рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Аналитические модели

Аналитические модели - раздел Электротехника, Анализ электромагнитной совместимости Как Уже Отмечалось, Уровень Сигнала В Точке Приема Является Случайной Величин...

Как уже отмечалось, уровень сигнала в точке приема является случайной величиной, испытывающей медленные и быстрые флюктуации, величина которых зависит от ситуации. Аналитические модели, оценивают медианное значение потерь на трассах распространения.

Аналитические модели для оценки потерь радиосигналов на трассах распространения могут иметь разный вид. В настоящее время существует достаточно много аналитических моделей для оценки потерь в различных ситуациях. Кратко остановимся на некоторых, достаточно часто используемых моделях, а именно: модели потерь в свободном пространстве, модифицированной модели Хата и модели Уолфиша-Икегами.

Модель потерь в свободном пространстве. Среди моделей, используемых для оценки потерь при распространении радиоволн, важную роль играет модель оценки потерь при распространении в свободном пространстве. Во-первых, формула для оценки потерь в свободном пространстве выводится теоретически и потери, определяемые ею, являются неслучайной величиной. Во-вторых, медианные потери для других сред распространения, отличных от свободного пространства, не могут быть меньше потерь в свободном пространстве. В этом смысле формула потерь в свободном пространстве может использоваться в качестве одного из критериев применимости других математических моделей в конкретных ситуациях, а именно: если медианные потери, рассчитанные при данных условиях меньше, чем потери в свободном пространстве, то использованная модель не применима к данной ситуации, поскольку дает недостоверные результаты.

Модель для оценки потерь в свободном пространстве имеет и самостоятельное значение. Она используется в ситуациях, когда влиянием других факторов (влиянием подстилающей поверхности, тропосферы, ионосферы и т. п.) на потери распространения, кроме расширения фронта волны, можно пренебречь. Оценка, полученная на основе модели распространения в свободном пространстве, используется и тогда, когда другие модели дают значение медианных потерь меньше, чем потери в свободном пространстве. В свободном пространстве ослабление уровня сигнала происходит только за счет расширения фронта волны. Основные потери в свободном пространстве описываются следующим выражением:

Lсв = 32.45+20 lg d + 20 lg f, (11.4)

где Lсв – потери при распространении в свободном пространстве, дБ; d – расстояние от антенны передатчика (излучателя) до рассматриваемой точки, км; f – частота сигнала, МГц.

Формулу (11.4) можно получить следующим образом.

Поскольку потери рассматриваются между изотропными антеннами то плотность потока мощности W в свободном пространстве, создаваемая передатчиком с мощностью PT и изотропной антенной, на расстоянии d

W = PT /(4pd 2)

Мощность сигнала S, принимаемого антенной с эффективной площадью Аэф

S = WAэф= PT Аэф/(4pd 2)

Учитывая, что эффективная площадь изотропной антенны Аэф = l2/(4p), где l – длина волны, принимаемого сигнала, и l = c/f, где с – скорость света в свободном пространстве, а f – частота сигнала, получим

S = PT c2/(4pd f )2

Обозначим lсв = (4pd f )2/c2 – множитель ослабление сигнала в свободном пространстве. Выражая lсв в децибелах, с – в км/с, d – в км и f – в МГц, получим

Lсв = 10 lg (lсв) = 20 lg (4pd f /c) = 20 lg (4pd f·106/3·105) = 32.45+20 lg d+20 lg f

В дальнейшем, если не оговорено особо, в моделях, используемых для оценки потерь на трассах распространения, расстояние будет всегда выражаться в километрах, а частота в мегагерцах.

Модель потерь в свободном пространстве является детерминистской моделью. Ее достоинством является очень простой вид, хотя область применения ограничена ситуациями, в которых влиянием окружения на распространение радиоволн можно пренебречь. В некоторых случаях модель потерь в свободном пространстве используется как элемент более сложной модели, учитывающей влияние окружения на потери при распространении радиоволн (например, поглощение растительностью или газами, дифракцию, отражения и т. п.).

Большой простотой отличается статистическая модель Эгли. Модель базируется на результатах измерений на трассах, преобразованных в математическую модель.

