4. ИЗЛУЧЕНИЯ

: общие сведения : : полезное излучение : : класс излучения : : частота излучения : : ширина полосы излучения : : мощность, поляризация и диаграмма излучения: : нежелательные излучения :

В данной главе рассматривается классификация излучений передающих станций и требования к их параметрам, установленные регламентом ITU. Более детальные сведения об излучениях, касающиеся их частных особенностей, математического описания, техники их генерации и приема и пр. рассматриваются в специальных публикациях раздела.

 

Кроме описанного в предыдущих главах распределения частот по службам, районам и странам, для рационального использования радиочастотного ресурса регламентируются также виды и параметры излучений передающих станций. Целью такой регламентации является минимизаций полос частот, занимаемых станциями, а также снижение уровня создаваемых ими взаимных радиопомех.

Под излучением при этом понимается радиация, создаваемая передающей станцией, а под использованном в этом определении понятии радиации понимается исходящий от любого источника, а не только от передающей станции, поток энергии в форме радиоволн.

В излучении присутствуют две оставляющие:

• полезное излучение, необходимое для передачи сообщений с нужным качеством (или реализации других функций передающей станции) и лежащее в пределах необходимой ширины полосы частот (см. ниже);
• нежелательные излучения, которые включают внеполосные и побочные излучения, лежащие за пределами необходимой ширины полосы частот.

Рис.4.1. Структура излучения передающей станции

 

 

Полезное излучение характеризуется:

• классом;
• частотой;
• шириной полосы частот;
• мощностью;
• поляризацией;
• диаграммой.

Рис.4.2. Характеристики полезного излучения

 

Далее рассмотрим указанные характеристики более подробно.

 

В соответствии с определением Регламента ITU класс излучения - это совокупность его характеристик, обозначаемая установленными условными обозначениями. Классификация излучений регламентирована Разделом II Приложения 1 к Регламенту ITU ( см. Регламент Радиосвязи ITU. Приложения)

В зависимости от обязательности или необязательности указания в обозначении классы содержат соответственно обязательные и необязательные характеристики. К обязательным характеристикам относятся:

 

1. Тип модуляции основной несущей (первый знак)

Данная характеристика может принимать следующие значения:

# N - излучение немодулированной несущей.

# Излучение, при котором основная несущая модулируется по амплитуде (включая случаи, когда поднесущие имеют угловую модуляцию), в т.ч.:

## A - двухполосная;

## H - однополосная с полной несущей;

## R - однополосная с ослабленной несущей или с переменным уровнем несущей;

## J - однополосная с подавленной несущей;

## B - c независимыми боковыми полосами;

## C - c частично подавленной одной из боковых полос.

# Излучение, при котором основная несущая имеет угловую модуляцию, в т.ч.:

## F - частотная модуляция;

## G - фазовая модуляция.

# D - излучение, при котором основная несущая имеет амплитудную и угловую модуляцию либо одновременно, либо в заранее установленной последовательности.

# Излучение в виде последовательности импульсов, в т.ч.:

## P - немодулированных;

## K - модулированных по амплитуде;

## L - модулированных по ширине или длительности;

## M - модулированных по положению или фазе;

## Q - в которой несущая имеет угловую модуляцию во время передачи импульсов;

## V - представляющих сочетание указанных выше способов или производимая другими методами.

# W - прочие случаи, отличные от указанных выше, при которых излучение состоит из основной несущей, модулированной либо одновременно, либо в заранее установленной последовательности сочетанием двух или более из следующих методов модуляции: амплитудной, угловой, импульсной.

# X - прочие случаи.

2. Характер сигнала(ов), модулирующего(их) основную несущую (второй знак)

Данная характеристика может принимать следующие значения:

# 0 - отсутствие модулирующего сигнала;

# 1 - один канал, содержащий квантованную или цифровую информацию без использования модулирующей поднесущей;

# 2 - один канал, содержащий квантованную или цифровую информацию при использовании модулирующей поднесущей;

# 3 - один канал с аналоговой информацией;

# 7 - два или более каналов, содержащих квантованную или цифровую информацию;

# 8 - два или более каналов с аналоговой информацией;

# 9 - сложная система с одним или несколькими каналами, содержащими квантованную или цифровую информацию, совместно с одним или несколькими каналами, содержащими аналоговую информацию;

# X - прочие случаи.

3. Тип передаваемой информации (третий знак).

