Основы теории принятая статистических решений 1051 23 страница

Для цифровой связи вероятность ошибки зависит от отношения E_b/N₀ в приемни­ке, определенного в формуле (3.30) следующим образом:

N₀ N\r)'

Другими словами, EJN₀ — это мера нормированного отношения сигнал/шум (SIN или SNR). Если не оговорено другое, под SNR подразумевается отношение средней мощности сигнала к средней мощности шума. Сигналом может быть информационный сигнал, ви­деоимпульс или модулированная несущая. Уменьшение SNR может происходить двумя способами: (1) путем снижения желаемой мощности сигнала и (2) посредством повыше­ния мощности шума или мощности сигналов, интерферирующих с полезным сигналом.

Эти механизмы будем называть, соответственно, ослаблением (или потерями) и шумом (или интерференцией). Ослабление происходит при поглощении, отклонении или отражении части сигнала при его прохождении к заданному приемнику; таким образом, часть пере­данной энергии не доходит до пункта назначения. Существует несколько источников электрических шумов и интерференции, возникающих вследствие различных механиз­мов, — тепловой шум, галактический шум, атмосферные помехи, помехи от коммутирую­щих элементов, перекрестные помехи и интерферирующие сигналы от других источников. При промышленном использовании термины потеря и шум часто не различаются, по­скольку их эффект на систему одинаков.

5.2.3. Источники возникновения шумов и ослабления сигнала

На рис. 5.1 представлена блок-схема спутникового канала связи с источниками возникно­вения шумов и ослабления сигнала. На данном рисунке механизмы ослабления (или по­терь) сигнала показаны затененными, а источники шума — штрихованными прямоуголь­никами. Источники, ослабляющие сигнал и вносящие шум, представлены сетчатыми пря­моугольниками. Ниже приводится перечень источников (21 наименование) ухудшения качества передачи, в котором описаны важнейшие “вкладчики” в ухудшение отношения SNR. Нумерация списка соответствует нумерации, приведенной на рис. 5.1

1. Потери, связанные с ограничением полосы. Все системы используют в передатчике фильтры для передачи энергии в ограниченной или выделенной полосе. Это по­зволяет исключить интерференцию с сигналами других каналов или пользовате­лей, а также удовлетворить требования органов государственного регулирования. Подобная фильтрация уменьшает общее количество передаваемой энергии; ре­зультат — ослабление сигнала.

2. Межсимвольная интерференция. Как показывалось в главе 3, фильтрация в систе­ме — передатчике, канале и приемнике — может привести к межсимвольной ин­терференции. Принятые импульсы перекрываются; хвост одного импульса “размывается” на соседние символьные интервалы, что мешает процессу детек­тирования. Даже при отсутствии теплового шума, неидеальная фильтрация, ог­раничение полосы системы и замирание в каналах приводят к возникновению межсимвольной интерференции.

3. Фазовый шум гетеродина. При использовании в процессе смешения сигналов ге­теродина, случайное смещение фазы добавляет к сигналу фазовый шум. При ис­пользовании в корреляционном приемнике опорного сигнала случайное смеще­ние фазы может привести к уменьшению возможностей детектора, а следова­тельно, к ослаблению сигнала. В передатчике случайное смещение фазы может привести к размыванию полосы выходного сигнала, которая затем будет ограни­чена выходным фильтром, что приведет к ослаблению сигнала.

4. Преобразование амплитудной модуляции в фазовую (AM/PM conversion). Данное преобразование — это явление фазового шума, проявляющееся в нелинейных устройствах, таких как лампа бегущей волны (traveling-wave tube — TWT, ЛБВ). Флуктуации амплитуды сигнала (амплитудная модуляция) порождают колебания фазы, вносящие фазовый шум в сигналы, которые выделяются с помощью коге­рентного детектирования. Преобразование амплитудной модуляции в фазовую также может приводить к возникновению дополнительных боковых полос, что вызывает ослабление сигнала.