Модель Эгли [47]. Одна из известных статистических моделей для предсказания средних потерь. Является сильно упрощенной моделью, которая предполагает гладкую холмистую поверхность со средней высотой неровностей примерно 15 м. Согласно Эгли средние потери распространения вычисляются по формуле:

(11.5)

где L – средние (медианные) потери распространения, дБ; f – частота, МГц;
d – расстояние от передатчика до точки приема, км; hb, hm – эффективные высоты антенн базовой и мобильной станций соответственно, м.

Диапазон частот, в котором может быть использована формула (11.5), составляет 40…1000 МГц.

Широкое использование новых радиотехнологий в полосах частот, лежащих в диапазонах ОВЧ и УВЧ, потребовало разработки математических моделей, позволяющих выполнить оценку потерь в этих диапазонах частот для различных условий распространения радиоволн. По результатам измерений в районе Токио была построена модель, получившая название модель Окумура (Okumura). Методика расчета, положенная в основу модели, представлена в работе [48]. В методике используются графики, полученные путем статистической обработки результатов измерений, которые позволяют определить медианную напряженность поля для городских областей, а также выполнить подстройку используемой модели по степени урбанизации рассматриваемой области и по некоторым другим особенностям трассы распространения: наклону земной поверхности, степени ее неровности, общей ориентации улиц в зоне обслуживания и т. п. По степени урбанизации окружения мобильной станции в методике Окумура выделены три области:

Открытая (сельская) область – область рассматривается как открытая, если в окрестности приемной станции (например, мобильного средства) на расстояниях 300…400 метров отсутствуют препятствия в направлении передающей (например, базовой) станции.

Пригородная область – область, в которой в окрестности приемной станции имеются препятствия, но плотность их мала.

Городская область – город с высокими зданиями и домами высотой не менее двух этажей.

Кроме того, городская область делится на большой и средний город, а открытая область – на открытую и «квазиоткрытую» (область, которая является средней между открытой и пригородной). Все определения областей носят качественный характер, что представляет определенные неудобства для их использования.

Поскольку зависимости напряженности поля от расстояния и корректирующие коэффициенты в модели Окумура представлены в графической форме, то использование такого материала для практических расчетов, особенно в задачах ЭМС, представляет определенные трудности.

М. Хата (M. Hata) преобразовал кривые Окумура в уравнения, получившие название модели Хата. В классической модели Хата [49] выполнен расчет медианных базовых потерь, а не напряженности поля. Уравнения ограничены трассами длиной от 1 до 20 км. Кроме того, было ограничено применение некоторых корректирующих коэффициентов. Модель получила широкое распространение, особенно для проектирования систем подвижной радиосвязи. Была расширена область ее применения, и в настоящее время используется несколько вариантов, различающихся своими возможностями.

Классическая модель Хата [49].Область применения:

– диапазон частот f = 150…1500 МГц;

– высота подъема антенны базовой станции hb = 30…200 м;

– высота подъема антенны мобильной станции hm = 1…10 м;

– длина трассы d = 1…20 км.

Основные расчетные формулы представлены в табл. 11.1.

Таблица 11.1

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Анализ электромагнитной совместимости

Санкт петербургский государственный.. электротехнический университет лэти..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Аналитические модели

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Радиоэлектронных средств
    Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизац

Список использованных сокращений
АМ – амплитудная модуляция; АРУ – автоматическая регулировка усиления; АС – абонентская станция; АФТ – антенно-фидерный тракт; БЛ – боковой лепесток (диаграммы н

Причины появления проблемы ЭМС
Можно указать несколько факторов, которые приводят к появлению проблемы ЭМС РЭС. 1. Основной причиной, порождающей проблему электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, являетс

Источники и рецепторы электромагнитных помех (ЭМП)
2.1 Классификация ЭМП по связям с источником помехи и некоторые их характеристики Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств определяется качеством работы

Естественные ЭМП.
· Земные ЭМП: Атмосферная помеха – естественная помеха, источником которой являются электрические разряды в атмосфере. Частоты, на которых атмосферная помеха ока

К электростатическому разряду
№ п/п Полупроводниковый прибор Чувствительность к ЭСР, В Полевые транзисторы (МОП-структуры) 1

Искусственные ЭМП
Станционная помеха – это непреднамеренная электромагнитная помеха, создаваемая излучениями выходных каскадов радиопередатчиков через антенну. Индустриальная помеха – это элек

