклонения антенны от истинного направления на спут-
ник поступает непрерывно и одновременно в двух плоскостях слежения — азимутальной и
угломестной. Особенность моноимпульсного метода заключается в том, что в дополнение к
суммарной диаграмме направленности антенны образуются пеленгационные диаграммы
для азимутальной и угломестной плоскостей слежения, которые имеют нулевой уровень на
основной оси антенны (аналогично антенной системе наземного пеленгатора, см. рис. 6.20),
что позволяет значительно повысить точность пеленгации.
При менее строгих требованиях к точности определения углов прихода, например при
исследованиях вредных помех с целью их опознавания, можно применять антенные систе-
мы меньших размеров.
Выходы антенн подсоединяют к малошумящим предварительным усилителям, которые
в свою очередь подключают:
- на частотах до 1,3 ГГц — ко входам основных приемников, которые могут перестраи-
ваться от 130 МГц до 1,3 ГГц;
- на частотах выше 1,3 ГГц — ко входам широкополосных преобразователей частоты
(конверторов), которые позволяют перекрыть требуемый диапазон частот с разбивкой
280
ГЛАВА 6
на поддиапазоны, что улучшает характеристики тракта по взаимной модуляции и соб-
ственному шуму приемного тракта.
Для приема спутниковых сигналов используется система из трех приемников с одина-
ковыми измерительными параметрами. Два из них постоянно соединены с устройством сле-
жения, а третий приемник является двухканальным и может работать поочередно в диапа-
зоне более низких или более высоких частот.
Дополнительная аппаратура на станции РК (частотомеры, самописцы и др.) позволяет
выполнять измерения перечисленных выше параметров сигналов.
Кроме описанной выше конфигурации станции РК, для оценки основных характеристик
излучений со спутников, зарегистрированных международными организациями, можно ис-
пользовать упрощенные небольшие земные контрольные станции с ограниченным комплек-
том стандартного приемного оборудования и возможностью преобразования таких стацио-
нарных станций в мобильные [8].
6.13. Пополнение Федеральной базы данных
по результатам радиоконтроля
Информация о каждом зарегистрированном РЭС находится в Федеральной базе данных
(ФБД), которая состоит из двух частей: информационно-учетной и расчетно-аналитической.
В информационно-учетной части содержится информация по частотным присвоениям РЭС
и информация об орбитальных позициях спутников. ФБД содержит тактико-технические
характеристики РЭС, условия их эксплуатации, сведения о состоянии заявок на получение
разрешений на ввоз, строительство, эксплуатацию РЭС, а также нормативно-техническую
документацию — лицензии, сертификаты и др. Расчетно-аналитическая часть ФБД предна-
значена для решения задач по планированию использования рабочих частот в рамках полос
частот и проведения анализа ЭМС для всех радиослужб наземного и космического приме-
нения. Анализ ЭМС необходим при поиске возможных источников помех между какой-то
группой РЭС и является обязательным при присвоении рабочих частот новым РЭС и при
разработке частотных планов.
База данных, помимо технических характеристик, содержит географические и топогра-
фические данные РЭС и его местоположения.
Для проведения полноценного анализа ЭМС бывает недостаточно паспортных парамет-
ров оборудования, чаще всего требуется знание физических характеристик распространения
радиоволн, которые зависят от номиналов рабочих частот. Эти вопросы актуальны в на-
стоящее время для заполнения структуры ФБД данными измерений реальных параметров
РЭС, поступающих с локальных сетей РК и получаемых как при первичном включении пе-
редатчиков, так и через установленные нормативными документами промежутки времени
(месяц, сезон, год).
При принятии решений Администрацией по поводу нарушений со стороны пользовате-
ля РЭС или оператора сети связи, помимо результатов анализа ЭМС базы данных, во вни-
мание должны быть приняты технические вопросы использования РЧС и результаты РК,
выполняемого постами радионаблюдения.
Станции РК поставляют в БД информацию о параметрах излучения РЭС и реальной
ЭМО в эфире. Посты радио наблюдения и станции РК осуществляют проверку технических
и эксплуатационных характеристик сигналов, обнаружение и опознавание источников по-
мех как среди передатчиков, имеющих разрешение на использование канала, так и среди
тех, которые такого разрешения не имеют.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ РАДИОКОНТРОЛЯ
281
Эти станции по утвержденному графику исполняют следующие основные функции:
- звуковой контроль — прослушивание фрагментов вещательных передач, служебной
связи, позывных сигналов радиостанций и др. — с целью подтверждения требуемого
качества звучания, нелинейных искажений, разборчивости и влияния помех;
- визуальный контроль, например, качества телевизионного изображения;
- идентификация РЭС по параметрам его излучения и, в первую очередь, несанкциони-
рованных и мешающих РЭС;
- измерения частот, ширины полосы частот, норм модуляции, напряженности поля или
плотности потока мощности и т.д.;
- спектральный анализ — проверка правильности амплитудных соотношений в спек-
трах излучений (например, разницы между амплитудой сигналов изображения и сте-
реозвука NICAM-728 в аналоговом телевидении);
- занятость спектра либо в виде временной зависимости занятости каждого канала дан-
ной полосы в процентах (например, за сутки), либо в виде почасовой занятости для
одной или нескольких частот;
- радиопеленгация и локализация исследуемых источников излучений с выдачей реко-
мендаций для допоиска соответствующим локальным сетям, на территории которых
находятся пеленгуемые передатчики;
- измерения с исследовательскими целями (например, определение реальной чувстви-
тельности пеленгатора с разных направлений, определение погрешности измерений
азимутов и т.д.).
Радиоконтроль поддерживает общую деятельность по управлению использованием РЧС
и предоставляет в ФБД:
- данные о фактической занятости спектра в сравнении с занятостью согласно выдан-
ным разрешениям;
- статистические данные загрузки;
- информацию об отклонениях от разрешенных параметров передач;
- статистику эффективности процедур управления использованием РЧС.
При модернизации федеральной системы РК предусматривается ее связь ФБД с базами
данных регионов и ее использование в составе интерактивных систем региональных управ-
лений РЧС.
Контрольные вопросы к главе 6
1. Что такое радиоконтроль и какова его главная задача?
2. Какие подсистемы составляют систему РК?
3. Какую роль играет РК для управления использованием РЧС?
4. Какие цели преследуются при осуществлении РК?
5. Перечислите основные задачи РК.
6. Какие требования предъявляются к оборудованию РК и технической документации на проведение
измерений?
7. Какие РЭС подконтрольны службе РК, а какие нет?
8. Каков диапазон частот, охватываемый РК?
9. По каким схемам строятся системы управления РК?
10. Отчего зависит выбор оптимальной схемы управления РК?
11. Перечислите основные положения французской национальной системы управления использованием
РЧС и РК.
12. Назовите основные положения французской автоматизированная система административного и тех-
нического управления использованием РЧС (ELLIPSE).
13. Перечислите требования к отечественной системе РК.
282
ГЛАВА 6
14. Расскажите о взаимодействии элементов локальной сети РК.
15. Схема построения и состав отечественной системы РК.
16. Типовое оборудование станций РК разного назначения.
17. Приведите примеры отечественных разработок РК аппаратуры и их основные параметры.
18. Какие приемные устройства входят в состав системы «8000» фирмы Thomson-CSF?
19. Перечислите пеленгаторы системы «8000» фирмы Thomson-CSF и их основные параметры.
20. В чем состоит оптимизация станций РК?
21. Что такое малая зона?
22. Что подразумевается под термином «место приема»?
23. Как определить медианное значение параметра сигнала (например, напряженности поля) для дан-
ной малой зоны?
24. В чем состоит метод измерения напряженности поля «вдоль маршрута»?
25. Каковы требования к выбору места приема при измерении ширины полосы частот?
26. Какими приборами можно измерить частоту сигнала и в каких случаях?
27. Можно ли измерить глубину модуляции при эфирном приеме AM сигнала?
28. Какие цели преследуются при измерении занятости спектра?
29. Почему квазипиковый детектор наилучшим образом подходит при исследованиях индустриальных
помех?
30. Какие параметры характеризуют цифровой сигнал?
31. Что такое BER?
32. Какие приборы для исследований цифровых сигналов вам известны?
33. По каким траекториям возможен приход пеленгуемого сигнала разных диапазонов?
34. Оцените возможную ошибку пеленга и точность ОМОС.
35. Перечислите методы определения местоположения источника излучений.
36. Назовите возможные причины ложных пеленгов при использовании фазовых пеленгаторов.
37. Поясните влияние повышенного поглощения волны вблизи земной поверхности на точность пеленга.
38. В чем заключается действие эффекта «береговой рефракции»?
39. Что такое апертура антенны?
40. Используется ли многоэлементная директорная антенна в мобильных пеленгаторах?
41. Когда ошибка пеленга мобильной станции будет больше — в движении или на стоянке и почему?
42. Как следует выбирать площадку для антенной системы СЧ/ВЧ пеленгатора?
43. Какими основными параметрами принято оценивать пеленгатор?
44. Какие элементы применяются в антенных системах пеленгаторов, их свойства и особенности?
45. Как формируется диаграмма направленности амплитудного пеленгатора с глубоким минимумом?
46. Принцип действия пеленгатора Ватсона-Ватта.
47. Принцип действия пеленгатора, основанного на эффекте Доплера.
48. Работа интерферометрического пеленгатора.
49. Дайте сравнительную оценку основных типов пеленгаторов.
50. Перечислите признаки при приеме сигнала, по которым можно опознать передатчик.
51. Какое оборудование на станциях РК используется для опознавания источников излучения?
52. Выполнение каких функций должна обеспечивать станция РК для космических служб радиосвязи?
53. Какие параметры являются главными при выборе оборудования станции РК для космических служб
радиосвязи?
54. В чем состоят особенности системы РК для космических служб по сравнению с наземными?
55. Назовите отличия антенных систем таких станций по сравнению с наземными.
56. Что представляет собой ФБД?
57. Из каких двух частей состоит ФБД? Охарактеризуйте каждую часть.
58. Перечислите основные виды деятельности станций РК, которые позволяют обновлять ФБД.
Глава
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ
7.1. Общая характеристика проблемы обеспечения
внутриобъектовой ЭМС РЭС
Постоянное увеличение плотности размещения радиоэлек-
тронных средств (РЭС) при ограниченном частотном ре-
сурсе приводит к увеличению уровня взаимных помех, на-
рушающих нормальную работу этих средств. Весьма остро
проблема взаимных помех проявляется там, где целые ком-
плексы РЭС должны размещаться на ограниченной терри-
тории (судах, зданиях, башнях и т.п.). Число антенн на од-
ном объекте (рис. 7.1) может достигать нескольких десят-
ков, а расстояния между ними могут составлять единицы
метров и менее. Плотное размещение антенн приводит к
тому, что электромагнитные поля, излучаемые антеннами
радиопередатчиков (РПД), могут создавать в антеннах ра-
диоприемников (РПМ) высокочастотные ЭДС, достигаю-
щие десятков вольт, что может вызвать перегрузку вход-
ных каскадов и нарушение нормального функционирова-
ния РПМ или даже выход их из строя. Не менее опасными
являются одновременные воздействия нескольких сигна-
лов, порождающих во входных каскадах РПМ и в выход-
ных каскадах РПД интермодуляционные помехи, которые
могут попадать в полосу рабочих частот приемников и
ухудшать условия приема полезных сигналов.
При анализе внутриобъектовой электромагнитной со-
вместимости (ЭМС) РЭС используют следующие виды
оценок: парная, групповая и комплексная [1]. При парной
оценке ЭМС осуществляется учет воздействия помех РПД
одного РЭС на РПМ другого РЭС объекта; при групповой
оценке — учет помехового воздействия всех РПД на один
РПМ объекта. При комплексной оценке ЭМС анализиру-
ется совместимость каждого из РЭС объекта со всеми ос-
тальными РЭС этого объекта.
Оценка ЭМС РЭС в общем случае предусматривает
учет как вероятностного, так и детерминированного ха-
Рис. 7.1. Пример размещен
антенн на объекте
284
ГЛАВА 7
рактера электромагнитной обстановки (ЭМО) на объекте. Вероятностное описание ЭМО
предусматривает учет ее параметров (мощность источников радиопомех, ориентация ан-
тенн, время работы РЭС, плотность потока энергии радиопомех и т.д.) в виде случайных ве-
личин, характеризуемых вероятностями или плотностями вероятностей. При детерминиро-
ванном описании ЭМО ее параметры учитывают в виде детерминированных (неслучайных)
величин. При оценке внутриобъектовой ЭМС наиболее часто используют детерминирован-
ное описание ЭМО, так как мощность источников помех, расположение и ориентация ан-
тенн на объекте строго фиксированы. В отдельных случаях при необходимости использова-
ния вероятностного описания ЭМО оценку внутриобъектовой ЭМС РЭС можно определить
по методике, изложенной в [1].
ЭМС РЭС объекта рассчитывают в следующем порядке:
- определение потенциально несовместимых пар РЭС;
- расчет энергетических характеристик непреднамеренных радиопомех;
- определение степени обеспечения ЭМС.
Потенциально несовместимые пары РЭС объекта определяются на основе частотного ана-
лиза, в результате которого определяются источники (РПД) и рецепторы (РПМ) радиопомех.
Расчет энергетических характеристик радиопомех предусматривает определение мощ-
ности совокупной радиопомехи, приведенной ко входу РПМ, с учетом проникновения ра-
диопомех через антенно-фидерное устройство. При парной оценке ЭМС рассчитывают
мощность Ру на входе /-го приемника оту-го передатчика. При групповой оценке ЭМС рас-
считывают мощность Pf£ совокупной радиопомехи (включая помехи интермодуляции), при-
веденной ко входу /-го РПМ от всех РПД, потенциально несовместимых с /-м РПМ.
Определение степени обеспечения ЭМС РЭС объекта производят на основе парной или
групповой оценки ЭМС.
Парную оценку ЭМС РЭС проводят в следующем порядке:
а) определяют мощность Pv- непреднамеренной радиопомехи, приведенную ко входу
/'-го РПМ, оту'-го мешающего РПД;
б) определяют допустимую мощность Ргдоп непреднамеренной радиопомехи на входе
/-го РПМ оту-го РПД;
в) сравнивают уровень мощности радиопомехи, дБ, на входе РПМ с допустимым и оп-
ределяют степень обеспечения ЭМС, которая определяется показателем
АР..=Р -Р.. (7.1)
IJ I ДОП у V * /
Аналогично проводится групповая оценка ЭМС РЭС:
а) определяют суммарную мощность Р£ радиопомех, приведенных ко входу /-го РПМ,
от РПД объекта;
б) определяют допустимую мощность Ргдоп радиопомехи на входе /-го РПМ оценивае-
мого РЭС;
в) сравнивают уровень суммарной мощности радиопомех с допустимым уровнем и оп-
ределяют степень обеспечения ЭМС приемника оцениваемого РЭС с РПД остальных РЭС
объекта.
Показатель обеспечения ЭМС РЭС объекта, дБ, при групповой оценке определяется по
формуле
АРа=Р1яоп-Ра. (7.2)
Значения АР у и Ps B децибелах характеризуют степень запаса обеспечения ЭМС (если
она положительна) или степень недостаточности обеспечения ЭМС (если она отрицательна).
Комплексная оценка ЭМС РЭС является наиболее сложной и на практике проводится
редко; методика ее проведения приведена в [1].
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 285
7.2. Технические параметры РЭС, влияющие на их ЭМС
Основными нормируемыми техническими параметрами, определяющими ЭМС РЭС, явля-
ются:
для радиопередающих устройств:
- мощность несущей РПД;
- ширина полосы частот основного излучения РПД;
- отклонение несущей частоты РПД передатчика от номинального значения;
- уровень внеполосных излучений (ВИ) РПД;
- уровень побочных излучений (ПИ), в том числе интермодуляционных излучений
(ИМИ) РПД;
для радиоприемных устройств:
- чувствительность РПМ, которая характеризует способность приемника принимать
слабые сигналы, т.е. уровень принимаемого сигнала, при котором переданная инфор-
мация может быть воспроизведена с удовлетворительным качеством;
- избирательность РПМ по соседнему каналу (СК), по побочному каналу приема
(ПКП), интермодуляционная;
- уровень излучения гетеродинов РПМ, которая характеризует возможность излучения
помех приемником на частотах гетеродинов и их гармониках.
Общие требования:
- устойчивость к внешним электромагнитным полям;
- устойчивость к помехам по цепям питания, управления, заземления;
- электромагнитное излучение оборудования (индустриальные помехи).
Помимо нормируемых параметров передатчиков и приемников, на ЭМС РЭС влияют:
- диаграмма направленности антенны (ДН) при излучении и приеме на рабочих частотах;
- ДН на частотах внеполосных и побочных излучений РПД;
- ДН на частотах соседних и побочных каналов приема РПМ;
- временной режим работы РЭС на излучение и прием.
Из-за технического несовершенства РПД их спектр излучения, помимо основного излу-
чения (ОИ), содержит нежелательные внеполосные и побочные излучения за пределами не-
обходимой полосы радиочастот [2-5]. Допустимые значения уровней внеполосных излуче-
ний РПД приведены в [6].
К побочным радиоизлучениям относятся:
- радиоизлучение на гармонике,
- радиоизлучение на субгармонике,
- комбинационное радиоизлучение,
- интермодуляционное радиоизлучение.
Частоты побочных излучений могут совпадать с рабочими частотами других РЭС и ме-
шать им принимать полезные сигналы. Из упомянутых видов побочных радиоизлучений
РЭС, расположенных на одном объекте, наибольшую опасность представляют гармониче-
ские и интермодуляционные радиоизлучения.
Интенсивность побочных излучений ограничивается нормами, которые должны соблю-
даться при проектировании радиостанций. Уровень любого радиоколебания, передаваемого
РПД в антенно-фидерное устройство на частоте побочного радиоизлучения, не должен пре-
вышать значений, указанных в Приложении 3.
Из-за неидеальности параметров РПМ, помимо основного канала приема, имеют боль-
шое число неосновных каналов — соседних и побочных, которые не предназначены для
приема полезного сигнала [2-4].
286
ГЛАВА 7
К побочным каналам приема относятся каналы, включающие промежуточную, зеркаль-
ную, комбинационную частоты и гармоники частоты настройки РПМ.
Из-за недостаточной избирательности РПМ возможны помехи по соседнему каналу
приема, помехи, обусловленные эффектом блокирования и эффектом переноса шумов ге-
теродина в тракт промежуточной частоты (ПЧ) приемника. Эффект блокирования проявля-
ется как изменение отношения сигнал/шум на выходе РПМ при действии радиопомехи на
его входе, частота которой находится в полосе частот, начиная от частоты соседнего канала
(в любую сторону от частоты настройки РПМ) до частоты, на которой уровень ослабления
помехи входными контурами РПМ составляет -80 дБ [7]. Норма на допустимый уровень
блокирующей помехи связана с определенным значением частотной расстройки Af сигнала
и помехи. Эффект переноса шумов гетеродина заключается в преобразовании части энерге-
тического спектра шума гетеродина РПМ с шириной, равной полосе пропускания тракта
ПЧ РПМ, в промежуточную частоту и в попадании шума в тракт ПЧ РПМ в виде энергии
шума [7] при условии, если разность частот Af между помехой с частотой Помехи и частью
энергетического спектра шума гетеродина равна промежуточной частоте f^ РПМ. В настоя-
щее время этот параметр отдельно не нормируется и не выделяется из общих требований к
допустимому уровню блокирования полезного сигнала.
При воздействии на нелинейные элементы РПМ двух или более радиопомех в нем мо-
жет возникнуть интермодуляционная помеха, вызывающая возникновение отклика на выхо-
де РПМ. Известно также так называемое перекрестное искажение — изменение спектра
полезного радиосигнала на выходе РПМ при наличии на его входе модулированной радио-
помехи.
Радиопомехи могут проникать на выход радиоприемного устройства через антенну, эк-
ран или по цепям электропитания, управления и коммутации.
Признаками прохождения радиопомех через антенну по наблюдаемому эффекту на вы-
ходе РПМ являются:
- полное пропадание помех на выходе при отсоединении антенны от РПМ и подключе-
ния вместо нее эквивалента антенны;
- изменение уровня помех синхронно с изменением направления антенны приемника-
рецептора помех при неподвижной антенне источника помех;
- существенная зависимость уровня помех от типа используемой антенны или места ее
расположения на объекте;
- значительное уменьшение уровня помех при полном или частичном экранировании
раскрыва антенны.
Признаками прохождения помех через экран РПМ являются существенное увеличе-
ние помех на выходе РПМ при искусственном ухудшении качества его экранировки и на-
оборот — уменьшение помех при улучшении качества экранировки. Указанные эффекты
могут быть достигнуты следующими приемами:
- частичным или полным извлечением шасси из кожуха при подключении РПМ через
удлинительные ремонтные кабели;
- помещением РПМ в дополнительный экран.
Если при выполнении указанных выше операций окажется, что помехи на выходе РПМ
практически не меняются, то из этого следует, что они проникают в РПМ по цепям электро-
питания, управления и коммутации. Для подтверждения этого проводят измерения радио-
помех в указанных цепях. Измеренные уровни радиопомех в различных цепях сравнивают
с требованиями по восприимчивости РПМ к помехам в этих цепях, и на этой основе разра-
батывают рекомендации по устранению выявленных радиопомех.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 287
Для определения вида помехи по характеру их мешающего действия следует руково-
дствоваться следующими положениями:
- помехи, вызванные внеполосными излучениями РПД, воспринимаются как возраста-
ние уровня шумов на выходе РПМ;
- помехи, вызванные побочными излучениями РПД и обусловленные наличием побоч-
ных каналов приема РПМ, воспринимаются как невнятная модуляция РПД — источ-
ника непреднамеренных радиопомех;
- эффект блокирования РПМ проявляется в одновременном уменьшении уровня полез-
ного сигнала и шумов (индустриальных радиопомех). Помеха как бы подавляет (бло-
кирует) полезный сигнал, при этом модуляция РПД-источника помех на выходе РПМ
не прослушивается;
- помехи интермодуляции прослушиваются обычно на выходе РПМ внятно как модуля-
ция одного из работающих одновременно РПД-источников радиопомех.
К сожалению, до настоящего времени не все параметры, влияющие на ЭМС, нормиру-
ются отечественными стандартами и соответственно контролируются при производстве
оборудования. Наиболее ярким примером являются характеристика блокирования РПМ и
ИМИ РПД. Отсутствие норм на эти параметры затрудняет проведение расчетов ЭМС РЭС
при их совместной работе на одном объекте. В этих случаях приходится проводить специ-
альные измерения оборудования с целью определения необходимых параметров или ориен-
тироваться на самые худшие показатели этих параметров, известные из литературы.
7.3. Методы анализа ЭМС РЭС, расположенных на одном объекте
Анализ ЭМС РЭС, расположенных на одном объекте, включает в себя следующие этапы
расчета:
1) частотный анализ;
2) расчет мощности, воздействующей на РПМ радиопомехи, приведенной к его входу;
3) расчет допустимой мощности непреднамеренной радиопомехи на входе РПМ;
4) расчет частот и уровней интермодуляционных излучений РПД;
5) расчет внеполосных характеристик антенн;
6) расчет развязок между близко расположенными антеннами.
В данном разделе для каждого из указанных этапов подробно описана последователь-
ность расчетов.
7.3.1. Частотный анализ
Частотный анализ является начальным этапом оценки ЭМС и включает выявление частот-
ных каналов проникновения непреднамеренных радиопомех в РПМ для дальнейшего ана-
лиза с учетом энергетических характеристик анализируемых РЭС и их размещения в про-
странстве.
Непреднамеренная радиопомеха проникает на вход РПМ при выполнении неравенства [1]
\pfj-(n/m)fi-4f<Z(n + 4)/m\<[AfjX(p,m) + Afx]/2, (7.3)
где/? = 1, 2, 3, ...,;?max — номер гармоники несущей частоты РПД (для практических расче-
тов можно положитьртак < 5);fj — несущая частота РПДу'-го РЭС, Гц; п= 1, 2, 3, ..., /7тах —
288
ГЛАВА 7
номер гармоники частоты гетеродина РПМ (птяк < 5); т = 1, 2, 3, ..., /77тах — номер побочно-
го канала приема (ттах < 5); ^ — частота настройки РПМ /-го РЭС, Гц; г\ — признак на-
стройки гетеродина приемника, равный 1 для верхней настройки и -1 для нижней настрой-
ки гетеродина; f*m — первая промежуточная частота РПМ /-го РЭС, Гц; Afjx(p,m) — поло-
са частот радиоизлучения у-го РЭС на/?-й гармонике и уровне X дБ в rn-м побочном канале
приема, Гц; Afx — полоса пропускания усилителя промежуточной частоты РПМ /-го РЭС
на уровне X дБ, Гц.
Решение неравенства (7.3) позволяет определить такие сочетания номеров гармоник пе-
редатчика/? = р' и гетеродина п = п' и номера побочного канала приема m = m\ при которых
возможно возникновение и проникновение непреднамеренных радиопомех в основной и
побочные каналы приема РПМ.
Интермодуляция в РПМ возникает в случае выполнения неравенства
\±p1f1±p2f2±...±nfiT\<fim±AfiX/2, (7.4)
гДе fufi, •••>£ — частоты мешающих сигналов, Гц; pi,p, ...,Pi — номера гармоник мешаю-
щих сигналов; f1T — частота гетеродина /-го РПМ, Гц.
Интермодуляционные помехи могут проникать в тракт ПЧ РПМ по различным каналам
приема как при наличии, так и при отсутствии сигнала (при/?г = 0). Отметим, что порядком
интермодуляции называется сумма гармоник р{ мешающих сигналов, участвующих в обра-
зовании интермодуляционной помехи. Возможные комбинации частот, принимающих уча-
стие в образовании интермодуляционных помех разных порядков, приведены в табл. 7.1 [7].
Таблица 7.1. Возможные комбинации частот мешающих РПД
Порядок интермодуляционной помехи
2
3
4
5
Комбинации частот мешающих РПД
L/i±/2|
\2f±f2\,\f±f2±f\
\2f ±2/2|, |3/l ±f2\,\f ±3f2\, |2/l ±f2±f3\,
\f1±2f2±f3\,\f1±f2±2f3\
|3/i ±2f2\, \2f ±3f2\, \f ±4/2|,|4/, ±f2\,
12/, + 2f2 ±f \,\f± Ifг ±2f\, \f ±f2 ±f ±f4 ±f |
На практике ограничиваются учетом интермодуляционных помех не более 3-го поряд-
ка, так как вероятность образования и уровень таких помех будет уменьшаться с увеличени-
ем номеров гармоник частот мешающих РПД.
Пара РЭС объекта считается потенциально несовместимой, если в результате проведен-
ного частотного анализа выявлен хотя бы один из каналов проникновения радиопомех в
тракт РПМ.
Если непреднамеренная радиопомеха не попадает в полосы пропускания основного и
побочного каналов приема, то вычисляют частотную расстройку А/о = \fj-fA РЦЦу-го РЭС
и РПМ /'-го РЭС, значение которой используют при анализе явлений блокирования и пере-
крестных искажений в РПМ.
7.3.2. Расчет энергетических характеристик радиопомех
Расчет мощности радиопомехи на входе РПМ. Мощность радиопомехи Рр в ваттах оту-го
РПД на входе /-го РПМ определяется при расположении антенны /-го РПМ в дальней и
ближней зонах антенныу-го РПД соответственно по формуле [1]
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 289
Р* =
олх
2 К\^2К3К4+Кф
(4лг)
[PJ [Кразъ штКЪКА + ^ф ]
при г >10Х
при г <ЮХ
(7.5)
где Р, — мощность излучения у-го РПД, Вт; Gp — коэффициент усиления антенны (на час-
тоте помехи) j-го РПД — источника помех в направлении /'-го РПМ — рецептора помех;
Gy — коэффициент усиления антенны (на частоте помехи) /-го РПМ — рецептора помех
в направлении j -го РПД — источника помех; XJn — длина волны непреднамеренной радио-
помехи, м; г — расстояние между антеннами источника и рецептора помехи, м; К\ — коэф-
фициент дополнительных потерь при распространении радиопомехи между антеннами ис-
точника и рецептора помехи, зависящий от свойств среды распространения, 0 < К\ < 1;
К2— коэффициент ослабления радиопомехи за счет несовпадения поляризаций, О <К2 < 1;
К3 — коэффициент ослабления радиопомехи в антенно-фидерном устройстве /-го РПМ,
О < ^3 < 1; Кл — коэффициент ослабления радиопомехи в антенно-фидерном устройстве у-го
РПД, 0<^4^ 1; ^ф — коэффициент, учитывающий развязку фидеров антенн /-го РПМ
иу-го РПД, 0<Хф< 1; ^развант — коэффициент, учитывающий развязку антенн /-го РПМ
иу-го РПД, в том числе и в ближней зоне,
^ -^разв ант — * •
Мощность излучения у-го РПД определяется на частоте настройки каждого РПМ, располо-
женного на объекте. Если частота /-го РПМ совпадает с основной рабочей частотой у-го РПД,
то в расчетах берется номинальная мощность РПД, в противном случае эта мощность опреде-
ляется уровнем его побочного или внеполосного излучения на частоте настройки /-го РПМ.
Коэффициенты усиления Gy и Gy,- определяются взаимной ориентацией ДН источника
(/-го РПД) и рецептора помехи (/-го РПМ). Коэффициенты усиления должны определяться
на частоте помехи. Методы расчета внеполосного коэффициента усиления антенны изложе-
ны в разд. 7.3.5.
Коэффициент дополнительных потерь при распространении радиопомехи между антен-
нами К\ учитывает потери на пути распространении радиоволн вдоль поверхности объекта,
экранирующий эффект от имеющихся препятствий. В большинстве практических случаев
при размещении антенн на одном объекте К\ = 1. Если же вблизи антенн расположены силь-
но влияющие металлоконструкции, то должна использоваться вторая из формул (7.5).
Коэффициент ослабления воздействия радиопомехи за счет несовпадения поляризаций
К2 в случае совпадении главных лепестков ДН антенн источника и рецептора помехи при-
нимает одно из значений, приведенных в табл. 7.2. При несовпадении главных лепестков
диаграмм направленности К2 принимается равным 1.
Таблица 7.2. Поправочный коэффициент поляризационных потерь К2
Поляризация
полезной
радиоволны
Горизон-
тальная
Верти-
кальная
G,<10
Gy>10
G,-<10
G,>10
Наклонная 45°
Круговая
Правая
Левая
Поляризация помеховой радиоволны
Горизонтальная
G,<10
1
1
0,025
0,025
0,5
0,5
0,5
G, > 10
1
1
0,025
0,01
0,5
0,5
0,5
Вертикальная
Gj< 10
0,025
0,025
1
1
0,5
0,5
0,5
Gt > 10
0,025
0,01
1
1
0,5
0,5
0,5
Наклон-
ная 45°
0,5
0,5
0,5
0,5
1
0,5
0,5
Круговая
Правая
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1
0,003
Левая
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,003
1
290
ГЛАВА 7
Основные принципы расчета коэффициента ^разв а^, учитывающего развязку антенн /-го
РПМ иу-го РПД, изложены в разд. 7.3.6.
Коэффициент Кф, учитывающий развязку фидеров антенн /-го РПМ иу'-го РПД, зависит
от коэффициента экранирования фидеров, расстояния между ними, особенностей конструк-
ции кабельных каналов, наличия заземления и дополнительных экранов. В большинстве
практических случаев при грамотном выборе и проектировании прокладки кабелей К$ = 0.
Расчет мощности помехи, приведенной ко входу РПМ. Приведенную ко входу РПМ
мощность радиопомехи Рущ, вычисляют по формуле [1]
PVv=PyK5K6, (7.6)
где Pjj — мощность радиопомехи на входе /-го РПМ (см. п.7.2.2), Вт; К5 — коэффициент ос-
лабления воздействия радиопомехи за счет частотного разноса; К6 — коэффициент ослабле-
ния воздействия радиопомехи за счет ее проникновения по побочным каналам приема.
Коэффициент ослабления воздействия радиопомехи за счет частотного разноса К5 пока-
зывает, какая доля мощности помехи, поступающей на вход РПМ, попадает на вход демо-
дулятора при несовпадении центральной частоты мешающего сигнала (помехи) с частотой
настройки РПМ; К5 вычисляют по формуле
K5 = jS(f)K2(f-Af)df, (7.7)
где S(f) — нормированный спектр мощности помехи, Вт/Гц (согласно нормировке
00
f S(f)df = 1); K(f) — амплитудно-частотная характеристика односигнальной избиратель-
—оо
ности РПМ — рецептора помех; А/— частотная расстройка центральной частоты помехи
относительно центральной частоты настройки РПМ, Гц.
Коэффициент ослабления воздействия радиопомехи за счет ее проникновения по побоч-
ным каналам приема К6 определяют из соотношения [1]
K6=Pimm/PlmAn\ (7.8)
где P/min — чувствительность /-го РПМ по основному каналу приема, Вт; Pimm(n) — воспри-
имчивость /-го РПМ по /7-му побочному каналу приема, Вт. Значения К6 приводятся в кар-
точках ГКРЧ РФ с тактико-техническими данными РЭС по форме № 1 и для различных
РЭС находятся в пределах 10"5...10~7 (что соответствует-50...-70 дБ).
Расчет эквивалентной мощности радиопомехи, приведенной ко входу РПМ. Для
упрощенной оценки ЭМС РЭС при групповой помехе последняя может заменяться одной
эквивалентной помехой. Для этого из группы радиопомех выделяют основную помеху по
признаку наибольшего отношения ее рассчитанной мощности к допустимому значению
мощности этой радиопомехи (Р%/Рцсдоп)тах и мощности всех помех суммируют с весовыми
коэффициентами в виде отношений допустимых мощностей помех [1,8]:
^=Е^(^доп/^допХ (7.9)
7=1
где п — число одиночных помех в групповой; Р^доп — допустимое значение мощности ос-
новной помехи; Ррдоп— допустимое значение мощности помех от РПДу-го РЭС.
Расчет эквивалентной мощности радиопомехи, приведенной ко входу, при интер-
модуляции в РПМ. Возможность возникновения интермодуляции проверяют только в том
случае, если на вход РПМ воздействуют радиопомехи от нескольких РПД и хотя бы одна из
них является непрерывной или импульсной с малой скважностью.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 291
Эквивалентную мощность радиопомехи, приведенной ко входу /-го РПМ, PijmiT для ин-
термодуляции 3-го порядка, создаваемой при действии на его входе двух сигналов, частоты
которых не совпадают с частотами основного и побочных каналов приема /-го РПМ, вычис-
ляют по формуле [1]
Pvmn=YPvAKtwaPtaaVPi(Jjufn) *e*\fjv-ft\<\f/i-ft\, (7.Ю)
где ^|инт = Pi инт IP г мин — коэффициент интермодуляции, равный отношению уровня помехи,
возникающей в результате интермодуляции в /-м РПМ, к уровню сигнала, соответствующе-
го чувствительности РПМ, определенных на его выходе, при расчете РгИнтВ [1] рекоменду-
ется брать Рг оп= Лмин и Kimrr = 0,25; Pion — уровень сигнала, при котором определялась ха-
рактеристика частотной избирательности, Вт; Pf мин — уровень сигнала, соответствующего
чувствительности /-го РПМ, Вт; Ррл — мощность радиопомехи на входе /-го РПМ otj'-to
РПД на рабочей частоте^, Вт; Pij2— мощность радиопомехи на входе /-го РПМ оту'-го РПД
на рабочей частоте^, Вт; P(fj\,fp) — уровень двух одинаковых сигналов на входе РПМ,
создающих интермодуляцию в РПМ при заданном KiWHT9 Вт; при расчете Ргинтв [1] рекомен-
дуется брать P(fji,Jj2), равный 10"7... 10"5 Вт.