Интерференция с сигналами соседних Соканальная каналов интерференция   Источник 6 информации Передающий терминал Получатель О информации

Принимающий терминал

Рис. 5.1. Спутниковый канал связи “приемник-передатчик”с типичными источниками ослабления сигнала и помех

5. Усиление или ослабление на ограничителе. Ограничитель с резким порогом может усилить более мощный из двух сигналов и подавить более слабый; это может привести как к усилению, так и к ослаблению сигнала [2].

6. Интермодуляционные (IM) составляющие, возникающие в результате взаимодействия нескольких несущих. Когда несколько сигналов, которые передаются на разных не­сущих частотах, одновременно присутствуют в нелинейном устройстве, таком, на­пример, как ЛБВ, может возникнуть мультипликативное взаимодействие между частотами несущих, что может привести к возникновению комбинационных сиг­налов суммарных и разностных частот. Перераспределение энергии между этими паразитными сигналами (интермодуляционные, или IM-составляющие) представ­ляет потерю энергии сигнала. Кроме того, если эти IM-составляющие появляются в частотной области того или другого полезного сигнала, это приводит к увеличе­нию уровня шума для соответствующего сигнала.

7. Модуляционные потери. Бюджет канала связи — это расчет принятой полезной мощности (или энергии). Полезной считается только та мощность, которая свя­зана с сигналами, переносящими информацию. Достоверность передачи является функцией удельной энергии, приходящейся на один символ. Любая мощность, используемая для передачи несущей, отличной от той, что модулирует сигнал (символы), представляет потери модуляции. (Стоит, правда, отметить, что энер­гия несущей может использоваться для обеспечения синхронизации.)

8. Эффективность антенны. Антенны — это преобразователи, превращающие элек­тронные сигналы в электромагнитные поля и наоборот. Кроме того, они исполь­зуются для фокусировки электромагнитной энергии в заданном направлении. Чем больше апертура (поверхность) антенны, тем выше результирующая плот­ность мощности сигнала в заданном направлении. Эффективность антенны опи­сывается отношением ее эффективной апертуры к физической. Механизмы, приводящие к снижению эффективности {уменьшению интенсивности сигнала), называются убыванием амплитуды, затенением апертуры, рассеиванием, переиз- лучением, приемом паразитных сигналов, дифракцией по краям и потерями вследствие диссипации [3]. Типичная эффективность, получаемая при суммар­ном воздействии всех названных механизмов, равна порядка 50-80%.

9. Ослабление и шум на обтекателе. Обтекатель — это специальная оболочка, при­меняемая для некоторых антенн в целях защиты от погодных воздействий. Обте­катель, находящийся на пути сигнала, будет рассеивать и поглощать некоторую энергию сигнала, что приведет к ослаблению сигнала. Основной закон физики утверждает, что тело, способное поглощать энергию, также излучает энергию (при температуре свыше 0 К). Часть этой энергии приходится на полосу прием­ника и вносит посторонний шум.

10. Потеря наведения. Если передающая либо принимающая антенна направлена неидеально, существует возможность потери сигнала.

11. Поляризационные потери. Поляризация электромагнитного поля определяется как направление в пространстве, вдоль которого лежат силовые линии поля, а поля­ризация антенны описывается поляризацией ее поля излучения. При неверном согласовании передающей и принимающей антенн сигнал может ослабляться.

12. Атмосферные помехи и шум атмосферы. Атмосфера отвечает за ослабление сигнала, а также вносит нежелательные помехи. Основная часть атмосферы лежит ниже высоты