Данная характеристика может принимать следующие значения:

# N - отсутствие передаваемой информации;

# A - телеграфия для слухового приема;

# B - телеграфия для автоматического приема;

# C - факсимильная связь;

# D - передача данных, телеметрия, телеуправление;

# E - телефония (включая звуковое радиовещание);

# F - телевидение (видео);

# W - сочетание указанных выше типов;

# X - прочие случаи.

К необязательным характеристикам относятся:

 

4. Подробные данные о сигнале (сигналах) (четвертый знак)

Данная характеристика может принимать следующие значения:

# A - двухпозиционный код с разным числом элементов и/или разной длительности;

# B - двухпозиционный код с одинаковым числом элементов и одинаковой длительности без исправления ошибок;

# C - двухпозиционный код с одинаковым числом элементов и одинаковой длительности с исправлением ошибок;

# D - четырехпозиционный код, в котором каждая позиция представляет элемент сигнала (из одного или нескольких битов);

# E - многопозиционный код, в котором каждая позиция представляет элемент сигнала (из одного или нескольких битов);

# F - многопозиционный код, в котором каждая позиция или комбинация позиций представляет знак;

# G - передача звука радиовещательного качества (монофоническая);

# H - передача звука радиовещательного качества (стереофоническая или квадрофоническая);

# J - передача звука с приемлемым для коммерческой связи качеством;

# K - передача звука с приемлемым для коммерческой связи качеством при использовании инверсии частот или расщеплении полосы частот;

# L - передача звука с приемлемым для коммерческой связи качеством при использовании отдельных частотно-модулированных сигналов для управления уровнем демодулированного сигнала;

# M - монохромный сигнал;

# N - цветной сигнал;

# W - сочетание вышеуказанных сигналов;

# X - прочие случаи.

5. Характер уплотнения (пятый знак).

Данная характеристика может принимать следующие значения:

# N - уплотнение отсутствует;

# C - кодовое уплотнение;

# F - частотное уплотнение;

# T - временнОе уплотнение;

# W - сочетание частотного и временнОго уплотнений;

# X - другие виды уплотнений.

Рис.4.3. Классификация излучений

 

В соответствии с данной классификацией наиболее распространенные виды излучений будут иметь следующие обозначения:

• A1AAN - телеграфия путем амплитудной манипуляции несущей для слухового приема;
• A3EGN - монофоническое звуковое радиовещание с двухполосной амплитудной модуляцией;
• J3EJN - речевая связь на одной боковой полосе с подавленной несущей;
• F3EHN - стереофоническое ЧМ звуковое радиовещание;
• F3FNN - цветное аналоговое телевизионное вещание (канал изображения).

Описанная форма обозначения класса излучения является сокращенной. Полная форма должна включать дополнительно в начале обозначения значение необходимой ширины полосы частот (см. ниже).

 

 

 

 

Для частоты излучения регламент ITU вводит несколько различных определений, в т.ч. следующие:

Присвоенная частота

Средняя частота присвоенной полосы частот. Она фактически совпадает со средней частотой необходимой полосы частот (определения полос частот см. ниже).

Характерная частота

Частота, которую можно легко опознать и измерить в данном излучении. Чаще всего в этом качестве используется частота несущей, именуемая также несущей частотой.

Относительная частота

Частота, занимающая по отношению к присвоенной частоте заданное фиксированное положение. Отклонение этой частоты по отношению к присвоенной частоте имеет ту же абсолютную величину и знак, что и отклонение характерной частоты по отношению к средней частоте полосы частот, занимаемой излучением. Чаще всего в этом качестве используется частота несущей.

 

Для большинства видов модуляции несущая расположена в центре необходимой полосы частот, т.е. присвоенная частота совпадает с частотой несущей и в таблицах присвоения частот службам и станциям указывается только присвоенная частота.

При однополосной модуляции несущая расположена за границей необходимой полосы частот или примыкает к ней, т.е. не совпадает с присвоенной частотой, и в таблицах назначения частот она указывается дополнительно к присвоенной. Это связано с тем, что для демодуляции однополосного сигнала необходим прием или восстановление несущей.

