Распространение радиоволн

ЛЕКЦИЯ 12. ВЗАИМНЫЕ ПОМЕХИ И

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

Взаимные помехи станций. В настоящее время имеет место существенный (почти экспоненциальный) рост количества радиоэлектронных средств различного назначения (наземная и космическая радиосвязь, телевидение, радиолокация, радионавигация и др.). При этом возникает, непрерывно возрастающая, потребность в радиочастотах. В то же время емкость диапазона радиоволн ограничена, вследствие чего большое количество радиосистем вынуждено работать в одной и той же полосе частот. Использование совмещенных полос частот многими радиосистемами приводит к возникновению взаимных непреднамеренных помех (отметим, что здесь в лекции не будут рассматриваться взаимные помехи, обусловленные гармоническими и внеполосными излучениями передающих устройств, внеполосным приемом и т.д.). В общем случае к непреднамеренным помехам относят помехи (шумы) естественного происхождения, промышленные помехи и взаимные помехи станций. В современных условиях, особенно в диапазонах декаметровых и более коротких радиоволн, основным видом мешающих сигналов являются взаимные помехи станций. Уровень взаимных помех в значительной мере определяется условиями распространения.

Условия распространения радиоволн различных диапазонов существенно отличаются друг от друга. Поэтому в каждом частотном диапазоне существуют свои, специфические методы оценки уровней и характеристик взаимных помех. При всем многообразии необходимо иметь в виду, что если расчет энергетики радиолиний производится исходя из наихудших условий, когда сигнал минимальный, то расчет мешающего сигнала проводят для тех условий, когда он максимален. Например, на линиях ДТР, предназначенных для круглогодичной эксплуатации, энергетический потенциал определяется из условий зимних месяцев, когда уровень полезного сигнала, как правило, наименьший. В то же время на этих линиях при определении характеристик мешающих сигналов необходимо исходить из условий летнего периода. Вследствие случайных изменений параметров атмосферы уровень помех в точке приема изменяется случайным образом, и поэтому задача заключается в определении не только средних, но и статистических характеристик мешающих сигналов.

Оценка уровня взаимных помех в диапазоне УКВ. Учитывая взаимные помехи в рассматриваемых диапазонах частот, предполагают, что местоположение и технические характеристики мешающих станций известны. При этом уровень помех станций можно оценить посредством статистического распределения множителя ослабления V(Т) аналогично тому, как это делается при расчете уровня полезного сигнала на РРЛ прямой видимости и тропосферных РРЛ. Однако, как уже отмечалось, при приеме помех наиболее опасными являются высокие уровни, поэтому в данном случае V(Т) характеризует статистическое распределение именно больших значений множителя ослабления. Зная значение V(Т), можно определить вероятность того, что уровень помехи превысит заданное значение.

Статистическое распределение уровня помех станций зависит от условий распространения на пути от источника помехи до места приема. Ниже рассматриваются условия распространения, способствующие появлению аномально высоких уровней помех, и приводятся некоторые экспериментальные распределения V(Т).

На открытых трассах, т.е. при наличии прямой видимости между источником помехи и приемной антенной, распределение V(Т) зависит от условий рефракции в тропосфере. Если состояние тропосферы незначительно отличается от стандартного, максимальное значение напряженности поля мешающего сигнала может быть до 2 раз выше (V = 2), чем в свободном пространстве за счет синфазного сложения полей прямой и отраженной от земной поверхности волн. При возникновении критической рефракции и волноводных условий распространения в тропосфере уровни мешающих сигналов могут быть еще выше, так как в этих случаях ослабление поля существенно меньше, чем в свободном пространстве. Статистические характеристики аномально высоких уровней мешающих сигналов в зоне прямой видимости зависят от вероятности возникновения указанных способов распространения и, следовательно, зависят от климатических условий и используемого диапазона волн. Результаты экспериментов показывают, что наиболее высокие уровни помех имеют место в летнее время из-за большого влияния влажности воздуха на рефракционные свойства тропосферы и интенсивность возникающих в ней неоднородностей. Поэтому на закрытых трассах оценка уровня помех станций должна производиться именно для летнего периода из-за большей вероятности появления волноводного распространения и более ярко выраженной слоистости тропосферы. Высокие уровни мешающих сигналов на закрытых трассах на частотах f ≥ 10 ГГц могут наблюдаться также вследствие рассеяния электромагнитной энергии осадками, особенно при возникновении интенсивных очагов дождя в общем объеме, образованном пересечением диаграмм направленности излучающей и приемной антенн.

Оценка уровня взаимных помех в диапазонах КВ, СВ, ДВ. Диапазон КВ (декаметровые волны), как известно, включает частоты от 3 до 30 МГц, т.е. общая полоса частот этого диапазона составляет 27 МГц. Обычно для работы одного канала линии отводят полосу частот шириной 5 кГц, следовательно, во всем диапазоне коротких волн можно разместить лишь 5400 каналов. В настоящее время во всех странах мира имеется огромное число КВ радиостанций и отдельных передатчиков, в несколько раз превышающее указанное возможное число каналов. Поэтому очень часто на одной и той же частоте вынуждено работать несколько радиостанций в различных частях земного шара. Вследствие большой дальности распространения работа на одной частоте нескольких КВ радиолиний, расположенных даже на больших расстояниях друг от друга, приводит к появлению высоких уровней взаимных помех. Сравнение уровней помех различных видов показывает, что на КВ линиях взаимные помехи станций в большинстве случаев являются доминирующими. Поскольку системы связи и вещания, предназначенные для работы на большие расстояния, используют направленные антенны, помехи станций концентрируются в наиболее важных административных и промышленных центрах различных стран. Уровень помех увеличивается от года к году, возрастая вместе с числом станций, работающих в этом диапазоне. В соответствии с особенностями распространения декаметровых волн уровень взаимных помех станций зависит от времени суток, сезона, уровня солнечной активности, географического положения точки приема и т.д. Кроме того, уровень мешающих сигналов зависит от технических характеристик приемопередающей аппаратуры и антенн. Из этого следует, что определение уровня взаимных помех в диапазоне коротких волн расчетным путем представляет чрезвычайно сложную задачу. В настоящее время наиболее надежными являются экспериментальные данные, полученные в результате длительных измерений в конкретных пунктах.

В диапазонах гектометровых (СВ) и километровых (ДВ) волн взаимные помехи могут возникать в результате нерационального территориального размещения станций, выбора мощности и частоты излучения. Из-за отсутствия нерегулярных, аномальных способов распространения расчет уровня мешающего сигнала может производиться теми же методами, что и расчет уровня полезного сигнала с учетом реального пространственного расположения источника помехи относительно пункта приема, мощности и частоты излучения и т.д.

Электромагнитная совместимость. Вопросы, связанные с возникновением и снижением непреднамеренных помех, относятся к проблемам электромагнитной совместимости (ЭМС) радиосредств. По определению ЭМС это свойства радиосистем выполнять свои функции при действии непреднамеренных помех от радиоэлектронных и электротехнических устройств и не создавать помех другим радиосистемам. Электромагнитная совместимость включает в себя целый комплекс вопросов, относящихся к обеспечению требуемых качественных показателей работы радиосистем. В глобальном масштабе вопросами ЭМС занимается МККР, который в своих рекомендациях регламентирует работу различных радиосистем. К основным организационным и техническим мероприятиям, направленным на улучшение электромагнитной совместимости, можно отнести следующие: