Федеральное агентство связи
ФГОБУ ВПО
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Кафедра систем радиосвязи
Воинцев Г.А.
Конспект лекций по курсу
«Физико-математические основы электромагнитной совместимости РЭС»
Для студентов направления 210700
Профиль «Системы радиосвязи и радиодоступа»
Новосибирск 2013
Введение
Проблема электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (ЭМС РЭС) возникла в последние годы в связи с увеличением источников электромагнитных излучений, используемых для передачи информации, решения задач радиолокации и радионавигации, управления технологическими процессами и т. д. Появившиеся при этом дефицит радиочастотного спектра и непреднамеренные помехи, создаваемые одними РЭС другим независимым радиоэлектронным системам, усугубляют трудности обеспечения одновременного функционирования радиослужб различного назначения. При этом возникают задачи, направленные на обеспечение условий нормального функционирования совокупности независимых РЭС. Это теснейшим образом связано с повышением экономической эффективности РЭС.
Термин «электромагнитная совместимость» определяется как способность радиоэлектронных средств (РЭС) одновременно и совместно функционировать в реальных условиях эксплуатации при воздействии непреднамеренных помех и не допускать непреднамеренных электромагнитных помех другим средствам.
Непреднамеренные воздействия электромагнитных полей, создаваемых одними РЭС на другие, определяются понятиями «радиопомеха» и «воздействия радиопомех». Согласно принятой терминологии электромагнитной помехой называется нежелательное воздействие электромагнитной энергии, которая ухудшает качество функционирования РЭС.
Для обеспечения ЭМС РЭС необходимо решить следующие вопросы:
· изучить реальную электромагнитную обстановку (ЭМО) в точке приема;
· оценить взаимодействия посторонних радиоизлучателей на качество функционирования приемников информации;
· выявить источники радиопомех и причины, вызывающие нежелательные радиоизлучения;
· разработать методы, направленные на улучшение ЭМС РЭС.
Таким образом, содержание теории и практики ЭМС РЭС составляет изучение причин возникновения, способов предупреждения и устранения непреднамеренных воздействий электромагнитной энергии одних РЭС на другие.
Проблема ЭМС радиоэлектронных средств
Схема воздействия радиопомех
Любое РЭС, создающее электромагнитное поле, можно рассматривать как источник полезного радиосигнала (ИРС), а так же как источник радиопомех (ИРП), поэтому оно имеет две группы показателей:
· функциональные, определяющие выполнение заданных функций с требуемым качеством;
· показатели ЭМС, определяющие возможность создания непреднамеренных радиопомех другим техническим средствам.
Воздействие непреднамеренных радиопомех на РЭС, которые в этом случае принято называть рецепторами радиопомех (РРП), (рис. 2.1) определяется следующими обстоятельствами:
· существуют ИРП, создающие электромагнитные поля, которые условно можно разделить на основные, определяемые функциональным назначением данного средства, и нежелательные, обусловленные его техническим несовершенством;
· имеет место передача электромагнитной энергии от ИРП к РРП. Этот процесс определяется многими факторами: свойствами среды, параметрами антенн, расстоянием между РРП и ИРП, взаимной ориентацией их антенн, поляризацией излучения и т.д. Излучение и прием НЭМП могут осуществляться антеннами радиоустройств в направлениях, соответствующих главным, боковым или задним лепесткам диаграмм направленности антенн (ДНА), а также корпусами устройств, элементами фидерного тракта, кабелями и т.д.;
· электромагнитная энергия помехи принимается РРП и оказывает влияние на качество его функционирования. По аналогии с ИРП можно говорить об основном механизме воздействия, принципиально необходимом конкретному устройству, и нежелательном, обусловленным техническим несовершенством РРП. Так, для радиоприемника основным является прием сигналов в полосе пропускания, а неосновным (нежелательным) - прием по побочным каналам, прием, помимо антенн и т.д.