 

Важным параметром частоты является не только ее номинальное значение, но и ее отклонение, смещающее границы полосы полезного излучения. Допустимое отклонение частоты регламентируется Приложением 2 к Регламенту ITU ( см. Регламент Радиосвязи ITU. Приложения). Это может быть отклонение средней частоты полосы частот излучения от присвоенной частоты или отклонение характерной частоты излучения, например, несущей частоты. Оно зависит как от диапазона частот, так и от службы и категории передающих станций. Фрагмент таблицы допустимых отклонений частот приведен на рис.4.4.

Рис.4.4. Фрагмент таблицы допустимых отклонений частоты передатчиков регламента ITU

(допустимое отклонение указано в миллионных долях или в Гц, надстрочный индекс является ссылкой на пункт примечаний к таблице. Источник иллюстрации: Приложение 2 к Регламенту ITU).

 

 

Для ширины полосы частот излучения регламент ITU также вводит несколько разных определений, в т.ч. следующие:

Необходимая ширина полосы частот (НШПЧ)

Ширина полосы частот, которая достаточна при данном классе излучения для обеспечения передачи сообщений с необходимой скоростью и качеством при определенных условиях. Определяется, в основном, типом и параметрами используемой модуляции и требуемой шириной полосы частот модулирующего сигнала.

 

НШПЧ определяется расчетом по формулам рекомендаций ITU-R SM.1138-2, при этом в качестве аргументов используются определяющие НШПЧ параметры модуляции, к которым в т.ч. относятся скорость телеграфирования, скорость передачи факсимильных элементов, максимальная частота модулирующего сигнала, длительность модулирующих импульсов, параметры уплотнения при многоканальной передаче и пр. Наиболее распрастраненные параметры имеют стандартизованные буквенные обозначения, для других параметров могут использоваться обозначения в виде словесных формулировок. Формулы и примеры расчета НШПЧ для различных классов излучений сведены в единую таблицу (см. рис.4.5).

Рис.4.5. Фрагмент таблицы формул для расчета НШПЧ

(Источник иллюстрации: Рекомендации ITU-R SM.1138-2)

 

НШПЧ подлежит указанию в полном обозначении класса излучения с помощью 3-х цифр и букв H (герцы), K (килогерцы), M (мегагерцы) и G (гигагерцы), проставляемых в позиции запятой, например, 100H - 100 Гц, 2K70 - 2,7 кГц и т.д.

Присвоенная полоса частот

Полоса частот, в пределах которой разрешено излучение станции. Ширина этой полосы частот равна необходимой ширине полосы частот плюс удвоенная абсолютная величина допустимого отклонения частоты. Для космических станций присвоенная полоса частот включает удвоенную максимальную величину доплеровского сдвига частоты, который может наблюдаться по отношению к любой точке земной поверхности.

Ширина занимаемой полосы частот

Ширина полосы частот, за нижним и верхним пределами которой каждая из излучаемых средних мощностей равняется определенному проценту β/2 от всей средней мощности данного излучения, где β регламентируется для конкретного класса излучения (обычно 1%). Этот параметр используется для оценки фактической полосы частот станций.

Рис.4.6. Категории ширины полосы излучения

 

 

Регламент ITU определяет несколько категорий, прямо или косвенно характеризующих мощность излучения передающих станций, в т.ч. как без учета диаграммы направленности антенны, так и с ее учетом. К ним относятся следующие:

Пиковая мощность огибающей.

Подводимая к фидеру антенны мощность, усредненная за время одного радиочастотного периода при максимальной амплитуде модуляционной огибающей при нормальных условиях работы.

Средняя мощность.

Подводимая к фидеру антенны мощность, усредненная в течение достаточно длительного промежутка времени по сравнению с наиболее низкой частотой, встречающейся при модуляции при нормальных условиях работы

Мощность несущей

Подводимая к фидеру антенны мощность, усредненная за время одного радиочастотного периода при отсутствии модуляции.

Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (э.и.и.м.)

Произведение мощности, подводимой к антенне, на коэффициент усиления этой антенны в заданном направлении относительно изотропной антенны (абсолютный или изотропный коэффициент усиления).

Эффективная излучаемая мощность (э.и.м.)

Произведение мощности, подводимой к антенне, на коэффициент усиления этой антенны в заданном направлении относительно полуволнового диполя.

Эффективная монопольная излучаемая мощность (э.м.и.м.).