- < 20 км; но даже в пределах этого относительно короткого пути работают важные ме- ' ханизмы потерь и шумов. На рис. 5.2 приведены теоретические графики односто­роннего поглощения по направлению к зениту. Зависимости приведены для не- i скольких высот (начиная с уровня моря — 0 км) для составляющих водяного пара с плотностью 7,5 г/м³ возле земной поверхности. Величина ослабления сигнала вследст­вие поглощения кислородом (0₂) и водяными парами показана как функция несу­щей частоты. Локальные максимумы поглощения расположены в окрестности 22 ГГц (водяной пар), 60 и 120 ГГц (0₂). Также стоит отметить, что атмосфера вносит в ка­нал энергию шумов. Как и в случае обтекателя, молекулы, поглощающие энергию, также излучают энергию. Молекулы кислорода и водяного пара излучают шум по всему спектру радиочастот. Часть этого шума, приходящаяся на полосу данной сис­темы связи, ухудшает ее отношение сигнал/шум. Ливень является основной атмо­сферной причиной ослабления сигнала и основным фактором, вносящим шум. Чем он интенсивнее, тем большую энергию сигнала он поглотит. Кроме того, в дождливый день через луч антенны, направленный на приемник, проходит больше атмосферных шумов, чем в ясный день. Вообще, атмосферные помехи — это относительно об­ширная тема, и мы еще вернемся к ней в следующих разделах.

  Рис. 5.2. Теоретическое вертикальное одностороннее поглощение от за­данной высоты до верхней границы атмосферы для водяного пара плот­ностью 7,5 г/м³ на поверхности. (Поглощение дождем или облаками не учитывается.) (Перепечатано с разрешения Национального комитета по аэронавтике и исследованию космического пространства из NASA Reference Publication 1082(03), “Propagation Effects Handbook for Satellite Systems Design", June, 1983, Fig. 6.2-1, p. 218.)

13. Пространственные потери. Интенсивность электрического поля, а следовательно, и интенсивность сигнала (плотности мощности или плотности потока мощно­сти) уменьшаются с расстоянием. Для канала спутниковой связи пространствен­ные потери — это наибольшие потери, вызванные одним фактором, приводящим к ослаблению в системе (данный фактор отнесен к ослаблению сигнала, потому что не вся излучаемая энергия фокусируется на целевой принимающей антенне).

14. Помехи соседнего канала (adjacent channel interference — ACI). Эта интерференция характеризуется нежелательными сигналами, которые поступают из других частот­ных каналов, или энергией, привносимой в интересующий нас канал. Возмож­ность такого “заползания” соседнего сигнала определяется модуляционным спек­тральным сглаживанием, а также шириной и формой основного спектрального ле­пестка сигналов.

15. Соканальная интерференция. Данной интерференцией называется ухудшение качества, вызванное интерферирующими сигналами, которые появляются в пределах полосы частот сигнала. Она может вноситься по-разному, например, посредством случайных передач, недостаточного разграничения вертикальной и горизонтальной поляризации или приема паразитных сигналов боковым лепестком антенны (низкоэнергетическим лучом, окружающим основной луч антенны). Кроме того, соканальная интерферен­ция может вноситься другими пользователями данного спектра.

16. Комбинационные помехи. Интермодуляционные составляющие, описанные в п. 6, происходят от сигналов с многочисленными несущими, взаимодействующими в нелинейном устройстве. Подобные составляющие иногда называются активной взаимной модуляцией; как говорилось в п. 6, они могут либо приводить к потере энергии сигнала, либо быть причиной внесения в канал шума. В данном пункте мы имеем дело с пассивной взаимной модуляцией', это явление вызывается взаимо­действием сигналов с многочисленными несущими, имеющими нелинейные компоненты на выходе передатчика. Эти нелинейности обычно появляются на стыке волноводов, корродированных поверхностях и поверхностях с плохим электрическим контактом. Электромагнитные поля значительной мощности, имеющие диодоподобную характеристику (рабочий потенциал), порождают мультипликативные составляющие, а следовательно, — помехи. Если подобные помехи будут излучаться на близлежащую принимающую антенну, они могут серьезно ухудшить качество функционирования приемника.

17. Галактический или космический шум, звездный шум и шум побережья. Все небес­ные тела, такие как звезды и планеты, излучают энергию. Подобная энергия шума, поступающая в зону обзора антенны, отрицательно сказывается на отно­шении сигнал/шум.