Рисунок 2.1 - Схема воздействия НЭМП на РРП
Имеющее место нарушение ЭМС может быть вызвано либо неправильной организацией использования радиочастотного ресурса, либо техническим несовершенством ИРП, РРП, а также тех параметров ЭМС ИРП и РРП, которые определяют ослабление помех в среде распространения. В этих случаях для обеспечения ЭМС очень важно выявить конкретные причины воздействия непреднамеренных помех: найти их источники, пути распространения и определить причины, вызывающие подверженность рецепторов действию определенных радиопомех. С этой целью необходимо более подробно рассмотреть свойства различных РЭС и их элементов с точки зрения создания, распространения НЭМП и подверженности им.
Обеспечение электромагнитной совместимости РЭС
Организационно-технические меры обеспечения ЭМС
Как уже было отмечено, существо организационно-технических мер с позиций использования радиочастотного ресурса состоит в организации рационального его использования определенными категориями пользователей. Среди всей совокупности указанных мер можно выделить две основные группы:
• распределение ресурса между различными категориями пользователей;
• регламентирование допустимой протяженности занимаемых областей, соответствующих источникам и рецепторам различных категорий.
Указанная регламентация заключается в стандартизации (нормировании) параметров ЭМС для различных групп аппаратуры и обеспечении правовых и технических основ соблюдения указанных норм.
Перечисленные группы мер применяются на различных уровнях: международном, национальном, региональном, отраслевом и т.д.
Основополагающим документом, определяющим общие принципы использования радиочастотного ресурса, является Регламент радиосвязи, которым определен ряд основополагающих правил, относящихся к вводу в строй мощных радиовещательных станций, ограничению помех, работе отдельных видов радиослужб (воздушная и морская подвижные службы, воздушные и морские радиомаяки, передача сигналов бедствия и т.д.).
Системотехнические меры обеспечения ЭМС
Под системой подразумевается техническая совокупность устройств, обладающая определенными связями друг с другом и выполняющая заданные технические функции. В задаче обеспечения ЭМС системой может быть совокупность РЭС, размещенных на местности, на некотором объекте и т.д. Особенностью функционирования таких систем является возможность возникновения нежелательных связей как между элементами этой системы, так и с другими системами.
К числу системотехнических относятся различные меры, принимаемые для обеспечения совместной работы различных устройств - составных элементов некоторой системы, понимаемой как совокупность устройств, предназначенных для решения общих задач данной совокупности средств (внутрисистемная ЭМС). Также системотехнические меры являются одним из средств достижения условий совместной работы устройств как элементов различных систем (межсистемная ЭМС). В любом случае отличительным признаком системотехнических мер является то, что они проводятся в одном из следующих направлений:
· выбор, обеспечение или, по необходимости, изменения принципа работы системы, направленные на уменьшение соответствующих излучений радиопередающих устройств и (или) восприимчивости рецепторов - радиоприемных устройств как элементов рассматриваемых систем;
· планирование, распределение или, по необходимости, перераспределение доступной части радиочастотного ресурса между элементами, входящими в рассматриваемую систему (системы).
Первую из перечисленных групп представляют разнообразные методы и технические решения, относящиеся к построению систем с учетом обеспечения условий совместной работы в условиях как создаваемой электромагнитной обстановки, так и существующей вследствие работы уже имеющихся средств.
