18081

АНТЕНИ ТА ЕЛЕКТРОМАГНІТНА СУМІСНІСТЬ (ЕМС)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛЕКЦІЯ №10 з навчальної дисципліни ПРИКЛАДНІ ПИТАННЯ АНТЕННИХ ПРИСТРОЇВ ТЕМА 4: Антени та ЕМС. Моделювання та проектування антеннофідерних пристроїв ЗАНЯТТЯ 1: Антени та електромагнітна сумісність ЕМС 1. НАВЧАЛЬНІ ПИТАННЯ ...

Украинкский

2013-07-06

384 KB

3 чел.

6

PAGE  8

ЛЕКЦІЯ №10

з навчальної дисципліни

ПРИКЛАДНІ ПИТАННЯ АНТЕННИХ ПРИСТРОЇВ

ТЕМА 4: Антени та ЕМС. Моделювання та проектування антенно-фідерних пристроїв

ЗАНЯТТЯ 1: Антени та електромагнітна сумісність (ЕМС)

1. НАВЧАЛЬНІ ПИТАННЯ

  1.  ЕМС, її проблеми та методи їх розв’язання.

  1.  Технічні засоби підвищення перешкодостійкості антенних систем.

3. Активні методи боротьби з перешкодами.

II. НАВЧАЛЬНА ТА ВИХОВНА МЕТА

1. Вивчити особливості використання антен при вирішенні задач ЕМС, проблеми та методи їх розв’язання.

2.Вивчити особливості застосування технічних засобів по підвищенню перешкодостійкості антенних систем.

  1.  Вивчити особливості активних методів боротьби з перешкодами.

III. ЛІТЕРАТУРА ТА НАВЧАЛЬНО-МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

  1.  Чернышов В.П. Антенно-фидерные устройства радиосвязи и радиовещения. – М.: Связь, 1987.
  2.   Кочержевский Г.Н. и др.. Антенно фидерные устройства. – М.: Радио и связь, 1989. 
  3.   Белоцерковский Г.Б. Основы радиотехники и антенны. Ч.П. Антенны. – М.: Радио и связь, 1983.
  4.   В. Рамзей . Частотно независимые антенны. М.: Мир 1968.
  5.    Найденко Є.П. Електродинаміка та техніка НВЧ, конспект лекцій. – Житомир: ЖВІРЕ, 1998.
  6.   Должиков В.В. и др. Активные передающие антенны. – М.: Радио и связь, 1984.
  7.   Цыбаев Б.Г., Романов Б.С. Антенны-усилители. – М.: Радио и связь, 1980
  8.   Б.А.Панченко, Е.И. Нефёдов. Микрополосковые антенны. – М.: Радио и связь 1986. 
  9.   Проблемы антенной техники/ под ред. Л.Д. Бахраха, Д.И. Воскресенского. – М.: Радио и связь, 1989.
  10.   Ямпольский В.Г., Фролов О.П. Антенны и ЭМС. – М.: Радио и связь, 1989.
  11.  В.И. Болшаченков, И.Д. Прилепский. Электродинамика и техника СВЧ.
  12.  Діапозитиви.
  13.  Наочні посібники (буклеты, проспекты, рекламные материалы).
  14.  Технічні засоби навчання.

  1.  ЕМС, її проблеми та методи їх розв’язання.

Вимоги до антен по параметрах електромагнітної сумісності

Розвиток супутникових систем зв'язку супроводжується зростаючим завантаженням діапазонів радіочастот. Спільне використання тих самих смуг частот різними супутниковими й наземними радіослужбами, що допускається Регламентом радіозв'язку, ускладнює електромагнітну обстановку. У такий спосіб виникає проблема електромагнітної сумісності (ЭМС). Ця проблема стосується забезпечення сумісності між супутниковими системами й сумісності супутникових систем з наземними службами.

При визначенні умов сумісності супутникових систем з наземними службами необхідно враховувати вплив перешкод у смугах частот для ліній Космос - Земля:

від передавачів космічних станцій приймачам наземних станцій;

від передавачів наземних станцій приймачам ЗС; у смугах частот для ліній Земля - Космос:

від передавачів наземних станцій приймачам ЗС;

у смугах частот для ліній Земля - Космос:

від передавачів ЗС приймачам наземних станцій.

У першому випадку при збігу смуг частот двох систем у напрямках Земля — Космос або Космос — Земля (лінії F1 і F2 на рис. 1.3, де а — при співпадаючих напрямках передачі; б — при реверсивному використанні смуг частот) ураховуються перешкоди:

Рис.2

а) створювані передавачем ЗС системи, що заважає, на бортовий прийомний пристрій системи, на яку впливає перешкода рис. (1.3, а, лінія 1);

б) від бортового передавача на прийомний пристрій земної станції іншої системи (рис. 1.3, а, лінія 2).