18. Потери в фидере. Уровень принятого сигнала может быть крайне мал (например, 10⁴² В); следовательно, он может быть особенно чувствителен к воздействию шума. По этой причине в начале приемника находится область, где прилагаются значитель­ные усилия, чтобы максимально снизить уровень шума, пока сигнал не будет в дос­таточной степени усилен. Волновод или кабель (фидер) между принимающей антен­ной и собственно приемником не только приводит к поглощению сигнала, но и вно­сит тепловой шум; подробно об этом рассказывается в разделе 5.5.3.

19. (Собственный) шум приемника. Это тепловой шум, порождаемый приемником; подробно этот вопрос рассмотрен в разделах 5.5.1-5.5.4.

20. Потери аппаратной реализации. Эти потери представляют собой разность между теоретической эффективностью детектирования и реальной, определяемой несо­вершенством системы: ошибками синхронизации, уходом частоты, конечными временами нарастания и спада сигналов и конечнозначной арифметикой.

21. Неидеальная синхронизация. Если фаза несущей, фаза поднесущей и синхрониза­ция символов организованы идеально, вероятность ошибки представляет собой однозначную функцию отношения £,//V₀, рассмотренную в главах 3 и 4. К сожа­лению, названные величины реализуются не идеально, что приводит к потерям.

5.3. Мощность принятого сигнала и шума

5.3.1. Дистанционное уравнение

Основная задача бюджета канала — доказать, что система связи будет работать со­гласно плану; т.е. качество сообщений (достоверность передачи) будет удовлетворять заданным требованиям. Бюджет канала отслеживает “потери” и “прибыли” (усиление и ослабление) передаваемого сигнала от начала его формирования в передатчике до полного получения в приемнике. Вычисления показывают, чему равно отношение ErfNo в приемнике и какой запас прочности существует. Процесс вычисления бюджета канала начинается с дистанционного уравнения, связывающего принятую мощность с расстоянием между передатчиком и приемником. Вывод этого уравнения дан ниже.

В системах радиосвязи несущая распространяется от передатчика с помощью пере­дающей антенны. Передающая антенна — это устройство, преобразовывающее элек­трические сигналы в электромагнитные поля. В приемнике принимающая антенна выполняет обратное преобразование; она превращает электромагнитные поля в элек­трические сигналы. Вывод уравнения, связывающего приемник и передатчик, обычно начинается с рассмотрения ненаправленного источника радиоизлучения, равномерно передающего в 4к стерадиан. На рис. 5.3 показан идеальный источник, называемый изотропным излучателем (isotropic radiator). Поскольку площадь поверхности сферы радиуса d равна And², плотность мощности p(d) данной сферы с центром в источнике излучения связана с переданной мощностью Р;.

  Рис. 5.3. Дистанционное уравнение. Выражение принятой мощности че­рез расстояние

p(d)= ^P' -Вт/м¹. And

Для d, значительно превышающего длину распространяющейся волны (дальняя зона), мощность, извлеченную на принимающей антенне, равна

(5.2)

Здесь параметр А„ — это сечение захвата (эффективная площадь) принимающей ан­тенны, определяемое следующим образом:

полная извлеченная мощность

плотность падающей мощности

Если рассматриваемая антенна является передающей, ее эффективная площадь обо­значается как А_е1. Если не указано, выполняет ли антенна принимающую или пере­дающую функцию, эффективная площадь обозначается через А_е.

Эффективная площадь антенны А_е и ее физическая площадь поверхности А_р связа­ны коэффициентом эффективности Г|:

А_е = г\А_р.

Это говорит о том, что не вся падающая мощность была извлечена; вследствие раз­личных механизмов [3] происходят потери. Номинальное значение Г| для параболиче­ской антенны составляет 0,55, а для рупорной — 0,75.