Состав указанной группы приемов весьма обширен. К их числу можно отнести:
· выбор способа передачи информации - вида и параметров модуляции с целью сокращения по возможности необходимой ширины полосы частот Bs.;
· использование помехоустойчивых цифровых методов кодирования информации, кодов с коррекцией ошибок и т.д. Кроме того, использование помехоустойчивых методов передачи информации открывает возможности в ряде случаев снизить мощности соответствующих радиопередатчиков;
· использование принципа территориально-распределенных радиопередающих устройств. Согласно этому принципу требуемая зона обслуживания обеспечивается разбиением ее на ряд зон меньшей протяженности, обслуживаемых радиопередающими устройствами меньшей мощности;
· использование принципов создания управляемого (коммутируемого) направленного излучения в направлении на обслуживаемый радиоприемник или секторного, соответствующего всей совокупности обслуживаемых средств. К этой же группе можно отнести и использование принципа создания равных значений напряженности излучаемых полей в зоне обслуживания, что обеспечивается использованием антенн с диаграммами направленности специальной формы. Примером может служить организация радио-телевещания со спутника на геостационарной орбите. При использовании антенны с ДН специальной формы форма облучаемой области соответствует конфигурации обслуживаемой территории (страна, регион и т.д.);
· использование адаптивных методов организации работы элементов радиосистемы. Согласно этому подходу те или иные параметры, определяющие текущее использование радиочастотного ресурса, изменяются сообразно требованиям выполнения основных функций и условий обеспечения ЭМС. Примером может служить использование так называемых адаптивных антенн, автоматически настраивающихся на прием согласно критерию максимума отношения «сигнал /(помеха + шум)»;
· сокращение использования радиотехнических средств частичной (или даже полной) заменой радиоканалов на волноводные и оптические линии передачи информации. Примером может служить организация мобильной сухопутной связи, где связь базовых станций с подвижными объектами осуществляется по радиоканалу, а связь базовых станций между собой - при помощи волоконно-оптических линий связи. Другой пример - осуществление телевизионного вещания на небольших территориях. Прием передач отдельными абонентами - средствами кабельного телевидения.
Вторая из названных групп имеет в основе те или иные приемы, не затрагивающие принцип действия системы, и имеющие целью рациональное распределение доступного радиочастотного ресурса между отдельными средствами.
В основу обеспечения ЭМС на уровне объекта системы положен системный подход. При этом большое значение придается системным свойствам объектов, обеспечивающим их функционирование в данной совокупности РЭС. Решение этих задач опирается на анализ ЭМС в группе средств, конечная цель состоит в рациональной организации системы и соответствующем выборе параметров ее элементов.
Эти параметры можно условно разделить на две группы. Отнесем к первой из них показатели, изменение которых, улучшая качество работы отдельных средств, не приводит к изменению условий работы других средств в системе. Примерами таких параметров являются показатели избирательности радиоприемников, показатели помехоустойчивости отдельных РЭС, эффективность экранирования элементов РЭС и т.д.
Вторая группа объединяет такие параметры, изменение которых влияет как на индивидуальные показатели отдельных средств, так и на условия работы средств в группе. К ним относятся функциональные показатели РЭС: значения рабочих частот и полос частот, мощности радиопередатчиков, чувствительности приемников, коэффициенты усиления антенн и т. д., и специфические параметры РЭС, влияющие на ЭМС, например уровни побочных излучений передатчиков. Например, возможность изменения расположения РЭС определяется заданной территориальной областью, пределы изменения рабочих частот - выделенной полосой.
Качество работы каждого s - го средства можно охарактеризовать показателем Qs, отражающим выполняемые им функции. Значение Qs для некоторого s - го устройства, функционирующего в идеализированных условиях, зависит только от его собственных параметров Х.
В ЭМО, созданной окружающими РЭС различного назначения, качество работы каждого РЭС зависит также от параметров других. Для группы РЭС (системы) также можно ввести показатель качества Qz, отражающий выполнение поставленных задач совокупностью РЭС. Эта величина зависит от индивидуальных показателей качества РЭС в группе и, следовательно, от их параметров. При выборе математической модели и целевой функции весьма важен вид математических выражений, которые должны допускать более простое и по возможности однозначное решение. Решение задачи оптимизации состоит в определении таких значений варьируемых параметров, при котором достигается оптимальное значение целевой функции. С математической точки зрения следует найти экстремум функции нескольких переменных при наличии дополнительных ограничении на варьируемые параметры. Особенность решения этой задачи состоит в том, что возможность нахождения глобального экстремума, как и выбор метода для его нахождения существенно зависят от вида математического выражения целевой функции. В общем случае вид этой функции не гарантирует единственного (глобального) решения, так как имеется более одного экстремума. Отыскание наибольшего среди них представляет собой сложную вычислительную задачу. В этих случаях может быть получено с использованием традиционных вычислительных процедур.
Таким образом, при построении целевой функции, а также математической модели следует по мере возможности стремиться к записи целевой функции QT в таком виде, который позволит наиболее эффективно решать задачу оптимизации. Некоторые примеры этого рода будут приведены далее.