При реверсивному використанні частот, коли в одній системі смуга частот використовується для одного напрямку (наприклад, Земля - Космос), а в другій системі - для протилежного (Космос - Земля), перешкоди створюються:

а) передавачем ЗС системи, що заважає, прийомному пристрою ЗС системи, що піддається перешкоді (лінія 1 на рис. 1.3,в), і б) від бортового передавача системи, що заважає, на бортовий приймач іншої системи (лінія 2 на рис. 1.3,б).

Електромагнітна сумісність різних супутникових служб забезпечується координацією, технічна частина якої складається в розрахунку взаємних перешкод між системами й у порівнянні отриманих результатів із установленими нормами. Якщо буде потреба розробляють заходи щодо зменшення створюваних перешкод і проводять повторну координацію. Потім необхідна реєстрація частотних присвоєнь у МКРЧ.

Проблему ЭМС у рамках конкретної супутникової служби вирішують двома шляхами:

1) розробляють більше перешкодозахищені радіотехнічні системи;

2) проводять їхнє оптимальне проектування з погляду зменшення створюваних перешкод.

Передумови для рішення проблеми ЭМС створюють відомі просторова й частотна вибірковості антен. При аналізі діаграми спрямованості апертурних антен, широко застосовуваних у супутниковому зв'язку, прийнято виділяти три просторово-кутові області.

Перша область містить головний і трохи перших бічних пелюстків. Тут діаграма спрямованості (ДН) в основному визначається струмами на випромінюючій поверхні. Для розрахунку ДН у цій області використовують апертурний або фотополяриметр методи.

У другій області (область далекого бічного випромінювання) ДН антени визначається як струмами на випромінюючій поверхні, так і прямим полем опромінювача. Помітний вплив на рівень далекого бічного випромінювання робить випромінювання струмів, що наводяться на елементи кріплення антени, і струмів, що затікають на тіньову сторону дзеркала. Для розрахунку ДН у цій області використовують дифракційні методи, в основному метод геометричної теорії дифракції.

У третій області, до якої ставиться область заднього випромінювання, ДН в основному визначається дифракційними явищами на крайках антени й елементах її конструкції. Тут вона розраховується також методом геометричної теорії дифракції.

Зазначені методи дозволяють визначати спрямовані властивості будь-яких апертурних антен. При цьому, як правило, уводяться певні відступи від реальної антени й розглядається ідеалізована схема. Діаграма спрямованості реальної антени із цієї причини, а також через погрішності виготовлення й взаємного розташування елементів антени буде відрізнятися від результатів розрахунку. При практичному використанні антени виникають додаткові причини, що спотворюють її спрямовані властивості. Ці причини обумовлені впливом розмірів і форми конструкції, на якій розташована антена, впливом поруч розташованих інших антен і т.п. Як відзначається [13], при оцінці впливу спрямованих властивостей антени на рівень ЭМС необхідно враховувати всі ці фактори. Багато хто з них можуть бути визначені тільки експериментальним шляхом.

З метою дотримання необхідних умов ЭМС у цей час прийнято порівнювати ДН антени супутникового зв'язку з так званою довідковою діаграмою спрямованості. Остання являє собою графічне зображення огинаючої що рекомендується ДН щодо ізотропного випромінювача (у децибелах).

Розглянемо довідкові діаграми спрямованості антен земних станцій фіксованої супутникової служби, пропоновані документами МККР.

Для координації й оцінки взаємних перешкод у діапазоні частот 2...30 Ггц рекомендовані наступні вирази довідкових діаграм спрямованості [10, 18, 21]:

а) для антен ЗС із D/> 100, де D — діаметр розкриву антени;  — довжина хвилі,

 1.4

де G ()огинаюча діаграми спрямованості, дБ;

— кутова координата, град;

б) для антени ЗС із D/<100 пропонується використовувати довідкову ДН, аналогічну довідкової ДН для радіорелейних ліній зв'язку:

 1.5

Кут 1 відповідає напрямку максимуму першого бічного пелюстка діаграми спрямованості (1100 /D); кут 2напрямку, починаючи з якого приймається G () =— 10 дБ.

Якщо відсутні дані про реальні діаграми спрямованості антен ЗС, то Регламентом радіозв'язку рекомендовано користуватися іншими довідковими діаграмами:

а) для антен ЗС із D/100

1.6

де Gмaкс — коефіцієнт підсилення антени в головному напрямку, дБ; G1 =2+15 D/- коефіцієнт підсилення антени в напрямку першого бічного пелюстка, дБ

б) для антен з D/<100

1.7

Довідкові діаграми (1.4), (1.5) при D/ = 65 показані на рис. 1.4 (криві 1 і 2 відповідно), а діаграми (1.6), (1.7) — на рис. 1.5 (крива 1 для D/=150, крива 2 для D/, = 40).

 Рис.1.4

 Рис.1.5

Для бортових антен фіксованої супутникової служби довідкова діаграма спрямованості має вигляд:

1.8

де  0,5 — половина ширини головного пелюстка за рівнем 3 дБ;

1, — кут, при якому G ()= — 10 дБ.