Рецепторы ЭМП. Внутрисистемная и межсистемная ЭМС
Рецептором называют техническое средство, которое реагирует на электромагнитный сигнал или электромагнитную помеху. По аналогии с источниками помех рецепторы делят на естественные и искусств

Измерение кондуктивных помех и восприимчивости к ним
Измерение помех, распространяющихся по проводам, должно происходить без разрыва цепей, в которых измеряют эти помехи. Основным прибором, который используется в качестве датчика при измерениях помех

Измерение помех излучения и восприимчивости к ним
Эталонная методика измерения напряженности электромагнитного поля в диапазоне частот 30….1000 МГц предписывает использование открытой измерительной площадки с идеальным проводящим покрытием,

Экранирование
Экранирование является средством защиты от помех излучения. Оно может быть использовано для снижения уровня помех, поступающих в окружающее пространство от источников помех, или для повышения помех

Фильтрация
Фильтры используют для борьбы с кондуктивными помехами. Фильтрация помех в каскадах радиоэлектронной аппаратуры препятствует передаче помех в другие узлы и устройства по проводам, соединяющим эти у

Заземление
Заземление выполняет важную функцию в электротехнических и радиоэлектронных устройствах, на промышленных предприятиях. Системы заземления несут обратные токи сигналов и питания, образуют опорные ур

Радиочастотный спектр и диапазоны частот
Рекомендация Международного союза электросвязи (МСЭ) V.431-7 [58] разбивает спектр электромагнитных колебаний, частоты которых лежат в пределах от 0,03 Гц до 3000 ТГц, на диапазоны частот. Каждый д

Диапазоны частот электромагнитных колебаний
Номер диапазона Наименование диапазона (частотное) Условное обозначение (частотное) Диапазон частот Наименовани

Стандартизация и международная кооперация в области ЭМС
Электромагнитные волны не признают административных границ и могут создавать помехи радиоэлектронным средствам другой страны. Одним из путей смягчения проблемы ЭМС является стандартизация параметро

Требования к методам анализа ЭМС
Анализ ЭМС должен проводиться на всех этапах жизненного цикла РЭС, начиная с этапа разработки РЭС, ввода РЭС в эксплуатацию и в процессе функционирования РЭС. На этапе разработки изделие должно быт

Анализ параметров ЭМС систем на стадии разработки
Для анализа параметров ЭМС системы на стадии разработки может быть использован модульный подход, который дополняет существующие методологии конструирования электронных систем. Для этого разрабатыва

Анализ внутрисистемной и межсистемной ЭМС РЭС
Проблема ЭМС возникает тогда и только тогда, когда есть источник помехи, есть рецептор помехи и есть путь, по которому помеха поступает

Основные направления по решению проблемы ЭМС
К основным направлениям, по которым идет решение проблемы ЭМС, можно отнести: 1. Улучшение параметров ЭМС радиоаппаратуры. Улучшение параметров ЭМС радиоаппаратуры может быть дост

Виды излучений радиопередатчиков
Если изобразить спектр излучений передатчика, то в общем случае он будет иметь вид похожий на вид, представленный на рис. 7.1.    

Параметры и модели основного и внеполосных излучений
Основное излучение решает задачи функционального назначения РЭС. Однако при этом оно может создавать непреднамеренные помехи другим РЭС. Учитывая, что основное излучение является наиболее мощным из

И необходимой ширины полосы частот
Диапазон рабочих частот Узкополосный случай Bн < BL BL ≤ Bн &#

Параметры модели (7.1)
Вид модуляции Номер участка маски спектра, i Граница участка, Dfi M(Dfi), дБ

Побочные излучения радиопередатчиков
В этом разделе рассмотрим способы описания побочных излучений радиопередатчиков на гармониках, субгармониках и комбинационные излучения. Интермодуляционные излучения рассматриваются при изучении не

Параметры модели (7.9)
Рабочая частота передатчика, f0T Коэффициенты и СКО модели (7.9) f < f0

Предельные значения мощности побочных излучений в контрольной полосе
Радиослужба или тип оборудования Максимально допустимая мощность побочных излучений, дБм, в контрольной полосе Все службы, за исключен

Шумовые излучения передатчика
Шумовые излучения передатчиков находятся за пределами необходимой полосы частот передатчика и непосредственно примыкают к ней. Уровень мощности шумовых излучений значительно меньше уровня мощности