Произведение мощности, подводимой к антенне, на коэффициент усиления этой антенны в заданном направлении относительно короткой вертикальной антенны.

 

Примечание 1. Следует учитывать, что в первых трех определениях мощность определяется на входе антенного фидера, т.е. на выходе передатчика, а в последних трех - излучаемая антенной в заданном направлении.

Примечание 2. Мощность может выражаться в ваттах или в децибеллах относительно эталонного уровня (например, относительно уровня в 1 Вт).

 

Рис.4.7. Категории мощности передающих станций

 

Данные категории используются при регламентировании ограничений, накладываемых на мощности излучения передающих станций в таблицах распределения и присвоения частот, в примечаниях к ним, а также в требованиях к радиослужбам, в т.ч. в зависимости от типа поляризации и диаграммы направленности излучения.

Параметры поляризации и диаграммы направленности подлежат обязательному указанию в заявках на присвоение частот и имеют ислючительно важное значение для космической связи в связи с ее особенностями и острым дефицитом орбитального и радиочастотного ресурса. Более подробно вопросы регламентирования мощности излучения с учетом поляризации и диаграммы направленности рассматриваются в публикациях по конкретным радиослужбам и радиосредствам.

 

Типичный спектр излучения передающей станций содержит область полезного излучения с шириной, равной необходимой ширине полосы частот, и примыкающие к ней области нежелательных излучений, которые, в свою очередь делятся на области внеполосных излучений и области побочных излучений (см. рис.4.8).

Излучение в области нежелательных излучений может выходить за пределы назначенной для канала связи ширины полосы частот и создавать помехи для связи на соседних каналах, поэтому его допустимые уровни жестко регламентируются.

Рис.4.8. Области излучений

(Источник иллюстрации: Приложение 3 к Регламенту ITU)

 

Согласно определению Регламента ITU внеполосным называется излучение на частотах в полосах, непосредственно примыкающих к необходимой ширине полосы частот, которое является результатом процесса модуляции, но не включает побочных излучений.

Побочным называется излучение на частотах, расположенных за пределами необходимой ширины полосы частот (но не обязательно примыкающих к ней), уровень которого может быть снижен без ущерба для передачи сообщений. К побочным излучениям относятся гармонические излучения, паразитные излучения, продукты интермодуляции и частотного преобразования, но к ним не относятся внеполосные излучения.

Внеполосные излучения, определяемые на основе их источника, наблюдаются в области внеполосных излучений, а также, но в меньшей степени – в области побочных излучений. Аналогичным образом, побочные излучения могут иметь место как в области побочных излучений, так и в области внеполосных излучений. Поэтому деление нежелательных излучений на внеполосные и побочные по частоте, как это изображено на рис.4.8., является в определенной степени условным, поскольку не учитывает фактор источника.

Максимально допустимые уровни мощности в области побочных излучений установлены Таблицей 1 Приложения 3 к Регламенту ITU (см. рис.4.9)

Рис.4.9. Фрагмент таблицы допустимых уровней побочных излучений

(источник иллюстрации: Приложение 3 к Регламенту ITU)

 

Мощность побочных излучений измеряется в эталонной полосе частот заданной ширины (обычно 4 кГц). Разнос между границами областей побочных излучений и центральной частотой излучения установлен таблицами 1 - 3 Дополнения 1 Приложения 3 к Регламенту ITU (см. рис.4.10).

Рис.4.10. фрагмент таблицы разноса частот для границ областей побочных излучений

(BN - необходимая ширина полосы частот, fc - центральная частота. Источник иллюстрации: Дополнение 1 Приложения 3 к Регламенту ITU)

 

Допустимый уровень внеполосных излучений, в отличие от уровня побочных излучений, зависит, в основном, от вида и параметров модуляции и необходимой ширины полосы частот, поэтому регулируется, преимущественно, регламентацией назначенной ширины полосы частот. Кроме того, Регламент ITU устанавливает, что внеполосные излучения передающих станций не должны создавать вредных помех службам, которые работают в соседних полосах частот и используют приемники, удовлетворяющие соответствующим Рекомендациям ITU. Однако, для некоторых служб и систем регламент ITU в своих приложениях и рекомендациях устанавливает предельные уровни внеполосных излучений.

* * * * * * * * *

 

 

Опубликовано 13.10.19 Последнее изменение - нет

© Janto 2019 Все права защищены