CC BY
54
УДК621.396
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ РАДИОПОМЕХ В СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ
ИНФОРМАЦИИ
И.В. Остроумов, М.А. Ромащенко
В статье приводятся исследования зависимости ослабления радиопомех за счёт их отстройки по частоте, полученной с помощью модели, имитирующей систему передачи дискретной информации. Представлен вариант многоточечных аппроксимаций для спектральной плотности мощности излучения передатчика и амплитудно-частотной характеристики приемника, использующих бинарные фазоманипулированные сигналы
Ключевые слова: радиопомех, система передачи дискретной информации, имитационная модель
Результаты, полученные с помощью модели [1], рассматриваются в качестве эталонных значений, на основе которых между собой сравнивались методики, использующие многоточечную и двухуровневую
аппроксимации.
В методике, использующей
двухуровневую аппроксимацию,
представленной в [2], при расчёте норм частотно - территориального разноса (ЧТР), нормированные по максимальному значению амплитудно частотные характеристики (АЧХ) и спектральная плотность мощности излучения (СПМИ) аппроксимируются следующим образом:
S{f) = il,
при
\f\ Z Лftl
exp {- at (\f \- Af i)} при \f \ > Aft1
K(f) = il,
при
\fk Afrl
(1)
ехр {- аг (|/1- Afr)}, при \/\ > А^
где а/п (а/г1) - половина ширины СПМИ по уровню минус 3 дБ; А/а (А/г2 ) - половина ширины СПМИ по уровню минус 30 дБ; а (аг)
- вспомогательные величины, определяемые из соотношений: 31п10
а
Aft2 - Af 11
ti
a
3ln10 (2)
Afr2 - Afri
Как представлено на рис.1, аппроксимации (1-2) имеют вид трапеций, для построения которых используются сведения о ширине
Остроумов Иван Владимирович - ВГТУ, аспирант, тел. (473) 243-77-06, e-mail: kipr@vorstu.ru Ромащенко Михаил Александрович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор,тел. (473) 243-77-06, e-mail: kipr@vorstu.ru
полосы излучения по уровням минус 3 и минус 30 дБ.
Рис. 1. Аппроксимация СПМИ передатчика по двум уровням измерения
В ходе сравнительных исследований рассматривались приемники бинарных фазоманипулированных сигналов (ФМн-2) как простых, так и сложных посылок, со значением базы сигнала 256. Непреднамеренные помехи представлены с длительностью элементарной посылки 0.5^ t и 5t и девиацией частоты 2Л, где X - длительность элементарной посылки полезного сигнала.
При получении аппроксимации
спектральных характеристик сигналов для методик, использовалась модель
формирования фазоманипулированных
сигналов в радиопередающем устройстве [3] и основанная на ней методика определения ограничительной линии внеполосных излучений.
Для каждого вида сигналов были построены аппроксимации экспоненциальными линиями по двум уровням измерения (минус 3 и минус 60 дБ), а также ломаными, содержащими от 55 до 67 узловых точек. На рис.2 приведены полученные аппроксимации для сигнала ФМн-2. Пунктирной линией показана двухуровневая аппроксимация.
Различия аппроксимаций сказались на результатах расчетов функции зависимости ослабления непреднамеренных
радиоэлектронных помех (НРП) от ее отстройки и от частоты настройки приемника. На рис. 3 показаны результаты построения
зависимости падения мощности сигнала на выходе приемника от частотной отстройки. СПМИ фазоманипулированного сигнала симметрична и близка к трапециидальной форме в логарифмическом масштабе.
Рис. 2. Аппроксимации спектральной характеристики ФМн-2
Рис. 3. Результат получения зависимости
¥(А/) ¥ (0)
помощью различных методик для приемников сигналов ФМн-2
На данном примере показаны достоинства и недостатки рассматриваемых методик. В случае, если модель выдает заниженные требования, не обеспечивающие
электромагнитной совместимости
радиоэлектронных средств (ЭМС РЭС) в реальных условиях, есть возможность использовать поправки, устраняющие погрешность.
На рис.4 показаны результаты расчетов
¥ (а/).
для функции
¥ (0)
зависимости от частотной
отстройки падения мощности на выходе приемника сигналов ФМн-2 при воздействии частотно-манипулированной помехи.