Примеры.
1. Рассчитаем мощность радиопомехи на входе РПМ при следующих исходных данных:
Pj = 10 Вт; Gji = GtJ = 0,01Д = 1 м; г = 10 м; Кх = 0,05; К2 = 1; К3 = К4 = 0,1.
По формуле (7.5) найдем Р$ = ЗД-10-8 Вт.
2. Рассчитаем мощность радиопомехи, приведенной ко входу РПМ, при следующих ис-
ходных данных:
Pv = 3,Ы0~8Вт; К5 =1;К6 = -50 дБ = 10"5. По формуле (7.6) найдем Р0щз = 3,Ы0~13Вт.
3. Рассчитаем эквивалентную мощность радиопомехи, приведенной ко входу РПМ при
следующих исходных данных:
Рт = 3,1-Ю-13 Вт; PiJ2 = 8-10"14 Вт; Рт = 2-10"14 Вт; РЛдап = Ptj доп = ЗД-10"13 Вт. По форму-
ле (7.9) найдем PlX = 3,1-10"13 + 8-10"14 + 2-10"14 = 4,1-10"13 Вт.
4. Рассчитаем эквивалентную мощность радиопомехи, приведенной ко входу, при ин-
термодуляции в ПРМ при следующих исходных данных:
Г/1П1Т = 0,25;Р/МИН = Ь10"13 Вт; Р01=Рд2= МО"8 Вт; Щи&)= МО"7 Вт.
По формуле (7.10) найдем Р«инг = 0,25-10"16 Вт.
7.3.3. Расчет допустимой мощности радиопомех на входе РПМ
Допустимую мощность радиопомехи Р1ДОП на входе /-го РПМ оту-го РПД при детерминиро-
ванной оценке качества функционирования РЭС вычисляют по формуле [1]
Pi*n = Pic-A9 (7.11)
где Р/с — средняя мощность полезного сигнала на входе РПМ /-го РЭС, дБВт; А — требуе-
мое защитное отношение, равное отношению средних значений мощностей сигнала и поме-
хи для конкретного сочетания видов сигнала и помехи, дБ.
Значение Pic, как правило, не равно Рсмин, которое соответствует пороговой чувстви-
тельности РПМ — рецептора помехи, а соответствует конкретному уровню принимаемого
полезного сигнала. Для упрощения расчетов можно положить значение Pic, равное реаль-
ной чувствительности РПМ.
Допустимые значения мощности радиопомехи на входе РПМ при учете явлений блоки-
рования и перекрестных искажений вычисляют по формуле [1]
р(бл) р(пи) р , D П 12)
1 г доп i /доп i /мин ^ ^i' v '' 1Zf/
292
ГЛАВА 7
где P^ol> P^l — допустимые мощности непреднамеренных радиопомех на входе /-го РПМ
оту-го РПД, вызывающие приемлемые эффекты блокирования и перекрестных искажений
соответственно, дБВт; Ргмин — чувствительность РПМ /-го РЭС, дБВт; Д — динамический
диапазон РПМ /-го РЭС по блокированию и перекрестным искажениям, дБ. Значения Д
приводятся в карточке ГКРЧ РФ (форма № 1) с тактико-техническими данными РЭС и для
различных РЭС находятся в пределах 60... 80 дБ.
Примеры.
1. Рассчитаем допустимую мощность радиопомехи на входе /'-го ПРМ оту'-го ПРД при
следующих исходных данных: Р,с = -130 дБВт; А = 10 дБ. По формуле (7.11) находим
Piwm = -130 - 10 = -140 дБВт.
2. Рассчитаем допустимое значение мощности радиопомехи на входе ПРМ при учете яв-
лений блокирования и перекрестных искажений при следующих исходных данных: Р/Мин =
= -133 дБВт; А = 80 дБ. По формуле (7.12) находим р^ = р<^ = -133 + 80 = -53 дБВт.
7.3.4. Расчет частот и уровней интермодуляционных излучений РПД
Из указанных в разд. 7.2 видов побочных радиоизлучений, возникающих при одновремен-
ной работе РЭС, расположенных на одном объекте, наибольшую опасность представляют
интермодуляционные излучения. Такие излучения образуются в случаях, когда между одно-
временно работающими РПД имеется такая сильная связь, что они влияют друг на друга.
Величина связи определяется тем, что РПД объекта работают или на антенны, размещенные
в непосредственной близости друг от друга, или на одну широкополосную антенну. Нели-
нейными элементами при этом являются выходные каскады РПД, работающие на достаточ-
но близких частотах.
Частоты интермодуляционных излучений РПД объекта можно определить по формуле [7]
fmiT = ±mfl±nf2±...±pfx, (7.13)
Tj\Qf\,f2,f% ...,fx — частоты РПД объекта;/77,/7,/?, ... —положительные целые числа.
Расчет частот интермодуляционных излучений 3-го порядка всех РПД объекта (их ко-
личество обозначим черезX) выполняется в следующем порядке:
- выписываются в возрастающем порядке частоты всех радиопередатчиков объекта и
создается таким образом «Перечень частот № 1»:/ь/2, •••,fx-ufx\
- создаются две копии этого перечня: «Перечень № 2» и «Перечень № 3»;
- для учета помех интермодуляции до 3-го порядка включительно считывают первое
значение частоты f\ из «Перечня № 1», затем считывают первое значение частоты из
«Перечня № 2» и из их суммы последовательно вычитают значения частот от fx до fx
из «Перечня частот № 3». Значения частоты интермодуляционной помехи 3-го поряд-
ка вида/=71 +/-/ и образующие ее частоты /,/ и/ заносят в итоговую таблицу
№ 1, а в случае попадания ее в полосу частот основного и побочных каналов приема
любого из всех радиоприемников объекта (их количество обозначим через Y) в соот-
ветствии с (7.3) — заносят в итоговую таблицу № 2. В итоговую таблицу № 2 заносят
также номера каналов приема помех и номера радиоприемников, подвергающихся
воздействию интермодуляционных помех;
- изложенная операция выполняется последовательно для других частот из «Перечня
№ 2», а затем повторяется для следующей частоты из «Перечня № 1» до его исчерпа-
ния. При этом из «Перечня № 2» считываются частоты, большие или равные считан-
ному значению частоты из «Перечня № 1», а каждое значение частоты, считываемое
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 293
из «Перечня частот № 3» должно быть больше или меньше считанного значения час-
тоты из «Перечня № 1 или № 2». При равенстве частот из «Перечней № 1 и № 2» оп-
ределяются помехи вида If -f3, а при неравенстве — вида/] +f -f.
В результате итоговая таблица № 1 будет содержать перечень частот интермодуляцион-
ных излучений 3-го порядка всех РПД объекта, а итоговая таблица № 2 — частоты интер-
модуляционных излучений 3-го порядка всех X РПД объекта, попадающих в основные и по-
бочные каналы приема всех РПМ объекта, номера и частоты РПД, участвующих в образова-
нии упомянутых помех, а также каналы приема помех и номера РПМ, подвергающихся воз-
действию помех.
Расчет частот интермодуляционных излучений 5-го и 7-го порядка всех X РПД объекта
выполняется аналогичным образом с той лишь разницей, что:
- создаются соответственно четыре или шесть копий перечня частот всех РПД объекта:
«Перечень № 2»...«Перечень № 5» или «Перечень № 2»...«Перечень № 7»;
- для учета помех интермодуляции до 5-го порядка включительно считывают первое
значение частоты/ из «Перечня № 1», затем считывают первое значение частоты из
«Перечня № 2», затем считывают первое значение частоты из «Перечня № 3» и из их
суммы вычитают первое значение частоты из «Перечня № 4», а из полученного ре-
зультата последовательно вычитают значения частот от f до fx из «Перечня № 5».
Значения частоты интермодуляционной помехи 5-го порядка вида/=У1 +f+f -f -fs
и образующие ее частоты /ъ/г^/ъ/л nfs заносят в итоговую таблицу № 1, а в случае
попадания ее в полосу частот основного и побочных каналов приема любого из всех
РПМ объекта в соответствии с (7.3) заносят в итоговую таблицу № 2. В итоговую таб-
лицу № 2 заносят также номера каналов приема помех и номера РПМ, подвергающе-
гося воздействию интермодуляционных помех. Упомянутые операции выполняют по-
следовательно для каждой из последующих частот в «Перечне № 4», а затем все по-
вторяется для следующей частоты из «Перечня № 3», для следующей частоты из «Пе-
речня № 2» и для следующей частоты из «Перечня № 1» соответственно до их исчер-
пания. При этом необходимо, чтобы каждое значение частоты, считываемое из «Пе-
речня № 3» было больше или равно считанному значению частоты из «Перечня № 2»;
каждое значение частоты, считываемое из «Перечня № 2» было больше или равно
считанному значению частоты из «Перечня № 1»; каждое значение частоты, считы-
ваемое из «Перечня № 4 или № 5» было больше или меньше считанного значения час-
тоты из «Перечня № 1, № 2 или № 3». При равенстве упомянутых частот из «Переч-
ней № 1, № 2 и № 3» и равенстве частот из «Перечней № 4 и № 5» будут анализиро-
ваться помехи 5-го порядка вида 3 f - 2f5, а при неравенстве — вида/=У1 +f2 +f -
-/л -fs и другие комбинации частот мешающих РПД, представленные в табл. 7.1.
Аналогичным образом могут быть определены частоты помех интермодуляции 7-го по-
рядка вида/=/1 +f2 +/3 +f4 -fs -Л -/?•
Мощность интермодуляционных излучений зависит от мощности РПД, принимающих
участие в образовании помех, от величины связи между их выходными каскадами, типа ак-
тивного прибора в выходных каскадах и от частотного разноса РПД.
Общей аналитической формулы для расчета мощности интермодуляционных излуче-
ний, пригодной для инженерной практики, в настоящее время нет. Лишь в [9] установлено,
что для ориентировочного расчета мощности интермодуляционных излучений нечетных
порядков на выходе РПД можно воспользоваться формулой
^инТ=Синт + £Р12, (7.14)
294
ГЛАВА 7
где Ринт — мощность интермодуляционной помехи, дБВт; CmiT — постоянная интермодуля-
ции, дБ; к — коэффициент пропорциональности, равный 1,0, 0,5 или 0,1 для интермодуля-
ционных помех 3-го, 5-го или 7-го порядков соответственно; Ри — мощность, поступаю-
щая от мешающего РПД (или от одного из мешающих РПД, мощность которого является
наименьшей) на выход РПД, в котором возникают продукты интермодуляции (и который
как бы выполняет функцию гетеродина при преобразовании частот), дБВт.
Числовые значения Синт различны для разных типов РПД и зависят от порядка интермо-
дуляции и величины расстройки мешающего сигнала относительно рабочей частоты РПД,
на нелинейных элементах выходного каскада которого образуется интермодуляционная по-
меха; при ориентировочных расчетах можно положить Синт = - 20 дБ [9].
Мощность РШ1Т интермодуляционного излучения 3-го порядка, дБВт, видаХ = У\ —fi
на выходе РПД (с частотой^) может быть рассчитана также по формуле [10]
PHHT=Pl2-Pl2-PlO-^2b (7Л5)
где Р\2— мощность радиоколебаний мешающего РПД (с частотой^) на выходных зажи-
мах подверженного влиянию РПД (с частотой/i), в котором возникают продукты интер-
модуляции, дБВт; p12j Pi о — ослабление излучений мешающего РПД с частотой^ и про-
дукта интермодуляции с частотой/^ соответственно, вносимое выходными цепями (коле-
бательной системой) подверженного влиянию РПД с частотой/, дБ; К2\ — потери интер-
модуляционного преобразования в РПД (с частотой/j), равные отношению мощности ме-
шающего РПД (с частотой^) к мощности продукта интермодуляции на выходе РПД, в ко-
тором возникают продукты интермодуляции, дБ. В соответствии с [11] типовая величина
К2\ для продуктов интермодуляции 3-го порядка видало = 2/J —f2, возникающих в РПД
с полупроводниковым прибором в выходном каскаде, находится в пределах от 5 до 20 дБ,
а в ламповых РПД — от 10 до 30 дБ.
Примеры.
1. По изложенной выше методике определим частоты интермодуляционных излучений
3-го и 5-го порядков РПД, расположенных на одном объекте и работающих на частотах: 422;
422,25; 422,5 и 422,75 МГц (рис. 7.2, а).
Результаты расчета частот интермодуляционных излучений РПД 3-го и 5-го порядков
представлены на рис. 7.2, б и в соответственно. Из рисунков видно, что на отдельных час-
тотах образуются до четырех интермодуляционных помех 3-го порядка и до девяти —
5-го порядка.
2. По изложенной выше методике определим частоты интермодуляционных излучений
3-го и 5-го порядков РПД, расположенных на одном объекте и работающих на частотах: 422;
422,25; 422,5; 422,75; 423; 423,25; 423,5 и 423,75 МГц (рис. 7.3, а).
Результаты расчета частот интермодуляционных излучений РПД 3-го и 5-го поряд-
ков представлены на рис. 7.3, бив соответственно. Из рисунков видно, что на отдель-
ных частотах образуются до 8 интермодуляционных помех 3-го порядка и до 209 — 5-го
порядка.
3. Рассчитаем мощность интермодуляционной помехи третьего порядка видало = 2/1 -fi на
выходе РПД, работающего на частоте/ь Предположим, что мощность Рп радиоколебаний ме-
шающего РПД, работающего на частоте/2, на выходе подверженного влиянию помех РПД рав-
на -24 дБВт. Пусть Синт = -20 дБ и К2\ = 20 дБ. Тогда по формуле (7.14) при Рп = -24 дБВт,
к = 1 получим Ринт = -20 + 1(-24) = -44 дБВт, а по формуле (7.15) при Р12 = -24 дБВт,
Рп = 2 дБ, Рю = 1 дБ получим Ринг = (-24) - 2 - 1 - 20 = -47 дБВт.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 295
415
417
419
421 423
Частота, МГц
а)
425
427
429
ШШ
3
2
0
415
419
421 423
Частота, МГц
б)
425
427
429
Si
415
417 419 421 423 425 427 429
Частота, МГц
в)
Рис. 7.2. Спектр излучений четырехканальной базовой станции
сухопутной подвижной радиосвязи:
а — излучения на рабочих частотах; б— интермодуляционные излучения 3-го порядка;
в — интермодуляционные излучения 5-го порядка
296
ГЛАВА 7
415
417
419
421 423
Частота, МГц
а)
425
427
429
ШШ
415
417
419
421
423
Частота, МГц
425
427
429
б)
250
200
- 150
g£
£ 2 100
415
419
421 423
Частота, МГц
425
427
429
в)
Рис. 7.3. Спектр излучений восьмиканальной базовой станции
сухопутной подвижной радиосвязи:
а — излучения на рабочих частотах; б— интермодуляционные излучения 3-го порядка;
в — интермодуляционные излучения 5-го порядка
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 297
7.3.5. Расчет внеполосных характеристик антенн
Определение необходимых для анализа ЭМС РЭС характеристик размещенных на объекте
передающих и приемных антенн на рабочих частотах обычно не вызывает затруднений. Ко-
эффициент усиления, или коэффициент направленного действия (КНД), уровни боковых и
задних лепестков, характеристики направленности, поляризационной развязки и согласова-
ния, а также ряд других параметров для рабочей полосы частот приводятся в технической
документации на антенну.
К сожалению, этого нельзя сказать о характеристиках антенн на частотах, существенно
отличающихся от рабочих. Внеполосные характеристики антенн в настоящее время не нор-
мируются, не контролируются при их производстве или сертификации и не приводятся в
эксплуатационной и иной технической документации. (Отметим, что специалисты в облас-
ти ЭМС надеются в ближайшем будущем добиться внедрения нормирования внеполосных
характеристик антенн в практику технического регулирования.)
В то же время расчет мощности радиопомехи на входе рецептора предполагает, как бы-
ло показано выше (разд. 7.3.2), знание коэффициента усиления антенны РПМ — рецептора
помех в направлении антенны РПД — источника помехи на частоте помехи. Частота поме-
хи может весьма существенно отличаться от рабочей частоты антенны рецептора, а при
этом, как известно [14], пространственные и энергетические характеристики антенны могут
не только количественно, но и качественно отличаться от паспортных.
Напомним кратко об особенностях распространенных типов антенн диапазонов ОВЧ и
УВЧ, с которыми связана возможность приема помехи на частотах, существенно отличаю-
щихся от рабочих, на примере наиболее распространенных типов антенн базовых (центро-
вых) станций подвижной радиосвязи.
Для базовых станций сотовой связи обычно используют антенны с секторными диа-
граммами направленности [15, 16]. Эти антенны представляют собой многоэтажные линей-
ные антенные решетки панельных излучателей, т.е. вибраторных излучателей со сплошным
металлическим рефлектором. В ряде случаев (для сотовых структур с небольшим коэффи-
циентом повторного использования частот [16]) в качестве антенн базовых станций сотовых
сетей используют всенаправленные антенны (решетки вертикальных вибраторов или колли-
неарные антенны). В качестве антенн базовых станций (радиоцентров) профессиональных
транкинговых систем подвижной радиосвязи в зависимости от конфигурации зоны обслу-
живания используют всенаправленные антенны (вибраторные излучатели, линейные решет-
ки на их основе, коллинеарные антенны, кольцевые антенные решетки с круговыми диа-
граммами направленности) или направленные антенны (панельные излучатели, линейные
решетки на их основе, антенны Уда-Яги, логопериодические антенны, кольцевые антенные
решетки с секторными диаграммами направленности).
Излучающие системы всех упомянутых антенн представляют собой совокупность оп-
ределенным образом возбужденных линейных проводников, преимущественно с резо-
нансными электрическими длинами. Тем самым предопределена возможность квазипе-
риодического характера энергетических характеристик антенн [14]. Напомним, что даже
для уединенного симметричного полуволнового вибратора на частотах, близких к утроен-
ной, упятеренной и т.д. рабочей частоте, имеют место резонансы, причем входной импе-
данс вибратора при этом не слишком отличается от импеданса на рабочей частоте [14],
т.е. на соответствующих частотах антенна излучает (принимает) электромагнитные волны
примерно так же хорошо, как на рабочей частоте. (Резонансы имеют место и вблизи чет-
ных гармоник рабочей частоты, но при этом входное сопротивление вибратора сущест-
венно выше.)
298
ГЛАВА 7
Квазипериодический характер имеют и частотные характеристики устройств фидерного
тракта в составе антенн, реализованных на длинных линиях: симметрирующих и согласую-
щих устройств, делителей мощности, распределительных линий, шлейфов, четвертьволно-
вых стаканов и т.д. При объединении активных вибраторов, пассивных проводников-пере-
излучателей и узлов фидерного тракта в сложную антенную систему благодаря взаимодей-
ствию элементов характер частотной зависимости энергетических характеристик сущест-
венно усложняется, появляются дополнительные резонансы, в том числе на частотах,
не кратных рабочей.
Характеристика направленности антенны на частотах, значительно отличающихся от
рабочей, нередко становится существенно отличной от паспортной. По мере роста частоты
ДН деформируется, а начиная с какого-то момента — «разваливается» (главный лепесток
ДН расщепляется на несколько узких лепестков, между которыми имеются глубокие прова-
лы; появляются или резко увеличиваются боковые лепестки и т.д.).
Все вышесказанное приводит к тому, что на частотах, существенно отличающихся от
рабочей частоты антенны, возможен весьма эффективный прием помех, причем с самых
различных направлений, вообще говоря, не совпадающих с направлением главного излуче-
ния (приема) на рабочей частоте.
Итак, для анализа ЭМС необходимы достаточно точные данные по внеполосным харак-
теристикам усиления антенны РЭС — рецептора. Соответствующие характеристики, вооб-
ще говоря, могут быть определены экспериментально с использованием известных методов
измерения параметров антенн [17]. Однако в большинстве случаев при проектировании
объектов связи и телерадиовещания проведение подобных измерений не только экономиче-
ски неэффективно, но и практически трудноосуществимо. Напомним, что речь идет либо об
антенне планируемого к развертыванию (т.е. еще не поставленного или даже не закуплен-
ного) оборудования, либо об антенне действующего РЭС (для которой вывод из эксплуата-
ции, а тем более демонтаж и доставка на антенный полигон обычно не допускаются).
Гораздо более эффективным вариантом является расчет внеполосных характеристик ан-
тенны на основе имеющихся данных о ее конструкции, геометрических (электрических)
размерах элементов излучающей части антенны и входящих в ее состав устройств фидерно-
го тракта (симметрирующих, согласующих, распределительных, диаграммообразующих) и
т.д. При этом для расчета пространственных и импедансных характеристик антенн и антен-
ных систем должны использоваться строгие электродинамические методы (методы инте-
грального уравнения, метод обобщенной эквивалентной цепи и т.п.) [18, 19], обеспечиваю-
щие достаточно точный расчет не только характеристик направленности, но и входного им-
педанса антенны, и созданные на их основе современные программные продукты (в частно-
сти, известная программа NEC, ряд версий которой имеется в свободном доступе; см., на-
пример, ресурс http://emlib.jpl.nasa.gOv/EMLIB/files.html#non-local). Учет фидерных, сим-
метрирующих, согласующих, распределительных, диаграммообразующих и иных устройств
в составе систем питания антенн (антенных систем, антенных решеток) должен выполнять-
ся также на основе применения строгих методов электродинамики, теории цепей, теории
многополюсников и т.д. (например, с использованием программы Microwave Office).
Итак, в качестве характеристики внеполосного усиления должен использоваться коэф-
фициент усиления антенны как функции угловых координат на частотах, соответствующих
существенным уровням возможного внеполосного приема (контролируемые частоты).
В число контролируемых частот должны быть включены [20]:
- частоты, соответствующие максимумам интенсивности приема в паразитных полосах
приема антенны;
- рабочие частоты антенн, расположенных вблизи мощных источников радиопомех.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 299
Частоты, соответствующие максимумам интенсивности приема, определяются по ре-
зультатам расчета (измерения) входных параметров антенны в широкой полосе частот. Дей-
ствительно, если пренебречь активными потерями мощности в проводниках, излучаемая ан-
тенной мощность Ръ определится выражением
pz=p0(\-\r\2) = pQ
где Ро — мощность на входе антенны; Г, Кст, К6 — соответственно коэффициент отражения,
коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) и коэффициент бегущей волны (КБВ) на
входе антенны.
Из (7.16) следует, что частоты, соответствующие максимумам излучаемой (а в силу
принципа взаимности и принимаемой) антенной мощности определяются минимумами ко-
эффициента отражения (минимумами КСВН, максимумами КБВ).
Общий алгоритм анализа включает следующие основные этапы [20-22]:
- предварительный расчет частотной характеристики входного импеданса антенны в
широкой полосе частот;
- определение контролируемых частот;
- расчет характеристик направленности и коэффициента усиления антенны для контро-
лируемых частот.
Характеристики внеполосного коэффициента усиления для конкретного типа антенны
могут при необходимости рассчитываться заранее и фиксироваться (в форме графиков, таб-
лиц и т.д.).
В качестве примера рассмотрим результаты расчета внеполосных характеристик антенн
вертикальной поляризации для базовых станций транкинговой подвижной радиосвязи. Рас-
четы проводились методом обобщенной эквивалентной цепи [18] с учетом продольных и
поперечных размеров всех входящих в антенны проводников.
Первая из рассматриваемых антенн представляет собой линейную решетку вибратор-
ных излучателей. Излучатель — симметричный полуволновый вибратор с симметрирую-
щим устройством на отрезке трехпроводной линии [16]. На рис. 7.4 приведены результаты
расчета КБВ на входе вибратора (пунктирная кривая) и излучателя в целом (сплошная кри-
вая). КБВ на входе вибратора определялся относительно сопротивления, равного резонанс-
ному сопротивлению вибратора на рабочей частоте, а на входе излучателя — относительно
волнового сопротивления тракта (в данном случае 50 Ом). Видим, что в окрестностях час-
тот 3^0 и 5^о действительно имеются полосы интенсивного приема как у вибратора, так и у
излучателя в целом. В число контролируемых должны быть включены, как минимум, часто-
ты 3,2/ои 4,5/0.
На рис. 7.5, б в качестве примера приведены расчетные характеристики внеполосного
коэффициента усиления четырехэтажной линейной решетки, построенной из вышеописан-
ных вибраторных излучателей (общий вид решетки — на рис. 7.5, а) с использованием рас-
пределителя мощности 1:4 на основе четвертьволнового трансформатора, на частотах ЗД/о
и 4,5/о, соответствующих максимумам КБВ (рис. 7.4). Видим, что внеполосный коэффици-
ент усиления решетки G в отдельных направлениях весьма высок (близок к коэффициенту
усиления G0 на рабочей частоте f0).
К„+1
1 + К«
(7.16)
300
ГЛАВА 7
к.
0,8
и,о
U,4
0,2
0
//
//
У
1 1
р
1
■{р|
4злучател
.
Ч^
| 1
ь 1
IV
1/
i
А
\
\
\
\
1
1 о-1
°~1
Зибратор
{
ч
у
L
^..'Г
/
L
Н
/
41
\
f/fn
Рис. 7.4. Частотные характеристики входного КБВ
симметричного вибратора и излучателя на его основе
GIG,
30
150
60
120
а)
б)
Рис. 7.5. Четырехэтажная линейная решетка вибраторных излучателей (а)
и ее характеристика внеполосного коэффициента усиления на частотах 3,2 /Ь и 4,5/Ь (б)
Рассмотрим еще несколько типичных примеров.
На рис. 7.6, б приведены расчетные характеристики внеполосного коэффициента уси-
ления пятисекционной коллинеарной антенны на четвертьволновых стаканах [16, 21] на
частотах 3,1/о и 4,9/о (соответствуют максимумам КБВ). Антенна (конструкцию поясняет
эскиз на рис. 7.6, а) представляет собой решетку полуволновых вибраторов, возбуждае-
мых волной, бегущей в коаксиальной линии, через щели в экране, причем плечо вибрато-
ра представляет собой внешний проводник резонансного четвертьволнового «стакана»
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 301
(внутренний проводник — экран коаксиальной линии). Видим, в частности, что в окрест-
ностях третьей гармоники рабочей частоты коэффициент усиления в горизонтальном на-
правлении (0 = 90°) такой же, как на рабочей частоте, а в направлениях 0 = (90+40)° даже
превосходит его. Достаточно интенсивные внеполосные резонансы имеются и вблизи пя-
той гармоники.
а) б)
Рис. 7.6. Пятисекционная коллинеарная антенна
на четвертьволновых стаканах (а) и ее характеристика
внеполосного коэффициента усиления
на частотах 3,1 /Ь и 4,9/Ь (б)
На рис. 7.7, б приведены расчетные характеристики внеполосного коэффициента усиле-
ния четырехсекционной коллинеарнои антенны Франклина-Маркони (вариант выполнения
противофазного участка в виде шлейфа) [15, 16]. Антенна (рис. 7.7, а) содержит излучаю-
щие на рабочей частоте (прямолинейные) и слабо излучающие (в виде шлейфов) участки
проводника. Характеристики коэффициента усиления, как и в предыдущем случае, приведе-
ны для частот, соответствующих максимумам КБВ. Однако, несмотря на внешнее сходство
антенн рис. 7.6, а и 7.7, а, их внеполосные характеристики заметно отличаются. Во-первых,
в силу геометрической асимметрии антенны Франклина-Маркони относительно вертикаль-
ной оси на частотах, отличных от рабочих, нарушается азимутальная изотропия диаграммы
направленности. (Для удобства на рис. 7.7, б характеристики, соответствующие плоскости
Ф = 0, условно приведены для диапазона полярных углов 9 е [0, 360°], что, строго говоря, не
соответствует общепринятому определению сферических координат.) Во-вторых, у антен-
ны Франклина-Маркони появляются заметные максимумы КБВ на частоте, меньшей, чем
рабочая, а также вблизи четных гармоник рабочей частоты.
302
ГЛАВА 7
ГУ
Ln
ru
ш
ru
ч
G/Gn
0,8
0,6
0,4
0,2
Ф = 0
л
/ 1
Ms
/\ ц
*» 1
^
) = 0,74
л
1 1 П/
f*v Y"
100
a)
200
6)
300
e°
Рис. 7.7. Четырехсекционная антенна Франклина-Маркони (а)
и ее характеристика внеполосного коэффициента усиления на частотах 0,74/Ь и 2,1 /Ь (б)
На рис. 7.8 приведены результаты расчета характеристик внеполосного коэффициента
усиления четырехэлементной антенны Уда-Яги («волновой канал») [15, 16], содержащей
активный петлевой вибратор, линейный рефлектор и два линейных директора. На частотах,
сильно отличающихся от рабочей, в том числе вблизи 3-й и 5-й гармоник, где наблюдаются
максимумы КБВ, направленные свойства антенны качественно меняются. Вместо относи-
тельно узкого лепестка, ориентированного вдоль оси антенны (9 = 90°, ф = 0), имевшего ме-
сто на рабочей частоте, на гармониках возникают интенсивные лепестки диаграммы на-
правленности в боковых направлениях, причем внеполосный коэффициент усиления, как
видно из рис. 7.8, в некоторых случаях в два и более раз превышает коэффициент усиления
на рабочей частоте.
GIG,
1,6
0,8
I
pjn
е =
50° /
/ 90°
. I . I
/7f0 = 3,13
GIGQ\
9 П
Л R
1,0
U,О
I
In,,
i
|ргп|
~"У
*
\
А
/
64°
*
*
t
*
t
t
*
90°
► у
v./
\
\
\
\
%
\
/Х\
/ / \ *
. 1 . 1
f//o = 4,95
е =
V
\
30°
^—
30 60 90 120 150 ±ф°
а)
0 30 60 90 120 150 ±ф°
б)
Рис. 7.8. Азимутальная характеристика внеполосного коэффициента усиления
четырехэлементной антенны Уда-Яги на частотах 3,13/Ь (а) и 4,95/Ь (б)
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 303
Построенные заранее по результатам расчетов графики, аналогичные рис. 7.5-7.8, для
различных типов антенн могут использоваться при расчетах ЭМС в тех случаях, когда про-
ектировщик не располагает необходимыми программными средствами для проведения рас-
четов непосредственно в процессе проектирования. Разумеется, для решения практических
задач обеспечения ЭМС подобные характеристики должны быть рассчитаны для сущест-
венно большего, чем в наших примерах, количества контролируемых частот.
Примеры.
1. Рассчитаем коэффициент усиления приемной коллинеарной антенны базовой станции
корпоративной системы транкинговой подвижной радиосвязи (рис. 7.6, а, рабочая частота
f = 148,2 МГц, коэффициент усиления на рабочей частоте Go = 7 дБ относительно полувол-
нового вибратора) в направлении источника мощной помехи — антенны телевизионного ве-
щания на 21-м канале (частота несущей сигнала изображения/= 471,25 МГц), расположен-
ной поблизости на более высокой опоре (9 = 60°).
Отношение частоты помехи к рабочей частоте антенны f/f = All,25 / 148,2 ^3,18. Мо-
жем воспользоваться графиком рис. 7.6, б для///0 = 3,1. Для 9 = 60° имеем G/G0 » 0,45. Вы-
разим это отношение в дБ: G/Go = 10 lg 0,45 = -3,5 дБ. Искомый коэффициент усиления (от-
носительно полу волнового вибратора) С = 7-3,5 = 3,5дБ.
2. Рассчитаем коэффициент усиления приемной антенны Франклина-Маркони (рис. 7.7,
рабочая частота 816 МГц, коэффициент усиления на рабочей частоте Go = 3,2 дБ) в направ-
лении антенны телевизионного вещания на 37-м канале (частота несущей сигнала изображе-
ния/^ 599,25 МГц, ф = 180°, 9 = 60°).
Отношение частоты помехи к рабочей частоте антенны f/f = 599,25 / 816 » 0,734. Мо-
жем воспользоваться графиком рис. 7.7, б для f/f = 0,74. С учетом принятых на рис. 7.7, б
обозначений направление на источник помехи соответствует 9 = 300°. Для этого случая
G/G0 да 0,65. Выразим это отношение в дБ: G/G0 = 10 lg 0,65 да -1,9 дБ. Искомый коэффици-
ент усиления (относительно полуволнового вибратора) G = 3,2 - 1,9 = 1,3 дБ.
3. Рассчитаем коэффициент усиления антенны Уда-Яги (рис. 7.8, приемная антенна те-
левизионного ретранслятора с подачей сигнала на частоте 27-го ТВ канала (рабочая частота
— несущая сигнала изображения 519,25 МГц, коэффициент усиления на рабочей частоте
Go = 5,5 дБ) в направлении антенны передатчика MMDS, работающего на частоте 2600 МГц,
расположенной на той же высотной отметке позади антенны Уда-Яги (ср = 180°, 9 = 90°).
Отношение частоты помехи к рабочей частоте антенны: f/f = 2600/519,25 да 5,01. Мо-
жем воспользоваться графиком рис. 7.8, б для f/f = 4,95. Для ср = 180°, 9 = 90° определяем
G/G0 да 0,8. Выразим это отношение в дБ: G/G0 = 10 lg 0,8 да -0,97 дБ. Искомый коэффициент
усиления (относительно полуволнового вибратора) G = 5,5 - 0,97 = 4,53 дБ.
7.3.6. Расчет развязки между близко расположенными антеннами
Под близко расположенными понимаются антенны, разнесенные на относительно малое
расстояние, где еще не сформированы их ДН. В таких случаях расчет развязки должен вы-
полняться на основе электродинамического анализа антенн — решения соответствующей
электродинамической задачи, в рамках которой определяются токи, текущие в проводниках
антенн. К настоящему времени разработано большое число различных численных методов
электродинамического анализа, весьма эффективных, но требующих значительных вычис-
лительных затрат и реализуемых только на ЭВМ [18, 19]. Изучение таких методов выходит
за рамки настоящей книги. Поэтому ниже будет рассмотрен один из исторически первых
методов — метод наведенных электродвижущих сил (ЭДС), позволяющий обойтись не-
большими объемами вычислений, которые вполне могут быть выполнены вручную.
Но сначала рассмотрим вопросы расчета развязки на основе электродинамического ана-
лиза. Здесь можно выделить два принципиально различных подхода [23, 24]. В рамках пер-
304
ГЛАВА 7
вого развязка определяется по напряжению, наведенному в нагрузке одной из антенн, кото-
рая является пассивной, при возбуждении другой антенны. При этом требуется высокая
точность решения электродинамической задачи. Второй подход предполагает определение
искомых характеристик по распределению поля в дальней зоне. Последнее обладает так на-
зываемыми стационарными свойствами, т.е. слабо зависит от точности определения тока,
что значительно упрощает электродинамический анализ и в принципе дает возможность ис-
пользовать метод наведенных ЭДС. Последнее обстоятельство в данном случае имеет ре-
шающее значение, так как предполагается возможность расчета без использования ЭВМ.
По этим причинам далее будем рассматривать именно второй подход. При этом, учиты-
вая, что методика расчета развязки достаточно сложна, мы ограничимся рассмотрением ее
упрощенного варианта, позволяющего анализировать антенны с одинаковым типом поляри-
зации [18]. Следует отметить, что это наихудший случай, так как согласованные по поляри-
зации антенны сильнее взаимодействуют. Соответствующее ограничение примем и в мето-
дике электродинамического анализа — ограничимся рассмотрением систем параллельных
проводников.
