Рабочие материалы координатора по пункту 1.21 повестки дня ВКР-11 (стр. 3 )

В Рекомендациях МСЭ-R RA.769 и RA.1237 содержатся пороговые уровни вредных помех для радиоастрономической службы:

- при длительных наблюдениях, а также при наблюдении спектральных линий (Рекомендация МСЭ-R RA.769);

- при радиоастрономических наблюдениях в случае воздействия нежелательных излучений от широкополосных цифровых приложений (Рекомендация МСЭ-R RA.1237).

Для расчета параметров, определяющих условия совместимости радиолокаторов службы радиоопределения со средствами РАС в смежной полосе (15,35-15,4 ГГц), при наличии вышеперечисленных данных можно использовать два подхода:

а) Использование методики определения потенциала помех между РЛС, работающими в службе радиоопределения и системами других служб (Рекомендация МСЭ-Р М.1461: “Процедуры для определения потенциала помех между радарами, работающими в службе радиоопределения и системами других служб”);

б) Расчет плотности потока мощности, создаваемой радиолокаторами службы радиоопределения за счет основного побочных излучений бортовой РЛС (Система 6) в смежной полосе 15,35-15,4 ГГц.

Сущность первого подхода заключается в следующем.

Согласно методики изложенной в Рекомендации МСЭ-R [4] входной уровень помехи, при котором наступает перегрузка приемника на который воздействует данная помеха, является функцией снижения на 1дБ уровня усиления (насыщения) при перегрузке приемника или малощумящего усилителя (МШУ). Поэтому для определения наличия перегрузки на входе приемника подверженного воздействию создаваемых радиолокатором помех, когда РЛС работает в пределах определенных расстояний от других средств и имеет определенный разнос по частоте, может использоваться следующее выражение:

I = PT + GT + GR – LT – LR - LP - FDRIF, (1.1)

где:

I – импульсная мощность РЛС на рабочей частоте на входе антенны или на входе приемника (дБм);

PT – импульсная мощность передатчика РЛС (дБм);

GT – максимальный коэффициент усиления антенны РЛС (дБи);

GR – коэффициент усиления антенны приемника анализируемой станции в направлении на РЛС (дБи);

LT – потери в тракте передачи радиолокатора (принимается равными 2 дБ);

LR – потери в тракте приема анализируемого приемника (дБ);

LP – потери на трассе распространения между передающей антенной РЛС и антенной анализируемого приемника (дБ);

FDRIF – частотная избирательность приемника на промежуточной частоте относительно спектра нежелательных излучений передатчика РЛС, дБ.

Для определения потерь на трассе распространения выбирается соответствующая модель распространения с учетом высот антенн и подстилающей поверхности. В случае, когда рассчитанная импульсная (I) мощность РЛС на рабочей частоте превышает установленный порог перегрузки приемника (IT), то необходимы новые шаги для достижения ЭМС.

Несмотря на то, что данная методика не совершенна и страдает некоторыми недостатками, вполне очевидно, что данная методика более пригодна для определения условий совместимости в совмещенной полосе частот радиолокаторов и систем других служб, нежели для средств распределенных в смежных полосах.

Другой подход предполагает расчет спектральной плотности потока мощности, создаваемой бортовым радиолокатором (Система 6), за счет внеполосных излучений при работе на рабочей частоте, примыкающей к смежной полосе частот, распределенной для РАС, для самых жестких режимов работы радиолокатора. Это обусловлено тем, что летательный аппарат в процессе полета при выполнении различных специфических задач может совершать самые различные эволюции в воздухе на любых, безопасных для пилота высотах полета самолета. Поэтому при расчетах условий совместимости необходимо выбирать один из самых жестких режимов работы такого радиолокатора при гладкоимпульсной модуляции передатчика и при линейно-частотной модуляции передатчика, размещенного на борту самолета.

Для этой цели в соответствии с Примечанием 1.153 Статьи 1 РР (занимаемая ширина полосы) определим значение рабочей частоты бортовой РЛС (Система 6) в режиме гладкоимпульсной модуляции относительно граничной частоты 15,4 ГГц.