Рис. 4. Результат получения зависимости
помощью различных методик
¥(А/ ) ¥ (0)
Приведенные результаты наглядно показывают, что многоточечная аппроксимация позволяет построить нормы для ЧТР лучше согласующиеся с эталонными зависимостями [4], чем двухуровневая модель.
На рис.5 представлен результат получения
¥(АГ ) ¥ (0)
методик для приемников сигналов ФМ-2 при аналогичной помехе при уточненной многоточечной аппроксимации СПМИ.
зависимости
с помощью различных
Рис. 5. График сравнительных расчетов
Таким образом, по результатам расчетов можно сделать вывод о том, что использование многоточечной аппроксимации увеличивает точность расчетов функции ¥ (А/) по сравнению с методикой, использующей двухуровневой модели. Использование более точных результатов позволяет задать более точные требования по обеспечению ЭМС РЭС.
С целью проверки адекватности и актуальности предложенных изменений методики расчета норм ЧТР РЭС были рассчитаны нормы ЧТР, использующего сигналы ФМн-2 с длительностью элементарной посылки 2 мкс. Использование различных моделей спектральных характеристик влияет на значение требуемой отстройки при заданном
с
с
превышении мощности помехи над допустимым уровнем АР и территориальном разносе R, набор значений которых определяется на основе рассчитанного радиуса взаимовлияния КВЗ, который в данном примере равен 67 км.
В таблице приведены результаты расчета необходимого значения отстройки несущей частоты рассматриваемого радиопередающего устройства от частоты основного канала приема радиоприемного устройства, записываемые в нормы ЧТР, соответствующие опорным расстояниям. Наглядно видно, что нормы ЧТР, рассчитанные с помощью многоточечных аппроксимаций СПМИ и АЧХ наиболее близки к эталонным нормам, полученным с помощью модели, имитирующей помеховые воздействия на систему передачи дискретной информации
Необходимое значение Af по
R, AP, основному каналу приема,
км дБ МГц
2-х уровневая З-х уровневая
1.0 77 З.54б З.ЗбО
4.1 бЗ 2.978 2.820
17 44 2.18б 2.070
б4 б.9 0.б27 0.б08
В этом случае погрешность не превышает 6% от требуемого значения частотного разноса, в то время, как у норм, рассчитанных с помощью 2-х уровневых аппроксимаций значение погрешности достигает
47%.Результаты, близкие к эталонным, получены при наличии достаточно подробных
сведений о СПМИ передатчика и АЧХ приемника. К сожалению, при решении практических задач ЭМС такие подробные сведения зачастую отсутствуют.
По результатам проведенных
сравнительных расчетов можно сделать вывод о том, что использование предлагаемых изменений методики расчетов и формы представления норм ЧТР позволит получить уменьшение в отдельных случаях до 47 % необоснованно завышенных требований по необходимому частотному разносу и одновременно избежать ситуаций, когда вследствие методической погрешности требования задаются на 5-10% меньше необходимого значения, что позволит улучшить состояние ЭМС, одновременно снизив нагрузку на спектр.
Литература
1. Остроумов, И.В. Разработка имитационных моделей систем передачи дискретной информации с использованием простых и сложных фазо- и частотно-манипулированных сигналов [Текст] / И.В. Остроумов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2014. - Т. 10, № 6. - С. 74 - 76.
2. Зюко, А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации [Текст] / А.Г. Зюко; под ред. А.Г. Зюко. - М. : Радио и связь, 1985. -272 с.
3. Лаборатория ЭМС [Электронный ресурс] : Режим доступа : World Wide Web. URL : http : // www. www.emc-problem.net.
4. Макаров, О.Ю. Основные принципы применения программных средств при решении задач обеспечения ЭМС и помехоустойчивости [Текст] / О.Ю. Макаров, М.А. Ромащенко // Издательство «Радиотехника». - 2013. - № 3. - С. 98-102.
Воронежский государственный технический университет
THE STUDY OF DEPENDENCY OF ATTENUATION OF INTERFERENCE IN SYSTEMS OF DISCRETE INFORMATION TRANSMISSION
I.V. Ostroumov, M.A. Romashenko
The article presents the study of the dependence of attenuation of interference at the expense of the detuning frequency, obtained by the model simulating the transmission system of discrete information. The presented variant of multi-point approximations for the spectral density of radiation power of the transmitter and the amplitude-frequency characteristics of the receiver using binary phase-shift signals
Key words: attenuation of interference, the system of discrete information transmission, simulation model