Итак, пусть требуется рассчитать развязку в системе двух одноэлементных антенн с од-
ним типом поляризации. Будем рассматривать данную систему как четырехполюсник, вхо-
дами которого являются входы антенн. Антеннам и входам присвоим номера 1 и 2. В рам-
ках рассматриваемого подхода электродинамический анализ выполняется при возбуждении
входов источниками тока (токи J\ и J2, где нижний индекс есть номер входа). Если вход ос-
тается пассивным, то он может быть либо замкнут накоротко, либо разомкнут.
Электродинамический анализ выполняется для пяти режимов возбуждения:
- режим 1 — возбуждение входа 1 единичным током (J\ = 1 А) при разомкнутом входе 2;
- режим 2 — то же при замкнутом входе 2;
- режим 3 — возбуждение входа 2 единичным током (J2 = 1 А) при разомкнутом входе 1;
- режим 4 — то же при замкнутом входе 1;
- режим 5 — противофазное возбуждение системы единичными токами (Jx = 1 A, J2 = -1 А).
Для каждого к-то режима возбуждения решением электродинамической задачи опреде-
ляется ДН^(0,Ч/) как комплекснозначная функция обеих угловых сферических координат —
полярного угла 0 и азимута у. Все ДН нормируются единообразно, т.е. к одному и tow же
уровню, а не каждая к своему максимуму, как это принято.
Кроме того, для каждого из режимов 1, 3, 5 определяется значение напряженности элек-
трического поля Ек в некоторой точке в направлении (Э^Уо) на достаточно большом рас-
стоянии R0 (в дальней зоне). В данном направлении все ДН должны иметь ненулевые значе-
ния; кроме того, для упрощения расчета поля это направление должно быть перпендикуляр-
но осям проводников.
Идея метода состоит в построении эквивалентной схемы четырехполюсника, образо-
ванного системой двух антенн, и определении его коэффициента передачи, который полно-
стью характеризует взаимодействие антенн, т.е. уровень их развязки. В качестве эквива-
лентной схемы используется Т-образная цепь, параметрами которой являются три импедан-
са: z = г + ix, zl=rl+\xl, z2 =r2+ix2 (r, rl9 r2 — активные составляющие; х, хи х2 — реак-
тивные, Ом). После того как данные импедансы найдены, определяются Z-параметры четы-
рехполюсника Zu, Z12, Z21, Z22 no формулам:
Z =Z-±±±- Z =Z = Z ■ Z =^^ (717)
а затем рассчитывается рабочее ослабление а, дБ, по формуле
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 305
a = -20lg
2Z2X^WxfW2
(Z11+l)(Z22-l)-Z12Z2
(7.18)
Здесь И7!, W2 — волновые сопротивления фидеров, подключенных к антеннам 1 и 2 соответ-
ственно.
Таким образом, задача сводится к отысканию импедансов эквивалентной схемы z, zb z2.
Данные параметры находятся следующим образом [18].
Рассчитываются мощности излучения Д, Вт, для режимов возбуждения 1,3,5:
Rn \Е,
{ ]\fk(Q^)fsisiQdQd\\f9k = 1, 3, 5.
(7.19)
24071 |л(е0^0)Г '
По найденным значениям Ри Ръ Р5 определяются активные составляющие импедансов
эквивалентной схемы:
г = Рх+Р3-Р5; гх=Рх-Ръ+Р5' г2=-Рх+Р3+Р5. (7.20)
Следует отметить, что импедансы являются не реализуемыми физически элементами,
а параметрами эквивалентной схемы, т.е. абстракциями, для которых не требуется выполне-
ние условий физической реализуемости. Так, в частности, активные составляющие импе-
дансов вполне могут быть отрицательными.
При нахождении реактивных составляющих импедансов эквивалентной схемы сначала
вычисляются параметры ах и а2 по формулам:
йХ f2^^)f4KWo)-f2KWo)f4(&^'y
_у;(ео^о)-^л(9о^о) ,7ГП
/4(ео^о)
где 0', \|/ — полярный угол и азимут, задающие некоторое направление (9', \j/), отличное от
направления (9, \\j0).
Реактивные составляющие импедансов эквивалентной схемы рассчитываются по фор-
мулам:
(7.21)
г Re
\ — сц
^ ах + а2 -1
Im
1 —а,
ах+а2-\
х =rlm
1-а~
ydx +а2 -1
г
rim
1
-xRe
xRe
\-а~
а, +а2-\
Ч"1
\
v^-l
(7.23)
(7.24)
(7.25)
Таким образом, расчет развязки близко расположенных антенн выполняется в следую-
щей последовательности:
1) решение пяти электродинамических задач для пяти режимов возбуждения, указанных
выше (метод электродинамического анализа будет рассмотрен ниже); расчет ДН ^(0, \|/)
и значений поля Ек;
306
ГЛАВА 7
2) расчет мощностей излучения Рь Р3, Р5 для режимов 1, 3, 5 по формуле (7.19);
3) расчет активных составляющих г, гь г2 импедансов эквивалентной схемы по форму-
лам (7.20);
4) расчет параметров аг и а2 по формулам (7.21), (7.22);
5) расчет реактивных составляющих х, хь х2 импедансов эквивалентной схемы по фор-
мулам (7.23-7.25);
6) расчет Z-параметров эквивалентной схемы по формулам (7.17);
7) расчет рабочего ослабления по формуле (7.18).
Приведем некоторые рекомендации применительно к изложенной методике.
Наибольшие вычислительные трудности (в смысле объемов вычислений) представляет
расчет мощностей излучения по формуле (7.19), предполагающий численное интегрирова-
ние. И хотя вполне приемлемым здесь оказывается наиболее простой алгоритм численного
интегрирования по методу прямоугольников, все же вычисление двукратного (поверхност-
ного) интеграла вручную представляется проблематичным. Для преодоления указанной
трудности рекомендуется использовать следующий известный прием [16, 25].
В большинстве случаев ДН как функцию двух переменных (углов 0 и \\j) с достаточной
точностью можно представить в виде произведения двух ДН — в вертикальной и в горизон-
тальной плоскостях, каждая из которых является функцией только одной переменной. Та-
кое приближенное представление имеет вид:
Л(е,¥)*Лв(е)ЛгЫ> (7-26)
где fkB (б), fkT (у) — ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно.
Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости определяется при 0 = 90°:
/к (чО = fk (90°> Ч1) (напомним, что в сферической системе координат полярный угол 0 от-
считывается от вертикали вниз и значению 0 = 90° соответствуют горизонтальные направ-
ления). ДН в вертикальной плоскости определяется при азимуте \\Jm, соответствующем
максимуму ДН в горизонтальной плоскости: fk (0) = fk (0, \\fm), max {// (\[/)| = fkT (\|/m).
Представление (7.26) обеспечивает разделение переменных 0 и у, благодаря чему дву-
кратный интеграл в (7.19) переходит в произведение двух однократных и многократно со-
кращаются объемы вычислений при численном интегрировании. Кроме того, при этом су-
щественно упрощается расчет ДН в рамках электродинамического анализа благодаря мно-
гократному уменьшению числа точек, в которых требуется определять значения ДН.
С учетом представления (7.26) и использования метода прямоугольников расчет мощ-
ностей излучения выполняется по формуле
рк
пК \Е,,
' Nl
XUB(e„)fsin(
Х|ЛГЫГ
(7.27)
IN ire..:'"'
120|Л(е0>Ч/0)| N,N2
где N\ — число разбиений промежутка [0, л] при интегрировании по 0; N2 — число разбие-
ний промежутка [0, 2л] при интегрировании по у; Qn =(/?-0,5)7i/iV1 — /7-е значение уг-
ла 0; \\Jn = (п - 0,5) 2k/N2 — /7-е значение угла \\j.
Числа Ni и 7^2 выбираются таким образом, чтобы величины Ае = 180°/vY1 (шаг по 0) и
А =3600/АГ2 (шаг по \\f) составляли единицы градусов. При этом, чем больше вариация
ДН (т.е. чем «круче» скаты ее лепестков), тем большие значения Ni и N2 должны выбирать-
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 307
ся. Как правило, 2° < Ае < 10°, 2° < А^ < 10°, причем значения, близкие к 10°, берутся для
слабо направленных антенн, например при разбиении квазикруговой ДН в горизонтальной
плоскости всенаправленной антенны, а значения, близкие к 2°, — для достаточно остро на-
правленных антенн с шириной главного лепестка 60° и менее. При отсутствии априорных
сведений о свойствах направленности антенн рекомендуется брать величины в середине
указанного диапазона Ае = А^ = 5...6°, которые при необходимости (по результатам расчета
ДН) могут быть затем уменьшены.
Заметим, что представление (7.26) (разделение переменных) дает весьма существенный
эффект в смысле сокращения объемов вычислений. Так, при Ае = А = 5° возникает 36 зна-
чений ДН в вертикальной плоскости и 72 значения ДН в горизонтальной плоскости, т.е. в
(7.27) приходится суммировать 36 + 72 = 108 величин. Без использования представления
(7.26) при этих же условиях пришлось бы вычислять 36-72 = 2592 значения ДН и столько
же величин суммировать.
Параметры N\ и N2 рекомендуется определять сразу после расчета тока в проводниках
антенн и непосредственно перед расчетом ДН и значения поля Е^. После определения пара-
метров рассчитываются дискретные значения углов 0 и \|/, подставляемые в (7.27): 0Ь
02, ...,0дг; Уь 4*2, • --^n ■ Углы 0о, v|/0, 0', v|/ рекомендуется выбирать из этих дискретных
значений (опять-таки с целью сокращения объемов вычислений). Кроме того, направление
(0О, v|/0), как уже указывалось, должно быть перпендикулярно осям проводников.
ДН yj(0,i|/), y^(0,i|/), /5(0,\|/) фигурируют в процедуре численного интегрирования и
должны рассчитываться при всех дискретных значениях 0 и \|/, подставляемых в (7.27). ДН
/2(0,\|/) и f4(Q,\\f) не интегрируются, они фигурируют только в (7.21), (7.22), причем ис-
пользуются только два значения этих ДН — для направлений (0О, v|/0) и (0', \|/). Соответствен-
но только для этих направлений и нужно рассчитывать значения ДН /2(0,\|/) и /4(0,\|/).
В том случае, если в (7.21) возникнет ситуация «деление на нуль», необходимо изменить
значения 0', \|/, вновь выбирая их из дискретных значений 0Ь 02, ..., 0^ ; v|/b \|/2, ...,\\fN ,
и соответствующим образом пересчитать значения /2(0',\|/') и /4ф\уг).
Перейдем теперь к рассмотрению методики электродинамического анализа. Положен-
ный в ее основу метод наведенных ЭДС пригоден для анализа относительно простых виб-
раторных антенн, содержащих активные вибраторы и пассивные элементы (рефлекторы,
директоры и т.д.) длиной не более длины волны. Все элементы антенной системы должны
представлять собой прямолинейные цилиндрические проводники, электрически тонкие,
т.е. имеющие радиус, значительно меньший длины волны. Каждый элемент характеризу-
ется своим током, который требуется найти (за исключением активных вибраторов с за-
данными токами). В нашем случае, как уже отмечалось, все проводники должны быть па-
раллельны.
Активный вибратор представляет собой прямолинейный проводник с узким зазором в
средней точке, к которому подводится питающее напряжение. В данном случае вибратор
может быть возбужден (в зазоре — источник тока), замкнут накоротко (зазор отсутствует),
разомкнут (зазор присутствует, но в нем нет никаких источников). Если вибратор возбуж-
ден, то его ток задан, т.е. известен и не входит в число искомых величин. Если вибратор
замкнут, то он рассматривается просто как прямолинейный проводник. Если вибратор ра-
зомкнут, то он рассматривается как пара прямолинейных проводников, разделенных зазо-
ром. В анализируемой системе может быть либо один возбужденный вибратор (режимы
возбуждения 1-4), либо два (режим 5).
308 ГЛАВА 7
Построение электродинамической модели иллюстрируется на рис. 7.9, где в качестве
примера показана система, содержащая следующие элементы: разомкнутый вибратор (рас-
сматриваемый как два проводника), пассивный элемент, активный возбужденный вибратор.
Проводники условимся нумеровать всегда таким образом, чтобы возбужденные вибраторы
(один или два) имели наибольшие номера. Число неизвестных токов обозначим N, при этом
номера проводников, не являющихся возбужденными вибраторами, будут 1, 2, ...,7V, номе-
ра возбужденных вибраторов —N+ 1,7V+ 2 (при одном возбужденном вибраторе — только
7V+ 1). Нумерация в нашем примере: 1,2 — плечи («половинки») разомкнутого вибратора;
3 — пассивный элемент; 4 — возбужденный вибратор. Для определения пространственной
формы анализируемой структуры вводится базовая декартова система координат и для каж-
дого п-то проводника задаются следующие параметры: гп — радиус-вектор средней точки;
1п — длина; ап — радиус. Кроме того, для указания направления проводников задается орт
(единичный вектор) /0. Так как проводники параллельны, их направления совпадают, и дос-
таточно задать только один такой орт. С базовой декартовой системой координат опреде-
ленным образом связаны и углы 9, ц/ (см. рис. 7.9).
! Разомкнутый Пассивный Возбужденный
вибратор элемент вибратор
и
ir*
X
Рис. 7.9. Построение электродинамической модели
Токи проводников обозначим 1п (в нашем примере п= 1, 2, 3, 4). Направления токов со-
ответствуют направлению орта /0. В качестве тока возбужденного вибратора Ц берется ток
источника, равный ± 1 А в зависимости от режима возбуждения, как это указывалось выше.
Токи проводников определяются решением системы линейных алгебраических уравне-
ний (СЛАУ)
fdK„kIk=En,n=l,2,...,N, (7.28)
к=\
где Кпк — элементы матрицы СЛАУ, определяемые пространственной формой анализируе-
мой структуры; Еп — свободные члены СЛАУ, определяемые режимом возбуждения прово-
лочной структуры.
f
ч
А
i
Л
у< \
i
I-*
1
1 ;
1 U-
\ ;
1 /l
J :
f2_
'
'
la,
\^
i
Уз
1 ]
\ /з
ч—
*.r*
,
1
(ток задан) II
y4
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 309
В нашем примере N = 3, и СЛАУ можно записать следующим образом:
Кп1х+К1212+К1Ъ1ъ =Е{;
^31^1+^32^2 +^33/3
••EL.
Элементы матрицы СЛАУ рассчитываются по формулам:
-НО/,
К*
R(-}
^nkm —
D(+) _
^nkm
у
Sin(p/J2)ft
-p(-i«4)_ -ф(-1«.) . »р(-1ИЙ)
^nkm
/
Д.,
d(+)
y\//a//
^-v0t-(2-^)
/
-2-(2-/II)
/i+vn-
^-v0y(2-/^)
где p = 2tc/A, — волновое число (X — длина волны, м).
Свободные члены при одном возбужденном вибраторе находятся по формуле
*^n(N+irN+l>
а при двух возбужденных вибраторах — по формуле
Еп ~ *^n(N+iy N+\ '
' ^n(N+2Y N+2 •>
(7.29)
(7.30)
(7.31)
(7.32)
(7.33)
(7.34)
(7.35)
где величины Kt
n(N+l) -
К
n(N+2)
рассчитываются по формулам (7.30)-(7.33) для k = N + l и
к = N + 2 соответственно (напомним, что токи IN+l и IN+2 заданы).
Ненормированная ДН, соответствующая к-щ режиму возбуждения, определяется соот-
ношением
n+m cos{p/n/0v0(e,H/)/2}-cos{p/„/2}
^(М=Х7« j =
V4^o(M}
exp{ir„vo(0,v|/)};
(7.36)
где М— число возбужденных вибраторов (М= 1 для режимов возбуждения 1-4, М— 2 для
режима 5); v0 (9, \|/) = х0 cos \|/ sin 9 + yQ sin ц/ sin 9 + z0 cos 9 — орт направления излучения;
х0, у0, z0 — орты осей базовой декартовой системы (см. рис. 7.10).
Как уже отмечалось, все ДН (т.е. для всех пяти режимов возбуждения) нормируются
единообразно. Рекомендуется выполнять нормировку к максимальному значению той не-
нормированной ДН, у которой это значение является наибольшим:
Fk(Q,y)
/*(e.v) =
max {max
£=1,2,...,5
{max|F,(9,H/)|}
(7.37)
Следует отметить, что нормировка выполняется исключительно для удобства и принци-
пиального значения не имеет. Можно нормировать ДН к другому значению, можно вовсе не
нормировать; важно только, чтобы нормировка выполнялась единообразно для всех ДН.
310
ГЛАВА 7
Значение поля в дальней зоне Еь В/м (в направлении (90, \|/о) на расстоянии R0), соответ-
/ютттее k-Mv пежиму возбуждения, оппепеляется по fhornvrvne
ствующее к-му режиму возбуждения, определяется по формуле
Ек =
N+M 1п
exp{ip(r„-r0/„/2)v0}-2cos(p/„/2)exp{ipr^}+e^
sin(P/j2)
,(7.38)
где v0 = x0 cos i|/0 sin 0O + y0 sin ц/0 sin 0O + z0 cos 0O — орт направления (Э0, ц/0).
Как уже указывалось, направление (90, щ) должно быть перпендикулярно осям провод-
ников. Если это условие не выполняется, формула (7.38) становится непригодной, и расчет
поля существенно усложняется.
После расчета значений Ек электродинамический анализ завершается, и далее выполня-
ется расчет развязки. Еще раз подчеркнем, что вышеизложенное — упрощенный вариант
методики расчета развязки, позволяющий анализировать только антенны с одним типом по-
ляризации, так что анализируемая система содержит только параллельные проводники.
С полной методикой, пригодной для анализа антенн любой поляризации, включая много-
входовые, можно ознакомиться в [26, 27]. То же касается и методики электродинамического
анализа. Для обеспечения высокой точности расчетов необходимо использовать мощные
современные методы, основанные на решении интегральных уравнений. Для ознакомления
с такими методами можно рекомендовать, в частности, [18,19].
Пример. Требуется рассчитать развязку между двумя полуволновыми вибраторами вер-
тикальной поляризации. Размеры (в метрах) и взаимное расположение вибраторов показано
на рис. 7.10. Вибраторы идентичны и рассчитаны на работу в одном диапазоне при длине
волны 1 м (частота 300 МГц). При этой длине волны и требуется рассчитать развязку. Вол-
новое сопротивление фидеров 75 Ом. Заметим, что рассматриваемая ситуация весьма небла-
гоприятна с точки зрения обеспечения развязки, так как каждая из антенн согласована на
частоте помехи.
Вибратор 2
-0,5-
0,02
Вибратор 1
0,01
0,25
0,02
0,25
0,01
Рис. 7.10. Система двух вибраторов
Выполняя электродинамический анализ для пяти режимов возбуждения, находим токи в
проводниках — в вибраторах и в их отдельных плечах («половинках»). Найденные значения
токов представлены в табл. 7.3.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 311
Таблица 7.3. Токи в проводниках, А
Проводники
Вибратор 1
Верхнее плечо
вибратора 1
Нижнее плечо
вибратора 1
Вибратор 2
Верхнее плечо
вибратора 2
Нижнее плечо
вибратора 2
Режимы возбуждения
1
1,0
-
-
-
0,0161-i0,0084
0,0161-i0,0084
2
1,0
-
-
0,2864+ i 0,3072
-
-
3
-
0,0161-i0,0084
0,0161-i0,0084
1,0
-
-
4
0,016-i 0,0084
-
-
1,0
-
-
5
1,0
-
-
-1,0
-
-
При расчете ДН по формуле (7.36) было установлено, что наибольшее значение в мак-
симуме ненормированной ДН (по амплитуде) обеспечивает режим возбуждения 5, причем
это значение равно 1,219. К этому значению и были нормированы ДН для всех режимов. Ам-
плитудные ДН приведены на рис. 7.11, где слева показаны ДН в вертикальной плоскости,
справа — ДН в горизонтальной плоскости. ДН в вертикальной плоскости определены при
следующих азимутах: для режимов 1, 3, 5 — при нулевом; для режима 2 — при 75°; для ре-
жима 4 — при 105° (т.е. всякий раз в максимуме соответствующей ДН в горизонтальной
плоскости).
Для дальнейших расчетов выбраны направления (9о, ч/о) и (9', ч/): 9о = 6' = 90°, ч/о =0°,
ч/ = 90°. В обоих направлениях все ДН имеют ненулевые значения, оба направления перпен-
дикулярны осям проводников (напомним, что для первого направления это обязательное ус-
ловие).
Значения напряженности поля^ для режимов 1, 3, 5 определим по формуле (7.38) в на-
правлении (9о, \|/о) на расстоянии Ro = 1000 м (очевидно, что это расстояние соответствует
дальней зоне). В результате расчетов получены следующие значения поля, В/м:
Ех =ЕЪ = 0,0641; Е5 = 0,01243.
Расчет мощностей излучения выполним по формуле (7.27) с определением значений ДН
в вертикальной и горизонтальной плоскостях через 5°. В результате расчетов получены сле-
дующие значения, Вт: Р\= Ръ= 40,9; Р5 = 92,2.
Активные составляющие импедансов эквивалентной схемы, рассчитанные по формулам
(7.20), Ом: п = г2 = 92,2; г = -10,4.
Перейдем к расчету реактивных составляющих импедансов.
Определим значения ДН/К9, ч/),/2(9, ц/),/лф, v|/) в направлениях (9о, щ) и (9', ч/):
/ (90,u/0) = -0,0272-i0,5193; /2(90,u/0) =-Л (90,u/0) = -0,171-i0,3505;
^(6',ч/') =-0,4997+ i0,0174; f2 (6',ч/) = /4 {&W) = -0,626-i0,133 ■
Подставляя эти значения в (7.21), (7.22), находим параметры а\ и а2\
a, =0,9927 + i0,1662; a2 = -0,2346-i0,355 .
По значениям параметров а\ и а2 с помощью формул (7.23)-(7.25) находим реактивные
составляющие импедансов эквивалентной схемы, Ом: х = -33,1; х\ = -144,9; х2 = -84,2, и, та-
ким образом, имеем импедансы эквивалентной схемы, Ом:
z = -10,4-i33,l; zx =92,2-il44,9; z2 =92,2-i84,2.
По формулам (7.17) с учетом найденных импедансов эквивалентной схемы и заданных
волновых сопротивлений фидеров определяем Z-параметры:
Zn =l,091-i2,374; Z12 = -0,1386-i0,4417;
Z21 =-0,1386-i0,4417; Z22 = 1,091-i 1,565,
и окончательно по формуле (7.18) находим величину рабочего ослабления, характеризующе-
го развязку: а = 14,51 дБ.
312
ГЛАВА 7
Рис. 7.11. Расчетные амплитудные ДН системы двух вибраторов
при различных режимах возбуждения
7.4. Методы обеспечения внутриобъектовой ЭМС
Для обеспечения внутриобъектовой ЭМС РЭС используют следующие принципы разделе-
ния сигналов (излучений) РЭС: частотное, временное и пространственное.
Первый из названных методов состоит в обеспечении ЭМС РЭС за счет использования
таких правил назначения частот, которые исключали бы работу РЭС на совпадающих час-
тотах, а также возможность попадания основных, внеполосных и побочных излучений РПД
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 313
в основные, соседние и побочные каналы РПМ объекта. В случае невозможности подбора та-
ких частот возможно использование временного разнесения излучений РЭС, при которых ра-
бота некоторых РЭС осуществляется в различные не перекрывающиеся интервалы времени.
Можно уменьшить помехи, обусловленные внеполосными и побочными излучениями
РПД, а также помехи по побочным каналам приема, применяя на выходе ПРД дополнитель-
ные специальные фильтры, уменьшающие уровень излучения за пределами основной поло-
сы частот, которую занимает передаваемый сигнал. Другой метод, также рассмотренный
ниже, состоит в повышении развязки между антеннами и фидерами РЭС, расположенными
на одном объекте. Еще один приведенный в данном разделе метод обеспечения ЭМС РЭС,
расположенных на одном объекте, основан на применении электромагнитных экранов.
7.4.1. Выбор частот для дополнительных РЭС на объекте
Одним из важных мероприятий при размещении дополнительного РЭС на действующем
объекте является выбор таких частот приема и передачи, при которых обеспечивается со-
вместное функционирование РЭС при допустимо малом уровне непреднамеренных взаим-
ных радиопомех. При расчетах указанных частот должно быть исключено недопустимое
воздействие основного, внеполосных и побочных излучений нового РПД на основные и по-
бочные каналы приема действующих РПМ, а также недопустимое воздействие основных,
внеполосных и побочных излучений РПД объекта и излучений гетеродинов РПМ объекта
на основной и побочные каналы приема нового РПМ.
Для определения частот, запрещенных для применения, необходимо выполнить частот-
ный анализ и энергетический расчет в соответствии с разд. 7.3.1 и 7.3.2 с учетом парамет-
ров всех РЭС объекта, включая и дополнительное РЭС.
Задача выбора частоты, свободной от помех интермодуляции в РПМ и от интермодуля-
ционных излучений РПД объекта, для вновь устанавливаемого РЭС на объекте может быть
решена с использованием метода, описанного в [12]. Метод, позволяющий определить кана-
лы, свободные от интермодуляционных помех 3-го и 5-го порядка, основан на анализе раз-
ностей номеров каналов и сумм этих разностей: каналы должны выбираться так, чтобы раз-
ность между порядковыми номерами любых двух каналов не была равна сумме любых двух
других разностей каналов из последовательно расположенных каналов с фиксированным
шагом сетки частот.
Для проверки частот на отсутствие помех интермодуляции 3-го порядка можно исполь-
зовать также счетный и графический методы, описанные в [13]. Графический метод позво-
ляет также определить частоты каналов, пополняющих эту группу; такая задача возникает
при дополнении нескольких групп еще одним, например, вызывным каналом. Для опреде-
ления общего числа равноотстоящих каналов, из которых можно выбрать группу с задан-
ным числом каналов, можно использовать таблицы, также приведенные в [13]. Так, для вы-
бора 8 каналов, свободных от помех интермодуляции 3-го порядка, минимальное число ка-
налов равно 40. Имея одну группу каналов, можно образовать множество сходных групп,
прибавляя к каждому каналу исходной группы любое, но одно и то же число. Например, ес-
ли исходная группа имеет номера каналов 1, 3, 7, 17, 20, 28, 35, 40, то группа каналов 2, 4, 8,
18, 21, 29, 36, 41 также свободна от помех интермодуляции 3-го порядка.
Задача определения частоты, свободной от помех интермодуляции в РПМ и от интермо-
дуляционных излучений РПД объекта, для вновь устанавливаемого РЭС на объекте может
быть также решена методом выбора из частот, не входящих в перечень частот интермодуля-
ционных излучений РПД объекта (итоговую таблицу № 1, упомянутую в разд. 7.3.4). При
314
ГЛАВА 7
отсутствии частот, свободных от помех интермодуляции на объекте, необходимо выпол-
нить энергетический расчет в соответствии с разд. 7.3.2 для всех частот упомянутого переч-
ня и определить частоты, на которых условия ЭМС РЭС выполняются.
7.4.2. Технические методы уменьшения помех в комплексе РЭС объекта
Уменьшение взаимных помех при совместной работе РЭС на одном объекте достигается
в основном путем улучшения параметров РПД и РПМ, определяющих их ЭМС (защищен-
ность по цепям питания и управления, внеполосные и побочные излучения РПД, побочные
каналы приема РПМ), и увеличения электромагнитной развязки между устройствами объек-
та, в первую очередь между их антенно-фидерными устройствами. Для этого используют
дополнительные фильтры в цепях питания и управления, фильтры на входах РПМ и выхо-
дах РПД, ферритовые циркуляторы в фидерных трактах многоканальных радиопередающих
устройств, а также дополнительные экраны для отдельных узлов, устройств в целом, фиде-
ров и антенн.
Применение помехоподавляющих фильтров — основной способ ослабления кондуктив-
ных помех в цепях управления и электропитания РЭС. Для подавления таких помех в ос-
новном используют различные виды LC-фильтров, состоящие из Г-, Т- и П-образных звень-
ев, продольные ветви которых содержат индуктивности, а поперечные — емкости. Сочета-
ние различных типов таких звеньев позволяет получить крутизну характеристики затухания
фильтра 100 дБ на декаду и более. Помехоподавляющие фильтры включают как можно бли-
же к источнику помехи на пути ее распространения к рецептору помехи. Эффективность
фильтра характеризуется параметром ослабления помехи в месте ее влияния на рецептор.
С понижением рабочей частоты LC-фильтры становятся громоздкими, в этих случаях
используют активные фильтры на основе микросхем (операционных усилителей). В актив-
ном фильтре операционный усилитель преобразует импеданс подключаемой к нему RC-це-
пи так, что такой усилитель ведет себя как индуктивность.
Для подавления побочных излучений в трактах РПД используют различные типы
СВЧ-фильтров, подключаемых к их выходам. По принципу действия фильтры делятся на
отражающие, т.е. несогласованные с СВЧ-трактом вне полосы пропускания, и поглощаю-
щие — согласованные во всей полосе частот.
Высокий уровень выходной мощности РПД (до единиц киловатт) накладывает особые
требования к конструкции фильтра. Можно считать, что характеристики фильтра в полосе
пропускания являются удовлетворительными, если вносимые потери не превышают не-
скольких десятых долей децибел, а уровень согласования, характеризуемый коэффициен-
том стоячей волны (КСВН), значения 1,3. Более высокие значения этих параметров могут
приводить к тепловому перегреву элементов фильтра, к явлениям СВЧ-пробоя, ухудшению
качества и надежности передающей системы в целом. Потери, вносимые фильтром в полосе
заграждения, должны снижать уровни побочных излучений РПД до значений, не превы-
шающих существующие нормы.
Из всего многообразия фильтров, используемых при решении задач ЭМС в телерадио-
вещании, наиболее известны следующие.
Гребенчатые полосно-пропускающие фильтры (НПФ) на симметричных воздушно-по-
лосковых линиях содержат ряд однонаправленных стержней — резонаторов одинаковой
длины и разного диаметра, короткозамкнутых с одной стороны и разомкнутых с другой.
Со стороны разомкнутых концов резонаторы имеют укорачивающую емкость, которая ис-
пользуется для его подстройки на заданную частоту. Связь между стержнями — электро-
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 315
магнитная. В поперечном сечении стержни, как правило, круглые, как более технологичные
в изготовлении. Длина стержней 1/16 <ЫХ< 1/4, где X — длина волны для средней частоты
полосы пропускания. К достоинствам гребенчатых фильтров относят широкую область вне-
полосного подавления (при ЫХ = 1/8 подавляются четыре гармоники сигнала) и хорошую
конструктивную реализуемость для полосы пропускания до 10%. Недостатком гребенчатых
фильтров является высокая стоимость переменных высокодобротных и электропрочных
укорачивающих емкостей, что является основным сдерживающим фактором широкого при-
менения данных фильтров для высоких уровней мощности.
Встречно-стержневые ППФ состоят из отрезков линий четвертьволновой длины, ко-
роткозамкнутых на одном конце, разомкнутых на другом и расположенных навстречу друг
другу. Встречно-стержневые ГШФ в сравнении с гребенчатыми имеют повышенную элек-
тропрочность из-за отсутствия укорачивающих резонатор емкостей, но существенно проиг-
рывают в габаритах. К достоинству данных фильтров следует отнести возможность их точ-
ного синтеза по заданным требованиям к амплитудно-частотной характеристике, простоту
конструкции и настройки.
Широкое применение в I—III диапазонах ТВ получили ГШФ со спиральными резонато-
рами, состоящими из четвертьволновых короткозамкнутых отрезков линий в виде одно-
слойной спирали, помещенной в экранированный отсек, чтобы исключить потери излуче-
ния. Связь между резонаторами — электромагнитная. Спиральный резонатор имеет про-
стую конструкцию и очень компактен, его изготовление и настройка на резонансную часто-
ту не вызывает особых трудностей. По габаритным размерам и максимально допустимой
мощности проходящего сигнала ГШФ со спиральными резонаторами практически не имеет
конкурентов в I и II диапазонах ТВ. Основной их недостаток — отсутствие точных методик
конструктивного расчета по заданным требованиям.
Фильтры на LC-элементах в основном применяют в I—II диапазонах ТВ с уровнем мощ-
ности до 1 кВт. При увеличении выходной мощности РПД данные фильтры используют
на более низкой ступени суммирования выходной мощности.
Основные параметры телевизионных фильтров приведены в табл. 7.4.
Таблица 7.4. Параметры телевизионных фильтров
Тип фильтра
Гребенчатые ГШФ
Встречно-стержневые
ГШФ
ГШФ со спиральными
резонаторами
ГШФ на LC элементах
ПЗФ
ТВ диапазон
применения
III-V
IV-V
I—III
I—II
III-V
Допустимая
мощность, кВт
2
5
5
1
5
Потери в полосе
пропускания, дБ
0,3-0,5
0,3-0,5
0,3-0,5
0,2-0,4
0,2-0,4
Затухание в полосе
задерживания, дБ
60
60
65
45
40-50
Для подавления гармоник и побочных составляющих сигнала РПД применяют полосно-
задерживающие фильтры (ПЗФ) различных структур. При высоких уровнях проходящей
мощности наиболее эффективны ПЗФ, состоящие из параллельных четвертьволновых
шлейфов, разомкнутых на конце и соединенных между собой четвертьволновыми линиями.
Такая конструкция ПЗФ позволяет реализовывать фильтры с полосой подавления от не-
скольких долей мегагерц до октавного перекрытия.
316
ГЛАВА 7
В многоканальных системах передачи при объединении нескольких РПД на одну антен-
ну для уменьшения интермодуляционных помех, возникающих на нелинейностях выход-
ных каскадов РПД, наряду с фильтрами используют ферритовые циркуляторы, пропускаю-
щие с минимальными потерями сигнал РПД в антенну и препятствующие прохождению его
на выходы других РПД многоканальной системы. Кроме положительного эффекта по
уменьшению интермодуляционных составляющих в излучаемом многоканальном сигнале,
использование циркуляторов повышает надежность работы РПД, так как циркуляторы по-
глощают также собственный сигнал, отраженный от антенны в случае ее рассогласования
или поломки. РПД с использованием циркуляторов всегда работают на нагрузку с КСВН
близким к 1, что резко повышает надежность работы РПД и системы в целом.
Снижение чувствительности РПМ по побочным каналам в основном решается при раз-
работке аппаратуры на схемотехническом уровне. Некоторый эффект может дать включе-
ние дополнительного фильтра на входе РПМ. Снижение уровня прямой наводки на входы
УПЧ и УНЧ достигается дополнительным экранированием этих каскадов или РПМ в целом.
7.4.3. Методы повышения развязки между антеннами РЭС
Основные механизмы возникновения помех в антенно-фидерных трактах различных радио-
технических систем обусловливают целесообразность использования следующих основных
методов повышения развязки:
- оптимальное взаимное расположение антенн на приемо-передающих радиотехниче-
ских объектах;
- применение поляризационного разнесения (использование близкорасположенных из-
лучателей с различным типом поляризации);
- учет при размещении на объекте направленных свойств антенн, а также влияния ме-
таллоконструкций опор;
- использование экранирующих свойств элементов металлоконструкций опоры, а также
дополнительных экранирующих структур.
Остановимся подробнее на последнем методе.
Металлическая антенная опора оказывает влияние как на характеристики отдельной ан-
тенны, так и на характеристики развязки между антеннами при их размещении на общей
опоре или при близкорасположенных опорах различных антенн, причем влияние металло-
конструкций может как увеличивать, так и уменьшать уровень развязки. Точный расчет раз-
вязки между близко расположенными антеннами с учетом элементов опоры и иных метал-
локонструкций, как уже было отмечено выше (см. разд. 7.3.6), должен проводиться на осно-
ве использования строгих электродинамических методов с включением в состав модели
электродинамической системы всех проводников исследуемых антенн и металлоконструк-
ций, включая специально вводимые дополнительно пассивные элементы. При этом за счет
варьирования геометрических параметров электродинамической системы (с учетом ограни-
чений принципиального и конструктивного характера) может быть выбран вариант, опти-
мальный как по характеристикам назначения, так и с точки зрения ЭМС.
