CC BY
61
¡3 Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь
М.М.Бусько
Настройка узконаправленных антенн с использованием приемника СРНС и барометрического альтиметра_
Введение
Радиорелейные линии (РРД) находят широкое применение для передачи информации. Одна из задач, решаемых на этапе ввода в эксплуатацию РРД, заключается в ориентации приемо-передающих антенн по азимуту и углу места. Антенны РРЛ имеют достаточно узкие диаграммы направленности (ДН), главные лепестки которых имеют ширину по азимуту и углу места 1-4° [1]. При большом расстоянии между антеннами (30-50 км) настройка их ДН производится путем определения координат антенн с использованием триангуляционных пунктов и геодезических приборов, что требует хорошей видимости и квалифицированного персонала.
Цель работы заключается в обосновании возможности совместного использования приёмника СРНС и барометрического альтиметра для оптимизации процедуры ориентации главных лепестков ДН приёмопередающих антенн на этапе ввода в эксплуатацию радиорелейных линий (РРЛ) передачи информации.
1. Методика настройки ДН антенн с использованием приемника СРНС
Ниже предложена методика решения задачи юстировки антенн РРЛ с помощью доступного одночастотного приёмника СРНС в сочетании с барометрическим альтиметром.
Современные РРЛ работают на частотах более 2 ГГц, что позволяет применять узконаправленные антенны, ширина главных лепестков ДН которых составляет Г-4° [1, 2]. Для эксплуатации РРЛ необходима грубая юстировка таких антенн, удалённых на расстояния прямой видимости 05О км, до появления принимаемого сигнала, что представляет достаточно трудную задачу.
Рис. 1. Геометрия решения задачи ориентации узконаправленных антенн РРЛ
Рассмотрим возможности оптимизации решения этой задачи при совместном применении приёмника СРНС и барометрического высотомера. С этой целью вначале определяют географические координаты и высоты антенн и заносят данные в память приёмников СРНС. Затем, используя функцию поиска обратного пути в приёмниках, ориентируют антенны по азимутам.
Углы места главных лепестков ДН рассчитывают по измеренным разностям высот антенн над уровнем моря и расстояниям между антеннами. При этом разность высот антенн определяют барометрическим альтиметром, а расстояние - по данным приёмника СРНС. Согласно рис. 2 угол места (3 равен
Л1-Л2
Р = —, (1)
где Ы, Ь2 - высоты антенн над уровнем моря, I - расстояние между антеннами.
Рис. 2. Геометрия за арчи ориентации антенн в верти-кальной плоскости 2. Оценка точности ориентации антенн
Оценим ошибку азимутов на основе данных об ошибке позиционирования одночастотных приёмников СРНС в горизонтальной плоскости, составляющей согласно заявлениям производителей ± 15 м. Тогда истинное положение точки А находится в круге с радиусом 15 м (см. рис. 3), а при точном позиционировании пункта Б максимальная ошибка по азимуту составит ±Дф.
Рис. 3. Азимутальная ошибка при точном позиционировании пункта Б
В нашем случае ошибки позиционирования пунктов А и Б одинаковы и составляют 15 м, что показывает рис. 4.
/=30 ~ 50 км 2
Рис. 4. Азимутальные ошибки при одинаковых ошибках позиционирования пунктов А и Б, составляющих 15 м
ВЕСТНИК ИрГП/ №2 (30) 2007
77
Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь
Согласно рис.6 ошибка определения азимута максимальна, когда пункты А и Б имеют положения 1 и 2.
Эту ошибку можно оценить из выражения
30
А а = arctg--(2)
30000' 1 '
где 30 м - удвоенная ошибка позиционирования по данным одночастотного приёмника СРИС, 30000 м -минимальное расстояние между антеннами РРЛ.
Из (2) получим Да<0,001 рад. (0,057°), а ширина главного лепестка ДН антенн значительно больше и составляет Г-4°, т.е. 0,0175-0,0699 радиан.
При расчётах углов ориентаций главных лепестков ДН антенн в вертикальной плоскости используется разность высот антенн. В этом случае не требуется точное определение абсолютных высот антенн с калибровкой альтиметров по данным приёмников СРНС, так как разность высот альтиметром измеряют с достаточно высокой точностью, которая по данным производителей составляет ± 3 м. Тогда абсолютные погрешности определения углов места можно оценить по формуле
Aß
dß
Aß =
dl
Откуда получаем {hl — h2)
AU
dß
d(h\-h2)
{hl-hlf+l2
AÎ +
l
■A{h\-h2) (3)
■ (Ahl + Ahl) И)
(Л1-Л2 )2+12
Согласно (4) верхняя граница абсолютной погрешности определения углов места для разности высот 1000 м составляет 0,000216426 рад. (0,0124°), что существенно меньше, чем по азимуту. При уменьшении этих раз-
ностей погрешность определения углов места уменьшается.
При уменьшении расстояний между антеннами ошибки ориентации антенн по рассмотренной выше методике растут, но остаются в пределах, достаточных для надёжного приёма. Так, для расстояния 5 км ошибка ориентации по азимуту составляет 0,006 рад. (0,34°), по углу места — 0,00173 рад, (0,01°).
Заключение
Таким образом, инструментальной точности приёмника СРНС и электронного барометрического датчика высоты достаточно для грубой юстировки узконаправленных антенн современных РРЛ. В результате такой юстировки главный лепесток ДН одной антенны попадает в зону действия главного лепестка ДН другой антенны, что позволит осуществить точную юстировку антенн в пространстве по максимуму принимаемого сигнала.
Применение предложенной методики позволит существенно сократить время решения задачи ориентации узконаправленных антенн, эту задачу целесообразно решать с использованием двух приемников СРНС с альтиметрами, расположенных в приемо-передающих пунктах, и средств автономной мобильной радиосвязи.
Библиографический список
1. Радиорэлейные и спутниковые системы передачи / Под ред. A.C. Немировского. - М. Радио и связь, - 1986.- 392 с.
2. Аппаратура цифровых радиорелейных станций МИК-РЛ7...18Р и МИК-РЛ23...40Р. Техническое описание. НПФ «Ми-кран» г. Томск.
Статья прнята к публикации 21.05.07
В.А.Голдзицкий
Предварительный анализ структуры электромагнитного поля ОНЧ-колебаний
В работе [1] рассмотрен дифференциальный метод исследования случайных процессов. Метод продемонстрирован на примере обработки записей временных вариаций амплитуд радиосигналов, регистрируемых с целью мониторинга сейсмической активности в полосе частот 2 - 50,9 кГц (ОНИ диапазон). Сущность метода заключается в обработке сигнала, зарегистрированного на выходе приемника, адаптивным фильтром, в котором в качестве образцового сигнала используется суточный фрагмент, взятый из массива обрабатываемых данных. В процессе обработки суточного отрезка входных данных адаптивным фильтром получается сигнал ошибки, который на следующем этапе обработки подвергается
спектральному анализу методом быстрого преобразования Фурье. После этих процедур мы получаем спектрограммы, которые и являются динамической оценкой, изменяющихся во времени параметров исследуемого процесса.
Целью настоящей работы является анализ наблюдаемых особенностей спектрограмм, полученных в результате обработки экспериментальных данных.
Пример такой спектрограммы показан на рис. 1.
Эта спектрограмма получена в результате обработки суточного фрагмента экспериментальной записи за 30 июня 2005 г. с применением вышеописанных процедур. Нами обработан массив данных, записанных в период с 27 июня по 2 сентября
78
ВЕСТНИК ИрГТУ №2 (30) 2007