Параметры эмпирической модели, представленной выражением (7.10)
Отстройка Δf от центральной частоты, МГц Диапазон рабочих частот передатчика, МГц 25…76 150…174

Основной канал приема радиоприемника и его описание
К параметрам ОКП, которые используются при анализе ЭМС, относятся частота основного канала приема и чувствительность РПУ. Кроме того, для оценки степени подавления помехи в радиоприемном устройстве

Побочные каналы приема и их описание
Побочные каналы приема (ПКП) образуются в смесителях приемника. ПКП можно разделить на: - комбинационные побочные каналы приема; - субгармонические побочные каналы приема;

Параметры модели (8.9)
Рабочая частота приемника, f0R Коэффициенты и СКО модели (8.9) f < f0

Оценка коэффициента частотной коррекции
При анализе ЭМС РЭС помеху, поступающую в приемник по основному или побочному каналам приема, обычно заменяют эквивалентной помехой, лежащей в полосе пропускания ОКП приемника на частоте его настро

Анализ нелинейных явлений в каскадах радиоаппаратуры
Нелинейные явления, которые влияют на качество работы РЭС и их электромагнитную совместимость (ЭМС), могут иметь место как в радиоприемных устройствах (РПУ), так и в радиопередатчиках (РПД).

Фазовый шум генератора
Фазовый шум является мерой кратковременной стабильности генератора в частотной области. На сигнал генератора гармонических колебаний влияют шумы различного происхождения. Сюда входят, прежде всего,

Перенос шумов гетеродина
    В идеальном случае в смесителе приемника пр

Интермодуляция
9.5.1. Порядок интермодуляции. Наиболее опасные порядки интермодуляции Интермодуляция – самый общий случай нелинейного преобразования электромагнитных колебаний. Инте

Интермодуляция в радиопередатчиках
Рекомендация МСЭ-Р SM.1146 [22] выделяет пять типов интермодуляции, которые могут возникать в радиопередатчиках. Тип 1. Интермодуляция в одиночном передатчике. Интермодуляцио

Измерение и расчет точек пересечения
Точка пересечения является удобным параметром для оценки уровней интермодуляционных продуктов, возникающих в радиотехнических устройствах. Недостаток точки пересечения состоит в невозможности ее пр

Перекрестные искажения
Перекрестные искажения в РПУ – это изменение спектрального состава полезного сигнала на выходе радиоприемного устройства при наличии на его входе модулированной радиопомехи, частота которой не лежи

Оценка эффекта блокирования РПУ
Один из подходов к оценке эффекта блокирования радиоприемного устройства состоит в количественной оценке снижения отношения сигнал/шум на выходе приемника. Предполагается, что отношение сигнал/шум,

Характеристики блокирования приемников некоторых цифровых систем связи
Отстройка по частоте GSM 400, GSM 900 DCS 1800 & PCS 1900 MC, дБм БC, дБм MC, дБм

Оценка интермодуляции в радиоприемниках
Интермодуляционные продукты в РПУ могут быть образованы очень большим числом частот, которые присутствуют в эфире. В связи с этим возникает вопрос, в какой полосе частот относительно частоты настро

Границы частотных интервалов для анализа нелинейных эффектов в приемнике
Частота настройки приемника f0R f0R < 30 МГц 30 £ f0R

Эмпирические модели для оценки эффекта интермодуляции в радиоприемниках
№ п/п Вид интермодуляции Мощность продукта интермодуляции, дБм 1. 2f1 – f2

Оценка перекрестных искажений
Перекрестные искажения от модулированных мешающих сигналов проявляются в форме перекрестной амплитудной модуляции, амплитудно-фазовой конверсии или комбинации указанных видов искажений. Ам

ДНА в области рабочих частот.
В этой области форма ДНА изменяется в допустимых пределах, и при расчетах эти изменения не учитывают, считая, что форма ДНА в рабочей полосе частот антенны не изменяется.