В то же время приближенная оценка степени и характера влияния отдельных металло-
конструкций на развязку между антеннами может быть проведена на основе анализа резуль-
татов решения относительно простых модельных задач. Это позволяет оценить уровень раз-
вязки, обосновать использование дополнительно пассивных элементов и выбрать компоно-
вочное решение, близкое к оптимальному, которое затем может быть уточнено на основе
электродинамического анализа.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 317
В качестве таких модельных задач целесообразно рассмотреть следующие основные ва-
рианты взаимного расположения антенн и металлоконструкций [28, 29]:
1) два вертикальных симметричных вибратора, разнесенных по горизонтали и располо-
женных на одной высоте по обе стороны от металлоконструкции, которая представляет со-
бой вертикально ориентированный цилиндрический проводник (рис. 7.12);
2) два вертикальных симметричных вибратора, разнесенных по вертикали и располо-
женных вблизи вертикально ориентированного цилиндрического проводника (рис. 7.13);
3) два горизонтальных симметричных вибратора, разнесенных по вертикали и располо-
женных вблизи вертикально ориентированного цилиндрического проводника (рис. 7.14).
-ф-
л,
Рис. 7.12. Два вертикальных
симметричных вибратора,
разнесенных по горизонтали
Рис. 7.13. Два вертикальных
симметричных вибратора,
разнесенных по вертикали
Рис. 7.14. Два горизонтальных
симметричных вибратора,
разнесенных по вертикали
Вариант 1 (рис. 7.12) соответствует модельной задаче исследования влияния на развяз-
ку ограниченных по высоте металлоконструкций (например, из состава технологического
оборудования башни или мачты [16]) или пояса опоры (при достаточно большой длине вер-
тикального проводника).
При горизонтальной ориентации вибраторов и проводника можно исследовать влияние
горизонтальных элементов, в частности распорок башен.
Вариант 2 (рис. 7.13) соответствует модельной задаче исследования развязки в излу-
чающих системах, размещенных на общей электрически тонкой опоре или на поясе башни с
разнесением по высоте взаимодействующих антенн. При горизонтальной ориентации воз-
никает возможность исследовать развязку при горизонтальном разнесении антенн вдоль
распорки или иного горизонтального элемента опоры.
Вариант 3 (рис. 7.14) соответствует модельной задаче исследования влияния на развяз-
ку горизонтального смещения вертикального элемента относительно плоскости электриче-
ской симметрии взаимодействующих горизонтальных вибраторов.
На рис. 7.15 в качестве примера приведены результаты расчетов для варианта 1. Расче-
ты проводились методом, изложенным в разд. 7.3.6. Графики развязки В даны в зависимо-
сти от вертикального размера / металлоконструкции. При этом различным кривым соответ-
ствуют следующие значения остальных геометрических параметров:
318
ГЛАВА 7
- кривая 7: расстояние между вибраторами по горизонтали г = 1,25 X, радиус вертикаль-
ного проводника (металлоконструкции) а = 0,0075 X;
- кривая 2\г= 1,25 Х,а = 0,015 X;
- кривая 3: г = 0,625 Х,а = 0,0075 X;
- кривая 4: г = 0,625 X, а = 0,015 X.
В, дБ
28
26
24
22
20
18
0 0,25 0,5 0,75 1,0 /А,
Рис. 7.15. Зависимость развязки полуволновых вибраторов,
изображенных на рис. 7.13, от размеров элемента опоры:
1 — г= >\,25Х,а = 0,0075Х;2 — г = 1,25^,^ = 0,015^;
3 — г= 0,625^, а = 0,0075Х;4 — г= 0,625^, а = 0,015 X
Предельные значения развязки В при / —» 0 соответствуют полному отсутствию метал-
локонструкции, т.е. взаимодействию вибраторов в свободном пространстве.
Асимптотические значения В при / —»оо соответствуют расположению вибраторов
вблизи весьма протяженных элементов — поясов, распорок и т.д. Расчетные асимптотиче-
ские значения для различных кривых:
- кривая 1\В = 26,8 дБ;
- кривая 2: В = 27,5 дБ;
- кривая 3: В = 23,5 дБ;
- кривая 4: В = 24,3 дБ.
Из графиков рис. 7.16 видно, что влияние металлоконструкции достаточно велико. При
относительно малой ее длине развязка уменьшается, затем (вблизи резонансного значения
длины) резко увеличивается, после чего монотонно уменьшается, асимптотически стремясь
к соответствующим предельным значениям. Увеличение развязки вблизи резонансного зна-
чения / достаточно заметно: примерно на 5 дБ (по отношению к асимптотическому значе-
нию) при г = 1,25 X и на 10 дБ при г = 0,625 X. При этом максимальное значение развязки
относительно слабо зависит от расстояния между вибраторами г. Это позволяет при нали-
чии ограничений на пространственное разнесение антенн увеличить развязку за счет ис-
пользования специальных пассивных элементов. Следует отметить, что для этих же целей
могут использоваться и штатные элементы конструкций опор, электрически «рассеченные»
в необходимых местах с помощью металлических изоляторов типа «четвертьволновый ста-
кан» [16].
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 319
Что касается влияния радиуса металлоконструкции а, то из результатов расчета следует,
что оно сводится к некоторому уменьшению резонансной длины металлоконструкции и не-
которому увеличению экранирующего действия (развязки) при увеличении радиуса. На
максимальное значение величины развязки (вблизи резонансного значения /) радиус метал-
локонструкции влияет относительно слабо.
Примеры.
1. Две передающие антенны (полуволновые вибраторы, работающие на частотах около
870 МГц) размещены на общей достаточно длинной опоре (/ » X) диаметром 10 мм соглас-
но рис. 7.13. Оценим минимальное расстояние между вибраторами, при котором развязка
превысит 27 дБ.
Длина волны X = 300/870 « 0,345 м. Соответственно а/Х = 0,005/0,345 = 0,0145. По гра-
фикам рис. 7.16 и приведенным выше результатам расчетов асимптотических значений раз-
вязки определяем, что при ИХ » 1 и а/Х = 0,015 развязка!? > 27 дБ при г/Х > 1,25 (кривая 2
на рис. 7.16). Расстояние между вибраторами должно удовлетворять условию г > 1,25-0,345 »
^ 0,431 м.
2. Две передающие антенны (полуволновые вибраторы, работающие на частотах около
300 МГц) размещены на диэлектрической опоре. Расстояние между вибраторами 625 мм.
Определим развязку между антеннами, длину дополнительного пассивного элемента (про-
водник радиусом 7,5 мм), который нужно установить между вибраторами (см. рис. 7.13) для
максимизации развязки, и эффект увеличения развязки при установке дополнительного эле-
мента.
Длина волны X = 300/300 = 1 м. Электрическое расстояние между вибраторами г/Х =
= 0,625. Электрический радиус дополнительного элемента: а/Х = 0,0075. Таким образом, за-
данные условия соответствуют кривой 3 на рис. 7.16. По графику определяем, что при отсут-
ствии дополнительного элемента (/ —> 0) развязка Во » 19,5 дБ. Резонансная длина элемента
/ = 0,55 X = 0,55 м. Развязка с установленным дополнительным элементом В\ » 29,5 дБ. Установ-
ка дополнительного элемента повысит развязку на 10 дБ.
7.4.4. Методы обеспечения ЭМС РЭС при помощи
электромагнитных экранов
При конструировании различных РЭС обычно добиваются достаточно высокой эффектив-
ности экранирования корпусов и других конструктивных узлов и элементов, обеспечиваю-
щей выполнение требований к уровню паразитных электромагнитных излучений изделия
или (и) его электромагнитной восприимчивости [30]. Однако в условиях неординарной
электромагнитной обстановки при недостаточной эффективности других мер для обеспече-
ния требований по ЭМС могут использоваться дополнительные электромагнитные экраны.
При этом целью экранирования является либо защита оборудования от воздействия внеш-
них полей, либо, напротив, локализация излучения каких-либо средств, препятствующая
проявлению этих излучений в окружающей среде.
Установка дополнительных экранов в случае необходимости применяется в местах раз-
мещения передающего и приемного оборудования, в трассах (каналах) прокладки высоко-
частотных фидеров и т.д. Наряду с обеспечением ЭМС РЭС применение электромагнитных
экранов позволяет решать и ряд других задач, среди которых защита информации в поме-
щениях и технических каналах, защита персонала от повышенного уровня электромагнит-
ных полей и т.д.
Эффективность экранирования [30, 31], дБ, определяется степенью ослабления состав-
ляющих (электрической, магнитной) или энергии поля, определяемой как отношение дейст-
320
ГЛАВА 7
вующих значении напряженности полей или плотности потока энергии в данной точке про-
странства при отсутствии и наличии экрана:
Kv
Ех
:201g^:
К
F Н
кЕ+кн
(7.39)
где КЕ — коэффициент экранирования по электрической составляющей, Кн — коэффициент
экранирования по магнитной составляющей, Кп — коэффициент экранирования по плотно-
сти потока энергии, Е0 (Но) — напряженность электрической (магнитной) составляющей
поля в отсутствии экрана, Е\ (Н\) — напряженность электрической (магнитной) составляю-
щей поля при наличии экрана в той же точке пространства.
Строгое решение электродинамической задачи экранирования, тем более в общем виде,
весьма затруднительно. Обычно в зависимости от типа решаемой задачи рассматривают
различные виды экранирования: электрическое, магнитостатическое или электромагнитное.
Последнее является наиболее общим и часто применяемым, так как в большинстве случаев
экранирования приходится иметь дело либо с переменными, либо с флуктуирующими и ре-
же — действительно со статическими полями.
Теоретические и экспериментальные исследования [30, 31] показали, что форма экрана незна-
чительно влияет на его эффективность. Главными факторами, определяющими качество экрана,
являются радиофизические свойства материала и конструкционные особенности. Для оценки эф-
фективности экранирования экранов, дБ, широко используют приближенный анализ, основанный
на представлении коэффициента экранирования как суммы отдельных составляющих:
Кп = Кпотл + ^отр + ^Н ОТр, (7.40)
где слагаемое Киотя связано с поглощением электромагнитной энергии в материале экрана,
^отр — с отражением электромагнитной волны экраном, а Кн отр учитывает многократные
внутренние переотражения волны от поверхностей экрана.
Для электрически толстых экранов (толщина экрана существенно превышает толщину
скин-слоя), к которым относятся практически все экраны, применяемые в целях обеспече-
ния ЭМС [31], двумя последними слагаемыми в (7.40) можно пренебречь. Тогда эффектив-
ность экранирования, дБ, определяется затуханием волны в металле (по экспоненциальному
закону), и для экрана толщиной d, мм, коэффициент экранирования
Kn = Kd, (7.41)
где К— коэффициент ослабления, определяемый электрофизическими свойствами металла.
В табл. 7.5 приведены коэффициенты ослабления для некоторых распространенных ма-
териалов.
Таблица 7.5. Коэффициент ослабления электромагнитных волн в металлах, К, дБ/мм
Частота,
МГц
ОД
0,3
1,0
3,0
10,0
30,0
100,0
300,0
1000,0
Металл
Сталь
47,6
52,0
56,5
60,8
65,6
69,5
75,6
77,4
81,6
Медь
32,3
37,1
42,3
47,2
52,3
57,1
62,3
67,6
72,3
Алюминий
29,5
34,3
39,5
44,1
49,5
54,3
59,5
64,1
69,5
Цинк
26,4
31,2
37,5
40,8
46,4
51,1
56,3
60,8
66,4
Латунь
25,6
26,8
35,6
40,0
45,6
50,4
55,6
60,0
65,6
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ 321
Пример. Рассчитать минимальную толщину стенок экранирующего стального бокса
для установки РПМ, если в месте установки имеется мощная помеха (плотность потока
энергии 5 Вт/см2) на частоте 320 МГц, а по условиям эксплуатации РПМ не должен превы-
шаться уровень 1 мВт/см2.
Необходимый коэффициент экранирования (7.39): Кп > 101g(5000/l) да 37 дБ.
По табл. 7.5 для стали на частоте 300 МГц находим К= 77,4 дБ/мм. Использование дан-
ных для частоты 300, а не 320 МГц, в данном случае оправдано, так как эффективность экра-
нирования растет с ростом частоты, поэтому полученный результат обеспечит выполнение
заданного требования с некоторым запасом. С учетом (7.41) находим d> Ъ1П1 ,А да 0,5 мм.
Контрольные вопросы к главе 7
1. Назовите основные причины усложнения электромагнитной обстановки на объектах размещения
РЭС радиосвязи и телерадиовещания в современных условиях.
2. Каковы специфические особенности обеспечения внутриобъектовой ЭМС по сравнению с межобъек-
товой?
3. Назовите и кратко охарактеризуйте основные этапы расчета ЭМС РЭС объекта.
4. Опишите порядок парной, групповой и комплексной оценки ЭМС РЭС объекта.
5. Охарактеризуйте основные виды побочных и внеполосных излучений.
6. Что такое основной, соседний и побочный каналы приема?
7. Опишите основные виды помех и механизмы их возникновения.
8. По каким признакам можно предположительно установить пути проникновения помехи в радиопри-
емное устройство?
9. Назовите и охарактеризуйте основные нормируемые технические параметры радиопередающих уст-
ройств, определяющие ЭМС РЭС.
10. Назовите и охарактеризуйте основные нормируемые технические параметры радиоприемных уст-
ройств, определяющие ЭМС РЭС.
11. Назовите и охарактеризуйте общие нормируемые технические параметры РЭС, определяющие
ЭМС.
12. Опишите цели и содержание этапа частотного анализа при расчетной оценке ЭМС. Что такое потен-
циально несовместимые пары РЭС?
13. Чем (и почему) отличается расчет частот побочных каналов приема для радиоприемных устройств с
однократным и многократным преобразованием частоты?
14. Поясните принцип определения частот интермодуляции.
15. Какими факторами определяется плотность потока энергии поля, создаваемого антенной радиопере-
дающего устройства — источника помехи в месте расположения антенны радиоприемного устройст-
ва — рецептора помехи?
16. Как определяется мощность помехи на входе радиоприемного устройства?
17. Что такое «условие дальней зоны»? Применим ли (и при каких условиях) подход, основанный на рас-
чете плотности потока энергии, если это условие не выполняется?
18. Как влияют на уровень мощности помехи характеристики антенн, взаимная ориентация главных ле-
пестков их ДН, несовпадение поляризаций, потери в фидерном тракте, расстояние до источника по-
мехи?
19. Что такое приведенная к входу радиоприемника мощность помехи? От каких факторов она зависит?
20. При каких условиях вместо мощности нескольких помех от разных источников допускается использо-
вать мощность преобладающей и эквивалентной помехи? Как они определяются?
21. Как определяется допустимая мощность радиопомехи на входе радиоприемника? Как определяется
допустимая мощность радиопомехи на входе радиоприемника при учете явлений блокирования и пе-
рекрестных искажений?
22. Чем определяются и как рассчитываются частоты интермодуляционных излучений радиопередатчи-
ков? Как рассчитывается мощность интермодуляционной помехи на выходе радиопередатчика?
23. Что такое внеполосныи коэффициент усиления антенны? Чем обусловлен выбор этого параметра
для анализа антенн с точки зрения ЭМС? Какие факторы определяют его резонансный характер?
24. В каких случаях и по каким причинам для расчета ЭМС должны использоваться строгие электроди-
намические модели антенных систем и соответствующие методы их анализа?
25. Поясните принципы построения четырехполюсной модели для пары взаимодействующих антенн, ее
анализ на основе суперпозиции парциальных возбуждений, метод определения импедансных харак-
теристик и развязки.
322
ГЛАВА 7
26. Охарактеризуйте основные принципы разделения сигналов в рамках обеспечения внутриобъектовои
ЭМС.
27. Опишите принципы выбора частот, свободных от помех интермодуляции, для РЭС, расположенных
на одном объекте.
28. Как зависит допустимый уровень помех на входе приемника от двух мешающих передатчиков от ве-
личины интермодуляционной избирательности приемника?
29. Какие методы применяются для уменьшения помех, обусловленных внеполосными и побочными из-
лучениями передатчиков, и помех по побочным каналам приема?
30. Опишите принцип работы и основные типы фильтров кондуктивных помех.
31. Опишите принцип работы и основные типы фильтров подавления побочных колебаний в трактах пе-
редачи.
32. Опишите основные методы повышения развязки между расположенными на объекте антеннами.
33. В каких случаях для обеспечения ЭМС применяются дополнительные экраны? Чем определяется
эффективность экранирования?
Глава о
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
Под индустриальными радиопомехами (ИРП) понимают электромагнитные помехи в диапа-
зоне радиочастот, создаваемые электрическими и электронными устройствами всех видов и
назначений, кроме радиопередающих устройств, работающих на присвоенных им частотах.
Индустриальные радиопомехи создаются электрооборудованием и приборами, компь-
ютерами и телевизорами, электротранспортом и автомобилями, линиями электропередачи
и другими техническими средствами. При работе электроустройств радиопомехи возника-
ют вследствие резких изменений тока и напряжения в электрических цепях, зачастую со-
провождающихся искрением, например при разрывах контактов или при скольжении ще-
ток электрических машин по коллектору. В результате создается непрерывный спектр ра-
диопомех, охватывающий полосу частот, используемую для радиосвязи, радиовещания и
телевидения.
Источники ИРП достаточно плотно размещены в пространстве, часто в непосредствен-
ной близости от радиоэлектронных средств (РЭС). Поэтому, несмотря на меньшую мощ-
ность на радиочастотах в сравнении с радиостанциями, ИРП в значительной степени опре-
деляют электромагнитную обстановку (ЭМО), и их устранение является одной из основных
задач в обеспечении нормальных условий работы РЭС. Таким образом, процедура управле-
ния использованием радиочастотного спектра (РЧС) включает мероприятия по регулирова-
нию ИРП.
В отличие от естественных радиопомех для ИРП имеются возможности регулирования
их не только в рецепторах, т.е. аппаратуре, подверженной влиянию ИРП, но и в местах их
возникновения (на источнике помех). Уровни ИРП на источнике ограничиваются до допус-
тимых значений. Требования к допустимым уровням регламентируются нормативными до-
кументами — Нормами Государственного комитета по радиочастотам (ГКРЧ), Государст-
венными стандартами, ведомственными нормативными актами. В общей сложности отече-
ственная нормативная база состоит из десятков нормативных документов.
Устройства-источники ИРП подвергаются контролю качества по параметрам электро-
магнитной совместимости (ЭМС) при сертификации и выпуске. Устройства, не отвечающие
требованиям нормативных документов, не получают одобрения.
Для ограничения ИРП на источнике используют различные средства помехоподавле-
ния: искрогасители, отражающие и поглощающие фильтры и экраны, дроссели, симметри-
рующие устройства, заземление и др. [1-4]. На основе методов фильтрации и экранирова-
ния разрабатывают конструкции, минимизирующие уровни помех.
Задачу обеспечения ЭМС РЭС и источников ИРП решают при проектировании и пуско-
наладке приемо-передающих центров радиовещания, телевидения и практически всех видов
радиосвязи. Проблема обеспечения ЭМС научной аппаратуры и служебных систем на борту
космических аппаратов решается на всех стадиях разработки космического проекта. Вопро-
сы борьбы с ИРП актуальны для локальных объектов военного и гражданского назначения
в авиации, морском и речном флоте, для транспортных средств всех видов и назначений.
324
ГЛАВА 8
С течением времени проблема ИРП не становится менее актуальной. Технический про-
гресс постоянно увеличивает как число устройств-источников помех, так и число уст-
ройств-рецепторов. Поэтому и сегодня специалисты всех стран мира активно работают
в этой области.
Исследования ИРП и борьба с ними были начаты в 20 годы XX века. В 1933 г. в Париже
была проведена конференция, участники которой постановили, что неотложная междуна-
родная проблема во избежание трудностей при обмене товарами и услугами — разработка
унифицированных норм и методов измерений ИРП.
Результатом этой встречи было создание Международного специального комитета по ра-
диопомехам (Comite International Special des Perturbations Radioelectriques, CISPR/СИСПР),
входящего в состав Международной электротехнической комиссии (МЭК). Советский Со-
юз, правопреемником которого является Россия, вступил в СИСПР в 1947 г. Сегодня
35 стран являются членами СИСПР; их представители работают по программам шести тех-
нических подкомитетов (ПК):
- ПК А «Измерения радиопомех и статистические методы»;
- ПК В «Помехи, относящиеся к промышленным, научным и медицинским радиочас-
тотным установкам, другим (крупным) промышленным установкам, воздушным ли-
ниям электропередачи, высоковольтному оборудованию и системам с электротягой»;
- ПК D «Электромагнитные помехи, относящиеся к электрическому/электронному обо-
рудованию автомобилей и устройствам, содержащим двигатели внутреннего сгора-
ния»;
- ПК F «Помехи, относящиеся к бытовым приборам, инструментам, осветительному
оборудованию и подобным установкам»;
- ПК Н «Нормы для защиты радиослужб»;
- ПК I «Электромагнитная совместимость оборудования информационных технологий,
оборудования мультимедиа и приемников».
Стандарты, разработанные в рамках СИСПР, носят рекомендательный характер и слу-
жат основой для разработки региональных и национальных нормативных документов. Се-
годня СИСПР предлагает 38 публикаций и технических отчетов, содержащих нормы, мето-
ды измерений, технические требования к средствам измерений и др.
В Европе нормативные документы разрабатывают две общеевропейские организации
по стандартизации: Европейский комитет по стандартизации в электротехнике (CENELEC)
и Европейский институт стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI).
На международном, региональном и национальном уровнях проводятся работы по гар-
монизации нормативных документов в области ЭМС и, в частности, ИРП. Страны-члены
международных организаций принимают меры по сокращению различий в области метро-
логии, стандартизации и сертификации за счет использования в этих областях документов,
согласованных на международном уровне.
8.1. Рецепторы ИРП
Радиосредства всех видов и назначений составляют важнейший класс рецепторов помех.
ИРП оказывают мешающее воздействие на прием сигналов радиовещания (РВ), телевиде-
ния (ТВ) и радиосвязи. При приеме РВ программ помехи проявляются в виде щелчков и
тресков. При приеме ТВ программ признаками мешающего воздействия ИРП являются
рябь, нарушения синхронизации, снег на экране, искажения цвета и изображения и, в ряде
случаев, полное исчезновение изображения. Различные виды радиосвязи также подвержены
влиянию ИРП — от незначительного снижения качества до срыва связи.
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
325
Начало борьбы с ИРП в 30-е годы XX века проходило под флагом защиты от помех
служб радиосвязи и радиовещания. В качестве исторической справки в табл. 8.1 приведены
виды радиосвязи середины XX века и соответствующие отношения полезного сигнала к по-
мехе, обеспечивающие нормальный радиоприем. Материал взят из публикации 1951 г. [5].
Таблица 8.1. Отношение полезного сигнала к помехе,
обеспечивающее нормальный радиоприем
Род работы
Незатухающая телеграфия:
- прием на слух
- прием на записывающий аппарат
- прием на буквопечатающий аппарат
Прием черно-белых статических
изображений при полосе частот 3000 Гц
Коммерческая телефония
Радиовещание
Отношение сигнал/помеха, А0, дБ
Едва удовлетворительный
прием
-5...+ 5
5...10
15...20
5...10
10...15
15...20
Вполне хороший
прием
5...10
10...20
25...30
10...20
25...35
30...100
Позже, в конце 50-х годов, к службам, требующим защиты от ИРП, добавилось телеви-
дение. В настоящее время в перечень радиослужб-рецепторов ИРП входит множество видов
фиксированной и подвижной радиосвязи (сотовая, транкинговая, абонентский радиодоступ,
спутниковая связь, телевизионное и ЧМ вещание и др.). В ПК Н СИСПР в 2003 году открыто
новое направление «База данных характеристик радиослужб» [6] с целью сбора техниче-
ской информации, необходимой для оценки мешающего действия ИРП различным службам
радиосвязи.
Второй класс рецепторов ИРП — электронная аппаратура всех видов и назначений. Все
большее значение приобретает проблема восприимчивости такой аппаратуры к ИРП. Это
явление становится все более заметным по двум причинам: во-первых, постоянно увеличи-
вается распространение и взаимодействие электронных изделий во всех сферах повседнев-
ной жизни и, во-вторых, современное оборудование с микропроцессорами и пластмассовы-
ми корпусами, как правило, обладает худшей устойчивостью к электромагнитным полям.
Восприимчивость к помехам сегодня является серьезной проблемой электронных устройств
многих видов, особенно тех, функционирование которых связано с безопасностью или эко-
номикой.
В [7] приведены примеры зарегистрированных случаев электромагнитной несовмести-
мости технических средств:
- электромагнитный импульс от пьезоэлектрического прикуривателя сигарет вызывал
открытие заграждающего барьера перед автостоянкой, и водители получали возмож-
ность парковаться бесплатно;
- опускание пантографов электровозов воздействовало на установленное поблизости
оборудование железнодорожной сигнализации и управления, вызывая появление сиг-
налов «опасность» и переключение светофоров на красный свет;
- в 60-е годы на одной из атомных электростанций под влиянием ИРП неоднократно
срабатывала защитная система «гашения» атомного реактора;
- в войне за Фолклендские острова радиолокатор из-за помех не обнаружил запуск ра-
кеты противника, в результате был потоплен корабль «Шеффилд».
326
ГЛАВА 8
В обзоре Международной авиационной федерации сообщалось о 97 событиях, которые
привели или могли привести к трагическим результатам. Все они связаны с воздействием на
системы управления самолетом помех от электронных устройств, используемых пассажира-
ми в полете: компьютеров, проигрывателей компакт-дисков, сотовых телефонов и др.
Устройства-рецепторы двух описанных классов принципиально отличаются друг от
друга следующим.
Радиоприемное устройство предназначено для приема сигналов по антенному входу, на
котором могут одновременно появиться полезный и мешающий сигналы. Этот путь проник-
новения ИРП в приемник является основным. Дополнительные пути проникновения: по
проводам заземления, по цепям питания. Кроме того, если приемник плохо экранирован, то
помехи могут приниматься непосредственно его контурами.
Электронное устройство-рецептор второго класса не предназначено для приема сигна-
лов, и основным путем воздействия на них ИРП будет тот, который для приемников счита-
ется дополнительным. Если предположить, что на этом пути помехи устранены, то элек-
тронное устройство станет невосприимчивым к ИРП, в то время как радиоприемник про-
должит реагировать на помехи.
Именно поэтому и сегодня, как в первой половине XX века, СИСПР декларирует, что
главный объект его внимания и защиты — средства радиосвязи [8].
8.2. Классификация ИРП
Индустриальные радиопомехи делятся на множество групп, классов и подклассов в зависи-
мости от среды распространения, спектрального состава, механизма образования и воздей-
ствия на рецептор.
По функциональному назначению устройства-источники ИРП делятся на следующие
основные группы:
- бытовые приборы и устройства;
- электрическое световое оборудование;
- автомобили и устройства с двигателями внутреннего сгорания;
- промышленные, научные, медицинские и бытовые высокочастотные устройства;
- высоковольтные воздушные линии электропередачи (ЛЭП) и электрические подстанции;
- системы с электротягой;
- приемники звукового и телевизионного вещания и другая бытовая радиоэлектронная
аппаратура (БРЭА);
- оборудование информационных технологий (ОИТ).
К бытовым приборам и устройствам относятся электрические инструменты, регули-
рующие устройства на полупроводниковых приборах, электрические медицинские приборы
с приводом от электродвигателей, электрические и электронные игрушки; кино- и диапро-
екторы, холодильники, стиральные машины, электробритвы и т.д. Данные устройства пред-
назначены для использования в жилых домах или подключения к электрическим сетям жи-
лых домов. Помехообразующими элементами бытовых приборов и устройств являются кол-
лекторные электродвигатели, коммутирующие и переключающие системы, выпрямитель-
ные схемы и т.п. ИРП от бытовых приборов и устройств могут оказывать мешающее дейст-
вие радиоприему в полосе частот 0,15... 1000 МГц.
Электрическое световое оборудование широко используют в жилых домах, производст-
венных помещения, на улицах и т.д. К данной группе источников ИРП относятся светиль-
ники с лампами накаливания и с люминесцентными лампами, оборудование ультрафиоле-
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
327
тового и инфракрасного излучения и т.п. В светильниках с люминесцентными лампами по-
мехообразующими элементами являются собственно люминесцентные лампы и схемы для
их зажигания. Причиной возникновения ИРП в лампе является непостоянство электриче-
ских характеристик при газовом разряде и их значительный разброс в партии однотипных
изделий. Индустриальные помехи от электрического светового оборудования проявляются
на частотах ОД5...600 МГц.
Автомобили и устройства с двигателями внутреннего сгорания являются одним из
наиболее распространенных источников ИРП. Наиболее значимый вклад в ЭМО автомоби-
ли вносят в городах и на транспортных магистралях. Основным помехообразующим эле-
ментом в автомобилях и устройствах с двигателями внутреннего сгорания является система
зажигания. Индустриальные помехи от системы зажигания представляют собой поток пачек
импульсов длительностью от наносекунд до миллисекунд. Кроме систем зажигания, источ-
никами ИРП служат бортовые компьютеры, электронное и электрическое оборудование ав-
томобиля. Для оценки ЭМС автотранспорта и РЭС, расположенных вне автомобиля, в том
числе РЭС систем подвижной связи, рассматриваются суммарные ИРП от потока автомоби-
лей. В этом случае параметры ЭМС зависят также от автомобильного трафика. Индустри-
альные помехи от автомобилей могут оказывать мешающее действие радиоприему на час-
тотах от 0,15 МГц до 4 ГГц.
Промышленные, научные и медицинские {ПИЩ устройства представляют отдельную, с
точки зрения управления использованием РЧС, группу источников ИРП. Основным поме-
хообразующим элементом ПНМ устройств является генератор, частота излучения которого
задана. Частоты основного излучения ПНМ устройств определены МСЭ на первичной ос-
нове. В России частоты излучения ПНМ устройств определены на вторичной основе, одна-
ко число выделенных частот больше. ИРП в ПНМ устройствах образуются на частоте ос-
новного излучения и частотах гармонических составляющих. Кроме того, источниками
ИРП являются цепи питания, контроля и управления. К ПНМ устройствам относятся про-
мышленное оборудование для индукционного, диэлектрического и СВЧ нагрева, аппараты
для сварки металла, труб, пластмасс, генераторы сигналов, анализаторы спектра, синхрофа-
зотроны, установки для микроволновой и коротковолновой терапии, инфракрасные и СВЧ
печи для приготовления продуктов и т.п. Радиопомехи, создаваемые гармониками ПНМ
устройств, работающих на выделенной частоте 2,45 ГГц, могут оказывать мешающее воз-
действие на радиоприем на частотах до 18... 20 ГГц.
Высоковольтные воздушные линии электропередачи представляют протяженный источ-
ник помех. Помехообразующими элементами ЛЭП являются коронные разряды на прово-
дах и разряды на изоляторах и арматуре. ИРП, образованные короной на проводах, преобла-
дают на частотах 20...30 МГц. ИРП, образованные разрядами на изоляторах и арматуре ли-
нии, проявляются на частотах до нескольких гигагерц. Уровень ИРП в значительной степе-
ни зависит от конструкции и напряжения ЛЭП, а также от погодных условий. При дожде
уровень ИРП, создаваемых коронными разрядами на проводах, может увеличиваться на
20 дБ по сравнению с уровнем радиопомех в сухую погоду. Общее электромагнитное поле
ИРП от ЛЭП представляет собой сумму отдельных полей от каждого источника.
К системам с электротягой как к комплексному источнику ИРП относятся электрифи-
цированные железные дороги и городской электротранспорт. Помехообразующими элемен-
тами систем с электротягой являются подвижной состав, контактная сеть, линии энерго-
снабжения, тяговые подстанции, электродепо, устройства сигнализации, централизации и
блокировки. Наиболее высокий уровень ИРП от подвижного состава возникает в процессе
токосъема с контактного провода. Этот уровень крайне нестабилен и в значительной степе-
ни зависит от условий токосъема, определяемых конструкцией токоприемника, материалом
328
ГЛАВА 8
контактирующих пластин пантографов и контактного провода, системой подвески и натя-
жением проводов, силой контактного давления, скоростью движения, состоянием пути.
В данном случае ИРП могут создаваться в виде одиночных импульсов, пачек импульсов и
непериодических импульсных последовательностей. ИРП от систем с электротягой могут
нарушать радиоприем на частотах до 1... 2 ГГц.
К группе звуковых и телевизионных вещательных приемников и другой БРЭА относятся
видеомагнитофоны, магнитофоны, усилители и т.п. Помехообразующими элементами
БРЭА являются гетеродины, модуляторы, источники питания и др. Основным отличием
звуковых и ТВ приемников от других бытовых устройств является то, что дополнительным
элементом, излучающим ИРП, служит антенный кабель. Индустриальные помехи от звуко-
вых и телевизионных приемников проявляются в полосе частот до нескольких гигагерц.
К оборудованию информационных технологий относятся компьютеры, факсимильные
и телефонные аппараты, кассовые терминалы, устройства для считывания кодов и т.п.
Помехообразующими элементами являются источники питания, особенно импульсные,
контактные устройства, задающие генераторы и др. Тактовая частота задающих генерато-
ров компьютеров составляет сотни мегагерц, поэтому радиопомехи от них занимают по-
лосу приблизительно до 10 ГГц. В компьютерных сетях ИРП могут распространяться на
значительные расстояния по сетевым кабелям. Кроме того, кабельная сеть является излу-
чателем ИРП.
По месторасположению устройства-источники ИРП делятся на следующие основные
группы:
- технические средства, применяемые в промышленных зонах;
- технические средства, применяемые в жилых, коммерческих зонах и производствен-
ных зонах с малым энергопотреблением;
- предприятия на выделенных территориях;
- оборудование и аппаратура, устанавливаемые совместно со служебными радиоприем-
ными устройствами.
К группам электроустройств, применяемым в промышленных, жилых, коммерческих и
производственных зонах с малым энергопотреблением, относится электрооборудование
промышленного, энергетического, транспортного, медицинского и коммунального назначе-
ния, работающее от напряжения не выше 1000 В (например, устройства с электродвигателя-
ми, преобразователи электрического тока, аппараты и установки электросварки, электроин-
струмент, подъемники и др.). Отдельную группу составляют предприятия различного на-
значения на выделенных территориях или в отдельных зданиях: промышленные (фабрики,
заводы), медицинские (поликлиники, больницы) и др. В зависимости от используемого на
предприятиях (в больницах) оборудования ИРП могут излучаться на частотах от сотен ме-
гагерц до десятков гигагерц.
Группа оборудования и аппаратуры, которые устанавливаются совместно со служеб-
ными радиоприемными устройствами, подразделяется на следующие классы:
1 — радиоэлектронное и электронное оборудование;
2 — электротехническое, электромеханическое оборудование и источники электриче-
ской энергии;
3 — подвижные объекты (в том числе средства электропитания с двигателями внутрен-
него сгорания).
По видам радиослужб, совместно с которыми устанавливается оборудование и аппара-
тура 1-го и 2-го класса, они делятся на следующие подклассы:
- аппаратура (оборудование) объектов со станциями сухопутных фиксированных и под-
вижных служб;
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
329
- аппаратура (оборудование) объектов со станциями воздушных подвижных и фиксиро-
ванных служб, космических и земных станций;
- аппаратура (оборудование) объектов (подвижных и береговых) со станциями морской
подвижной службы.