Довідкова діаграма, що відповідає (1.8), у відносному масштабі G () -Gмaкс представлена на рис. 1.6.

 Рис.1.6

Довідкові діаграми призначені для використання при розрахунку очікуваних перешкод, однак вони не відбивають спрямованих властивостей антен. Виключення представляє довідкова діаграма, наведена в Рекомендації 580 МККР, прийнятої в 1982 р., для встановлюваних послу 1987 р. антен ЗС із відношенням D/100. Такі антени повинні забезпечувати діаграму, 90% бічних пелюстків якої не перевищують рівня, певного наступним виразу:

Це вимога повинне виконуватися для будь-яких напрямків у межах ±3° від напрямку на геостаціонарну орбіту.

До спрямованих властивостей антен радіомовної супутникової служби Регламентом радіозв'язку пред'являються більше тверді вимоги. Огинаючі довідкових діаграм спрямованості тут є обов'язковими, тому що перевищення рівня бічних пелюстків приведе до порушення критерію припустимих перешкод. У бортових передавальних антен діаграми спрямованості повинні задовольняти вимогам:

для основної поляризації:

б) для перехресної поляризації

Значення 0,5 визначається розмірами зони обслуговування. У Плані ВАКР-77 0,5хв =0,6°. Огинаючі діаграми спрямованості передавальних антен ШСЗ показані на рис. 1.7, де по осі абсцис відкладені значення /0,5 -

 Рис 1.7

Для прийомних антен ЗС огинаючі діаграм спрямованості визначені міжнародними документами у вигляді наступних функцій:

а) для індивідуального прийому на основній поляризації

де кут, відлічуваний від напрямку максимуму прийому. (У Плані ВАКР-77 величина 0,5 для індивідуального прийому прийнята рівної 2°);

б) для колективного прийому на основній поляризації

(Значення 0,5 для колективного прийому прийнято рівним 1°.)

в) для індивідуального й колективного прийому з перехресною поляризацією

Графіки (1.13), (1.14) представлені на рис. 1.8, де по осі абсцис відкладені значення /0,5 -

Для прийомних антен ШСЗ і передавальних антен ЗС є аналогічні рекомендації.

Слід зазначити, що міжнародні рекомендації періодично переглядаються. Це підтверджує тенденцію жорсткості вимог до діаграм спрямованості антен супутникового зв'язку.

 Рис.1.8

2.Технічні засоби підвищення перешкодостійкості антенних систем. 

Викладач кафедри

   О.Р. Рихальський


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

407. Разработка сети кампуса с выходом во внешнюю среду 955 KB
  Список оборудования и линий связи. Сети кампуса объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах одного здания или в пределах одной территории. Сеть разрабатывалась на основе структурированной кабельной системы.
408. Схема модификации резонаторного фильтра для использования в полосовых структурно-перекрытых реализациях фильтров 178.5 KB
  Коэффициенты передачи в выходные узлы можно вычислить методом графов, так как данная схема довольно проста. Формула Мейсона представляет собой отношение произведения коэффициентов передачи ветвей. Для вычисления γ12 выделим в отдельную схему элементы и связи между ними.
409. Анализ и прогнозирование деятельности предприятия ремонтная организация 413 KB
  Возможности организации (резюме). Правовое обеспечение деятельности организации. Стратегия финансирования. Организационный план, конкуренция и рынок сбыта. Оценка рисков и страхования.
410. Исследование таблично заданной функции 669.5 KB
  Дана система линейных алгебраических уравнений шестого порядка. Найти ее решение методом простых итераций с заданной точностью E. Выполнить проверку истинности полученного решения. Метод простых итераций.
411. Разработка программы Кафе с использованием классов на языке программирования С# 417.5 KB
  Автоматизация деятельности кафе на основе объектно-ориентированного подхода, а также получение навыков в реализации этого подхода, проектировании и реализации схемы данных. Проектирование иерархии классов и интерфейсов на основе выделенных сущностей.
412. Проектирование передаточного и кулачкового механизма зубострогального станка 516.5 KB
  Проектирование передаточного зубчатого механизма зубострогального станка. Расчет выходных характеристик и координат профиля кулачка. Расчет вспомогательных элементов (радиуса ролика и пружины). Синтез эвольвентной зубчатой передачи.
413. Инженерные решения в разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом 320.5 KB
  Решения инженерных задач горной промышленности. Принятия управленческих и проектных решений в недропользовании на примере открытых горных работ, формирующих наибольшую нагрузку на окружающую среду.
414. Теория и практика социальной психологии 621 KB
  Психологические характеристики социальных групп, психология личности, закономерности общения и деятельность людей, взаимодействия больших (наций, групп) и малых социальных групп, межличностные отношения и развитие социальных установок.
415. Розробка електронної системи бібліотечної картотеки 621 KB
  Створення електронної системи бібліотеки, де всі дані про читачів і книги зібрані в базі даних, і куди при необхідності можна легко заносити, змінювати та видаляти дані. Електронна система з одержання, та повернення книг.