Решение в ряде случаев оказывается более простым, особенно при определенных видах функций, описывающих показатель качества и множество ограничений. Однако эффективность найденных решений может оказаться недостаточной, так как они являются только одними из возможных, а не наилучшими.
Практическое применение подхода, основанного на совместном выборе параметров, становится целесообразным при сокращении их числа и введении различных упрощающих предположений. Существо их различно и зависит от конкретной ситуации.
На практике можно выделить ряд направлений решения соответственно факторам: пространственным, частотным и др.
Обеспечение ЭМС на основе использования пространственных факторов.
К числу мер, основанных на использовании пространственных факторов, относятся разнос в пространстве собственно РЭС и направлений их преимущественного излучения, а также различные способы ограничения излучений в определенных телесных ушах, приема сигналов с некоторых направлений и использования различий в поляризационной структуре сигналов.
Пространственный разнос РЭС состоит в таком взаимном удалении двух РЭС R > Rкоорд, при котором создаваемые ими друг другу помехи являются, по крайней мере, допустимыми. Минимально допустимое расстояние Rкоорд. отвечающее этому условию, называют координационным. Расчет его основан на анализе мощностей сигналов и помех, действующих в паре РЭС.
Разнос направлений преимущественного излучения (угловой разнос) - состоит в ограничении излучения и приема за пределами некоторого телесного угла. Этот прием нередко используется радиосредствами фиксированных радиослужб. Поскольку наибольший уровень помех наблюдается в том случае, когда приемная и передающая антенны ориентированы друг на друга главными лепестками диаграмм направленности, целью указанного разноса направлений является исключение такой ситуации (рис. 6.3).
Рисунок 6.3 - Схема углового разноса системы связи с ИСЗ и РРЛ
Ограничение излучения и приема в определенных секторах углов преследует те же цели, что и описанный разнос направлений излучения. Суть его состоит в такой организации работы РЭС, при которой отсутствует излучение (прием) в направлениях на рецепторы (источники). Поясним содержание этой меры на примере цепочки РРС. При использовании двух частот для приема и передачи на каждой станции возможны взаимные помехи 1 и 4, 2 и 5 и т.д. станций. Для исключения помех нужно организовать зигзагообразное размещение соседних станций РРЛ таким образом, что излучение 1 РРС в главном лепестке ее антенны максимально в сторону главного лепестка приемной антенны 2 РРС, а помеха от 1 станции попадает в боковой лепесток приемной антенны 4 станции (рис. 6.4)
Рисунок 6.4 – Разнос главных лепестков ИП и РП в РРЛ
Угол между направлением на соседнюю станцию и направлением на станцию, которая расположена через 3 пролета, должен быть больше ширины диаграммы направленности антенны (» 7 ¸ 8°).
Использование поляризационных различий {поляризационный разнос) - применение для излучения и приема электромагнитных волн с ортогональной поляризацией (например, горизонтальной у одного средства и вертикальной у другого). Реально выигрыш редко превышает величину порядка 10 — 25 дБ из-за явления кроссполяризации в антеннах, а также искажения поляризационной структуры поля объектом и деполяризации на радиотрассе.
Ограничение мощности радиопередатчиков.
В каждом конкретном случае можно определить такое значение мощности передатчика, при котором будет обеспечен прием сигналов с требуемой интенсивностью для всех приемников, расположенных в его зоне действия.
Для некоторых видов радиослужб принцип ограничения нашел отражение в ряде утвержденных или рекомендованных ограничительных мер. Например, согласно рекомендации 357-1 МККР в полосах частот 5800...5850, 5850...5925, 5925...6425 и 7900...8100 МГц, используемых совместно системами связи через ИСЗ и радиорелейными линиями связи (РРЛ), следует ограничивать эффективно излучаемую мощность передатчика РРЛ значением 55 дБВт, а отдаваемую в антенну мощности - значением 13 дБВт. Рекомендовано также ограничивать мощность земных станций связи с ИСЗ и плотность потока мощности, излучаемой спутниками связи.
Обеспечение ЭМС на основе использования частотных факторов.