Устройства 3-го класса подразделяются на следующие подклассы:
- объекты для размещения станций сухопутных подвижных служб и автономные сред-
ства электропитания с двигателями внутреннего сгорания;
- объекты со станциями воздушных подвижных служб.
К устройствам последней группы применяются специальные, наиболее жесткие требо-
вания по допустимым уровням ИРП.
По спектральному составу различают широкополосные и узкополосные ИРП [9].
Термин «широкополосное излучение» означает, что по уровню 3 дБ полоса частот его
энергетического спектра шире некоторой эталонной полосы, в качестве которой принята
полоса пропускания по уровню 3 дБ измерительного приемника.
Термин «узкополосное излучение» означает, что по уровню 3 дБ ширина полосы частот
его энергетического спектра меньше полосы частот измерительного приемника.
Установить широкополосность излучения можно уменьшением полосы пропускания
приемника в два раза. Если при этом выходное напряжение AU изменяется более чем на
3 дБ, то излучение считается широкополосным. Метод установления узкополосности излу-
чения — расширение полосы пропускания приемника по крайней мере в 2 раза. Если при
этом изменение выходного напряжения AU будет менее 3 дБ, то излучение считается узко-
полосным. Дальнейшее расширение полосы пропускания будет приводить к меньшему или
незначительному изменению напряжения на выходе. Если в обоих случаях AU& 3 дБ, то из-
лучение будет промежуточным между узкополосным и широкополосным.
Узкополосные ИРП генерируются, например, группой промышленных, научных, меди-
цинских и бытовых высокочастотных устройств. Широкополосные ИРП создает большин-
ство источников ИРП: трамваи, троллейбусы, электропоезда, тяговые подстанции электро-
транспорта, автомобили, высоковольтные линии электропередачи и их подстанции, станки
с электроприводом, крановое оборудование, лифты, коммутируемая электрореклама, люми-
несцентные светильники, коммутационная аппаратура всех назначений, торговые автоматы,
электроинструмент, автоматические регуляторы и пр.
В зависимости от времени действия ИРП делятся на длительные и прерывистые (крат-
ковременные). К длительным ИРП относят помехи, длительность которых, измеренная в
регламентированных условиях, составляет не менее 1 с. К прерывистым ИРП относят поме-
хи, продолжающиеся в течение определенных периодов времени, разделенных интервала-
ми, свободными от ИРП. Одним из видов прерывистых ИРП являются кратковременные
ИРП. К кратковременным относятся ИРП, длительность которых, измеренная в регламенти-
рованных условиях, составляет не более 0,2 с.
Длительные ИРП могут быть широкополосными (создаются переключающими устрой-
ствами, ЛЭП, автомобилями, электротранспортом и т.д.) и узкополосными (создаются ПНМ
высокочастотными устройствами).
Прерывистые ИРП являются широкополосными. Они создаются холодильниками, утю-
гами, термостатами и т.д. Субъективное восприятие воздействия прерывистых ИРП на при-
ем аудио- и видеосигналов зависит от амплитуды и частоты повторения ИРП. По сравне-
нию с длительными помехами кратковременные оказывают меньшее влияние на качество
радиоприема.
В зависимости от механизма распространения ИРП делятся на излучаемые и кондук-
тивные. Излучаемые ИРП распространяются в пространстве, кондуктивные — по проводам.
330
ГЛАВА 8
Между различными частями схемы электроустройства — источника радиопомех суще-
ствуют напряжения высокой частоты и текут высокочастотные токи (высокочастотные со-
ставляющие спектров напряжений и токов). С этими напряжениями и токами связано высо-
кочастотное электромагнитное поле, распространяющееся от этого электроустройства во
всех направлениях. Достигая радиоприемной установки, это поле воздействует на нее и ме-
шает приему полезного сигнала. Такой путь распространения индустриальных радиопомех
называется непосредственным излучением. Термин «непосредственное излучение» в значи-
тельной степени условный. Воздействие помех путем непосредственного излучения — слу-
чай редкий, возникающий тогда, когда расстояние между источником поля и объектом, под-
вергающимся воздействию, значительно превышает значение 7J2n, где X — длина волны.
На этом расстоянии магнитная и электрическая компоненты формируются в распростра-
няющуюся электромагнитную волну, здесь начинается область постоянного волнового со-
противления для плоской электромагнитной волны (в свободном пространстве в любой точ-
ке отношение электрической и магнитной компоненты постоянно и равно 377 Ом). Если
расстояние от источника до рецептора меньше Х/2п, то со специфическим явлением излуче-
ния электромагнитной энергии можно не считаться и приписать воздействие помех нали-
чию емкостных и индуктивных связей между источником радиопомех и рецептором. Ранее
отмечалось, что большинство источников ИРП создает излучение в полосе частот
150 кГц... 1000 МГц; при этом значение Х/2п составит примерно 300 м.. .5 см соответственно.
По мере удаления от источника радиопомех напряженность поля непосредственного из-
лучения быстро убывает. В свободном пространстве это убывание происходило бы по зако-
ну 1/г3... 1/г2 при г « Х/2п и по закону 1/г при г » Х12п (г — расстояние от источника). На-
личие, электрических и других проводок, металлических конструкций, заземлений и других
объектов, влияющих на распространение радиосигналов и помех, усложняет этот закон и
способствует более быстрому затуханию излучений. Тем не менее радиопомехи от таких
мощных источников, как высокочастотные генераторы промышленного и медицинского на-
значения, могут распространяться путем непосредственного излучения на десятки километ-
ров. Однако мощность радиопомех, создаваемых большинством электроустройств, не пре-
вышает долей милливатт. Поэтому поля непосредственного излучения этих электроуст-
ройств на расстояниях, превышающих несколько десятков метров, столь слабы, что, как
правило, ими можно пренебречь.
Основной путь распространения ИРП от источников — кондуктивный, по проводам.
Схема распространения радиопомех по проводам представлена на рис. 8.1.
10-
Источник
помех
20-
1
Ти
Рис. 8.1. Распространение помех по проводам
С точки зрения распространения радиопомех по проводам электроустройство — источ-
ник помех следует рассматривать как генератор высокочастотных электромагнитных коле-
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
331
баний, питающий эти провода. (Однако по своим основным функциям это устройство чаще
всего не генератор, а потребитель электроэнергии.)
Источник ИРП развивает между зажимами 7 и 2 напряжение радиопомех, называемое
симметричным UCM. Кроме того, он развивает напряжения радиопомех между каждым из за-
жимов и корпусом. Эти напряжения называются несимметричными — UKC\ и UHc2 (для про-
стоты предполагаем, что электроустройство имеет металлический корпус; при отсутствии его
несимметричные напряжения следует рассматривать между каждым из зажимов и землей).
С симметричным и несимметричным напряжениями радиопомех на зажимах электро-
устройства связаны симметричные и несимметричные напряжения и токи помех в электро-
сети. Несимметричные токи замыкаются через сопротивление Z3, связывающее корпус элек-
троустройства с землей. Если заземление отсутствует, роль Z3 играет сопротивление емко-
сти корпуса источника относительно земли. У источника с большим количеством зажимов
симметричные напряжения радиопомех существуют между любыми двумя зажимами, а не-
симметричные напряжения — между любым из зажимов и корпусом. В общем случае все
эти напряжения различны.
По мере удаления от источника напряжения токи радиопомех в линии затухают. Ско-
рость этого затухания зависит от волнового сопротивления проводов (кабелей), степени
разветвленности сети и множества других факторов, практически не поддающихся учету.
С повышением частоты затухание увеличивается. Однако за исключением диапазона СВЧ
это затухание происходит медленнее, чем убывание напряженности поля непосредственно-
го излучения. По проводам радиопомехи даже от маломощных источников могут распро-
страняться более чем на сотни метров.
Радиопомехи могут распространяться не только по проводам, непосредственно связан-
ным с источником и называемым первичным носителем помех. Они могут наводиться с
этих проводов на провода посторонних электросетей и распространяться далее по ним. Та-
кие посторонние электросети называют вторичными носителями помех. Вторичными носи-
телями помех могут служить также различные протяженные металлические конструкции:
трубы водопровода и центрального отопления, шахты лифтов и т.п. Специфическим вто-
ричным носителем помех является корпус автомобиля, а технологические отверстия в нем
могут «работать» как щелевые антенны.
В тех случаях, когда единственным путем распространения радиопомех является непо-
средственное излучение, достаточной характеристикой интенсивности радиопомех от дан-
ного источника является напряженность поля этих помех на заданном расстоянии от источ-
ника. Когда существенную роль играет распространение по проводам, интенсивность ра-
диопомех от данного источника может быть охарактеризована и напряженностью поля по-
мех на заданном расстоянии от источника, и наибольшим из несимметричных мешающих
напряжений на его зажимах.
Расположение источников ИРП в пространстве. На практике рассматривается точеч-
ное, линейное, плоскостное и объемное рассредоточение источников в пространстве. При-
мером точечного рассредоточения может служить работающий компьютер, ИРП от которо-
го воздействуют на находящийся рядом сотовый телефон. Поток автомобилей на трассе или
ЛЭП представляют линейное рассредоточение источников. Размещение источников ИРП на
определенной площади, например, систем коммутации, управления и т.д. на одном этаже
здания, является плоскостным рассредоточением. В качестве объемного рассредоточения
можно принять размещение источников ИРП в многоэтажном здании.
Пространственное расположение источников ИРП учитывается при моделировании
суммарного процесса ИРП, образованного совокупностью источников в некоторой точке
пространства, в которой расположено радиоприемное устройство.
332
ГЛАВА 8
8.3. Нормирование ИРП
Если уровень мешающего сигнала, присутствующего в том же канале, что и полезный сиг-
нал, слишком велик, то полезный сигнал может быть уничтожен. Приемлемый уровень по-
мехи, присутствующей в одном канале с полезным сигналом, определяется характером сиг-
нала и помехи. Например, непрерывная помеха, действующая при передаче высококачест-
венного радиовещательного сигнала, будет неприемлемой даже при очень низких уровнях,
в то время как канал связи, в котором передается компрессированный речевой сигнал, мо-
жет функционировать даже при относительно высоких уровнях импульсных помех. Цифро-
вые системы связи по сравнению с аналоговыми обеспечивают большую помехоустойчи-
вость, при этом, когда уровень помех достигает критического, происходит срыв связи. Уз-
кополосные и широкополосные помехи оказывают различное мешающее воздействие на по-
лезный сигнал. Субъективные испытания показали, что для получения эквивалентной субъ-
ективной оценки амплитуда узкополосной помехи должна быть существенно ниже, чем у
широкополосной.
Для обеспечения заданного качества радиоприема с надежностью а исходят из условия
[8], что реальное отношение сигнал-помеха на входе приемника не должно быть ниже до-
пустимого отношения сигнал-помеха в заданном проценте случаев:
а = Вор{Ес/Еп>А0}, (8.1)
где Вер{ * } — вероятность события { * }; Ес — минимальная гарантированная величина на-
пряженности поля сигнала; Еи — напряженность поля помехи; А0 — минимально допусти-
мое отношение сигнал-помеха (защитное отношение).
Таким образом, оперируя тремя величинами: Ес, Еи иА0, можно обеспечить заданное ка-
чество радиоприема с заданной надежностью.
Увеличение Ес, т.е. увеличение мощности радиопередатчика, приводит к нерациональ-
ному использованию радиочастотного спектра и является крайне нежелательной мерой.
Защитное отношение А0 является одной из основных технических характеристик аппа-
ратуры связи, характеризующей ее помехоустойчивость. Методы достижения высоких зна-
чений помехоустойчивости, а следовательно, низких значений А0, связаны с конструирова-
нием аппаратуры и требуют существенных затрат.
Уменьшение величины Еп — это вопрос ограничения уровней ИРП на источнике помех
до допустимых значений, т.е. это вопрос нормирования ИРП.
Для расчета норм на излучение в случае ИРП, попадающих в полосу приемника (в ка-
нал настройки), в СИСПР разработана следующая модель [8]:
- определяют защитное отношение для радиослужб в отведенных полосах частот, для
разных видов помех. Данные по защитным отношениям можно найти в документах
МСЭ и в технических материалах разработчиков и производителей аппаратуры связи.
В ПК Н СИСПР в 2003 г. поставлена задача сбора технических данных [6], в том чис-
ле защитных отношений, необходимых для оценки мешающего действия ИРП различ-
ным службам радиосвязи;
- на базе защитного отношения и, зная минимальную (номинальную) напряженность
поля полезного сигнала (подлежащую защите напряженность поля) Ес, вычисляют до-
пустимую напряженность поля помехи на приемной антенне Еи;
- определяют минимальное рабочее расстояние между источником ИРП и приемной
антенной и с помощью расчетного или эмпирического коэффициента распростране-
ния вычисляют допустимую напряженность поля помех на определенном измеритель-
ном расстоянии;
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
333
- на основе статистических данных вводят некоторые дополнительные коэффициенты,
учитывающие случайный характер потерь при распространении полезного сигнала и
помехи к точке приема.
Конечный результат этой процедуры — расчетная норма, которая является основой для
рабочей нормы.
Почему только основа, а не собственно норма? Во-первых, точность оценки нормы за-
висит от надежности статистических оценок параметров, участвующих в расчете. Следует
признать, что сегодня пользуются весьма грубыми оценками. Во-вторых, введение мер по-
мехоподавления должно рассматриваться с позиций производства и, не в последнюю оче-
редь, экономики. Поэтому расчетная норма должна использоваться как полезная отправная
точка, а окончательное значение нормы часто (на самом деле, почти всегда) является ре-
зультатом соглашения между заинтересованными сторонами после всесторонних рассмот-
рений и переговоров.
Проблема решается на основе компромисса — радиослужбы допускают определенную
степень влияния помех на процесс приема радиосигналов, но помехи, создаваемые различ-
ными источниками, не должны превышать рабочей нормы (допускающей более высокий
уровень помех по сравнению с расчетной нормой).
Неотъемлемой частью этого компромисса является экономический баланс. Меньший
уровень воздействующих помех позволяет использовать радиопередатчики меньшей мощ-
ности. При этом стоимость подавления помех, создаваемых различными источниками, бу-
дет выше. С другой стороны, применение радиопередатчиков большой мощности (со свой-
ственным им неэффективным использованием радиочастотного спектра) приведет к мень-
шей стоимости мероприятий по подавлению помех. Этот экономический баланс был прове-
рен за прошедшие десятилетия при введении различных стандартов, устанавливающих нор-
мы на уровни ИРП.
Нормы на ИРП устанавливают для серийно выпускаемых устройств. Партии изделий
оценивают на соответствие нормам, используя статистические процедуры, идея которых за-
ключается в том, что о генеральных характеристиках оцениваемой партии изделий судят по
выборочным характеристикам, определяемым по результатам испытаний образцов изделий
из этой партии [10]. Норма, установленная на статистической основе, предписывает, чтобы
с достоверностью/? в партии было не менее q процентов кондиционных изделий.
СИСПР рекомендует «Правило 80%-80%» (p = q = SQ%\ в соответствии с которым
по крайней мере 80% серийно изготовленных устройств должно соответствовать нормам на
ИРП с достоверностью не менее 80%. Это значит, что партия устройств принимается как
кондиционная, если даже 20% устройств создает помехи, уровень которых превышает уста-
новленное значение нормы. Это правило в общем случае вполне адекватно для защиты не
жизненно важных радиослужб, таких, как вещание и большинство служб мобильной назем-
ной связи.
Существует ряд выборочных процедур, по которым партия изделий оценивается на со-
ответствие нормам. В области ИРП при одобрении типа (приемочном контроле или серти-
фикации) чаще других используется процедура контроля по линейной комбинации выбо-
рочных характеристик хп и S„. Считается, что партия изделий соответствует норме, если
выполняется следующее условие:
xn+kSn<L, (8.2)
где L — допустимая норма на радиопомехи; хп — среднее арифметическое значение уров-
ней помех от п изделий в выборке; S„ — среднее квадратическое отклонение (СКО) значе-
334
ГЛАВА 8
1 2
ний уровней помех от п изделий в выборке, S* = S(x_*«) > х* — уровень помех от
/'-го изделия; к — коэффициент, определяемый из таблиц нецентрального ^-распределения,
значение к зависит от объема выборки п и указано в табл. 8.2.
Таблица 8.2. Значения параметров для оценки партии изделий
п
к
3
0,04
4
1,69
5
1,52
6
1,42
7
1,35
8
1,30
9
1,27
10
1,24
11
1,21
12
1,20
Значения хи хп, Sn и L вьфажены в логарифмических единицах дБ/мкВ, дБ/мкВ/м и щ>.
Пример. Рассчитаем допустимое значение напряжения ИРП в антенне автомобильного
радиоприемника. Нормы на напряжение ИРП в автомобильной антенне предъявляют требо-
вания к группе характеристик в целом: к уровню излучения электрооборудования автомоби-
ля, к помехозащищенности антенно- фидерной системы и к месту расположения антенны и
фидера. Ответственность за выполнение этой нормы возлагается на производителя автомо-
биля. Если серийный автомобиль не комплектуется радиоприемником, то завод-изготови-
тель должен внести в паспортные данные этой модели рекомендуемый тип антенны и место
ее установки, а при типовых и приемочных испытаниях представить образцы автомобилей с
установленной антенной.
Исходим из условия обеспечения заданного качества радиоприема с надежностью а,
т.е. из условия, что реальное отношение сигнал-помеха R на входе приемника не ниже до-
пустимого отношения Ао в заданном проценте случаев:
а = Вер{Я>А0}. (8.3)
При выражении всех величин в децибелах:
R=Uc-Un = Ec-AF-Ua-k, (8.4)
где Uc — напряжение полезного сигнала на выходе антенного кабеля, дБ/мкВ; Un — напря-
жение ИРП на выходе антенного кабеля, дБ/мкВ; Ес — минимальная гарантированная вели-
чина напряженности поля сигнала, дБ/мкВ/м; AF — антенный фактор — отношение напря-
женности электрического поля к напряжению на выходе антенны [9], дБ, AF = Ес - Uc; Ua —
напряжение ИРП, измеренное на выходе антенного кабеля в стандартных условиях (при час-
тоте вращения вала двигателя 1500 об/мин), дБ/мкВ; к — коэффициент, учитывающий раз-
личие значений Uaи Un\ Un= Ua + к.
Для нормально распределенных случайных величин Ua(mu, о и) и к (тк, Ок) в соответст-
вии с правилами композиции законов [11]
l-o. = F0{(Ao-mR)/oR}, (8.5)
1 *
где Fo { * } — интеграл вероятностей вида F0{*} = —== \ e~t '2dt; thr — математическое ожи-
л/2тг i
дание значений R; Mr = Ес - AF - ти - Ш', &л — среднее квадратическое отклонение (СКО)
значений R; o2R = <з2и + о2к; mv, nik — математическое ожидание значений Ua и к сответствен-
но; OuiOk — СКО значений Ua и к сответственно.
Квантиль нормального распределения, отвечающий уровню вероятности 1 - а,
h^ = (A0-mR)/oR. (8.6)
Принцип задания статистических норм (норма устанавливается так, чтобы не менее чем
р-100% значений генеральной совокупности было ниже нормируемого значения):
La = mu+t$<5u, (8.7)
где La — значение нормы на напряжение Ua, /p — квантиль нормального распределения, от-
вечающий заданному уровню вероятности выполнения норм р.
Учитывая (8.6) и (8.7), получаем расчетное выражение для£а:
U =ЕС -Ао -AF- mk + tpvu + A-ocVa^+aA- (8-8)
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
335
Исходные данные для расчета взяты из литературных источников. Для УКВ ЧМ
(65... 108 МГц): Ес = 60 дБ; А0 = 26 дБ; AF = 10 дБ; тк = 3,6 дБ; аи= 5,9 дБ; ак = 2,2 дБ.
Р = 0,8; /р = 0,84; а = 0,95; /i_a = -1,64; La = 15 дБ (мкВ).
8.4. Измеряемые параметры ИРП
Требования к измерителю ИРП содержатся в [12]. В общем случае это измерительный при-
емник со специальными входными и выходными устройствами. Входные устройства слу-
жат для присоединения приемника к источнику ИРП, выходные — для регистрации резуль-
татов измерений.
В табл. 8.3 приведен перечень нормируемых (измеряемых) параметров ИРП с указани-
ем типов входных устройств, с помощью которых проводят измерения в соответствии с
действующей нормативной документацией [13-23]. Указаны также полосы частот, в кото-
рых установлены нормы допустимых значений параметра ИРП.
Таблица 8.3. Нормируемые параметры ИРП
Нормируемый параметр ИРП
Напряжение на сетевых и дополнитель-
ных зажимах, на зажимах нагрузки
Мощность
Напряженность поля
Мощность излучения
Сила тока
Полоса частот, МГц
0,009... 30
30...1000
30...300;
300... 1000
1... 12,5 ГГц
0,009... 30
Тип входного устройства
Пробник напряжения,
эквивалент сети
Поглощающие клещи
Антенны — магнитные,
электрические
СВЧ-антенны
Токосъемник
В соответствии с [12] измеритель ИРП должен измерять квазипиковое, пиковое и сред-
нее значения параметра ИРП. Рекомендуется также обеспечивать измерение среднего квад-
ратического значения.
Источник широкополосных помех создает на входе радиоприемного устройства кратко-
временный импульс или поток коротких импульсов со случайными моментами появления.
На выходе приемника помехи представляют собой реакцию (отклик) ВЧ тракта на ударное
возбуждение его кратковременными одиночными, разобщенными во времени ЭДС, дейст-
вующими на входе приемника.
Форма отклика однозначно определяется переходной характеристикой измерительного
тракта. Отклик на одиночное входное воздействие называют выходным импульсом ВЧ
тракта (радиоимпульсом), или элементарным возмущением. Совокупность откликов образу-
ет на выходе измерительного приемника процесс ИРП, который регистрируется выходным
устройством. В соответствии с [12] обязательными выходными устройствами являются ква-
зипиковый, пиковый детектор, а также детектор среднего, которые регистрируют соответст-
вующие значения параметров ИРП.
Квазипиковое значение является специфической амплитудной характеристикой ИРП,
используемой в основном при оценках широкополосных ИРП. Существующие сегодня ме-
тоды оценок, нормирования и контроля ИРП базируются, как правило, на квазипиковых
значениях.
Выходные импульсы ВЧ тракта преобразуются в квазипостоянное напряжение инерци-
онным квазипиковым детектором. Основными параметрами квазипикового детектора явля-
336
ГЛАВА 8
ются постоянные времени заряда, разряда и импульсная характеристика, отражающая зави-
симость коэффициента детектирования от частоты следования импульсов. В табл. 8.4 при-
ведены требования к измерителям ИРП в части параметров квазипикового детектора [12].
Таблица 8.4. Требования к измерителям ИРП
Наименование параметра
Номинальная ширина полосы пропус-
кания на уровне 6 дБ, кГц
Постоянная времени заряда, мс
Постоянная времени разряда, мс
Значение параметра в полосе частот, МГц
0,009...0,15
0,2
45 + 9
500 + 100
0,15...30
9
1+0,2
160 + 32
30... 1000
120
1+0,2
550 + 110
Пиковое значение является также амплитудной характеристикой ИРП, используемой
при оценках широкополосных ИРП на частотах выше 30 МГц. В данном случае под пико-
вым понимается значение, полученное при применении квазипикового детектора с меньшей
постоянной времени заряда и большей постоянной времени разряда (по сравнению с клас-
сическим квазипиковым детектором).
Среднее значение — классическая амплитудная характеристика, используемая в облас-
ти ИРП для оценки узкополосных сигналов и помех.
Для оценки ИРП в ряде задач используют и другие характеристики. Среднее квадрати-
ческое (среднее эффективное) значение является энергетической характеристикой, наибо-
лее часто применяемой при оценках гауссовых шумов. Эта характеристика определяется
аналитически через интеграл по времени от квадратов мгновенных значений процесса, от-
несенный к рассматриваемому промежутку времени. Существуют также измерительные
приборы с усредняющими квадратичными детекторами.
Измерение перечисленных усредненных характеристик ИРП от отдельных источников
в стандартных условиях дает достаточно устойчивый во времени результат. Вместе с тем
существуют задачи, для решения которой усредненные характеристики не подходят. Одна
из них — измерение суммарных процессов помех, создаваемых источниками, рассредото-
ченными в пространстве и действующими в различные отрезки времени. В этом случае сум-
марный процесс ИРП на входе приемного устройства представляет собой суперпозицию не-
зависимых потоков импульсов от отдельных источников. ИРП на выходе линейного тракта
приемника представляют собой результат наложения во времени «откликов» ВЧ тракта на
входные воздействия.
Суммарные процессы ИРП в полосах пропускания приемных устройств более 9 кГц но-
сят импульсный характер [24] и представляют собой импульсные последовательности со
случайными амплитудами и моментами возникновения импульсов. Это приводит к необхо-
димости оценивать суммарные процессы помех методами, учитывающими их стохастиче-
скую структуру, и использовать так называемые потоковые характеристики. Наиболее об-
щая из них, описывающая амплитудно-временную структуру суммарных помех, — это рас-
пределение числа импульсов, превысивших по амплитуде фиксированный уровень UK
и появившихся в промежутке времени т. Система функций Ри{х, UK} (вероятность появле-
ния ровно п импульсов в промежутке времени т на уровне UK) входит обязательным элемен-
том в состав описания любых по своей структуре импульсных потоков. Определение систе-
мы функций Ри{х, UK} с помощью прямых измерений связано с использованием в качестве
выходного устройства амплитудно-временного анализатора случайных процессов.
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
337
Объективные оценки искажений различных сигналов могут быть получены именно при
использовании потоковых характеристик суммарных процессов помех. Эти вопросы рассмат-
риваются в [24]. В этой же работе решается задача расчета эффективных значений по потоко-
вым характеристикам, что важно при проектировании радиолиний и оценке зон обслуживания.
8.5. Нормативные документы
В 1998 г. Госстандартом принята Концепция национальной системы стандартизации [25],
в которой одной из приоритетных задач в области стандартизации определена гармониза-
ция отечественных стандартов с международными.
Гармонизация предполагает совместную (в рамках международных организаций) разра-
ботку единых методов оценки ИРП и методов контроля источников помех, создание еди-
ных норм на допустимый уровень помех по отдельным группам источников ИРП, разработ-
ку единых технических требований к измерительной аппаратуре и единой технической тер-
минологии в области ИРП и др.
Основным нормативным отечественным документом по ИРП от отдельных групп тех-
нических средств, действующим сегодня, является Государственный стандарт [13-23].
Важнейшими разделами стандарта являются:
- «Область применения», где точно указывается, на какие технические устройства рас-
пространяются требования данного нормативного документа;
- «Нормы», где приводятся частотные зависимости допускаемых значений параметров
ИРП в полосе частот, которая определена для нормирования. Параметры ИРП — зна-
чения напряжения, напряженности поля, тока и мощности выражаются в децибелах
относительно 1 мкВ, 1 мкВ/м, 1 мкА, 1 пВт соответственно.
В качестве примера этих двух разделов приведем некоторые положения стандарта [18].
Область применения: оборудование информационных технологий (ОИТ) классов А и
Б. ОИТ класса А предназначено для применения в промышленной обстановке. ОИТ класса
Б предназначено для применения в бытовой обстановке, в которой радио- и телевизионные
приемники могут быть установлены на расстоянии 10 м от ОИТ.
ОИТ класса Б включает:
- оборудование без фиксированного места использования, например переносное обору-
дование с питанием от встроенных батарей;
- оконечное оборудование связи, питаемое от сети связи;
- персональные компьютеры и вспомогательное оборудование, подключаемое к ним.
Нормы напряжении ИРП на сетевых зажимах ОИТ классов А и Б приведены в табл. 8.5.
Таблица 8.5. Нормы напряжения ИРП
Полоса частот, МГц
0,15. ..0,5
0,5...5
5...30
Напряжение, дБ/мкВ
Квазипиковое значение
Класс А
79
73
73
Класс Б
66...56
56
60
Среднее значение
Класс А
66
60
60
Класс Б
56...46
46
50
Примечания.
1. На граничной частоте нормой является меньшее значение напряжения ИРП.
2. В полосе частот 0,15.. .0,5 МГц допустимые значения напряжения вычисляют по формулам:
U= 66 - 19,1 lg//0,15 для квазипиковых значений и 11= 56 - 19,1 Igf/ 0,15 для средних значений,
где/— частота измерений, МГц.
338
ГЛАВА 8
Нормы напряженности поля ИРП на расстоянии 10 м от ОИТ классов А и Б приведе-
ны в табл. 8.6.
Таблица 8.6. Нормы напряженности поля ИРП
Полоса частот, МГц
30...230
230... 1000
Напряженность поля, дБмкВ/м, квазипиковое значение
Класс А
40
47
Класс Б
30
37
На граничной частоте нормой является меньшее значение напряженности поля ИРП.
Важнейшими нормативными документами являются стандарты [12, 26], в которых при-
водятся общие требования к измерительным устройствам и оборудованию, а также общие
методические требования к процедурам измерений ИРП от всех типов технических средств.
К последним относятся требования к измерительной площадке — открытой и альтернатив-
ной (экранированной и безэховой камерам). В стандарте [26] представлена методика провер-
ки на соответствие требованиям по затуханию площадки, даны рекомендации по строительст-
ву площадок.
В стандартах [13-23] содержатся частные методические и аппаратурные требования,
необходимые для испытаний конкретных групп технических средств, в обязательном разде-
ле «методы измерений» приводится схема измерений и указывается последовательность
действий, либо дается ссылка на общие методы.
Контрольные вопросы к главе 8
1. Дать определение ИРП.
2. Что является характерным помехообразующим элементом в электрических механизмах?
3. На какие основные группы делятся источники ИРП?
4. Какое оборудование относится к группе оборудования информационных технологий?
5. Что такое широкополосные и узкополосные помехи?
6. Как подразделяются ИРП в зависимости от времени действия?
7. Как подразделяются ИРП в зависимости от среды распространения?
8. Какие значения ширины полосы пропускания регламентированы для измерителя ИРП?
9. Какие входные устройства используются для измерения параметров ИРП?
10. Что такое «нормирование»?
11. Как оценить допустимый уровень помех, при котором обеспечивается радиоприем с заданным каче-
ством?
12. Что такое статистическая норма? Какова процедура приемки продукции?
13. В каких полосах частот нормируются параметры ИРП?
14. Что такое «квазипиковое» значение ИРП?
15. Чем отличается ОИТ класса А от ОИТ класса В?
16. Для чего проводится сертификация источников ИРП?
17. Объясните процесс формирования широкополосных ИРП на выходе измерителя помех.
18. Какую задачу выполняет СИСПР?
19. Каковы основные задачи стандартизации в области ИРП?
Приложение 1
Приложение 1.1
Структура и основные разделы РР МСЭ
ГЛАВА SL Терминология и технические характеристики
СТАТЬЯ S 1. Термины и определения
Введение
Раздел 1. Общие термины
Раздел 2. Специальные термины, относящие к использованию частот
Раздел 3. Службы радиосвязи
Раздел 4. Радиостанции и системы
Раздел 5. Эксплуатационные термины
Раздел 6. Характеристики излучений и радиооборудования.
Раздел 7. Совместное использование частот
Раздел 8. Технические термины, касающиеся космоса
СТАТЬЯ S2. Обозначения
Раздел I Диапазоны частот и волн
Раздел II Даты и время
Раздел III Обозначение излучений
СТАТЬЯ S3. Технические характеристики станций
ГЛАВА SIL Частоты
СТАТЬЯ S4. Присвоение и использование частот
Раздел I Общие правила
СТАТЬЯ S5. Распределение частот
Раздел I Районы и зоны
Раздел II Категории служб и распределений
Раздел III Описание Таблицы распределения частот
Раздел IV. Таблица распределения частот
СТАТЬЯ S6. Особые соглашения
ГЛАВА SIIL Координация, заявление и регистрация частотных присвоений
и изменений плана
СТАТЬЯ S7. Применение процедур
СТАТЬЯ S8. Статус частотных присвоений, занесенных
в Справочный международный регистр частот
СТАТЬЯ S9. Процедуры проведения координации с другими Администрациями
или заключения соглашения с ними
Раздел 1. Предварительная публикация информации по спутниковым сетям или спутнико-
вым системам
Раздел II Процедура проведения координации
340
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
СТАТЬЯ S10. Неиспользуемый номер
СТАТЬЯ S11. Заявление и регистрация частотных присвоений
Раздел I. Заявление
Раздел II Рассмотрение заявок и запись частотных присвоений в Справочный регистр
СТАТЬЯ S12. Сезонное планирование ВЧ полос, распределенных
радиовещательной службе между 5900 и 26100 кГц
Раздел I. Введение
Раздел II. Принципы
Раздел III. Процедура
СТАТЬЯ S13. Инструкции для Бюро
Раздел I. Содействие администрациям со стороны Бюро
Раздел II. Ведение Справочного регистра и Всемирных планов в Бюро
Раздел III Ведение правил процедуры в Бюро
Раздел IV. Документы Комитета
СТАТЬЯ S14. Процедура пересмотра заключения или другого решения Бюро
ГЛАВА SIV. Помехи
СТАТЬЯ S15. Помехи
Раздел I. Помехи от радиостанций
Раздел II Помехи от электрической аппаратуры и установок любого типа, за исключением
оборудования, используемого для промышленных, научных и медицинских применений
Раздел III Помехи от оборудования, используемого для промышленных, научных и меди-
цинских применений
Раздел IV. Испытания
Раздел V. Донесения о нарушениях
Раздел VI. Процедура в случае вредных помех
СТАТЬЯ S16. Международный контроль излучений
ГЛАВА SV. Административные положения
СТАТЬЯ S17. Тайна радиосвязи
СТАТЬЯ S18. Лицензии
СТАТЬЯ S19. Опознавание станций
Раздел I. Общие положения
Раздел II. Распределение международных серий и присвоение позывных сигналов
Раздел III. Формирование позывных сигналов
Раздел IV. Опознавание станций, применяющих радиотелефонию
Раздел V Номера избирательного вызова в морской подвижной службе
Раздел VI. Средства опознавания морской подвижной службы в морской подвижной службе
и морской подвижной спутниковой службе
Раздел VII Специальные положения
СТАТЬЯ S20. Служебные документы
Раздел I Названия, содержание и публикация служебных документов
Раздел II Подготовка и корректирование служебных документов
ГЛАВА SVL Положения, касающиеся служб и станций
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
341
СТАТЬЯ S21. Наземные и космические службы, совместно использующие
полосы частот выше 1 ГГц
Раздел I Выбор местоположения и частот
Раздел II Ограничения мощности для наземных станций
Раздел III. Ограничения мощности земных станций
Раздел IV. Минимальный угол места земных станций
Раздел V. Ограничения плотности потока мощности, создаваемой космическими станциями
СТАТЬЯ S22. Космические службы
Раздел I Прекращение излучений
Раздел II Регулирование помех геостационарным спутниковым системам
Раздел III Поддержание положения космических станций
Раздел IV. Точность наведения антенн геостационарных спутников
Раздел V. Радиоастрономия в экранированной зоне Луны
Раздел VI Ограничения внеосевой мощности излучения земных
станций в фиксированной спутниковой службе
СТАТЬЯ S23. Радиовещательные службы
Раздел I. Радиовещательная служба
Раздел П. Радиовещательная спутниковая служба
СТАТЬЯ S24. Фиксированная служба
Раздел I Общие положения
Раздел II Частоты для международного обмена полицейской информацией
Раздел III Частоты для международного обмена синоптико-метеорологической информаци-
ей
СТАТЬЯ S25. Любительские службы
Раздел I Любительская служба
Раздел II Любительская спутниковая служба
СТАТЬЯ S26. Служба стандартных частот и сигналов времени
СТАТЬЯ S27. Экспериментальные станции
СТАТЬЯ S28. Службы радиоопределения
Раздел I Общие положения
Раздел II Положения, относящиеся к спутниковой службе радиоопределения
Раздел III Радиопеленгаторные станции
Раздел IV. Радиомаячные станции
СТАТЬЯ S29. Радиоастрономическая служба
Раздел I Общие положения
Раздел II Меры, предпринимаемые радиоастрономической службой
Раздел III Защита радиоастрономической службы
ГЛАВА SVIL Связь в случае бедствия и для обеспечения безопасности
СТАТЬЯ S30. Общие положения
Раздел I Введение
Раздел II Положения для морской службы
Раздел III Положения для воздушных служб
Раздел IV. Положения для сухопутных подвижных служб
СТАТЬЯ S31. Частоты для глобальной морской системы связи
бедствия и безопасности (ГМСББ)
Раздел I Общие положения
342
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Раздел II Станции спасательных средств
Раздел III Частоты дежурств
СТАТЬЯ S32. Рабочие процедуры для связи бедствия и обеспечения безопасности в Глобаль-
ной морской системе связи бедствия и безопасности (ГМСББ)
Раздел I Общие положения
Раздел II Сигнал тревоги в случае бедствия
Раздел III Радиообмен при бедствии
СТАТЬЯ S48. Персонал
Раздел I Персонал береговых станций и береговых земных станций
Раздел II Класс и минимальное число персонала для судовых станций и судовых земных
станций
СТАТЬЯ S49. Инспектирование станций
СТАТЬЯ S50. Часы работы станций
СТАТЬЯ S51. Условия, которые должны соблюдаться в морских службах
Раздел I Морская подвижная служба
Раздел II Морская подвижная спутниковая служба
Раздел III Связь станций воздушных судов со станциями морской подвижной службы и
морской подвижной спутниковой службы
СТАТЬЯ S52. Специальные правила, касающиеся использования частот
Раздел I Общие положения
Раздел II Использование частот для радиотелеграфии Морзе
Раздел III Использование частот для узкополосной буквопечатающей телеграфии
Раздел IV. Использование частот для цифрового избирательного вызова
Раздел V. Использование частот для широкополосной телеграфии, факсимиле, специальных
систем передачи и для передачи океанографических данных
Раздел VI Использование частот для радиотелефонии
СТАТЬЯ S53.