Определим параметр антенны, который связывает выходную (или входную) мощ­ность с мощностью изотропного излучателя и именуется коэффициентом направлен­ного действия (КНД);

максимальная интенсивность мощности

средняя интенсивность мощности в диапазоне 4к стерадиан

При отсутствии любых диссипативных потерь или потерь вследствие несогласованно­сти импедансов коэффициент направленного действия антенны (в направлении макси­мальной интенсивности излучения) определяется из формулы (5.5). В то же время, если существует некоторая диссипация или несогласованность, коэффициент направленного действия антенны уменьшается на множитель, соответствующий этим потерям [4]. В дан­ной главе мы будем предполагать, что диссипативные потери равны нулю, а импедансы согласованы идеально. Таким образом, формула (5.5) описывает максимальный коэффици­ент направленного действия антенны-, как показано на рис. 5.4, его можно рассматривать как результат концентрации изотропного излучения в некоторой ограниченной области, меньшей 4п стерадиан. Теперь мы можем определить эффективную излученную мощность относительно изотропного излучателя (эффективная изотропно-излучаемая мощность — effective isotropic radiated power, EIRP) как произведение переданной мощности Р, и коэф­фициента направленного действия передающей антенны G,:

EIRP = P,G,.

Пример 5.1. Эффективная изотропно-излучаемая мощность

Покажите, что при надлежащем выборе антенн можно получить одинаковое значение EIRP как при использовании передатчика с Р, = 100 Вт, так и при использовании передатчика с Р, = 0,1 Вт.

-3 дБ от максимального

значения

» 9 — ширина луча антенны

Передающая антенна

Точка максимальной выходной мощности электромагнитного поля Основной лепесток антенны

Боковые лепестки антенны

Рис. 5.4. Коэффициент направленного действия антен­ны — результат концентрации изотропного излучения

Решение

На рис. 5.5, а показан передатчик с Р, = 100 Вт, соединенный с изотропной антенной; зна­чение EIRP = P,G, = 100 х 1 = 100 Вт. На рис. 5.5, б показан передатчик с Р, = 0,1 Вт, со­единенный с антенной, имеющей G, = 1000; EIRP = P,G, = 0,1 х 1000 = 100 Вт. Если изме­рители напряженности поля расположены так, как показано на рисунке, то измеряемая с их помощью эффективная мощность не будет отличаться.

G,= 1/' -----------

/ \ N

! \ \

I—f—I--------

  Рис. 5.5. Два различных способа получения одинакового зна­чения EIRP

5.3.1.1. Возвращаясь к дистанционному уравнению

Если антенна передатчика имеет некоторый коэффициент направленного действия относительно изотропной антенны, в уравнении (5.2) мы меняем Р, на EIRP, что дает следующее:

P_r = EIRP—. (5.7)

And²

Связь между КНД антенны G и эффективной площадью А_е дается выражением [4]

G = —у- (для А_е» Я.²). X²

Здесь X — длина волны несущей. Длина волны X и частота / связаны соотношением X = clf, где с — скорость света (=3 х 10⁸ м/с). Теорема взаимности утверждает, что для данной антенны при данной длине волны КНД приема и передачи идентичны [4].

Зона обзора антенны является величиной телесного угла, в котором сконцентриро­вана большая часть мощности поля. Зона обзора — это мера анизотропных свойств антенны, она обратно пропорциональна усилению антенны, т.е. антеннам с большим КНД соответствует более узкая зона обзора. Часто зону обзора выражают не через те­лесный угол, а через плоский угол раскрыва антенны (beamwidth), измеряемый в ра­дианах или градусах. На рис. 5.4 показана диаграмма направленности антенны и дана иллюстрация общего определения угла раскрыва антенны. Угол раскрыва — это угол, образованный точками, в которых максимальная мощность поля ослаблена на 3 дБ. Как угол раскрыва зависит от частоты сигнала и размера антенны? Из уравнения (5.8) можно видеть, что КНД увеличивается с уменьшением длины волны (увеличением частоты); также КНД антенны увеличивается с увеличением эффективной площади. Увеличение КНД антенны равносильно фокусировке плотности потока энергии в меньшем угле раскрыва; следовательно, увеличение частоты сигнала или размера ан­тенны приводит к сужению угла раскрыва.