Использование частотных факторов на уровне радиосистемы сводится, в конечном счете, к выбору конкретных значений рабочих частот для РЭС, входящих в рассматриваемую систему. Необходимо подчеркнуть, что указанный выбор конкретных значений частот излучения и приема может проводиться на уровне проектирования, а также эксплуатации, исходя из выделенного для данной совокупности набора значений частот. Этот вариант использования частотного фактора характерен для таких приложений, как планирования сетей сухопутной подвижной связи, ТВ вешания и т.д. Забегая вперед, заметим, что в большинстве случаев указанный выбор частот производится на основе совместного использования пространственного и частотного факторов.
Принципы оптимального выбора частот в группе РЭС. Задачи, связанные с оптимальным выбором частот, так или иначе сводятся к определению конкретных значений частот для каждого РЭС группы при условии, что искомые значения частот соответствуют разрешенному множеству в частотной области. С методологической точки зрения эта задача состоит в следующем. Для группы из М средств следует найти такие значения рабочих частот f: i - 1, 2...N, , где N <М, при которых показатель качества, отражающий функционирование данной группы средств, имеет максимальное или хотя бы допустимое значение при условии, что значения частот соответствуют заданным условиям ЭМС.
Решение задач выбора частот оказывается в общем случае весьма громоздким. Поэтому для выбора радиочастот на практике обычно используют различного вида упрощения. Однако и в этом случае такие задачи оказываются значительно более сложными по сравнению, например, с задачами выбора мощностей в группе РЭС. Для их решения требуется использование специальных вычислительных процедур, реализуемых только на ЭВМ высокой производительности.
На практике весьма эффективным является совместное использование ресурсов в частотной и пространственной областях. Такой прием наиболее полезен при ограниченном ресурсе радиочастот. В соответствии с принципом частотно-пространственного разноса осуществляется такое распределение радиоканалов, при котором близко расположенные средства не используют совпадающие радиочастоты, в то время как территориально разнесенные средства эту возможность имеют. В случае подвижных средств примером такого подхода может служить сотовый принцип распределения частот, широко используемый в современных системах мобильной радиотелефонной связи. Для каждой соты выделяется определенное число (М) частотных каналов, отличающихся от тех, которые используют в смежных ячейках. Эти группы частот повторяются в остальных зонах, также состоящих из аналогичных ячеек. В результате такой организации ни в одной из пар соседних ячеек не используются совпадающие частоты, что значительно ослабляет уровни непреднамеренных радиопомех.
Рисунок 6.5 - Схема пространственного размещения (а) и распределение частот (б) при сотовом принципе распределении частотного ресурса в группе подвижных средств
Другим примером совместного использования частотных и пространственных факторов является частотно-территориальное планирование стационарных средств ОВЧ ЧМ радио- и телевизионного вещания.
При выборе определенного значения рабочей частоты для конкретного РЭС в ряде случаев с успехом используется адаптивный принцип. В отличие от выбора частот на основе жесткой организации, при адаптивном принципе управления выбор значения частоты из числа разрешенных осуществляется конкретным РЭС на основе анализа текущей электромагнитной обстановки. Такой подход характерен для системы абонентского доступа DECT.
Схемотехнические методы обеспечения ЭМС
Содержание схемотехнических мер обеспечения ЭМС составляют различные технические приемы, относящиеся к схемным решениям аппаратуры и выбору параметров элементов, направленных на улучшение показателей, влияющих на ЭМС.
Следует выделить использование любых схемных решений устройств, их параметрическую оптимизацию, применение элементной базы с улучшенными показателями, влияющими на ЭМС и т.д. В любом случае цель этих мер состоит в улучшении некоторых конкретных параметров ЭМС. Меры этой группы относятся к этапу создания радиоэлектронных устройств, когда в число их технических показателей входят конкретные значения определенных параметров ЭМС. По существу использование схемотехнических мер ЭМС на этом этапе означает проектирование (создание) конкретного устройства, обладающего заданными функциональными параметрами и отвечающего определенным требованиям к параметрам ЭМС. Эти требования задаются разработчику соответствующей аппаратуры в качестве исходных данных, а выполнение их становится предметом профессиональной деятельности специалистов соответствующего профиля: специалистов по радиопередатчикам, радиоприемникам, антеннам, устройствам электропитания и т.д.