СТАТЬЯ S54.
СТАТЬЯ S55.
СТАТЬЯ S56.
СТАТЬЯ S57.
СТАТЬЯ S58.
Порядок приоритета сообщений
Процедура избирательного вызова
Радиотелеграфия Морзе
Узкополосная буквопечатающая телеграфия
Радиотелефония
Тарификация и расчеты в морской радиосвязи
СТАТЬЯ S59.
Временное применение Регламента радиосвязи
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
343
Приложение 1.2
Перечень основных Всемирных радиоконференций
за последние 25 лет
ВАКР Морск. — Всемирная административная конференция радиосвязи по вопро-
сам, относящимся к морской подвижной службе (Женева, 1967 г.).
ВАКР-71 — Всемирная административная конференция радиосвязи по космиче-
ской электросвязи (Женева, 1971 г.).
ВМАКР-74 — Всемирная морская административная конференция радиосвязи
(Женева, 1974 г.).
ВАКР Косм-77 — Всемирная радиовещательная спутниковая конференция радиосвя-
зи (Женева, 1977 г.).
ВАКР-Возд.2 — Всемирная административная конференция радиосвязи по воздуш-
ной подвижной (R) службе (Женева, 1978 г.).
ВАКР-79 — Всемирная административная конференция радиосвязи (Женева,
1979 г.).
ВАКР Подв-83 — Всемирная административная конференция радиосвязи по морским
службам (Женева, 1983 г.).
ВАКР ВЧРВ-84 — Всемирная административная конференция радиосвязи по планиро-
ванию ВЧ-полос, распределенных радиовещательной службе (Же-
нева, 1984 г.).
ВАКР Орб-85 — Всемирная административная конференция радиосвязи по исполь-
зованию геостационарной спутниковой орбиты и планированию ис-
пользующих ее космических служб (Первая Сессия — Женева,
1985 г.).
ВАКР ВЧРВ-87 — Всемирная административная конференция радиосвязи по планиро-
ванию ВЧ-полос, распределенных радиовещательной службе (Же-
нева, 1987 г.).
ВАКР Подв-87 — Всемирная административная конференция радиосвязи по подвиж-
ным службам (Женева, 1987 г.).
ВАКР Орб-88 — Всемирная административная конференция радиосвязи по исполь-
зованию геостационарной спутниковой орбиты и планированию ис-
пользующих ее космических служб (Вторая Сессия — Женева,
1988 г.).
ВАКР-92 — Всемирная административная конференция радиосвязи по вопросам
распределения частот в определенных частях спектра (Малага-Тор-
ремолинос, 1992 г.).
ВКР-95 — Всемирная конференция радиосвязи (Женева, 1995 г.).
ВКР-97 — Всемирная конференция радиосвязи (Женева, 1997 г.).
ВКР-2000 — Всемирная конференция радиосвязи (Стамбул, 2000 г.).
ВКР-03 — Всемирная конференция радиосвязи (Женева, 2003 г.).
344
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Приложение 1.3
Примеры распределения полос частот между службами
в Районе 1 по Регламенту радиосвязи и НТРЧ РФ
Техноло-
гия
IMT-MC
GSM-900
(E-GSM)
GSM-900
(E-GSM)
Рабочий
диапазон,
МГц
453,0...457,5
463,0... 467,5
880...915
925... 960
Распределение службам для Района 1
Регламента радиосвязи и соответст-
вующие примечания к таблице рас-
пределения
450...455
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
S5.209S5.286S5.286A
455...456
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
S5.209S5.286A
456... 459
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
S5.287
460... 470
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
Метеорологическая спутниковая
(космос-земля)
S5.287S5.289S5.290
862... 890
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ,
за исключением воздушной подвижной,
РАДИОВЕЩАТЕЛЬНАЯ S5.322
S5.319S5.323
890... 942
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ,
за исключением воздушной подвижной,
РАДИОВЕЩАТЕЛЬНАЯ S5.322
Радиолокационная
S5.323
890... 942
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ,
за исключением воздушной подвижной,
РАДИОВЕЩАТЕЛЬНАЯ S5.322
Радиолокационная
S5.323
942... 960
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ, за
исключением воздушной подвижной,
РАДИОВЕЩАТЕЛЬНАЯ S5.322
S5.323
Распределение диапазона согласно
Таблицы распределения Российской
Федерации; категория полосы;
использование полосы в России
440... 470
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ,
за исключением воздушной подвижной
91, 102, 137, 138,149,156, 157, 162, 163,
164, 165, 166,167
Категория полосы: СИ
790... 890
ВОЗДУШНАЯ
РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ
91,175,176,177, 178, 179, 180, 181
890...915 '
ВОЗДУШНАЯ
РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ
91,176,177,178,181,182
Категория полосы: ПР (862-890),
СИ (890-942)
915...935
ВОЗДУШНАЯ
РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ
91,174,176,177,181
935... 960
ВОЗДУШНАЯ
РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ
91,176,177,181,182
Категория полосы: ПР (915-935),
СИ (935-960)
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
345
Техноло-
гия
GSM-1800
IMT-2000
(UMTS)
Магист-
ральные
ЦРРЛ
Рабочий
диапазон,
МГц
1710... 1785
1805... 1880
1885... 2025
7250... 7300
7300... 7450
Распределение службам для Района 1
Регламента радиосвязи и соответст-
вующие примечания к таблице рас-
пределения
1710...1930
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
S5.380S5.149S5.341S5.385
S5.387S5.388
1710...1930
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
S5.380S5.149S5.341S5.385
S5.387S5.388
1710...1930
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
S5.380S5.149S5.341S5.385
S5.387S5.388
1930... 1970
ФИКСИРОВАННАЯ, ПОДВИЖНАЯ
ФИКСИРОВАННАЯ
ФИКСИРОВАННАЯ СПУТНИКОВАЯ
(космос-земля)
ПОДВИЖНАЯ
ФИКСИРОВАННАЯ
ФИКСИРОВАННАЯ СПУТНИКОВАЯ
(космос-земля)
ПОДВИЖНАЯ
за исключением воздушной подвижной
Распределение диапазона согласно
Таблицы распределения Российской
Федерации; категория полосы;
использование полосы в России
1710... 1770
ФИКСИРОВАННАЯ,
67, 189А,202,214,215
1770... 1790
ФИКСИРОВАННАЯ,
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ
СПУТНИКОВАЯ
(космос-земля)
202,212,214,216
Категория полосы: СИ
1790... 1885
ФИКСИРОВАННАЯ
202,214,216
Категория полосы: СИ
1710... 1770
ФИКСИРОВАННАЯ,
67, 189А,202,214,215
1770... 1790
ФИКСИРОВАННАЯ
Категория полосы: СИ
ФИКСИРОВАННАЯ
ФИКСИРОВАННАЯ СПУТНИКОВАЯ
(космос-земля)
ПОДВИЖНАЯ, за исключением
воздушной подвижной
Категория полосы: СИ
ФИКСИРОВАННАЯ
ФИКСИРОВАННАЯ СПУТНИКОВАЯ
(космос-земля)
ПОДВИЖНАЯ, за исключением
воздушной подвижной
Категория полосы: СИ
Приложение 2
Порядок распределения и выделения
радиочастотного спектра
Выделение полос радиочастот для радиоэлектронных средств (РЭС) всех назначений и вы-
сокочастотных устройств (ВЧУ) осуществляется ГКРЧ, Минобороны России и ФСО России
в пределах их компетенции по результатам рассмотрения заявлений о выделении полос ра-
диочастот для РЭС и ВЧУ (далее - радиочастотная заявка), представленных юридическими
и физическими лицами (заявителями).
В ГКРЧ представляются радиочастотные заявки на выделение полос радиочастот:
- заявителями для РЭС гражданского назначения и ВЧУ в полосах радиочастот всех ка-
тегорий;
- Минобороны России и ФСО России для РЭС, используемых для нужд государствен-
ного управления, в том числе президентской связи, правительственной связи, нужд
обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка в полосах ра-
диочастот категорий «СИ» и «ГР».
Заявители оформляют и представляют в ГКРЧ радиочастотные заявки в соответствии с
требованиями «Положения о порядке рассмотрения материалов, проведения экспертизы и
принятия решения о выделении полос радиочастот для радиоэлектронных средств и высо-
кочастотных устройств».
Радиочастотные заявки на выделение полос радиочастот представляются заявителями в
ГКРЧ в следующих случаях:
- для разработки РЭС или ВЧУ;
- для изготовления (серийного производства) РЭС или ВЧУ;
- для модернизации РЭС или ВЧУ;
- для ввоза (закупки по импорту) РЭС или ВЧУ;
- для применения РЭС или ВЧУ в создаваемых сетях связи с использованием радиочас-
тотного спектра:
- для проведения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и эксперимен-
тальных работ на срок свыше 6 месяцев;
- для продления срока действия или срока реализации ранее выданных решений ГКРЧ;
- для внесения изменений и дополнений в ранее выданные решения ГКРЧ;
- для переоформления решения ГКРЧ с одного юридического (физического) лица на
другое юридическое (физическое) лицо.
Заявка включает в себя пояснительную записку, описывающую основные задачи РЭС,
ее конфигурацию и технические характеристики, а также формализованную машинноори-
ентированную карточку по Форме № 1. Карточка содержит подробные сведения о такти-
ко-технических характеристиках РЭС, необходимых для решения задач управления ра-
диочастотным спектром и анализа ЭМС заявленной РЭС. При рассмотрении заявки в
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
347
ГКРЧ определяется ее соответствие Национальной таблице распределения полос частот
между различными службами, требованиям соответствующих ГОСТов и положениям Рег-
ламента радиосвязи РФ. При получении положительных заключений от всех членов
ГКРЧ, которым были направлены материалы радиочастотной заявки, аппаратом ГКРЧ в
течение 10 рабочих дней (после получения последнего заключения) готовится проект ре-
шения ГКРЧ на выделение запрашиваемых полос радиочастот для его дальнейшего рас-
смотрения на заседании ГКРЧ.
В отдельных случаях ГКРЧ принимает обобщенные решения о выделении конкретных
полос радиочастот для РЭС или ВЧУ без оформления решений ГКРЧ для каждого конкрет-
ного физического или юридического лица. Принятие ГКРЧ таких обобщенных решений
осуществляется по результатам исследования вопросов практической эксплуатации РЭС
конкретных радиотехнологий в разрешенных полосах радиочастот и обеспечения ими усло-
вий электромагнитной совместимости с РЭС другого назначения. Необходимость проведе-
ния работ по оценке электромагнитной обстановки на заявленной территории и определе-
нию доступных полос радиочастот для оказания услуг связи определяется решением ГКРЧ.
На основании Решения ГКРЧ присвоение (назначение) радиочастот или радиочастот-
ных каналов для РЭС гражданского назначения осуществляется Федеральным агентством
связи (Россвязь) по заключению радиочастотной службы при Россвязи на основании заявле-
ний граждан Российской Федерации или заявлений российских юридических лиц.
Прилагаемая карточка по Форме № 1 включает несколько разделов, в которых наряду с
общим описанием РЭС (раздел 1) содержится информация о запрашиваемых полосах частот
(раздел 2), ее составе и тактико-технических характеристиках (раздел 3), характеристиках
радиопередающих и радиоприемных устройств и антенно-фидерного тракта (разделы 4.. .7),
административные данные (раздел 9).
(Регистр. № решения, дата)
03 Б/1126-98 14.07.98
(Номер РЧЗ, дата)
ТАКТИКО - ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
1.1 Шифр РЭС :
1.2 Наименование
РЭС :
Представ-
ляется для
на этапе
регистрации
•закупки по импорту
ГКРЧ России - Форма № 1
I Несекретно
(гриф секретности)
лист I 1 I листов I 3
а
1.3 Тип и характер РЭС :
1.5 Назначение РЭС :
1.6 Район использованш
РЭС радиосвязи фиксированной спутниковой службы (FWS)
1.4 Место установки РЭС : |
Земная станция спутниковой связи для передачи цифровой информации через IIС3 EUTELSAT в
в орбитальной позиции 16 гр.в.д.
стационарно
Москва, Новомасковская, 38; Моск.обл. с.Спас
1.8 Система (комплекс), в которую входит РЭС :
Система ЕВТЕЛСАТ
1.7 Пользователь РЭС :
1.9 Необходимость регистрации в МСЭ :
|ЗАО "ВОРУМ-1"
Номер листа
дополнений
2. ПОЛОСЫ ЧАСТОТ (ПлЧ)
2.1 Номер ПлЧ П
2.2 Мин. частота ПлЧ F
2.3 Макс, частота ПлЧ В
1
14003,41
14039,41
м
м
Гц
Гц
3
14024,16
14060,16
м
м
Гц
Гц
4 |
14065,66
14101,66
м
м
Гц
Гц
2
12503,41
12539,41
м
м
Гц
Гц
4
12524,16
12560,16
м
м
Гц
Гц
6
12565,66
12601,66
м
м
Гц
Гц
Номер листа
дополнений
I з |
СОСТАВЫ ТТХ :
3.2 ПРМ [Т]
3.3 АНТ А1
|з.4 Структурная схема системы (РЭС) см.лист [_
Номер
режима
3,5
1
Краткая характеристика режима
Тип передачи
3,6
Передача и прием ТВ в
цифровом виде
Номер
ПлЧ
3,7
1,3,5,7,9
2,4,6,8,10
Состав элементарных РЭС, функционирующих в режиме
№ эле-
ментар.
РЭС
3,8
1
2
№ АНТ
элемент.
РЭС
3,9
А1
А1
№ АНТ
функц.
ев .РЭС
3,10
А2,3...п
А2,3...п
Имя функционально
связанного
РЭС
3,11
Приемоперед.ЗС сети на
террит.Запад, и Вост.Европы
через ИСЗ Евтелсат 16Е
Тактико-технические характеристики РЭС
Н аименование характеристики
3,12
Макс. ЭИИМ на несущую
Необход, полоса на несущую
Значение
76
8
Размер-
ность
дБВт
МГц
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта :
Номер листа дополнений I
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА
Номер листа дополнений \_
4.1 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения): |1т1п+4(1+2+п)МГц; где fmin из п.2.2. Для полос 1,3,5,7,9; п=0,1,2,3
4.3 Тип перестройки частоты : | Дискретная, ручная | 4.2 Шаг сетки : |8 МГц
Номер
режима
3,5
1
Класс
излучения
©
4,4
8M70G7F
4.15 Тип выходного прибора
Относительный уровень
побочных излучений :
Краткая
характеристика
класса излучения
4,5
ФМ-4
Номер
ПлЧ
4,6
1.3.5.7,9
:© |ЛБВ
4.17 На гармониках (до 3 fp) :
4.18 На гармониках (выше 3 fp) :
Ш ирина
М Гц
-ЗдБ
4,7
8
-60
-60
полосы излучения,
на уровне (дБ)
-30 дБ
4,8
11
-...ДБ
4,9
-
Мощность излучения
Вид
©
4,10
СР
Миним.,
дБ Вт
4,11
19
Максим.,
дБ Вт
4,12
20,8
дБ 4.19 Прочие виды побочных излуч.:
дБ 4.20 Уровень шумовых излучений :
Макс.спектр.
плотн. м-ти,
дБ Вт/Гц
4,13
-48.2
-60
-60
Параметры модуляции
Наименование
параметра
4,14
Изменение фазы
Скорость передачи
Кодирование
Значение
0, % 1 2, %,Ъ% 1 2
8
1/2
Размер-
ность |
радиан |
Мбит/с |
4.16 Относительная нестабильность
дБ частоты :
ДБ
1-10"6
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта :
Номер листа дополнений I
5. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНИКА
С
:
Номер листа дополнений
| Супергетер двойным преобразованием частоты
5.1 Тип приемника : ©
5.2 Рабочие частоты (номиналы или формула их получения) :
5.3 Шаг сетки :
|fmin+ 4(1 + 2+ п) МГц; где fmin из п.2.3. для полос 2,4,6,8,10; п= 0,1,2,3
Номер
режима
Принимаемые
классы
излучения
Номер
ПлЧ
Чувствительность в
дБ Вт
Защ.отн
к помехе.
ДБ
Тип
помехи
Полоса пропускания УВЧ,
М Гц на уровне
№ и вид
настройки
гетеродина
Промежуточ-
ная частота.
М Гц
Полоса пропускания УПЧ,
М Гц на уровне
5,4
5,13
5.14
G7F
22
нижняя
70
Избирательность ПРМ по :
5.19 Соседнему каналу :
5.20 Зеркальному каналу :
5.21 ДругимПКП :
дБ 5.22Блокир. и перекр.искаж.:
дБ 5.23 Интермодуляционная :
50
50
50
ДБ
ДБ
ДБ
5.24 Эквивалентная шумовая температура
5.25 Допустимое увелич.экв. шум. темпер.:
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта :
5.18 Относительная нестабиль
ность частоты гетеродина:
МО"
Номер листа дополнений
6. ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫ
Н о мер л и ста д о п о л н ен и й
Номер
АНТ
6.0
А1
Назначение
антенны
©
6,1
Приемо-
передающая
Тип
антенны
6,2
Параболическая
Размер
антенны
6,3
D = 6,1m
Номер
режима
3,5
1
Наименование
луча
6.4
основной
Положение
луча в прос-
транстве
6,5
Фиксирован.
на ИСЗ в
позиции
16 в.д.
Частота,
М Гц
6,6
14200
12500
Коэф.
усил.,
ДБ
6,7
56
Ширина ДНА
науров.-З дБ,гр.
гор.пл.
6,8
0,25
0,28
верт.пл.
6,9
0.25
0.28
Уровень бок.лепестков
Сектор
углов, град.
6,10
32-25 1og0
Уровень.
ДБ
6.11
Точность
навед.,
град.
6,12
0.1 гр.
Зона
обслужи-
вания
6,13
3.0.системы
ЕВТЕЛСАТ
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта :
Номер листа дополнений
7.1 Тип фидера : ©
7.2 Критическая частота АФТ
7.3 Волновое сопрот. АФТ
Волновод
7.4 Затухание АФТ на прм, дБ
7.5 Затухание АФТ на прд, дБ
Для дополнительных записей используйте отдельные листы, указывайте номер дополняемого пункта :
0,2
0,8
7.6 Тип и характеристики поляризации : ©
Линейная: прием гори зонт а льна я-вертикальна я
пер ед а ча го ри зо н т а л ьна я- ве рт нк а л ьна я
Номер листа дополнений
Меры по повышению помехозащищенности
и обеспечению ЭМС
Номер листа дополнений
Организация
(предприятие)
Адрес,
телефон
Подпись
(должность. ФИО)
9.1 Заказчик
ЗАО "Ворум-Г
108064, Москва, ул.Казакова, 46
тел. 264-43-42
Г ен. д и ректор А. М. О ст р о в с к и й
9.2 Разработчик
ЗАО "Ворум-1"
108064,Москва,ул. Казакова, 46
тел.264-43-42
Г ен. д ир екто ]) А. М. (
J СТр ОБСКИЙ
9.3 Изготовитель
Номер листа дополнений
Приложение 3
Требования к уровням побочных радиоизлучений
по ГОСТ Р 50842-95
Полоса основных
частот (исключая
нижний предел и
включая верхний
предел)
9 кГц...30 МГц
30...235 МГц
235...960 МГц
960... 1215 МГц
1215 МГц...17,7ГГц
Радиопередатчики,
средняя мощность,
классы излучения,
службы
Передатчики фиксированной
службы мощностью:
50 кВт и менее
более 50 кВт
Портативные передатчики мощно-
стью менее 5 Вт
Подвижные передатчики
Передатчики мощностью:
100 мВт-25 Вт
менее 100 мВт
более 25 Вт
Передатчики морской подвижной
службы с классом излучения F3, со
средней мощностью 20 Вт и менее:
излучения, попадающие в любой
международный канал морской
подвижной службы за счет продук-
тов модуляции
другие побочные радиоизлучения
при средней мощности более 20 Вт
Передатчики мощностью:
25 Вт и менее
более 25 Вт
Радиопередатчики воздушной ра-
дионавигационной службы
Передатчики мощностью:
10 Вт и менее
более 10 Вт
Требования к уровням побочных радиоизлучений
нормируемые
-40 дБ, 50 мВт
-60 дБ
-30 дБ
-40 дБ, но не превышая 200 мВт
-40 дБ, но не превышая 25 мкВт
-40 дБ, но не превышая 10 мкВт
-60 дБ, но не превышая 1 мВт
Не превышая 10 мкВт
Не превышая 2,5 мкВт
Указанные пределы увеличивают
пропорционально средней мощ-
ности
-40 дБ, но не превышая 25 мкВт^
-60 дБ, но не превышая 20 мВт1)
100мкВти2)
-50 дБ, но не превышая 100 мВт1^
перспективные
50 мВт
50 мВт
-40 дБ
50 мВт
2,5 мкВт
2,5 мкВт
-70 дБ
2,5 мкВт
-70 дБ
(43 + 10 lg(P0))
или -80 дБ
1) При наличии помех приемным станциям радиоастрономической и космической служб, а также приемниками земных
станций спутниковой связи должны быть приняты меры к снижению влияния побочных излучений с учетом географи-
ческого расположения указанных радиопередатчиков.
2) Эти уровни не применимы к станциям космических служб, но их побочные излучения должны быть уменьшены до са-
мых низких возможных уровней, обусловленных техническими и экономическими требованиями к оборудованию.
Примечание. Во всех случаях, когда требования на уровни побочных радиоизлучений не установлены, должны быть
приняты все возможные меры по максимальному снижению мощности этих радиоизлучений.
Глоссарий
Автоматизированное рабочее место — комплекс СВТ и необходимого ПО для выпол-
нения сложных и ответственных вычислительных задач.
Автоматизированная система УИС — совокупность аппаратно-программных
средств, предназначенных для автоматизированного решения задач УИС.
Автоматизация УИС — комплекс организационно-технических мероприятий, направ-
ленный на замену объемных ручных расчетов при УИС автоматизированными расчетами с
применением компьютерных систем.
База данных — набор(ы) числовых данных в определенном формате, необходимых для
работы прикладного ПО.
Безэховая камера [2] — экранированная камера с поглощающим электромагнитные
волны покрытием внутренних поверхностей.
Ближняя зона (антенны) — расстояние от антенны, при котором не выполняются ус-
ловия для дальней зоны.
Блокирование — изменение отклика на полезный радиосигнал при наличии на входе
радиоприемника хотя бы одной радиопомехи. Эффект блокирования проявляется как изме-
нение отношения сигнал/шум на выходе радиоприемника при действии радиопомехи на его
входе, частота которой находится в полосе частот, начиная от частоты соседнего канала
(в любую сторону от частоты настройки приемника) до частоты, на которой уровень ослаб-
ления помехи входными контурами приемника составляетX дБ.
Внеполосное излучение — составляющие в спектре излучаемого передатчиком радио-
сигнала, лежащие вне основной полосы частот, появление которых обусловлено процессом
модуляции, нелинейностью амплитудно-фазовой характеристикой тракта и неоптимальны-
ми характеристиками модулирующего сигнала.
Восприимчивость радиоприемного устройства — свойство приемника реагировать
на помехи, воздействующие на него через антенну и помимо нее (через экран, по цепям пи-
тания и др.).
Гидрометеоры — Концентрация водяных капель или частиц льда, которая может су-
ществовать в атмосфере или в виде осадков, выпадающих на поверхность Земли. Примеча-
ние. Основными гидрометеорами являются дождь, туман, облака, снег и град.
Дальнее тропосферное распространение (ДГР) — распространение радиоволн в тро-
посфере на расстояния, превышающие расстояние прямой видимости, вследствие их отра-
жения и рассеяния неоднородностями верхних слоев тропосферы.
Дальняя зона (антенны) — расстояние от антенны, начиная с которого зависимость
амплитуды излучаемого антенной электромагнитного поля в свободном пространстве ста-
новится обратно пропорциональной расстоянию.
Деполяризация — явление, в результате которого вся или часть мощности радиовол-
ны, передаваемой с определенной поляризацией, может уже не иметь этой поляризации по-
сле процесса распространения.
Диаграмма направленности антенны (ДНА) — угловое распределение амплитуд на-
пряженности электрического поля антенны Е((р) в дальней зоне в двух ортогональных плос-
костях при фиксированном удалении (обычно эти плоскости выбираются так, чтобы в одной
из них был расположен вектор электрического поля Е, а в другой — магнитного поля Н).
Динамический диапазон радиоприемника — отношение максимальной мощности
входного сигнала в полосе пропускания радиоприемника к минимально-допустимой мощ-
ности сигнала на его входе.
Дифракция (радиоволн) — изменение структуры поля радиоволны под влиянием пре-
пятствий, представляющих собой пространственные неоднородности среды распростране-
ния, в частности, приводящие к огибанию радиоволной этих препятствий.
352
ГЛОССАРИИ
Допустимое отклонение частоты передатчика — максимально-допустимая величина
отклонения средней частоты излучения от номинального значения присвоенной частоты.
Занимаемая полоса частот радиоизлучения — полоса частот, за пределами которой
излучается определенная доля (например, 1%) средней мощности передатчика на присвоен-
ной ему частоте.
Затухание площадки [5] — затухание площадки между двумя определенными точками
на измерительной площадке — это вносимые потери, определяемые измерением на двух
портах, когда непосредственное электрическое соединение между выходом генератора и
входом приемника заменяется передающей и приемной антеннами, расположенными в оп-
ределенных местах.
Защитное отношение — определенное, при указанных условиях, минимальное значе-
ние отношения мощности полезного сигнала к мощности мешающего на входе РПМ, обыч-
но выраженное в децибелах, которое позволяет получить установленное качество приема
полезного сигнала на выходе РПМ.
Зеркальный канал приема — побочный канал приема, включающий зеркальную час-
тоту Уж =Л ±Упч, гдеУг — частота гетеродина; Тпч — промежуточная частота.
Зона обслуживания — территория вокруг радиопередающей станции, где уровень по-
лезного сигнала превышает уровень собственных шумов приемника и мешающих сигналов
от соседних станций на определенное значение в течение заданных процентов времени Т и
мест приема L (граница — по Еиса). Примечание. При планировании зона обслуживания по-
лезного передатчика определяется медианным значением напряженности поля по местопо-
ложению и времени E(L, Г), т.е. £'(50,50).
Зона покрытия — территория с напряженностью поля, создаваемой данным передат-
чиком равной или большей минимальной используемой напряженности поля.
Избирательность радиоприемника — свойство приемника, позволяющее отличать
полезный радиосигнал от радиопомехи по определенным признакам полезного радио-
сигнала.
Излучаемая помеха [2] — электромагнитная помеха, распространяющаяся в пространстве.
Измерительная площадка [2] — площадка, пригодная для измерения помех, излучае-
мых испытуемым устройством, параметров и характеристик ЭМС технического средства и
отвечающая регламентированным требованиям.
Импульсная мощность радиопередатчика — среднее значение выходной мощности
передатчика за длительность импульса модулирующего сигнала.
Индекс рефракции — отношение скорости распространения радиоволн в вакууме к
скорости в рассматриваемой среде.
Индустриальная радиопомеха [1] — радиопомеха, которая создается электрическими
или электронными устройствами. Примечания. Под радиопомехой понимается электромаг-
нитная помеха в диапазоне радиочастот. К индустриальным радиопомехам не относятся из-
лучения, создаваемые ВЧ трактами передатчиков.
Интегральная функция распределения — обобщенная характеристика случайной ве-
личины или случайного процесса, показывающая вероятность того, что значение данного
случайного показателя будет выше или ниже некоторого фиксированного значения.
Интермодуляционное радиоизлучение — побочное радиоизлучение, возникающее
в результате воздействия на нелинейные элементы высокочастотного тракта радиопередаю-
щего устройства генерируемых радиоколебаний и внешнего электромагнитного поля или
радиоколебания.
Интермодуляция в радиоприемнике — возникновение отклика на выходе радиоприем-
ника в результате взаимодействия на его нелинейных элементах двух или более радиопомех.
353
Интерференционные замирания (радиоволн) — квазипериодические изменения
уровня поля вследствие прихода в место приема множества радиоволн с меняющимися во
времени относительно друг друга амплитудами и фазами.
Использование спектра — необходимая процедура для организации радиосвязи и ме-
ра количества используемого спектрального пространства.
Используемая напряженность поля Еисп — минимальное значение напряженности по-
ля, необходимое для обеспечения при определенных условиях желаемого качества приема в
присутствии шумов и одновременном воздействии помех от других передатчиков.
Канал приема на комбинационной частоте — побочный канал приема, включающий
одну из комбинационных частот вида nfc± mfT, образуемых в смесителе радиоприемника.
Канал приема на промежуточной частоте — побочный канал приема на частоте, рав-
ной промежуточной частоте приемника.
Кластер — совокупность ближайших сот, в которых используются не повторяющиеся
частотные каналы.
Класс излучения — совокупность характеристик радиоизлучения, обозначаемая уста-
новленными условными обозначениями типов модуляции основной несущей, модулирую-
щего сигнала и вида передаваемых сообщений.
Комбинационное радиоизлучение — побочное радиоизлучение на частотах, формирую-
щих несущую, на их гармониках и различных комбинациях этих частот, возникающих в ре-
зультате взаимодействия колебаний на нелинейных элементах радиопередающего устройства.
Кондуктивная помеха [2] — электромагнитная помеха, распространяющаяся по про-
водникам.
Контрольная ширина полосы частот радиоизлучения — полоса частот на уровне
-ХдБ (Х= 30; 60), за пределами которой любая дискретная составляющая спектра внепо-
лосных излучений или их спектральная плотность мощности ослаблены не менее, чем на
ХдБ относительно заданного исходного уровня 0 дБ.
Координационное расстояние — расстояние между полезным и мешающим передат-
чиками, при котором на границе зоны обслуживания полезного передатчика выполняется
защитное отношение.
Коэффициент защитного действия — разность коэффициента усиления антенны, дБ,
в главном направлении и коэффициента усиления, дБ, с обратного направления.
Коэффициент ослабления помех — показатель ЭМС, зависящий от видов модуляции,
а также расстройки несущих частот ПС и МС.
Коэффициент усиления антенны — отношение мощности, подводимой к ненаправ-
ленной (изотропной) антенне с коэффициентом усиления 1, к мощности, подводимой к дан-
ной антенне, при условии одинаковой напряженности поля в месте приема.
Коэффициент эквивалентного радиуса Земли — отношение эквивалентного радиуса
Земли к действительному радиусу Земли.
Критерий(и) ЭМС — допустимое(ые) значение(я) показателя(ей) ЭМС.
Кроссполяризация — появление в процессе распространения поляризационной состав-
ляющей, ортогональной к ожидаемой поляризации.
Кроссполяризационная защита антенны — ослабление поля перекрестной поляриза-
ции (кроссполяризованной волны).
Малая зона — площадка с размерами приблизительно 100x100 м, предназначенная для
получения статистических характеристик сигналов для данной части территории.
Мерцания — быстрые и случайные флуктуации одной или нескольких характеристик
(амплитуды, фазы, поляризации, направления прихода) принимаемого сигнала, вызванные
флуктуациями индекса рефракции в среде передачи.
354
ГЛОССАРИИ
Место приема — место расположения измерительной установки (точнее — ее антен-
ны) в малой зоне.
Минимальная используемая напряженность поля (Емии) — минимальное значение
напряженности поля, необходимое для обеспечения требуемого качества приема (обыч-
но — удовлетворительного) в определенных условиях приема при наличии естественных и
индустриальных шумов и помех в отсутствии помех от других передатчиков. Значение Емин
определяет потенциальные возможности передатчика.
Многолучевое распространение — распространение одного и того же радиосигна-
ла между точкой передачи и точкой приема по нескольким отдельным трассам распро-
странения.
Многосигнальная избирательность радиоприемника — частотная избирательность
радиоприемника, определяемая отношением уровней одновременно поступающих на его
вход сигналов на одной или нескольких заданных частотах и на частоте настройки при за-
данном на его выходе отношении суммарной мощности составляющих помехи к мощности
полезного сигнала.
Мощность несущей радиопередатчика — выходная мощность передатчика, усреднен-
ная за время одного периода радиочастотного колебания при отсутствии модуляции.
Назначение частотных каналов — присвоение рабочих частот частотным каналам.
Нежелательное радиоизлучение — радиоизлучение РЭС или его составных частей, не
предназначенное для передачи, приема или преднамеренного искажения информации.
Необходимая полоса радиочастот — минимальная ширина полосы частот, необходи-
мая при данном классе излучения для передачи сообщения с требуемой скоростью.
Непреднамеренная радиопомеха — радиопомеха, создаваемая источником искусст-
венного происхождения и не предназначенная для нарушения функционирования РЭС.
Неровность местности (А/г) — статистический параметр, который характеризует изме-
нения высоты неровностей Земли на части или на всей трассе распространения радиоволны.
Примечание. Обычно А/г определяется как разность между высотами, превышаемыми соот-
ветственно для 10% и 90% высот неровностей местности, измеренных на заданной части
трассы распространения радиоволны.
Несимметричное напряжение ИРП [1] — напряжение индустриальных радиопомех
между зажимом источника ИРП, сети питания или любой другой электрической сети и зем-
лей. Примечание. Несимметричное напряжение ИРП измеряется, например, при помощи
V-образного эквивалента сети.