Эффективную площадь изотропной антенны можно вычислить, положив в уравне­нии (5.8) С= 1, что позволяет получить следующее выражение для А_е\

\²

А_е=—. (5.9)

Ап

Затем для нахождения принятой мощности Р_г, при изотропной принимающей антен­не, подставляем уравнение (5.9) в уравнение (5.7), что дает следующее:

EIRP EIRP „ „

Р_г= _Т = ——. (5.10)

{And IX) L_s

Здесь совокупность коэффициентов (4ndlX)² называется потерями в тракте (path loss) или потерями в свободном пространстве (free-space loss) и обозначается через L_s. Фор­мула (5.10) показывает, что мощность, принятая изотропной антенной, равна эффек­тивной переданной мощности, сниженной только за счет потерь в тракте связи. Если принимающая антенна не является изотропной, то после замены в уравнении (5.7) А_ег выражением СЛ²/4я из уравнения (5.8) получаем более общую формулу:

EIRP G_rX² EIRP G_r

P_r= ^r— = —J-. (5.II)

(And) L_s

Здесь G_r— КНД принимающей антенны. Полученное уравнение (5.11) называется дистанционным.

5.3.2. Мощность принятого сигнала как функция частоты

Поскольку и передающую, и принимающую антенны можно определить через КНД или площадь, Р_г можно выразить четырьмя различными способами:

р _ Г л у And  

(5.13)

(5.14)

P_tG,G_rX² (And)²

В этих выражениях А_ег и А_е, — эффективные площади принимающей и передающей антенн.

В уравнениях (5.12)—(5.15) зависимая переменная — это мощность принятого сигнала Р_п а независимые переменные — это такие параметры, как переданная мощность, КНД антенны, площадь антенны, длина волны и расстояние между антеннами. Допустим, юз- ник вопрос: как меняется принятая мощность при увеличении длины волны (или умень­шении частоты), при фиксированных остальных параметрах? Если рассматривать уравне­ния (5.12) и (5.14), то кажется, что Р_г и длина волны вообще не связаны. Из уравне­ния (5.13) величина Р_г вроде бы обратно пропорциональна квадрату длины волны, а из уравнения (5.15) она прямо пропорциональна квадрату длины волны. Нет ли здесь проти­воречия? Разумеется, нет; кажущаяся противоречивость уравнений (5.12)—(5.15) исчезает, если вернуться к формуле (5.8) и вспомнить, что КНД антенны и ее площадь связаны че­рез длину волны. Когда следует употреблять каждое'из уравнений (5.12)—(5.15) для опреде­ления зависимости Р_г от длины волны? Представим уже сконструированную систему, т.е. антенны уже построены (зафиксированы А_а и А„). В этом случае подходящим выбором для вычисления Р_г является уравнение (5.13), сформулированное для антенн фиксированного размера. Из этого уравнения видим, что принятая мощность увеличивается при уменьше­нии длины волны.

Рассмотрим уравнение (5.12), где независимыми переменными являются G, и А_ег Итак, желательно, чтобы G, и А„ были фиксированными при вычислении зависимо­сти Р_г от длины волны. Как изменится усиление при передаче на фиксированное рас­стояние, если уменьшить независимую переменную X? G, увеличится (см. уравне­ние (5.8)). Но мы не хотим увеличения G, — оно нужно нам фиксированным. Други­ми словами, чтобы обеспечить неизменность G„ нам необходимо уменьшать размер передающей антенны при уменьшении длины волны. Рассуждая подобным образом, приходим к выводу, что уравнение (5.12) удобно использовать при фиксированном КНД передающей антенны (или раскрыве антенны) и при переменном параметре А_е1. Подобным образом уравнение (5.14) используется при фиксированных А_е, и G_r, а уравнение (5.15) — при фиксированных КНД передающей и принимающей антенн (или раскрывах антенн).