Согласно п. 1.153 РР занимаемая ширина полосы определяется значением процента средней мощности (β/2) относительно полной средней мощности данного излучения. При отсутствии для данного класса излучений каких-либо указаний значение β/2 принимается равным 0,5 %. В этом случае к наиболее жесткому режиму работы бортовой РЛС (Система 6) при гладкоимпульсной модуляции передатчика можно отнести следующий режим:

- рабочая частота радиолокатора 15,415 ГГц;

- длительность радиоимпульса излучения (зондирующего импульса) в режиме точного измерения дальности до объекта обнаружения и разрешения объектов по дальности составляет ;

- частость следования радиоимпульсов излучения составляет =20000 импульсов в секунду;

- направление главного лепестка диаграммы направленности антенны (ДНА) радиолокатора совпадает с направления главного лепестка приемной антенны РАС;

- время воздействия помехи, создаваемой излучением радиолокатора в режиме обзора пространства при скорости обзора от 1 до 5 град/с может составлять от нескольких секунд до десятков секунд (количество импульсов в пачке может составлять более ста тысяч импульсов).

Известно, что энергетический спектр излучений передатчика (S (f)) при модуляции прямоугольными импульсами определяется выражением [19]:

, (1.2)

где:

- - длительность зондирующего импульса;

- - рабочая круговая частота излучения.

На Рисунке 1.2 представлен энергетический спектр излучения зондирующего импульса радиолокатора при = 0,05 мкс на рабочей частоте 15,415 ГГц.

Рисунок 1.2 – Энергетический спектр излучения зондирующего импульса

Из Рисунка 1.2 следует, что при излучениях радиолокатора на рабочей частоте 15,415 ГГц часть энергии внеполосных излучений зондирующего импульса попадает в распределенную для радиоастрономической службы полосу частот 15,35-15,4 ГГц. Наглядно представляется, что при длительности зондирующего импульса = 0,05 мкс ширина спектра излучения составляет при этом в смежной полосе частот 15,35-15,4 ГГц оказывается часть энергии внеполосных излучений зондирующего импульса.

Проинтегрировав выражение (1.2) в пределах 15,35-15,4 ГГц получим нормированную оценку части энергии зондирующего импульса, попадающей в распределенную для радиоастрономической службы полосу частот 15,35-15,4 ГГц:

, (1.3)

где: f1 =15,35 ГГц; f2 =15,4 ГГц; Fраб =15,415 ГГц.

Эта энергия составляет значение равное относительно полной энергии зондирующего импульса радиолокатора. При этом абсолютное значение эффективной излучаемой мощности (ЭИМ) на выходе антенны радиолокатора (Р1) в полосе излучения 15,35-15,4 ГГц можно определить в соответствии с выражением:

, (1.4)

где:

- k – коэффициент, характеризующий нормированную часть энергии излучения зондирующего импульса, попадающего в полосу, распределенную службе радиоастрономии;

- Ри – импульсная мощность передатчика радиолокатора, Вт;

- - максимальный коэффициент усиления антенны радиолокатора;

- – длительность зондирующего импульса радиолокатора, с;

- – период следования зондирующих импульсов радиолокатора, с;

- – потери в тракте передачи зондирующего импульса радиолокатора (как правило, значение принимается не более -2 дБ).

Подставив значения параметров, взятых из Таблицы 1 (Система 6) [8], и значение k в выражение (1.3), получим значение ЭИМ на выходе антенны радиолокатора в полосе излучения 15,35-15,4 ГГц, которое составляет =19,3 дБВт.

На следующем этапе расчетов условий совместимости радиолокаторов службы радиоопределения со средствами РАС в смежной полосе частот 15,35-15,4 ГГц необходимо определить на каком расстоянии от приемной антенны станции РАС до радиолокатора потери энергии сигнала зондирующего импульса при распространении при нулевом угле прихода сигнала обеспечивают выполнение условий совместимости рассматриваемых средств.

Для определения условий совместимости вышеуказанных средств необходимо задаться установленными критериями защиты РАС и определиться с механизмом распространения помех.

Критерии совместимости РАС (Таблица 1.2) представлены в Рекомендациях МСЭ-R RA.769: “Защитные критерии, используемые для радиоастрономический измерений” [11] и (Таблица 1.3) в Рекомендации МСЭ-R RA.1237: “Защита радиоастрономической службы от суммарных нежелательных излучений приложений широкополосной цифровой модуляции [13]”.

Для расчетов при прогнозировании потерь на трассе распространения помех используют для каждого конкретного случая различные механизмы возникновения СВЧ помех [15] и преобладающее влияние каждого из них зависит от климатических условий, радиочастоты, рассматриваемого процента времени, расстояния и топологии трассы. Одновременно могут действовать либо один, либо несколько механизмов распространения. Из известных основных механизмов распространения помех наиболее приемлемым для рассматриваемого случая является модель распространения в пределах прямой видимости, для которой свойственен наиболее простой механизм распространения помех соответствующей ситуации, когда распространение сигнала происходит в нормальных (то есть при хорошем перемешивании) атмосферных условиях вдоль трассы передачи прямой видимости.