Норма на индустриальные радиопомехи [1] — допускаемые значения напряжения,
напряженности поля, тока и пересчитанные значения мощности индустриальных радиопо-
мех, выраженные в децибелах относительно 1 мкВ, мкВ/м, мкА, пВт, установленные на ста-
тистической основе и регламентированные в нормативно технической документации.
Нормы ЧТР — минимально-допустимое значение ЧТР, при котором обеспечивается
допустимое ухудшение качества функционирования каждого из взаимодействующих РЭС.
Ограничительная линия внеполосного излучения — линия на плоскости координат
(уровень-частота), которая является верхней границей максимально-допустимых значений
уровней составляющих внеполосного спектра излучения, выраженных в децибелах относи-
тельно заданного (исходного) уровня 0 дБ.
Операционная система — управляющая программа компьютера.
Основное радиоизлучение — радиоизлучение радиопередающего устройства в необ-
ходимой полосе частот, предназначенное для передачи радиосигнала.
Основной канал приема — полоса частот, находящаяся в полосе пропускания радио-
приемника и необходимая для приема полезного радиосигнала.
355
Относительная избирательность радиоприемника — частотная избирательность ра-
диоприемника, определяемая отношением уровня сигнала на заданной частоте к его задан-
ному уровню на частоте настройки при неизменном уровне сигнала на выходе приемника и
измеряемая посредством одного входного сигнала с уровнем, не вызывающим нелинейных
эффектов в тракте приема.
Отношение сигнал/шум (ОСШ) — отношение мощностей ПС и ТТЛ на входе приемни-
ка, выраженное в разах или децибелах.
Отношение сигнал/помеха (ОСП) — отношение мощностей ПС и МС на входе прием-
ника, выраженное в разах или децибелах.
Паразитное излучение радиопередатчика — побочное излучение, возникающее в ре-
зультате самовозбуждения радиопередатчика из-за паразитных связей в его генераторных
или усилительных каскадах.
Перекрестное искажение — изменение спектра полезного радиосигнала на выходе ра-
диоприемника при наличии на его входе модулированной радиопомехи.
Периферийные устройства — вспомогательные СВТ, осуществляющие полномас-
штабную поддержку функционирования компьютера от ввода информации и до ее вывода.
Пиковая мощность радиопередатчика — выходная мощность радиопередатчика, ус-
редненная за время одного радиочастотного периода, соответствующего максимальной ам-
плитуде модулированной огибающей.
Плотность потока мощности — показатель, характеризующий отношение излучаемой
мощности радиостанции к площади, на которой производится оценка уровня сигнала; обыч-
но выражается в дБВт/м2.
ПНМБ ВУ [4] — устройство, разработанное для локального создания и/или использо-
вания высокочастотной энергии для промышленных, научных, медицинских, бытовых или
аналогичных целей, за исключением применения в области телекоммуникаций и информа-
ционных технологий.
Побочное излучение — нежелательное радиоизлучение, вызываемое нелинейными
процессами в высокочастотном тракте передатчика и имеющее частоты: кратные основной
частоте излучения (гармоники и субгармоники), определяемые комбинацией частот сигнала
и гетеродина (комбинационное) или комбинацией частот сигнала и одного или нескольких
МС (интермодуляционное) или имеющее произвольную частоту в случае паразитного по-
бочного излучения.
Побочные каналы приема — паразитные (нежелательные) каналы приема на комби-
национных частотах (гармоник напряжений сигнала и гетеродина), образующиеся в супер-
гетеродинном приемнике вследствие нелинейности смесителя преобразователя частоты.
Побочное радиоизлучение — нежелательное радиоизлучение через антенну радиопе-
редающего устройства, возникающее в результате любых нелинейных процессов в радиопе-
редающем устройстве, кроме процесса модуляции.
Подавление помех/помехоподавление [2] — мероприятия, имеющие целью ослабле-
ние или устранение влияния помех.
Показателей) ЭМО — параметр(ы) или характеристика(и) РЭС, однозначно опреде-
ляющие данную ЭМО.
Показателей) ЭМС — параметр(ы) или характеристика(и) РЭС, однозначно опреде-
ляющие условия ЭМС.
Полоса пропускания приемника — полоса частот, на границах которой коэффициент
усиления приемника уменьшается по отношению к его наибольшей величине на заданное
число децибел (типовое значение 3 дБ).
Прикладное ПО — комплекс программ в составе ПО данного компьютера, не входя-
щих в операционную систему.
356
ГЛОССАРИИ
Присвоенная полоса частот — полоса частот, в пределах которой данной радиостан-
ции разрешено излучение, равная необходимой полосе частот плюс удвоенное абсолютное
значение допустимого отклонения частоты радиопередатчика.
Присвоенная частота — средняя частота полосы радиочастот, присвоенной радиостанции.
Программный модуль — автономное ПО, предназначенное для выполнения специали-
зированной вычислительной задачи или задачи управления.
Программное обеспечение — комплекс программ для компьютера, обеспечивающий
его функционирование с необходимыми требованиями по производительности и видам вы-
числительных задач.
Радиогоризонт — геометрическое место точек, в которых прямые лучи от точечного источ-
ника излучения радиоволн касательны к поверхности Земли. Примечание. Как правило, радиого-
ризонт и геометрический горизонт отличаются друг от друга из-за атмосферной рефракции.
Радиоизлучение гетеродина — нежелательное радиоизлучение радиоприемного уст-
ройства, обусловленное радиоколебаниями гетеродина.
Радиоизлучение на гармонике — побочное радиоизлучение на частотах, в целое чис-
ло раз больших частот основного радиоизлучения;
Радиоизлучение на субгармонике — побочное радиоизлучение на частотах, в целое
число раз меньших частот основного радиоизлучения;
Радиоэлектронное средство [3] — техническое средство, состоящее из одного или не-
скольких радиопередающих и/или радиоприемных устройств и вспомогательного оборудо-
вания. Примечание. К радиоэлектронным средствам относятся радиостанции, радиолокаци-
онные станции и т.д.
Развязка по кроссполяризации — для двух радиоволн, передаваемых на одной и той
же частоте с одинаковой мощностью и при ортогональной поляризации, отношение мощно-
сти кополярного сигнала в данном приемнике к мощности кроссполяризованного сигнала в
этом же приемнике.
Распространение радиоволн:
■ в свободном пространстве — распространение электромагнитной волны в однород-
ной идеальной диэлектрической среде, которую можно считать бесконечной во всех на-
правлениях. Примечание. При распространении радиоволн в свободном пространстве вели-
чина напряженности электромагнитного поля в любом заданном направлении от источника
обратно пропорциональна расстоянию от источника сигнала;
■ за счет дифракции — распространение радиоволн за счет огибания препятствий;
■ за счет тропосферного рассеяния [6] — распространение радиоволн, обусловленное
рассеянием от множества неоднородностей атмосферы;
■ в пределах прямой видимости — распространение радиоволн между двумя точками,
для которых прямой луч в достаточной степени свободен от препятствий, дифракция на ко-
торых является незначительной;
■ за счет рассеяния от осадков — распространение радиоволн за счет рассеяния от
гидрометеоров, в основном от дождя.
Рефракция — искривление траектории распространения радиоволн от прямолинейной,
происходящее из-за слоистой структуры атмосферы и ионосферы Земли.
Рецептор [2] — техническое средство, реагирующее на электромагнитный сигнал и/или
электромагнитную помеху.
Сверхрефракция — рефракция, для которой градиент модуля рефракции меньше стан-
дартного градиента модуля рефракции.
Сервер БД — специализированный компьютер, обслуживающий одну крупную БД или
несколько БД.
357
Симметричное напряжение ИРП [1] — напряжение индустриальных радиопомех, из-
меренное между двумя зажимами источника ИРП или сети питания, или любой другой
электрической сети измерительным прибором с симметричным входом. Примечание. Сим-
метричное напряжение ИРП измеряется, например, при помощи дельтаобразного эквива-
лента сети.
Соканальные помехи — помехи по совмещенному (совпадающему) по частоте каналу.
Соседний радиоканал — полоса частот, ширина которой равна ширине полосы про-
пускания радиоприемника, а средняя частота отстоит от частоты настройки радиоприемни-
ка на минимальную заданную величину (шаг сетки частот).
Средняя мощность радиопередатчика — выходная мощность, усредненная в течение
достаточно длительного интервала времени, превышающего период наиболее низкой часто-
ты в спектре модулированного сигнала.
Средства вычислительной техники — аппаратно-программные устройства, предна-
значенные для выполнения вычислительных процедур: компьютеры, компьютерные систе-
мы, микропроцессорные устройства и системы, периферийные устройства для компьютера.
Стандартный градиент модуля рефракции — стандартное значение вертикального
градиента модуля рефракции, принимаемое равным 40 ед. Это соответствует приблизитель-
но медианному значению градиента модуля на первом километре высоты в районах с уме-
ренным климатом.
Субрефракция — рефракция, для которой градиент модуля рефракции превышает
стандартный градиент модуля рефракции.
Территориальный разнос — расстояние по поверхности земли между точками распо-
ложения мешающей станции и станции-реципиента.
Техническое средство [2] — изделие, оборудование, аппаратура или их составные час-
ти, функционирование которых основано на законах электротехники, радиотехники, и/или
электроники, содержащие электронные компоненты и/или схемы, которые выполняют одну
или несколько следующих функций: усиление, генерирование, преобразование, переключе-
ние и запоминание. Примечание. Техническое средство может быть радиоэлектронным
средством (РЭС), средством вычислительной техники (СВТ), средством электронной авто-
матики (СЭА), электротехническим средством, а также изделием промышленного, научного
и медицинского назначения.
Тропосфера — нижняя часть атмосферы Земли, простирающаяся вверх от поверхности
Земли, в которой температура уменьшается с высотой, за исключением локальных слоев с
температурной инверсией. Эта часть атмосферы простирается до высоты примерно 9 км на
полюсах Земли и 17 км на экваторе.
Тропосферный волновод — квазигоризонтальный слой в тропосфере, между гра-
ницами которого сосредоточена энергия радиоволн достаточно высокой частоты и кото-
рая распространяется с гораздо меньшим ослаблением, чем это было бы в однородной
атмосфере.
Угловой разнос — угол между главным направлением приема антенны станции, под-
верженной влиянию МС (станции-реципиента), и направлением прихода этого МС.
Узкополосная помеха [2] — электромагнитная помеха, ширина спектра которой мень-
ше или равна ширине полосы пропускания рецептора.
Управление использованием спектра — комплекс организационно-технических ме-
роприятий, обеспечивающих рациональное (оптимальное) использование радиочастотного
спектра.
Устойчивость к электромагнитной помехе/помехоустойчивость [2] — способность
технического средства сохранять заданное качество функционирования при воздействии на
358
ГЛОССАРИИ
него внешних помех с регламентируемыми значениями параметров в отсутствии дополни-
тельных средств защиты от помех, не относящихся к принципу действия или построения
технического средства.
Частотный канал — полоса радиочастот, разрешенная для работы РЭС.
Частотный разнос — разность значений (расстройка) несущих частот ПС и МС.
Частотно-территориальный разнос — совокупность показателей углового, частотного
и территориального разноса при фиксированных энергетических параметрах РЭС.
Чувствительность радиоприемника — мера способности радиоприемника обеспечи-
вать прием слабых радиосигналов. Чувствительность определяется минимальным уровнем
радиосигнала на его входе при заданном отношении уровней полезного сигнала и шума и
заданном уровне полезного сигнала на выходе радиоприемника.
Цифровая карта местности — представление топографических данных о местности в
виде числовых массивов на электронном носителе.
Широкополосная помеха [2] — электромагнитная помеха, ширина спектра которой
больше ширины полосы пропускания рецептора.
Эквивалентный радиус Земли — радиус гипотетической сферической Земли без ат-
мосферы, для которой траектории распространения радиоволн являются прямыми линиями,
причем высоты и земные расстояния те же, что и для реальной Земли, окруженной атмосфе-
рой с постоянным вертикальным градиентом модуля рефракции. Примечание. Для атмосфе-
ры со стандартным градиентом модуля рефракции эквивалентный радиус Земли равен при-
близительно 8500 км, в то время как действительный радиус Земли равен 6370 км.
Экранированная камера [2] — помещение, обладающее свойствами экранирования
для разделения внутренней электромагнитной обстановки от внешней.
Электромагнитная обстановка [2] — совокупность электромагнитных явлений, про-
цессов в заданной области пространства, частотном и временном диапазонах.
Электромагнитная помеха, помеха [2] — электромагнитное явление или процесс, ко-
торые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства
Электромагнитная совместимость технических средств [2] — способность техниче-
ского средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной об-
становке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим сред-
ствам.
Энергетические потери — величина увеличения энергетических затрат на передачу
информации, численно равная разности ОСШ, дБ, на входе реального и идеального прием-
ника при заданном качестве приема информации на их выходе.
Эффект переноса шумов гетеродина — преобразование части энергетического спек-
тра шума гетеродина приемника с шириной, равной полосе пропускания тракта ПЧ прием-
ника, в промежуточную частоту и попадание в тракт ПЧ приемника в виде энергии шума
при условии, если разность частот А/между помехой с частотой Помехи и частью энергетиче-
ского спектра шума гетеродина равна промежуточной частоте /пч приемника.
Кроме приведенных выше, ряд терминов можно найти в следующих ГОСТах:
1. ГОСТ 14777-76. Радиопомехи индустриальные. Термины и определения. — М: Из-
дательство стандартов, 1987.
2. ГОСТ 30372-95/ГОСТ Р 50397-92. Совместимость технических средств электромаг-
нитная. Термины и определения. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.
3. ГОСТ 23611-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Тер-
мины и определения. — М.: Издательство стандартов, 1979.
359
4. ГОСТ Р 51318.11-99 (СИСПР 11-97) Совместимость технических средств электро-
магнитная. Радиопомехи индустриальные от промышленных научных, медицинских
и бытовых (ПНМБ) высокочастотных устройств. Нормы и методы испытания. — М.:
ИПК Издательство стандартов, 2000.
5. Публикация 16-1-4 СИСПР (2003): Технические требования к аппаратуре для измере-
ния помех и помехозащищенности и методы измерений — Часть 1-4: Аппаратура
для измерения помех и помехозащищенности — Вспомогательное оборудование —
Излучаемые помехи.
6. Распространение радиоволн в неионизированной среде. Рекомендации МККР. Том V.
XVII пленарная Ассамблея. — Дюссельдорф, 1990.
Список сокращений
AM амплитудная модуляция
АРМ автоматизированное рабочее место
АС абонентская станция
АСУИС автоматизированная система УИС
АФТ антенно-фидерный тракт
БД база данных
БЛ боковой лепесток ДНА
БОИП блок обнаружения ИП
БОЧ блок опорных частот
БРЭА бытовая радиоэлектронная
аппаратура
БС базовая станция
ВИ внеполосное излучение
ВРН воздушная радионавигация
ВЧ высокие частоты (0,3... 30 МГц)
ГКРЧ Государственная комиссия
по радиочастотам
ГУН генератор, управляемый
напряжением
ДН диаграмма направленности
ДНА диаграмма направленности антенны
ЗВ звуковое вещание
ЗО защитное отношение
ИКМ импульсно-кодовая модуляция
ИМИ интермодуляционное излучение
ИП импульсная помеха
ИРП индустриальная радиопомеха
ИФР интегральная функция распределения
КБВ коэффициент бегущей волны
КВВ коэффициент взаимного влияния
КВЧ крайне высокая частота
КЗ координационная зона
КИП коэффициент использования
поверхности
КНД коэффициент направленного
действия антенны
КОП коэффициент ослабления помех
КП компенсатор помех
КР координационное расстояние
КСВН коэффициент стоячей волны
напряжения
КУ коэффициент усиления
КЭМС критерий(и) ЭМС
ЛЭП линия электропередачи
МККР Международный консультативный
комитет по радио
МС мешающий сигнал
МСРЧ Международный справочный
регистр частот
МСЭ Международный союз электросвязи
МТРЧ Международная таблица
распределения частот
МШУ малошумящий усилитель
МЭК Международная электротехническая
комиссия
НГСО негеостационарная спутниковая
орбита
НТРЧ Национальная таблица
распределения частот
НЧ низкие частоты (30... 300 кГц)
ОБП одна боковая частота
ОВЧ ЧМ вещание на очень высоких частотах
с частотной модуляцией
ОВЧ очень высокие частоты (30... 300 МГц)
ОИТ оборудование информационных
технологий
ОКН «один канал на несущей»
ОКП основной канал приема
ОМОС определение местоположения
(передатчика) одной станцией
ОНЧ очень низкие частоты (3... 30 кГц)
ОР объем рассеяния
ОС операционная система
ОСП отношение сигнал/помеха
ОСШ отношение сигнал/шум
ПА параболическая антенна
ПИ побочное излучение
ПК персональный компьютер
ПКП побочный канал приема
ПНМ промышленные, научные
и медицинские (ВЧ устройства)
ПНМБ промышленные, научные, медицин-
ские и бытовые (ВЧ устройства)
ПО программное обеспечение
НИМ плотность потока мощности
ППФ полосно-пропускающий фильтр
ПС полезный сигнал
ПЦРР приемный центр радиосвязи
и радиовещания
361
ПЧ промежуточная частота
ПЭМС показатель(и) ЭМС
РВ радиовещание
РК радиоконтроль
РКП радиоконтрольный пункт
РПД радиопередатчик
РПДУ радиопередающее устройство
РПМ радиоприемник
РПУ радиоприемное устройство
РР Регламент радиосвязи
РРЛ радиорелейная линия
РСБН радиотехническая служба
ближней навигации и посадки
PC С радиорелейная система связи
РФ режекторный фильтр
РЧС радиочастотный спектр
РЭС радиоэлектронное средство
СВТ средства вычислительной техники
СВЧ сверхвысокие частоты (3... 30 ГГц)
СД синхронный детектор
СИСПР Международный специальный коми-
тет по радиопомехам
СК соседний канал
СКО среднее квадратическое отклонение
СЛАУ система линейных алгебраических
уравнений
СНЧ смещение несущих частот
СПР сети подвижной радиосвязи
СПС сети подвижной связи
СРС средство радиосвязи
СРФ следящий РФ
ССПО система связи с подвижными объек-
тами
ССС спутниковая система связи
СФД синхронный фазовый детектор
СЧ средние частоты (0,3... 3 МГц)
ТВ телевизионное вещание
ТР территориальный разнос
ТРРЛ тропосферная радиорелейная линия
связи
ТРЧ Таблица распределения радиочастот
УВЧ ультравысокие частоты (0,3... 3 ГГц)
УИС управление использованием спектра
УНЧ ультранизкие частоты (0,3... 3 кГц)
У ПИП устройство подавления ИП
УПЧ усилитель промежуточной частоты
УР угловой разнос
ФБД федеральная база данных
ФД фазовый детектор
ФМ фазовая модуляция
ЦКМ цифровая карта местности
ЧД частотный детектор
ЧМ частотная модуляция
ЧР частотный разнос
ЧТР частотно-территориальный разнос
ЭДС электродвижущая сила
ЭИИМ эффективная изотропно излучаемая
мощность
ЭИРЧС эффективность использования РЧС
ЭМО электромагнитная обстановка
ЭМС электромагнитная совместимость
AMPS Advanced Mobile Phone Service (усо-
вершенствованная мобильная теле-
фонная служба, стандарт сотовой
связи)
ASMS Automated Spectrum Management Sys-
tem (усовершенствованная АСУИС)
BASMS Basic Automated Spectrum Manage-
ment System (базовая АСУИС)
BER Bit Error Ratio (коэффициент ошибок
по битам)
CDMA Code Division Multiple Access (мно-
жественный доступ с кодовым разде-
лением)
CENELEC European Committee for Electrotechni-
cal Standartization (Европейский ко-
митет по стандартизации в области
электротехники)
СЕРТ Conference of Europeence Postal and
Telecommunications Administration
(Конференция европейских почтовых
и телекоммуникационных ведомств)
CISPR Comite International Special des Pertur-
bations Radioelectriques (Международ-
ный специальный комитет по радио-
помехам)
DCS Digital Cellular System (цифровая
система сотовой связи)
DVB-T Terrestrial Digital Video Broadcasting
(цифровое наземное телевидение)
362
СПИСОК СОКРАЩЕНИИ
ETSI European Telecommunications Stan-
dards Institute (Европейский институт
стандартов в области электросвязи)
FDMA Frequency Division Multiple Access
(множественный доступ с разделени-
ем по частоте)
GSM Global System for Mobile Communica-
tions (глобальная система мобильной
связи, стандарт сотовой связи)
MCS Mobile Communications System
(мобильная система связи)
NMT Nordic Mobile Telephone (мобильный
телефон северных стран, стандарт
сотовой связи)
SSL Single Station Location (определение
местоположения одной станцией)
TACS Total Access Communication System
(общедоступная система связи)
T-DAB Terrestrial Digital Audio Broadcasting
(цифровое наземное звуковое веща-
ние)
TDMA Time Division Multiple Access (мно-
жественный доступ с временным
разделением)
XPD Cross Polarization Division (кросспо-
ляризационная развязка сигналов)
XPDa Cross Polarization Division (кросспо-
ляризационная защита антенны)
Литература
Литература к главе 1
1. Справочник МСЭ «Управление использованием спектра на национальном уровне».
2. Регламент радиосвязи. Том 1 -4. — Женева: МСЭ, 1998.
3. Решение ГКРЧ № 04-02-03-001 от 27 сентября 2004 г. «Положение о порядке проведения в Рос-
сийской Федерации работ по заявлению, координации и регистрации в Международном союзе
электросвязи частотных присвоений радиоэлектронным средствам».
4. Закон РФ «О связи», № 126-ФЗ от 7 июля 2003 г.
5. Постановление Правительства РФ № 311 от 26 июня 2004 г. «Об утверждении Положения о Ми-
нистерстве информационных технологий и связи Российской Федерации».
6. Постановление Правительства РФ № 320 от 30 июня 2004 г. «Об утверждении Положения о Феде-
ральном агентстве связи».
7. Решение ГКРЧ от 09 августа 2004 г. (протокол № 04-01-05-1) «Положение о порядке рассмотрения
материалов, проведения экспертизы и принятия решения о выделении полос радиочастот для ра-
диоэлектронных средств и высокочастотных устройств».
8. Таблица распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации в диапазоне
частот от 3 кГц до 400 ГГц. ГКРЧ. — М., 1996.
9. Решение ГКРЧ от 09 августа 2004 г. (протокол № 04-01-06-1) «Положение о порядке проведения
экспертизы, рассмотрения материалов и принятия решения о присвоении (назначении) радиочас-
тот или радиочастотных каналов для РЭС в пределах выделенных полос радиочастот».
10. Постановление Правительства РФ № 318 от 30 июня 2004 г. «Об утверждении Положения о Феде-
ральной службе по надзору в сфере связи».
11. Постановление Правительства РФ № 413 от 26 мая 2000 г. «О сближении распределения и усло-
вий использования полос радиочастот в Российской Федерации с международным распределением
полос радиочастот».
12. Справочник МСЭ «Экономические подходы к управлению использованием спектра на националь-
ном уровне».
13. Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания: Справочник / М.Г. Локшин, А.А. Шур,
А.В. Кокорев, Р.А. Краснощеков. — М.: Радио и связь, 1988.
14. Recommendation T/R 20-08 Е «Frequency planning and frequency coordination for the GSM system».
15. Recommendation T/R 22-07 E «Frequency bands, planning and coordination for systems using the
DCS-1800 standards».
16. Recommendation T/R 25-08 E «Planning criteria and coordination of frequencies in the Tand Mobile
Service in the range 29.7-921 MHz».
17. ERC/Rec 01-01 «Border coordination of UMTSAMT-2000 systems».
18. Agreement on the co-ordination of frequencies between 29.7 MHz and 39.5 GHz for the fixed service and
the land mobile service, Berlin, 2003.
Литература к главе 2
1. Регламент радиосвязи. В 2-х тт. — М.: Радио и связь, 1985.
2. Бадалов А.Я., Михайлов А.С. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС. Спра-
вочник. — М.: Радио и связь, 1990.
3. Буга Н.Н., Канторович В.Я., Носов В.И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных
средств. — М.: Радио и связь, 1993.
4. ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения.
5. ГОСТ 23611-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Термины и опреде-
ления.
6. ГОСТ 23882-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Номенклатура па-
раметров и классификация технических характеристик.
7. Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданско-
го применения. — М.: ГКРЧ, 2002.
364
ЛИТЕРАТУРА
8. ГОСТ 14663-83. Устройства приемные магистральной радиосвязи гектометрового-декаметрового
диапазона волн. Основные параметры, технические требования и методы измерений.
9. Справочник по радиорелейной связи / Под ред. СВ. Бородача. — М.: Радио и связь, 1981.
10. Ротхамелъ К. Антенны. — СПб.: Бояныч, 1998.
11. Фролов О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. — М.: Радио и связь, 2000.
12. Винтер И.А. и др. Геоинформационная система проектирования и анализа радиосетей. — Яро-
славль: ЯГУ, 1999.
13. Логинов НА. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. — М.: Радио и связь,
2000.
14. Справочник по цифровым радиорелейным системам. — Женева: Бюро радиосвязи МСЭ, 1996 г.
15. Фиксированная служба. Аспекты совместного использования частот. Рекомендации МСЭ-Р. Се-
рия F. Часть 2. — Женева: Бюро радиосвязи, 1997.
16. Ермилов В. Т. Международное регулирование применения земных станций спутниковой связи типа
VSAT. — М.: Радио и связь, 1999.
17. Методика расчета трасс аналоговых и цифровых РРЛ. Т. 2. — М.: НИИРД987.
18. Справочник по спутниковой связи и вещанию / Под ред. Л.Я. Кантора. — М.: Радио и связь, 1997.
19. Microwave Antennas. Проспект фирмы Digital Microwave Corp., 2000.
20. RTS Antennas Catalog. - http//: www.rfsworld.com
21. Antennas. Проспект фирмы Gabriel Electronics, 2000.
22. High Gain Antenna Co., Ltd. - http//: www.highgain.co.kr
23. Бородин С.В. ЭМС наземных и космических радиослужб. —М.: Радио и связь, 1990.
24. ETSI TN 302 085 vl.2.2 (Fired Radio Sestems); Point-to-Maltipoint Antennas in the 3 GHz to 11 GHz
band, 2003-08.
25. Справочник по управлению использованием спектра на национальном уровне. — Женева: Бюро
радиосвязи МСЭ, 1995.
26. Rec. Р. 1144-3. 11-2001. Guide to the application of the propagation methods of Radiocommunication
Study Group 3.
27. Rec. P.434-6. 10-1995. ITU-R reference ionospheric characteristics and methods of basic MUF, opera-
tional MUF and ray-path prediction.
28. Rec. P.533-7. 02-2001. HF propagation prediction method.
29. Rec. P.368-7. 03-1992. Ground-wave propagation curves for frequencies between 10 kHz and 30 MHz.
30. Rec. P.341-5. 10-1999. The concept of transmission loss for radio links.
31. Rec. P.526-8. 04-2003. Propagation by diffraction.
31. Rec. P.369-6. 08-1994. Reference atmosphere for refraction.
32. Rec. P.370-7. 10-1995. VHF and UHF propagation curves for the frequency range from 30 MHz to
1000 MHz. Broadcasting services.
33. Rec. P.528-2. 07-1986. Propagation curves for aeronautical mobile and radionavigation services using
the VHF, UHF and SHF bands.
34. Rec. P.529-3. 10-1999. Prediction methods for the terrestrial land mobile service in the VHF and UHF bands.
35. Rec. P.534-4. 10-1999. Method for calculating sporadic-E field strength.
36. Rec. P.452-11. 04-2003. Prediction procedure for the evaluation of microwave interference between sta-
tions on the surface of the Earth at frequencies above about 0.7 GHz.
37. Rec. P.837-4. 04-2003. Characteristics of precipitation for propagation modelling.
38. Rec. P.838-2. 04-2003. Specific attenuation model for rain for use in prediction methods.
39. Rec. P.453-9. 04-2003. The radio refractive index: its formula and refractivity data.
40. Rec. P.530-10. 11-2001. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial
line-of-sight systems.
41. Rec. P.1623. 04-2003. Prediction method of fade dynamics on Earth- space paths.
42. Rec. P.679-3. 2-2001. Propagation data required for the design of broadcasting-satellite systems.
43. Rec. P.680-3. 10-1999. Propagation data required for the design of Earth-space maritime mobile tele-
communication systems.
44. Rec. P.681-6. 04-2003. Propagation data required for the design of Earth-space land mobile telecommu-
nication systems.
365
45. Rec. P.682-1. 03-1992. Propagation data required for the design of Earth-space aeronautical mobile tele-
communication systems.
46. Rec. P.618-8. 04-2003. Propagation data and prediction methods required for the design of Earth-space
telecommunication systems.
47. Rec. P.617-1 03-1992 Propagation prediction techniques and data required for the design of trans-horizon
radio-relay systems
48. Rec. P.1145. 10-1995. Propagation data for the terrestrial land mobile service in the VHF and UHF
bands.
49. Rec. P. 1146. 10-1995. The prediction of field strength for land mobile and terrestrial broadcasting ser-
vices in the frequency range from 1 to 3 GHz.
50. Rec. P. 1238-3. 04-2003. Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocom-
munication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz.
51. Rec. P.1410-2. 04-2003. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial
broadband millimetric radio access systems operating in a frequency range of about 20-50 GHz.
52. Rec. P. 1411-2. 04-2003. Propagation data and prediction methods for the planning of short-range outdoor
radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range 300 MHz to 100 GHz.
53. Rec. P.836-3. 11-2001. Water vapour: surface density and total columnar content.
54. Rec. P.676-5. 02-2001. Attenuation by atmospheric gases.
55. Rec. P.525-2. 08-1994. Calculation of free-space attenuation.
56. Rec. P. 527-3. 03-1992. Electrical characteristics of the surface of the Earth.
57. Rec. P. 531-7. 04-2003. Ionospheric propagation data and prediction methods required for the design of
satellite services and systems.
58. Rec. P.581-2. 06-1990. The concept of «worst month».
59. Rec. P.616. 07-1986. Propagation data for terrestrial maritime mobile services operating at frequencies
above 30 MHz.
60. Rec. P.619-1. 03-1992. Propagation data required for the evaluation of interference between stations in
space and those on the surface of the Earth.
61. Rec. P.620-5. 04-2003. Propagation data required for the evaluation of coordination distances in the fre-
quency range 100 MHz to 105 GHz.
62. Rec. P.678-1. 03-1992. Characterization of the natural variability of propagation phenomena.
63. Rec. P.833-4. 04-2003. Attenuation in vegetation.
64. Rec. P.834-4. 04-2003. Effects of tropospheric refraction on radiowave propagation.
65. Rec. P.835-3. 10-1999. Reference standard atmospheres.
66. Rec. P.840-3. 10-1999. Attenuation due to clouds and fog.
67. Rec. P. 1546-1. 04-2003. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency
range 30 MHz to 3000 MHz.
68. Rec. P.1093. 09-1997. Effects of multipath propagation on the design and operation of line-of-sight digi-
tal radio-relay systems.
69. Rec. P.839-3. 02-2001. Rain height model for prediction methods.
Литература к главе 3
1. Бородин СВ. ЭМС наземных и космических радиослужб. — М.: Радио и связь, 1990.
2. Сети телевизионного и ОВЧ ЧМ вещания. Справочник / М.Г. Локшин, А.А. Шур, А.В. Кокорев,
Р.А. Краснощеков. —М.: Радио и связь, 1998.
3. Егоров Е.И., Калашников Н.И., Михайлов А.С. Использование радиочастотного спектра и радиопо-
мехи. — М.: Радио и связь, 1986.
4. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем / В.И. Владимиров и др.;
Под ред. Н.М. Царькова. — М.: Радио и связь, 1985.
5. Рекомендации МСЭ-Р. Фиксированная служба. Аспекты совместного использования. Серия F.
Часть 2. — Женева: Бюро радиосвязи МСЭ, 1997.
6. Рекомендации МСЭ-Р. Совместное использование частот фиксированной спутниковой и фиксиро-
ванной службами. Серия SF. — Женева: Бюро радиосвязи МСЭ, 1997.
366
ЛИТЕРАТУРА
7. Рекомендация МСЭ-Р SF.765. Пересечение лучей радиорелейных антенн с орбитами, используе-
мыми космическими станциями фиксированной спутниковой службы.
8. Рекомендация МСЭ-Р F.758. Принципы разработки критериев совместного использования частот
наземной фиксированной службой и другими службами.
9. Рекомендация МСЭ-Р SF.1006. Определение возможных помех между земными станциями фикси-
рованной спутниковой службы и станциями фиксированной службы.
10. Рекомендация МСЭ-Р SF.357. Максимально-допустимые величины помех в телефонном канале
радиорелейной системы с аналоговой угловой модуляцией при совместном использовании одних
и тех же полос частот с системами фиксированной спутниковой службы.
11. Рекомендация МСЭ-Р SF.615. Максимально-допустимые величины помех от фиксированной спут-
никовой службы наземным радиорелейным системам, которые могут являться частью ЦСИС и ра-
ботают в совместно используемой полосе частот ниже 15 ГГц.
12. Рекомендация МСЭ-Р SF.355. Совместное использование одних и тех же полос частот системами
фиксированной службы и радиорелейными системами.
13. ITU-R Recommendation F.1094. Maximum allowable error performance and availability degradations to
digital radio-relay systems arising from interference from emissions and radiations from other sources.
14. Рекомендация МСЭ-Р SF.356. Максимально-допустимые величины помех от радиорелейной сис-
темы прямой видимости в телефонном канале системы фиксированной спутниковой службы, при-
меняющей частотную модуляцию, при совместном использовании одних и тех же полос частот
обеими системами.
15. ITU-R Recommendation S.466. Maximum permissible level of interference in a telephone channel of a
geostationary-satellite network in the fixed-satellite service employing frequency modulation with fre-
quency-division multiplex, caused by other networks of this service.
16. ITU-R Recommendation S.523. Maximum permissible levels of interference in a geostationary-satellite
network in the fixed-satellite service using 8-bit PCM encoded telephony, caused by other networks of
this service.
17. Рекомендация МСЭ-Р SF.558. Максимально-допустимые величины помех от наземных радиоли-
ний системам фиксированной спутниковой службы, использующим 8-разрядную ИКМ для теле-
фонии и работающим в тех же полосах частот.
18. ITU-R Recommendation S.483. Maximum permissible level of interference in a television channel of a
geostationary-satellite network in the fixed-satellite service employing frequency modulation, caused by
other networks of this service.
19. Рекомендация МСЭ-Р SF.358. Максимально-допустимые величины плотности потока мощности,
создаваемой на поверхности Земли спутниками фиксированной спутниковой службы, использую-
щими полосы частот выше 1 ГГц совместно с радиорелейными линиями прямой видимости.
20. Рекомендация МСЭ-Р SF.1004. Максимальная изотропно-излучаемая мощность, передаваемая в
направлении горизонта земными станциями фиксированной спутниковой службы, использующи-
ми частоты совместно с фиксированной службой.
21. Рекомендация МСЭ-Р SF.406. Максимальная изотропно-излучаемая мощность передатчиков ра-
диорелейных систем, работающих в полосах частот, используемых совместно с фиксированной
спутниковой службой.
22. Рекомендация МСЭ-Р F.1338. Пороговые уровни для определения необходимости координации
между конкретными системами радиовещательной спутниковой службы (звук) на геостационар-
ной орбите при передаче космос-земля и фиксированной службой в полосе 1452-1492 МГц.