Компенсаторы помех. Конкретная реализация этих схем определяется видом мешающих сигналов и используемой аппаратурой. Схемы компенсации могут быть как автомагическими, основанными на принципе адаптации, так и управляемыми оператором. Известно большое число разновидностей таких схем, используемых в аппаратуре стационарной связи (радиорелейной, судовой и т.д.). В основу работы различных устройств компенсации положен принцип противофазного сложения принятого (содержащего помеху) и мешающего сигналов (рис. 6.6).
Рисунок 6. 6 - Схема компенсации связи антенн
Фильтрация помех. Использование различных устройств, осуществляющих частотную фильтрацию, относится к числу широко распространенных схемотехнических мер, направленных как на ослабление помех в месте возникновения, так и на снижение уровней помех, действующих на рецептор. Фильтры различных типов используются в выходных трактах радиопередающих устройств с целью ослабления излучаемых ими помех на частотах вне основной полосы частот. В приемных устройствах - в качестве преселекторов, ослабляющих вне основного канала приема уровни помех, поступающих от антенны (рис. 6.7).
Методы фильтрации находят применение также при ослаблении кондуктивных помех, создаваемых источниками в целях электропитания и управления в различных электронных устройствах для снижения восприимчивости их к НЭМП по цепям электропитания и т.д.
Рисунок 6.7 - Схема ослабления помех, создаваемых источником или действующих на рецептор. 1 - фильтр в фидерном тракте, 2 - фильтр в цепи высокочастотного сигнала, 3 - сетевой развязывающий фильтр. 4 - поглощающий фильтр в виде ферритового кольца для ослабления высокочастотных кондуктивных помех.
Необходимо отметить свойства частотно-избирательных цепей любого типа. Во-первых, это принципиальная невозможность создания полосового или режекторного фильтра, обладающего идеальной прямоугольной характеристикой. Во-вторых, любые реальные фильтры, составленные из реактивных элементов, обладают паразитными полосами пропускания на частотах, значительно отстоящих от ОКП. Причины, приводящие к отмеченному эффекту, различны в зависимости от типа фильтра, его конструкции и диапазона рабочих частот.
Таким образом, существует ряд причин, затрудняющих на практике достижение требуемой частотной избирательности.
В качестве схемотехнических мер ослабления влияния указанных электромагнитных помех используются различные устройства, ограничивающие максимальное значение напряжения или мощности электромагнитной волны на входе рецептора.
ЭМС радиосети наземного ТВ.
Критерии ЭМС
Анализ технических методов обеспечения ЭМС в СНТВ.
В настоящее время существуют технические и организационно-технические методы обеспечения ЭМС в СНТВ. К ним относят:
- использование СНЧ;
- использование приемных антенн с высокой пространственной и
поляризационной помехозащищенностью;
- частотно-территориальный (ЧТР) разнос ТВ радиосетей.
В аналоговых ТВ сетях заметность мешающего узора, создаваемого на экране телевизора помехой, зависит от смещения несущих частот (СНЧ) полезного и мешающего ТВ передатчиков, работающих в совмещенных каналах. При этом смещение производится либо у одного, либо сразу у обоих передатчиков в сторону увеличения номинала (положительное СНЧ) и уменьшения (отрицательное СНЧ) несущей. Различают три режима СНЧ: простой, точный и нулевой.
При простом СНЧ частота смещения принимается кратной 1/12 частоте разложения строк Fстр , причем абсолютная нестабильность несущей должна быть не более ±500 Гц. Смещение несущей частоты РТС может быть произведено в пределах ±3×Fстр. Максимальный энергетический выигрыш 18 дБ (уменьшение Аз) получается при применении СНЧ = ± n/2 × Fстр, где n = 1, 3, 5. На рис. 7.4 Представлены зависимости Аз от СНЧ для рассмотренного режима работы. Данный режим работы возможен практически на любой действующей РТС.