На рис. 5.6 показано спутниковое приложение, где для обзора земной поверхности требуется луч со спутниковой антенны (раскрыв антенны равен порядка 17°). По­скольку КНД спутниковой антенны G, должен быть фиксированным, результирующая мощность Р_г (см. уравнение (5.12)) не зависит от длины волны. Если передача ведется на определенной частоте /i (= c/X_t), то изменение ее на /₂, где /₂ >/ь приведет к

уменьшению обзора (поскольку при данной антенне увеличится G,); таким образом, для поддержания требуемого обзора или раскрыве антенны размер этой антенны дол­жен быть уменьшен. Итак, при увеличении несущей частоты антенны обзор земной поверхности уменьшается.

  Рис. 5.6. Принятая мощность как функция частоты

5.3.3. Потери в тракте зависят от частоты

Из уравнения (5.10) можно видеть, что потери в тракте L, зависят от длины волны (частоты). Довольно часто возникает вопрос: почему потери в тракте, подчиняющиеся про­стому геометрическому закону ослабления (ослабление обратно пропорционально квадрату расстояния), зависят от частоты? Ответ заключается в том, что потери в тракте, выражен­ные в уравнении (5.10), определены для изотропной принимающей антенны (G_r= 1). Вооб­ще, потери в тракте — это весьма удобный параметр; он представляет гипотетическую по­терю мощности, которая произойдет, если принимающая антенна будет изотропной. Из рис. 5.3 и уравнения (5.1) видно (из чисто геометрических соображений), что плотность мощности p(d) — это функция расстояния, p(d) не является функцией частоты. В то же время, поскольку потери в тракте заданы для G_r= 1, когда мы находим некоторую мощ­ность Р_г с помощью изотропной антенны, результат описывается выражением (5.10). Снова акцентируем внимание на том, что L, можно рассматривать как совокупность параметров, которой было присвоено неудачное имя потери в тракте. Название представляет чисто геометрический эффект и не акцентирует внимания на том, что G_r= 1. Пожалуй, лучшим названием было бы потери распространения при единичном КНД. В системах радиосвязи потери в тракте — это наибольший одиночный источник ослабления мощности сигнала. В спутниковых системах потери в тракте канала связи со спутником в полосе С (6 ГГц) обычно составляют порядка 200 дБ.

Пример 5.2. Проект антенны для измерения потерь в тракте

Предложите эксперимент для измерения потерь в тракте L_s при частотах fi = 30 МГц и f% = 60 МГц, если расстояние между передатчиком и приемником равно 100 км. В обоих случаях най­дите эффективную площадь принимающей антенны и вычислите потери в тракте в децибелах.

Решение

Два канала измерения L_s для частот fiw.fi показаны на рис. 5.7. Для обоих приемников удельная мощность p(d) одинакова и равна следующему:

Случай 1	EIRP		Приемник
Частота: f-,	передатчика	у* Рг	G,= 1

Вследствие закона обратных квадратов плотность потока уменьшается в And² раза

EIRP			Приемник
передатчика		- Рг	Gr=1

Случай 2 Частота: (f2>f1)

P_r = p(d) A_er =

EIRPA,,

EIRP

4 red² (4nd/X)²

Puc. 5.7. Зависимость потерь в тракте от частоты. Предполагаемый эксперимент измерения потерь для двух различных частот

EIRP And²

Эго снижение удельной мощности происходит исключительно вследствие закона обратных квадра­тов. Действительная мощность, полученная каждым приемником, находится, как показано на рис. 5.7, посредством умножения плотности мощности p(d) в приемнике на эффективную пло­щадь собирающей антенны А_еп Поскольку потери в тракте определены для G_r— 1, эффективные площади А„ 1 и А„₂ для частот/ и/_г находятся с использованием уравнения (5.9):

---

Дата добавления: 2015-10-28