23. Рекомендация МСЭ-Р F.760. Защита радиорелейных систем прямой видимости от помех со сторо-
ны радиовещательной спутниковой службы в полосах частот около 20 ГГц.
24. Рекомендация МСЭ-Р F.1334. критерии защиты для систем фиксированной службы, использую-
щих одни и те же полосы частот в диапазоне 1-3 ГГц совместно с сухопутной подвижной служ-
бой.
25. ITU-R Recommendation ВТ.655. Radio-frequency protection ratios for AM vestigial sideband terrestrial
television systems interfered with by unwanted analogue vision signals and their associated sound sig-
nals.
26. ITU-R Recommendation BS.560. Radio-frequency protection ratios in LF, MF and HF broadcasting.
367
27. Отчет 525 МСЭ. Эксплуатационные функции и защитные отношения аналоговых и цифровых сис-
тем модуляции, требуемые для использования спектра. Приложение к тому 1. Использование
спектра и контроль. — Дюссельдорф, 1990.
28. Отчет 1098 МСЭ. Совместное использование спектра сухопутной подвижной и радиовещательной
службами в диапазонах ОВЧ и УВЧ, когда зоны обслуживания географически разделены. Прило-
жение к тому 1. Использование спектра и контроль. — Дюссельдорф, 1990.
29. Тихвинский В.О. Сети подвижной связи третьего поколения: Экономические и технические аспек-
ты развития в России. — М.: Радио и связь, 2001.
30. Спутниковая связь и вещание. Справочник / Под ред. Л.Я. Кантора. — М.: Радио и связь, 1997.
31. Быховский МЛ. Оптимальное частотное планирование однопролетных РРЛ на сельской местности
// Электросвязь. — 1979. — № 6.
32. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в полосе частот 60 МГц...
40 ГГц. — М.:ГКРЧ, 1996.
33. Справочник по радиорелейной связи / Под ред. СВ. Бородача. — М.: Радио и связь, 1981.
34. Быховский МЛ. Методика анализа ЭМС сотовых систем сухопутной подвижной связи с кодовым
разделением каналов // Электросвязь. — 1997. — № 8.
35. Быховский МЛ. и др. Оценка ЭМС сотовых систем стандартов AMPS (D-AMPS) и CDMA в диапа-
зоне частот 800 МГц // Электросвязь. — 1998. — № 10.
36. Отчет 382 МСЭ.
37. Bykhovski M.A. Accuracy of number of approximation methods for determining fluctuations in wanted
and interfering signal levels when analyzing the electromagnetic compatibility of radio systems. Report
382. ITU-R Reports. — Geneva: ITU, 1991.
38. Быховский МЛ., ПавлюкА.П. Подход к разработке единой методологии анализа ЭМС радаосистем //
Telecommunication Jornal. — 1993. — V.60-II.
39. Об определении необходимых частотно-территориальных разносов между зоной ТВ радиовеща-
ния на заданной частоте и радиостанциями фиксированной службы. МККР. Доклад 12-2/5,1992.
40. Отчет 654 МСЭ. Методы расчета мощности помех в соседних полосах и каналах. Отчеты МККР,
1990 г. Приложение к тому 1. Использование спектра и контроль. — Дюссельдорф, 1990.
41. Отчет 831 МСЭ. Использование специальных экранов для повышения помехозащищенности ра-
диолиний. Отчеты МККР, 1990 г. Приложение к тому 1. Использование спектра и контроль. —
Дюссельдорф, 1990.
42. Рекомендация МСЭ-Р SF.766. Методика определения влияния помех на качество и готовность на-
земных радиорелейных систем и систем фиксированной спутниковой службы.
43. Регламент радиосвязи. Том 1. —М.: Радио и связь, 1985.
44. Радиостанции подвижной связи. Справочник. — М.: Связь, 1979.
45. Общесоюзные нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные спектры излучений радиопе-
редающих устройств гражданского назначения. —М.: Связь, 1976.
46. Быховский М.А. Потребности в радиочастотном спектре для развития в России перспективных ра-
даотехнологий подвижной связи // Мобильные системы. — 1997. — № 6.
47. Быховский М.А. Управление использованием радиочастотного спектра и развитие радиосвязи и ве-
щания в России // Электросвязь. — 1997. — № 12.
48. Быховский МЛ., Дотолев В.Г., Зубарев Е.Б. Проблемы выделения полос частот в диапазонах ОВЧ
и УВЧ для внедрения в России наземного цифрового звукового радиовещания // Электросвязь. —
1999.—№12.
49. Быховский МЛ. Метод перспективного планирования использования частотных полос радиостан-
циями фиксированной и подвижных служб // Электросвязь. — 1994. — № 7.
50. Маковеева ММ., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. — М.: Радио и связь,
2002.
51. Отчет 842 МСЭ. Частотные присвоения для наземных станций, обеспечивающие экономию спек-
тра для заданного разнесения по частоте и расстоянию. Отчеты МККР, 1990 г. Приложение к то-
му 1. Использование спектра и контроль. — Дюссельдорф, 1990.
52. Справочник по управлению использованием спектра на национальном уровне. — Женева: Бюро
радиосвязи МСЭ, 1995.
368
ЛИТЕРАТУРА
53. ITU-R Recommendation SM.1048. Design guidelines for a basic automated spectrum management sys-
tem (BASMS).
54. ITU-R Recommendation SM.1370. Design guidelines for developing advanced automated spectrum
management systems.
55. ITU-R Recommendation SM.667. National spectrum management data.
56. Справочник по компьютерным методам управления использованием радиочастотного спектра. —
Женева: Бюро радиосвязи МСЭ, 1999.
57. Разработка автоматизированной системы учета данных и экспертизы заявок на частотные при-
своения для РЭС, работающих в диапазоне частот выше 1 ГГц. ОКР «Экспертиза-2». ГосНТШР,
1994.
58. Быховский МЛ., Дудукин СЛ. и др. Принципы, алгоритмы и методика частотно-территориального
планирования региональных сетей транкинговой радиотелефонной связи в диапазоне 800 МГц //
Мобильные системы. — 1998. — № 9.
59. Мшованов Д.А., Сушков B.C. Автоматизация проектирования систем сотовой подвижной радио-
связи // Вестник связи. — 1998. — № 3.
Литература к главе 4
1. Хэш УК Присвоение частот. Теория и приложения // ТИИЭР. — 1980. — Т. 68, № 12. — С. 55-76.
2. Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания: Справочник / М.Г. Локшин, АА. Шур,
А.В. Кокорев. — М.: Радио и связь, 1988.
3. Рекомендации МСЭ-Р. Серия М, части 1-5. Подвижные службы и службы радиоопределения. —
Женева, 1997.
4. Носов В.И., Фадеева НЕ., Минеева Т.В., Ахтырский В.Н Новый подход к планированию сети те-
левизионного и звукового вещания. //Электросвязь. — 1989. —№9. —С. 18-21.
5. Буга Н.Н., Конторович В.Я., Носов В.И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных
средств. Учебное пособие для вузов. — М.: Радио и связь, 1993.
6. Носов В.И., Ахтырский В.Н., Воинцев ГЛ., Кокорев А.В., Краснощекое Р.А. Использование ЭВМ
для расчета числа частотных каналов сети ТВ вещания // Электросвязь. — 1985. — № 7. — С. 43 -46.
7. Technical basis for T-DAB services network planning and compatibility with existing broadcasting ser-
vices. EBU, BPN003, Third Issue, 2003.
8. Technical basis for planning of terrestrial digital sound broadcasting in the VHF band (Question ITU -
R-107/10). Draft new recommendation ITU-R-BS (Doc. 6/378). 2003.
9. Гласман К Методы передачи данных в цифровом телевидении. Ч. 3. Стандарт цифрового наземно-
го телевидения DVB-T // 625. ТВ информационно-технический журнал. 1999. — № 9. — С. 72-85.
10. Смоловик С.Н., Носов В.И. Метод оптимального планирования сетей мобильной связи стандарта
GSM с учетом пространственного распределения абонентской нагрузки. Ч. 1 // Мобильные систе-
мы. — 2003. — № 6. —С. 21-24.
11. Смоловик С.Н., Носов В.И. Метод оптимального планирования сетей мобильной связи стандарта
GSM с учетом пространственного распределения абонентской нагрузки. Ч. 2 // Мобильные систе-
мы. — 2003. — № 7. —С. 40-43
12. Быховский М.А. Частотное планирование сотовых сетей подвижной связи // Электросвязь. — 1993. —
№8.
13. Быховский М.А. Сравнение различных систем сотовой подвижной связи по эффективности ис-
пользования радиочастотного спектра // Электросвязь. — 1996. — № 5.
14. Doc. EX 60-10010. An Overview of the application of the Code Division Multiple Access (CDMA) to
Digital Cellular Systems and Personal Cellular Networks. — QUALCOMM, 1992.
15. Stefanson T. CODIT — a possible candidate for UMTS // Proc. of the Sixth Nordic Seminar of Digital
Mobile Radio Communication. — Stockholm, 1994. —P. 90-96, 13-15.
16. Gilhousen K.S., Jacols I.M. et.al. On the Capacity of a Celluar CDMA System // IEEE Tr. Vehicular
Technology. — 1991. —V. 40,№2. —P. 303-311.
17. Lee W.C.Y. Overview of Cellular CDMA // IEEE Tr. Vehicular Technology. — 1991. — № 2. —
P. 291-302.
369
18. Громаков ЮЛ. Тенденции развития сотовых систем подвижной радиосвязи // Электросвязь. —
1993.— №8.
19. Приложение к т. 1 «Использование спектра и контроль». — Женева, 1990. Отчет МККР 662-3, Оп-
ределение эффективности использования радиоспектра, Приложение IV, Эффективность исполь-
зования радиоспектра в сетях радиосвязи и вещания.
20. Справочник по управлению использованием спектра на национальном уровне. — Женева: Бюро
радиосвязи МСЭ, 1995.
21. Быховский МЛ., Павлюк АЛ. Критерий эффективности использования радио ресурса в сетях ра-
диосвязи и вещания // Радиотехника. — 1987. — № 4.
Литература к главе 5
1. Максимов М.В., Бобнев МЛ. и др. Защита от радиопомех / Под ред. Максимова М.В.. — М.: Со-
ветское радио, 1976.
2. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. —М.: Радиоисвязь, 1983.
3. Быховский М.А. Исследование нового метода разделения двух ЧМ сигналов, передаваемых в об-
щей полосе частот // Радиотехника. — 1981. — № 2.
4. Быховский М.А. Потенциальная помехоустойчивость разделения двух сигналов с ЧМ // Электро-
связь. — 1979. — № 10.
5. Быховский МЛ. Потенциальные возможности разделения двух сигналов, передаваемых в общей
полосе частот // Радиотехника и электроника. — 1981. — № 12.
6. Быховский МЛ. Одноканальные компенсаторы радиопомех в системах связи // Радиотехника. —
1981.—№11.
7. Быховский МЛ. Исследование помехоустойчивости компенсаторов радиопомех для систем связи с
ЧМ // Электросвязь. — 1982. — № 11.
8. Быховский МЛ. Сравнение эффективности компенсаторов радиопомех с ЧМ // Электросвязь. —
1984. — №3.
9. Быховский МЛ. Исследование следящих компенсаторов помех методом их моделирования на
ЭВМ // Труды НИИР. — 1987. — № 2.
10. Быховский МЛ. Оптимальное разделение двух AM сигналов, занимающих общую полосу частот //
Труды НИИР. — 1979. — № 4.
11. Быховский М.А. Исследование эффективности разделения двух ЧМ сигналов с помощью компен-
сатора Багдади // Труды НИИР. — 1982. — № 1.
12. Быховский М.А. Разделение двух ЧМ сигналов с помощью итерационного компенсатора // Труды
НИИР. —1982.—№2.
13. Кантор JI.Я., Дорофеев В.М. Помехоустойчивость приема ЧМ сигналов. —М.: Связь, 1977.
14. Быховский М.А. Простой метод синтеза фазовых корректоров на основе полиномов Бесселя // Ра-
диотехника. — 1984. — № 1.
15. Быховский МЛ., Гурьянов Г.Г. Исследование явлений порога при разделении двух ЧМ сигналов
итерационным компенсатором // Труды НИИР. — 1985. — № 2.
16. Быховский МЛ. Применение многоканальных компенсаторов помех в системах связи // Радиотех-
ника. — 1984. — № 12.
17. Быховский МЛ., Гурьянов Г.Г. Эффективность компенсатора помех со вспомогательным каналом
приема радиопомехи в системах с частотной модуляцией // Труды НИИР. — 1980. — № 4.
18. Быховский МЛ., Балашев А.Н., Захаров К.В. Теоретические и экспериментальные исследования
двухканального компенсатора помех для систем связи с угловой модуляцией // Труды НИИР. —
1990. — № 4.
19. Быховский М.А. Потенциальная помехоустойчивость двухканального приема сигналов с частотной
модуляцией // Труды НИИР. — 1979. — № 1.
20. Быховский М.А. Синтез и анализ двухканального компенсатора помех для сигналов с ЧМ // Элек-
тросвязь. — 1980. —№ 10.
21. Быховский М.А. Эффективность одного метода подавления импульсных помех // Электросвязь. —
1985.—№3.
370
ЛИТЕРАТУРА
22. Быховский МЛ. Подавление импульсных помех путем степенной экстраполяции пораженных уча-
стков сигнала // Труды НИИР. — 1988. — № 2.
23. Быховский МЛ. Подавление импульсных помех путем интерполяции сигналов // Электросвязь. —
1990. — № 2.
24. Быховский М.А., Терехов А.С. Анализ и оптимизация одного метода подавления импульсных по-
мех // Труды НИИР. — 1986. — № 4.
25. Быховский МЛ., Берноскуни Ю.В., Плеханов В.В., Тимофеев В.В. Эффективный метод подавления
импульсных помех в тропосферных системах связи // Электросвязь. — 1984. — № 9.
26. Бородин СВ. Искажения и помехи в многоканальных системах радиосвязи с частотной модуляци-
ей. — М.: Связь, 1976.
Литература к главе 6
1. Справочник по управлению использованием спектра на национальном уровне. — Женева: Бюро
радиосвязи МСЭ, 1995.
2. Оборудование станций радиоконтроля. Общие технические требования. РД 45.193-2001. Издание
официальное. —М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2001.
3. Справочник МСЭ по радиоконтролю. — Женева, 1995.
4. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. — М.: Радио и связь,
2000.
5. Кукес И.С, СтарикМ.Е. Основы радиопеленгации. — М.: Сов. радио, 1964.
6. Вартанесян В.А., Гойхман Э.Ш., Рогаткин М.И. Радиопеленгация. — М.: Воениздат, 1966.
7. Зубарев Ю.Б., Кривошеее М.И., Красносельский И.Н. Цифровое телевизионное вещание. Основы,
методы, системы. — М.: Научно-исследовательский институт радио (НИИР), 2001.
8. МСЭ. Отчет 276-6: «Контроль радиоизлучений с космического корабля на стационарных контроль-
ных станциях», Приложение к тому 1 «Использование спектра и контроль», Отчеты МККР, 1990.
Литература к главе 7
1. Теория и методы оценки электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств / Под ред.
Ю.А. Феоктистова. —М.: Радио и связь, 1988.
2. ГОСТ 30 372-95. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения.
3. ГОСТ 30 23611-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Термины и оп-
ределения.
4. ГОСТ 12252-86. Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, ос-
новные параметры, технические требования и методы измерений.
5. ГОСТ Р 50842-95. Устройства радиопередающие народнохозяйственного применения. Требова-
ния к побочным радиоизлучениям. Методы измерения и контроля.
6. Нормы 19-02. Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчи-
ков гражданского назначения. — М., 2002.
7. Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радио-
электронных средств. — М.: Радио и связь, 1984.
8. Рекомендация ITU-R IS.851-1. Совместное использование частот радиовещательной службой и
фиксированной и/или подвижной службами в диапазонах ОВЧ и УВЧ (Вопрос 2/12), 1992-1993.
9. Виноградов ЕМ., Винокуров В.И., Харченко И.П. Электромагнитная совместимость радиоэлек-
тронных средств. — Л.: Судостроение, 1986.
10. Рекомендация ITU-R SM.1134 (10/95). Расчет интермодуляционных помех в сухопутной подвиж-
ной службе (Question ITU-R 44/1), 1995.
11. Отчет 739 ITU-R. Помехи из-за продуктов интермодуляции в сухопутной подвижной службе диа-
пазона 25-1000 МГц (Программа 7С-1/8).
12. Бибичкова Р.П., Ли За Сон. Анализ помех взаимной модуляции и выбор частот для спутниковой
системы связи с частотным разделением каналов // Труды ЦНИИМФ. Судовождение и связь. —
1973.— Вып. 173.— С. 82-93.
371
13. Зенкович Р. Помехи, вызываемые взаимной модуляцией в сетях подвижной радиосвязи // Prace In-
stitute Lacznosci. — 1971. —Т. XVIII, № 1,2. —С. 3-57, 3-39.
14. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Учебник для вузов / Г.А. Ерохин,
О.В. Чернышев, Н.Д. Козырев, В.Г. Кочержевский; Под ред. Г.А. Ерохина. — М.: Радио и связь,
1996.
15. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной связи / А.Л. Бузов, Л.С. Казанский,
ВА. Романов, Ю.М. Сподобаев; Под ред. А.Л. Бузова. — М.: Радио и связь, 1997.
16. Бузов АЛ. УКВ антенны для радиосвязи с подвижными объектами, радиовещания и телевидения. —
М.: Радио и связь, 1997.
17. Фрадин A3., Рыжков Е.В. Измерения параметров антенно-фидерных устройств. — М.: Связь,
1972.
18. Электродинамические методы анализа проволочных антенн / А.Л. Бузов, Ю.М. Сподобаев,
Д.В. Филиппов, В.В. Юдин; Под ред. В.В. Юдина. — М.: Радио и связь, 2000.
19. Вычислительные методы в электродинамике: Под ред. Р. Митры / Пер. с англ. под. ред. Э.Л. Бур-
штейна. — М.: Мир, 1977.
20. Бузов А.Л., Тимашков В.А. Оценка пространственно-энергетических характеристик вибраторных
антенн на частотах, существенно отличающихся от рабочих // Антенны. — 2003. — № 9.
21. Тимашков В.А. Внеполосные характеристики усиления антенн подвижной радиосвязи // Антенны. —
2003.—№9.
22. Тимашков В.А. Исследование характеристик внеполосного усиления кольцевых антенных решеток
с секторными и адаптивными диаграммами направленности // Антенны. — 2004. — № 3.
23. Севостъянов СВ. Метод расчета развязки слабо связанных антенн на основе преобразования бази-
са в пространстве формируемых диаграмм направленности. // Электродинамика и техника СВЧ,
КВЧ и оптических частот. — 2001. — Т. 9, № 3.
24. Севостъянов СВ. Расчет развязки антенн на основе их электродинамического анализа в рамках
решения проблем внутриобъектовой ЭМС // Антенны. — 2002. — № 1.
25. Антенно-фидерные устройства / Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. — М.: Радио и
связь, 1989.
26. Севостъянов СВ. Обобщение модели и методики анализа антенно-фидерной системы в рамках
проблемы обеспечения внутриобъектовой ЭМС // Антенны. — 2003. — № 1.
27. Севостъянов СВ. Общая модель сложной антенно-фидерной системы для целей анализа внутри-
объектовой электромагнитной совместимости // Вестник СОНИИР. — 2002. — № 2.
28. Севостъянов СВ. Расчет развязки антенн на основе их электродинамического анализа в рамках
решения проблем внутриобъектовой ЭМС // Антенны. — 2002. — № 1.
29. Севостъянов СВ. Исследование влияния элементов металлоконструкций опоры на уровень раз-
вязки антенн // Вестник СОНИИР. — 2002. — № 1.
30. Полонский КБ. Конструирование электромагнитных экранов для радиоэлектронной аппаратуры. —
М.: Сов. радио, 1979.
31. Конструирование экранов и СВЧ устройств / A.M. Чернушенко, Б.В. Петров, Л.Г. Малорацкий
и др.; Под ред. A.M. Чернушенко. —М.: Радио и связь, 1990.
Литература к главе 8
1. Варне Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами / Пер. с англ. под ред.
Б.Н. Файзулаева. —М.: Мир, 1990.
2. Шапиро Д.Н. Основы теории электромагнитного экранирования. — Л.: Энергия, 1975.
3. Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных экранов для РЭА. — М.: Советское радио,
1979.
4. Нормы и правила обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) на морских подвижных
объектах и методы комплексной оценки ЭМС. — М.: Изд. Мин. транспорта РФ, 2000.
5. Лютов СА. Индустриальные помехи радиоприему и борьба с ними. — М.: Госэнергоиздат, 1951.
6. TR CISPR 31 (2003): Database on the characteristics of radio services. Технический Отчет 31 СИСПР
(2003 г.): База данных по характеристикам радиослужб.
372
ЛИТЕРАТУРА
7. Уишъямс Т. ЭМС для разработчиков продукции / Пер. с англ. под ред. B.C. Кармашева, Л.Н. Ке-
чиева. — М.: Издательский дом «Технологии», 2004.
8. TR CISPR 16-3 (2003): Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and meth-
ods — Part 3: CISPR technical reports. Технический Отчет 16-3 СИСПР, 2003, Технические требова-
ния к аппаратуре измерения радиопомех и помехозащищенности и методы измерения. — Ч. 3.
Технические отчеты СИСПР.
9. Уайт Д. Измерение электромагнитных помех и измерительная аппаратура / Пер. с англ. под ред.
А.Д. Князева. — М.: Советское радио, 1979.
10. Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. — М.: Советское ра-
дио, 1962.
11. Венцелъ Е.С. Теория вероятностей. —М.: Наука, 1969.
12. ГОСТ Р 51319-99. «Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы для измере-
ния индустриальных радиопомех. Технические требования и методы испытаний».
13. ГОСТ Р 51318.14.1-99 (СИСПР 14-1-93). Совместимость технических средств электромагнитная.
Радиопомехи индустриальные от бытовых приборов, электрических инструментов и аналогичных
устройств. Нормы и методы испытаний.
14. ГОСТ 29205-91. Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустри-
альные от электротранспорта. Нормы и методы испытаний.
15. ГОСТ Р 51318.12-99 (СИСПР 12-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Ра-
дио помехи индустриальные от самоходных средств, моторных лодок и устройств с двигателями
внутреннего сгорания. Нормы и методы испытаний.
16. ГОСТ Р 51318.11-99 (СИСПР 11-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Ра-
диопомехи индустриальные от промышленных, научных, медицинских и бытовых (ПНМБ) высо-
кочастотных устройств. Нормы и методы испытаний.
17. ГОСТ 22012-82 Радиопомехи индустриальные от линий электропередачи и электрических под-
станций. Нормы и методы измерений.
18. ГОСТ Р 51318.22-99 (СИСПР 22-97). Совместимость технических средств электромагнитная. Ра-
диопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы ис-
пытаний.
19. ГОСТ Р 51318.15-99 (СИСПР 15-96). Совместимость технических средств электромагнитная. Ра-
диопомехи индустриальные от электрического светового и аналогичного оборудования. Нормы и
методы испытаний.
20. ГОСТ 22505-97. Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустри-
альные от радиовещательных приемников, телевизоров и другой бытовой радиоэлектронной аппа-
ратуры. Нормы и методы испытаний.
21. ГОСТ 30429-96. Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустри-
альные от оборудования и аппаратуры, устанавливаемых совместно со служебными радиоприем-
ными устройствами гражданского назначения. Нормы и методы испытаний.
22. ГОСТ Р 51317.6.3-99 (СИСПР/МЭК 61000-6-3-96). Совместимость технических средств электро-
магнитная. Помехоэмиссия от технических средств, применяемых в жилых, коммерческих зонах и
производственных зонах с малым энергопотреблением. Нормы и методы испытаний.
23. ГОСТ Р 51317.6.4-99 (СИСПР/МЭК 61000-6-4-97). Совместимость технических средств электро-
магнитная. Помехоэмиссия от технических средств, применяемых в промышленных зонах. Нормы
и методы испытаний.
24. Певницкий В Л., Полозок Ю.В. Статистические характеристики индустриальных радиопомех. —
М.: Радио и связь, 1988.
25. Концепция национальной системы стандартизации // Стандарты и качество. — 1998. — № 9.
26. ГОСТ Р 51320-99 Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустри-
альные. Методы испытаний технических средств — источников индустриальных радиопомех.
Uih
Бузов Александр Львович — д.т.н., зам. директора по научной работе
и производству ФГУП Самарский отраслевой НИИРадио (СОНИИР),
профессор кафедры электродинамики и антенн Поволжской государ-
ственной академии телекоммуникаций и информатики. Специалист в
области теории и техники антенн, методов анализа электромагнитной
обстановки в целях обеспечения электромагнитной совместимости и
электромагнитной безопасности. Автор 7 монографий, многочислен-
ных статей и изобретений.
Быховский Марк Аронович — д.т.н., лауреат премии Правительст-
ва Российской Федерации в области науки и техники, зам. директора
Центра анализа ЭМС (НИИР), зав. кафедрой систем радиосвязи Мос-
ковского технического университета связи и информатики. Специа-
лист в области теории информации и помехоустойчивости систем
связи, методов и автоматизированных комплексов анализа электро-
магнитной совместимости радиосистем, проблем управления исполь-
зованием радиочастотного спектра. Автор многих научных работ,
статей и изобретений в области радиосвязи и книг по истории элек-
тросвязи.
Васехо Николай Владимирович, к.т.н., сне, Почетный радист Рос-
сийской Федерации, Вице-председатель ИК-1 МСЭ-Р, начальник
управления ФГУП «Главный радиочастотный центр». Специалист в
области проблем управления использованием радиочастотного спек-
тра и электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и
систем. Автор многих научных работ и статей по вопросам развития
перспективных радиотехнологий и электромагнитной совместимости
радиосистем.
Волкова Юлия Владимировна — к.т.н., доцент, специалист в облас-
ти систем радиосвязи, вопросов международной и внутригосударст-
венной стратегии и политики распределения радиочастотного спек-
тра. В течение ряда лет работала Главным специалистом Управления
частотного ресурса Минсвязи. В настоящее время является начальни-
ком отдела проектирования ФГУП «Воентелеком». Автор многих
статей по проблемам рационального и эффективного использования
радиочастот, конверсии спектра.
Жильцов Александр Уарович — к.т.н., начальник сектора радио-
контроля НТЦ анализа ЭМС (НИИР). Специалист в области проблем
распространения радиоволн и радиоизмерений, анализа электромаг-
нитной совместимости радиосистем, управления использованием ра-
диочастотного спектра. Член рабочих групп ИК-1 и ИК-3 МСЭ-Р. Ав-
тор многих научных публикаций по вопросам измерений параметров
радиосигналов, работы радиосистем и проблем электромагнитной со-
вместимости.
Иванова Татьяна Владимировна — к.т.н., заместитель директора
Ленинградского отраслевого научно-исследовательского института
радио (ЛОНИИР), начальник отделения ЭМС ЛОНИИР. Специалист
в области исследований и стандартизации индустриальных радиопо-
мех, автор многих научных работ, статей и изобретений в этой облас-
ти. Директор Ассоциации «СтандартЭМС».
Носов Владимир Иванович — д.т.н., профессор, зав. кафедрой сис-
тем радиосвязи Сибирского государственного университета телеком-
муникаций и информатики, академик Международной академии ин-
форматизации. Специалист в области анализа электромагнитной со-
вместимости систем радиосвязи. Автор и соавтор многих научных ра-
бот, статей, в том числе учебников и учебных пособий.
Севостьянов Сергей Викторович — к.т.н., начальник научно-иссле-
довательского отделения ФГУП «Самарский отраслевой научно-ис-
следовательский институт радио» (СОНИИР). Специалист в области
систем фиксированной и подвижной радиосвязи и вопросах электро-
магнитной совместимости радиоэлектронных средств. Автор многих
научных работ и статей в области управления использованием радио-
частотного спектра, радиосвязи с подвижными объектами и антенно-
фидерных устройств.
Сорокин Александр Степанович - к.т.н., профессор кафедры сис-
тем радиосвязи Московского технического университета связи
(МТУСИ). Область научно-педагогических интересов: ЭМС систем
радиосвязи (СРС), моделирование на ЭВМ функционирования СРС,
оптимизация функционирования СРС, автоматизированные системы
контроля в СРС. В МТУ СИ проводит занятия по дисциплинам: «Тео-
рия телекоммуникационных систем и сетей», «Системы связи с под-
вижными объектами», «Мониторинг радиоспектра и ЭМС», «Моде-
лирование на ЭВМ сигналов и помех в СРС».
Сорокин Георгий Иванович — к.т.н., доцент кафедры «Системы ра-
диосвязи» МТУ СИ. Область профессиональных интересов: обработка
сигналов в системах космической и наземной радиосвязи. Общий
стаж педагогической работы 30 лет. В МТУСИ проводит занятия по
дисциплинам: «Проблемы обеспечения ЭМС РЭС», «Космические и
наземные системы радиосвязи», «Основы построения телекоммуни-
кационных систем и сетей».
Александр Львович Бузов,
Марк Аронович Быховский,
Николай Владимирович Васехо,
Юлия Владимировна Волкова,
Александр Уарович Жильцов,
Татьяна Владимировна Иванова,
Владимир Иванович Носов,
Сергей Викторович Севостьянов,
Александр Степанович Сорокин,
Георгий Иванович Сорокин
УПРАВЛЕНИЕ РАДИОЧАСТОТНЫМ СПЕКТРОМ
И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ РАДИОСИСТЕМ
ЛР№ 065232 от 20.06.97
Подписано в печать с оригинал-макета 08.03.2006.
Формат 70х 100/16. Тираж 2000 экз.
Бумага офсетная № 1. Гарнитура тайме.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 30,3. Зак. №
Информационно-технический центр «Эко-Трендз».
Отпечатано в 111111 «Типография «Наука»,
121099, Москва, Шубинский пер., 6
устш. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
Информационно-технический центр шУ<шУ Г<§Я1ЯВ181ЯЯЯ1ВИ
Книги издательства «Эко-Трендз» — Инженерная энциклопедия ТЭК
Технологии Электронных Коммуникаций ^=
Бакланов И.Г. ТЕСТИРОВАНИЕ И ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ СВЯЗИ
Бакланов И.Г. ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРВИЧНОЙ СЕТИ
Часть 1. Системы El, PDH, SDH
Часть 2. Системы синхронизации B-ISDN, ATM
Беллами Д. ЦИФРОВАЯ ТЕЛЕФОНИЯ (перевод с англ.)
Берлин AM. КОММУТАЦИЯ В СИСТЕМАХ И СЕТЯХ СВЯЗИ
Воробьев А.В. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Воронцов А.С. и др. ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ СВЯЗИ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Власов В.Е., Парфенов Ю.А. КАБЕЛИ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Волков ЛМ.,НемировскийМ.С.,ШинаковЮ.С. СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ:
БАЗОВЫЕ МЕТОДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
Гребешков А.Ю. СТАНДАРТЫ И ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ СВЯЗИ
Григорьев В.А. ОРГАНИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОБЛАСТИ РАДИОСВЯЗИ
Григорьев В.А., Пагутенко ОМ., Распаев Ю.А. СЕТИ И СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА
Голяницкий И.А. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ В РАДИОСВЯЗИ
Громаков Ю.А., Голяницкий И.А. Шевцов В.А. ОПТИМАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА РАДИОСИГНАЛОВ
БОЛЬШИМИ СИСТЕМАМИ
Громаков Ю.А., Северин A.B.f Шевцов В.А. ТЕХНОЛОГИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ В GSM И UMTS
Довгий С.А. и др. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОНОМИКА
Иванова Т.Н. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ТЕЛЕФОНИИ
Игнатов AM. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА
Карташевский В.Г. и др. СЕТИ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ
Карташевский В.Г. и др. ЦИФРОВЫЕ АТС ДЛЯ СЕЛЬСКОЙ СВЯЗИ
Колтунов ММ., Рыжков А.В.,Давыдкин ПМ. ТАКТОВАЯ СЕТЕВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ
Пагутенко ОМ. СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕМЫ
Лихтциндер Б.Я. и др. МУЛЬТИСЕРВИСНЫЕ АТМ-СЕТИ
Муссель К.М. ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ И БИЛЛИНГ УСЛУГ СВЯЗИ
Парфенов Ю.А. КАБЕЛИ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Парфенов Ю.А., МирошниковД.Г. ЦИФРОВЫЕ СЕТИ ДОСТУПА
Попов ВМ. ОСНОВЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА GSM
Резникова ИМ. МАРКЕТИНГ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ
Резникова Н.П. и др. МЕНЕДЖМЕНТ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ
Росляков А.В. ОБЩЕКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА СИГНАЛИЗАЦИИ №7
Росляков А.В., Самсонов М.Ю., Шибаева И.В. ЦЕНТРЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ ВЫЗОВОВ (CALLCENTRE)
Соловьев Ю.А. СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИЯ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
Сухман А.В., Верное А.В., Шевкопляс Б.В. СИНХРОНИЗАЦИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ:
АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ
ТВОРЦЫ РОССИЙСКОЙ РАДИОТЕХНИКИ. Под ред. М.А. Быховского
Чаадаев В.К. БИЗНЕС-ПРОЦЕССЫ В КОМПАНИЯХ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Чаадаев В.К., Шеметова И.В., Шибаева И.В. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
КОМПАНИЙ СВЯЗИ. СОЗДАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ
127473, Москва, Тел./факс: (095) 978-4836, 978-8031
2-й Щемиловский пер., д. 5/4, стр. 1, E-mail: izdat@ekot.ru, office@ekot.ru
ИТЦ «Эко-Трендз» eko-trendz@mtu-net.ru
http://www.ekot.ru, http://www.telecomforum/bookshop
УДК 621.391.827
645.16
ББК 32.840
У67
Рецензенты: В.Л. Карякин, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой телевидения
и радиовещания Поволжской государственной академии телекоммуникаций
и информатики (ПГАТИ),
Б.И. Голубь, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой метрологии
и стандартизации Московского государственного института радиотехники,
электроники и автоматики (МИРЭА)
Авторы: Бузов А.Л., Быховский М.А., Васехо Н.В., Волкова Ю.В.,
Жильцов А.У., Иванова Т.В., Носов В.И., Севостьянов СВ.,
Сорокин А.С., Сорокин Г.И.
У67 Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость
радиосистем. Учебн. пособие / Под ред. д.т.н., проф. М.А. Быховского. —
М.: Эко-Трендз, 2006. — 376 с: илл.
ISBN 5-88405-067-4
Впервые дано освещение большого комплекса проблем, связанных с управлением ис-
пользованием радиочастотного спектра (РЧС). Рассмотрены вопросы международного и на-
ционального регулирования использования РЧС с применением экономических методов.
Представлены методы обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) радиосистем
фиксированной, подвижной и вещательной служб, радиосистем, расположенных на одном
объекте, а также методы частотного планирования сетей подвижной связи и вещания. Изла-
гаются методы радиоконтроля и вопросы, связанные с воздействием на приемные устройст-
ва индустриальных помех. Описаны специальные устройства защиты радиосистем от не-
прерывных и импульсных помех.
Для аспирантов и студентов, изучающих курс «Обеспечение ЭМС РЭС». Может быть
полезна преподавателям, инженерам научных и проектных организаций, решающих про-
блемы обеспечения ЭМС радиосистем, и специалистам государственных организаций, вы-
полняющих экспертизу заявок на выделение частотных каналов системам радиосвязи и ве-
щания.
ББК 32.840
ISBN 5-88405-067-4
© Авторы, 2006