В режиме точного СНЧ значение смещения частоты дополнительно связано с частотой разложения по кадрам, а точность поддержания несущей должна быть в пределах ±1 Гц. Частота смещения в пределах 0 … 1/2×Fстр должна быть кратной нечетному числу кадров, а в интервале значений от 1/2×Fстр до 2/3×Fстр – четному числу кадров. Практически при СНЧ = ±n /3×Fстр, где n = 1, 2, 4, 5 достигается энергетический выигрыш 23 дБ. Данный режим работы возможно обеспечить путем модернизации действующих РТС в части замены возбудителей.
| |||||
| |||||
|
| | | |||||||||
| |||||||||||
Высокостабильная (до 0,1 Гц) и синхронная работа ТВ передатчиков, транслирующих одинаковую программу, дает возможность применения нулевого СНЧ с энергетически выигрышем 25 дБ.
На основе экспериментальных данных показано, что использование СНЧ = 3/12, 9/12, 15/12 и 21/12 строчной частоты при установлении соотношения мощности сигнала изображения к сигналу звука 10 дБ позволяет исключить воздействие помех по смежным каналам даже при работе ТВ передатчиков в общей зоне обслуживания с одной мачты. При этом максимальный эффект достигается для маломощных РТС, имеющих практически одинаковую мощность по каналу изображения и небольшие различия в высотах подвеса передающих антенн.
Существенное подавление помех возможно обеспечить путем улучшения параметров ТВ приемников, в частности, повышение избирательности по побочным каналам приема позволяет использовать зеркальные каналы в пересекающихся зонах обслуживания.
В цифровых сетях ТВ вещания защита от помехи, воздействующей через приемную антенну, обеспечивается при использовании полезным и мешающим ТВ передатчиками различных видов поляризации радиоволн. Это определяется поляризационной помехозащищенностью приемных антенн, которые в 90% случаев обеспечивают подавление помех с другой поляризацией на равнинной местности в пределах главного лепестка на 10 дБ, а вне его - на 5 дБ. В горных условиях соответственно на 5 дБ и 2 дБ. Экспериментальные данные показывают, что ослабление помех при использовании ортогональных видов поляризации увеличивается с повышением коэффициентов усиления приемных антенн и высоты их подвеса.
Снижение уровня помех достигается и за счет пространственной помехозащищенности приемных антенн DS, которая связана с приходом мешающих излучений вне главного лепестка их диаграммы направленности. На рис. 7.5 даны зависимости ослабления уровня помех от угла их прихода по отношению к направлению главного лепестка Q.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нормы частотно-территориального разноса РЭС ТВ вещания.В ходе оценки ЭМС РЭС необходимо определить требуемые удаления потенциально несовместимых РПД и РПМ при различных частотных расстройках и при различных вариантах взаимной ориентации их антенн. Полученные результаты для наземных РЭС с учетом принятой модели распространения радиоволн и без учета влияния рельефа местности представляют собой оценку сверху требуемых территориальных разносов.
В случае, если реальные значения территориальных разносов больше чем требуемые, то считается, что ЭМС РЭС обеспечивается. В противном случае может потребоваться введение дополнительных ограничений на мощность излучения, частотную расстройку и (или) пространственную ориентацию и высоту расположения антенн РЭС.
Одним из эффективных способов согласования условий совместной работы РЭС является разработка и реализация норм частотно-территориального разноса (ЧТР) между взаимовлияющими РЭС.
Нормы ЧТР представляют собой совокупность взаимообусловленных значений территориального и частотного разноса РЭС с учетом ориентации их антенн, при которых обеспечивается их ЭМС. На основе норм ЧТР определяются или конкретные рабочие частоты, которые могут быть использованы в сетях подвижной связи, или необходимый для обеспечения ЭМС территориальный разнос для заявленных рабочих частот. Кроме того, нормы ЧТР позволяют установить требования к характеристикам направленности и ориентации антенных систем РЭС в пространстве при заданных рабочих частотах и расстояниях между РЭС.
Нормы ЧТР определяются для конкретных типов РЭС с учетом их энергетических, частотных и пространственных характеристик. В случае удовлетворения требованиям норм ЧТР, ЭМС между РЭС считается обеспеченной.
ЭМС радиосети наземного ОВЧ ЧМ вещания.