ДНА на нерабочих частотах
В диапазоне частот, который для антенны рассматривается как диапазон ее рабочих частот, максимальное значение коэффициента усиления антенны считают постоянным. Его значение всегда указывают в специ

Статистическое описание диаграмм направленности антенн
Детерминированное описание ДНА не может учесть влияния всех факторов на параметры и форму диаграммы направленности, особенно в области боковых и задних лепестков. Изменчивость характеристик антенны

Потери в антенно-фидерном тракте и потери рассогласования
Потери при передаче сигнала от передатчика к антенне или от антенны к входу радиоприемного устройства (РПУ) складываются из потерь непосредственно в антенно-фидерном тракте (АФТ) и потерь рассоглас

Учет поляризационных характеристик антенн и сигналов
В дальней зоне излучения фронт электромагнитной волны становится плоским, а плоская волна является поляризованной. Поляризация электромагнитной волны определяется траекторией и направлением движени

Ближняя зона
Оценка взаимодействия антенн, размещаемых на одном объекте, носит специфический характер, поскольку ситуация требует расчета взаимодействия между близко расположенными антеннами, в том числе между

Общие положения
Модели, описывающие ослабление радиоволн на трассах распространения, находят применение при решении широкого круга задач: расчетах радиолиний, частотно- территориальном планировании РЭС, оценке ЭМС

Графические модели
Как отмечено выше, графические модели могут иметь разный вид. Рассмотрим в общих чертах две графические модели, которые рекомендованы Международным союзом электросвязи (МСЭ) для оценки напряженност

Расчетные соотношения, используемые в модели COST 231 Хата
Условия распространения Формулы для расчета потерь, дБ Город L = 46.3 + 33.9 lg f – 13.82 lg hb

Расчетные соотношения, используемые в модифицированной модели Хата
Условия распространения Формулы для расчета потерь, дБ Диапазон частот, МГц Расстояние, км Близкая зона

Среднеквадратическое отклонение (СКО) потерь на трассах распространения
Значения СКО Диапазон частот, МГц Расстояния, м s = 3.5 дБ 30…3000 d £ 40

Оценка потерь на дифракцию
Как отмечалось раннее, явление дифракции состоит в огибании радиоволнами препятствий, встречающихся на пути их распространения. При этом потери сигнала на трассе распространения возрастают. Обычно

Зоны Френеля.
При распространении радиоволн над неровной поверхностью на величину потерь на трассе распространения влияют: 1) величина просвета между прямым лучом и неровностями поверхности или величина

Дифракция на клине
Первоначально в прямоугольной системе координат с помощью картографической базы данных строят топографический профиль трассы, используя инфо

Дифракция на цилиндре
В большинстве ситуаций препятствия, встречающиеся на местности, не похожи на простой клин и аппроксимация их клином недооценивает потери на дифракцию. Существуют различные способы решения этой зада

Рабочие характеристики и оценка качества работы РЭС
Решение о совместимости радиоэлектронных средств, входящих в некоторую совокупность РЭС, принимают на основе анализа качества работы каждого РЭС совокупности в электромагнитной обстановке, формируе

Системы радиосвязи.
Радиовещание и телефония. Качество работы аналоговой системы, используемой для приема речевой информации, оценивают показателем разборчивости (AS) и/или индексом артикуляции (AI

Цифровые системы.
В современных цифровых системах связи передача информации производится с помощью символов, каждый из которых может передавать несколько бит информации. Число символов М, используемых для пер

Критерии ЭМС
Критерий ЭМС определяет правило, согласно которому выносят решение о наличии или отсутствии электромагнитной совместимости в анализируемой совокупности РЭС. Критерии ЭМС обычно носят пороговый хара

Защитные отношения для систем ТВ (625 строк), работающих в соседнем канале
Разность частот, МГц Защитное отношение, дБ Постоянная помеха Тропосферная помеха ТВ системы

Защитные отношения для аналоговых каналов звукового сопровождения ТВ
Разность несущих частот полезного и мешающего сигналов, кГц Полезный звуковой сигнал Тропосферная помеха Непрерывная поме

В зависимости от расстройки помехи, дБ
Полезный сигнал Помеха Разность между несущими частотами сигнала и помехи (кГц)

Частотно-территориальное планирование
Электромагнитную совместимость РЭС обеспечивают, используя территориальный разнос их антенных систем и/или разнос их рабочих частот. Выбор необходимых частотно-территориальных разносов осуществляют

Управление параметрами радиосигналов
С целью обеспечения возможно большего числа пользователей качественной радиосвязью в мобильных сетях связи используют управление параметрами радиосигналов. Управление на системном уровне позволяет

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги