ITU-R SM 1134-1 FRENCH-2007 Intermodulation interference calculations in the land-mobile service《陆地移动业务中互调干扰的计算问题 ITU R 44 1》.pdf

1、 Rec. UIT-R SM.1134-1 1 RECOMMANDATION UIT-R SM.1134-1*Calcul du brouillage par intermodulation dans le service mobile terrestre (Question UIT-R 44/1) (1995-2007) Domaine de comptence La prsente Recommandation sert de base pour le calcul du brouillage par intermodulation la sortie dun rcepteur, gnr

2、par au plus trois signaux brouilleurs intenses lentre du rcepteur du fait de la non-linarit de la rponse en amplitude du rcepteur. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que, dans la plupart des cas types, les facteurs principaux qui sont lorigine des brouillages dans le service mo

3、bile terrestre, sont: les produits dintermodulation dans la bande qui sont gnrs par des signaux brouilleurs de niveau lev; les rayonnements non dsirs dun metteur dont les tages dentre radiofrquence sont excits par les signaux provenant dun autre metteur; les niveaux des signaux utile et brouilleur s

4、ont des variables alatoires; b) que les frquences des signaux brouilleurs doivent tre particulires pour que les produits dintermodulation se trouvent dans la bande de frquences utile dun rcepteur; c) que la probabilit dapparition dun brouillage par intermodulation d plus de deux signaux brouilleurs

5、de niveau lev est trs faible; d) quune mthode de calcul du brouillage par intermodulation facilitera lefficacit dutilisation du spectre de frquences dans le service mobile terrestre, recommande 1 dutiliser le modle dintermodulation dans le rcepteur prsent en Annexe 1 pour le calcul du brouillage par

6、 intermodulation dans le service mobile terrestre; 2 de se conformer, pour le calcul du brouillage par intermodulation, la procdure ci-aprs, dont le dtail est prsent en Annexe 1; 2.1 dtermination, lentre du rcepteur, de la valeur moyenne et de la dispersion de la puissance dun signal alatoire utile;

7、 2.2 dtermination, lentre du rcepteur, de la valeur moyenne et de la dispersion de la puissance dun signal alatoire brouilleur d lintermodulation; 2.3 dtermination de la probabilit pour que les produits dintermodulation gnrs dans le rcepteur lui-mme et ceux gnrs par intermodulation dans lmetteur soi

8、ent prsents pendant la rception; *Cette Recommandation doit tre porte lattention de la Commission dtudes 8 des radiocommunications. 2 Rec. UIT-R SM.1134-1 3 de dterminer les zones affectes par le brouillage par intermodulation et lespacement gographique ncessaire entre metteurs et rcepteurs brouille

9、urs sur la base dune valeur donne de la probabilit de brouillage, comme dcrit en Annexe 1. Annexe 1 Modles dintermodulation La prsente Annexe dcrit deux modles dintermodulation; le modle dintermodulation dans le rcepteur et le modle dintermodulation dans lmetteur. Elle comporte cinq paragraphes. Le

10、1 expose la formule gnrale pour le calcul du brouillage par intermodulation dans le rcepteur. Le 2 dcrit la procdure de mesure de lintermodulation dans le rcepteur. Le 3 prsente une procdure dvaluation du brouillage par intermodulation en rception au moyen de la formule gnrale. Le 4 donne la formule

11、 de calcul du brouillage par intermodulation dans lmetteur. Le 5 dcrit le calcul des probabilits de brouillage par intermodulation dans le rcepteur et dans lmetteur. 1 Modle danalyse dintermodulation dans le rcepteur La puissance de brouillage par intermodulation du troisime ordre entre deux signaux

12、 est donne par la formule suivante (Rapport 522-2 de lex-CCIR, Dsseldorf, 1990): ()( )1,222112 KPPPino+= (1) o: P1et P2: puissances des signaux brouilleurs de frquences f1et f2, respectivement Pino: puissance du produit dintermodulation du troisime ordre de frquence f0 (f0= 2f1 f2) K2,1: coefficient

13、 dintermodulation du troisime ordre, il peut tre calcul partir des mesures de lintermodulation du troisime ordre ou obtenu partir des spcifications des quipements 1et 2: paramtres de slectivit en frquence RF aux carts de frquences f1et f2, respectivement, par rapport la frquence de fonctionnement f0

14、. Les valeurs de 1et 2peuvent tre obtenues, par exemple, partir de lquation de calcul de laffaiblissement dun signal lgrement dcal par rapport la frquence daccord. +=221 log 60)(RFBff (2) o BRFest la largeur de bande RF du rcepteur. Il est utile de noter que pour une srie particulire de mesures dint

15、ermodulation du troisime ordre dans le cas de rcepteurs analogiques de radiocommunication mobiles terrestres fonctionnant dans les bandes des ondes mtriques et dcimtriques infrieures, lquation (1) devient McMahon, 1974: ()fPPPino+= log6010221(3) Rec. UIT-R SM.1134-1 3 o f est lcart moyen en frquence

16、 (MHz) et est gal : 221f f +2 Caractristiques du brouillage par intermodulation dans le rcepteur Sur la Fig. 1, Gsest le gnrateur du signal utile. GI1et GI2sont les gnrateurs des signaux brouilleurs qui sont lorigine du produit dintermodulation dans le rcepteur. Ces signaux sont appliqus lentre du r

17、cepteur. FIGURE 1 Bloc-diagramme pour les mesures dintermodulation du rcepteur Lors de la mesure de la caractristique de lintermodulation dans le rcepteur, deux signaux brouilleurs de niveau gal produits par les gnrateurs GI1et GI2et un signal utile de niveau Psr, produit par le gnrateur Gssont appl

18、iqus lentre du rcepteur. Le dsaccord de frquence du premier signal brouilleur est choisi gal f0, et celui du deuxime signal brouilleur 2f0environ. Le niveau des deux signaux brouilleurs lentre du rcepteur est augment jusqu ce que la qualit de la rception du signal utile ne passe pas en dessous dune

19、valeur spcifie. On obtient alors la valeur de la sensibilit PI(IM) du rcepteur lintermodulation. La qualit de la rception dpend indubitablement du rapport de protection dans le mme canal A. Noter que: Psr: sensibilit du rcepteur radiolectrique (dBW) PI(IM) : sensibilit lintermodulation, mesure pour

20、le rcepteur (dBW). Do, selon lquation (1): () ()( )1,200223 KffIMPPIino= (4) Cette valeur est relie Psrcomme suit: inosrPAP = (5) K2,1est donc: () ()( ) APffIMPKsrI+=001,2223 (6) 4 Rec. UIT-R SM.1134-1 3 Mthode danalyse de lintermodulation dans le rcepteur 3.1 Modle gnral Des brouillages causs par l

21、es produits dintermodulation (IMP, intermodulation products) dans le rcepteur apparaissent lorsque les deux conditions suivantes sont satisfaites: IFRIMPIFRBFfBF + 5,05,0 (7) et APPinosR0(9) o: R0= A + 2 1+ 2+ K2,1(10) 3.2 Mthode de calcul des produits dintermodulation fonde sur des points dintercep

22、tion 3.2.1 Lorsquil est impossible de mesurer le facteur K2,1 du rcepteur pour dterminer le brouillage caus par les IMP, il est recommand de tirer parti de paramtres tels que les points dinterception du ime ordre (IPi), o i = 2, 3 et 5, et les facteurs Iides mmes ordres pour les microcircuits qui so

23、nt utiliss dans les tages dentre (prslecteurs et mlangeurs) des rcepteurs modernes. Les paramtres IPiet Iisont donns dans les spcifications applicables. Le paramtre le plus connu est le paramtre IP3ou point dinterception du troisime ordre (Manuel de lUIT sur le contrle du spectre radiolectrique, 200

24、2, 6.5); il sagit dun niveau thorique, auquel le niveau des IMP du troisime ordre est gal aux diffrents niveaux des signaux entrants (deux signaux gaux gnrant des IMP aux frquences 2f1 f2et 2f2 f1), recalcul la sortie dun lment non linaire (voir la Fig. 2). Les paramtres IPicaractrisent le degr de l

25、inarit des tages dentre du rcepteur au sens de leur capacit gnrer des IMP des ordres correspondants. Plus les niveaux des paramtres IPisont levs, meilleure est la linarit du rcepteur et plus sa plage dynamique est large et, par consquent, plus les niveaux des signaux entrants pour lesquels des IMP s

26、ont gnrs, sont levs, meilleure est la protection du rcepteur contre les brouillages causs par les IMP. Les facteurs Iicaractrisent la susceptibilit du rcepteur aux IMP des ordres correspondants. Ils reprsentent la relation entre le niveau des IMP la sortie du rcepteur et le niveau des signaux entran

27、ts son entre (deux signaux gaux gnrant des IMP la sortie). Rec. UIT-R SM.1134-1 5 FIGURE 2 Point dinterception du troisime ordre (IP3) Le Tableau 1 prsente les valeurs moyennes et les limites de variation des paramtres des microcircuits utiliss dans les tages dentre des rcepteurs (prslecteurs et mla

28、ngeurs), fournies par les fabricants les plus connus. Les valeurs individuelles de ces paramtres peuvent tre obtenues dans les spcifications techniques des quipements appropris. Le paramtre G dans le Tableau 1 reprsente le facteur damplification du prslecteur, et lunit dBc dsigne les dcibels par rap

29、port la puissance de la porteuse non module de lmission. TABLEAU 1 Paramtres des microcircuits utiliss dans les tages dentre des rcepteurs G (dB) IP3(dBm) IM2(dBc) IM3(dBc) IM5(dBc) 12 5 28 5 24 5 30 5 35 5 Les formules permettant de calculer les composantes des IMP qui peuvent tre situes dans la ba

30、nde passante FI du rcepteur sont donnes dans le Tableau 2, qui prsente: fIMP: frquences des IMP des 2me, 3meet 5meordres gnrs par deux ou trois signaux entrants Pe-in: puissance du signal entrant quivalent lentre du rcepteur deux ou trois signaux entrants lentre du rcepteur avec des niveaux gaux Pe-

31、ingnrent les mmes IMP que les signaux entrants avec des niveaux diffrents P1, P2, P3PIMP: les niveaux des IMP des 2me, 3meet 5meordres rsultant de deux ou trois signaux entrants lentre du rcepteur, o P1, P2, P3dsignent les puissances des signaux entrants aux frquences f1, f2, f3correspondantes. Les

32、valeurs de PIMPsont exprimes en fonction de IPiet IMi. 6 Rec. UIT-R SM.1134-1 TABLEAU 2 Brouillages causs par les IMP des 2me, 3meet 5meordres pour 2 ou 3 signaux brouilleurs entrants Frquence, fIMPfg fh(fg fh) 2fg fhfk+ fl fm3fg 2fh2fk 2fl+ fmOrdre et type de produits 2 (1; 1) 3 (2; 1) 3 (1; 1; 1)

33、5 (3; 2) 5 (2; 2; 1) Pe-in(dBm) (Pg+ Ph)/2 (2Pg+ Ph)/3 (Pk + Pl + Pm)/3 (3Pg+ 2Ph)/5 (2Pk + 2Pl + Pm)/52 (Pe-in+ G) IP23 (Pe-in+ G) 2.IP33 (Pe-in + G) 2.IP3+ 6 5 (Pe-in+ G) 4.IP55 (Pe-in+ G) 4.IP5+ 9,5 PIMP (dBm) IM2+ Pe-inIM3+ Pe-inIM3+ Pe-in+ 6 IM5+ Pe-inIM5+ Pe-in+ 9,5 Dans le Tableau 2, pour les

34、 frquences fIMPet pour les niveaux Pe-indes IMP, les divers indices sont dtermins comme suit. Pour deux signaux entrants: chacun des indices g et h accepte lune des deux valeurs 1 et 2, la condition suivante devant tre remplie: g + h = 3 Pour trois signaux entrants: chacun des indices k, l et m acce

35、pte lune des trois valeurs 1, 2 et 3, la condition suivante devant tre remplie: k + l + m = 6 Les niveaux Pe-indes diverses composantes des IMP devraient tre calculs pour les mmes distributions dindices que celles utilises pour les frquences fIMPde ces composantes. Le Tableau 2 indique galement le n

36、ombre de frquences fIMPdes composantes et le nombre possible de niveaux Pe-indiffrents des IMP des divers ordres pour diffrents niveaux de signaux entrants. Il ressort des formules de Pe-inque pour diffrents niveaux de signaux entrants, diffrentes composantes des IMP la sortie pour le mme ordre ont

37、galement divers niveaux qui se prtent au calcul par cette mthode. En remplaant les valeurs de PIMPpar leurs expressions donnes dans le Tableau 2, on obtient les relations suivantes entre les niveaux IPiet Ii: IP2= Pe-in+ 2G IM2IP3= Pe-in+ 0,5 (3G IM3) IP5= Pe-in+ 0,25 (5G IM5) Le niveau quivalent de

38、s IMP recalcul lentre du rcepteur Pinovaut: Pino= PIMP G Pour attnuer les signaux brouilleurs entrants, des filtres diplexeur ou passe-bande sont gnralement installs lentre des rcepteurs avant les prslecteurs. Les paramtres des filtres (caractristiques de forme trapzodale) sont les suivants: la band

39、e passante BRF1, la frontire de la bande daffaiblissement BRF2et laffaiblissement des signaux entrants (f) en dehors de la bande passante (pour f 0,5BRF2, laffaiblissement est considr comme constant et gal LFdB). Rec. UIT-R SM.1134-1 7 Dans ce cas, les affaiblissements dinsertion du filtre (dB) sont

40、 les suivants: ()+=fBLBfBcfaBffRFFRFRFRF22115,0pour5,05,0pour5,0pour0o: |f | dcalage de frquence du signal entrant lentre du rcepteur a = LF/0,5 (BRF2 BRF1) c = 0,5 . a .BRF1La puissance du signal lentre du prslecteur Pj la frquence fj(j = 1; 2; 3) vaut: Pj= Pj-in (f) o Pj-in: puissance du signal en

41、trant lentre du rcepteur. 3.2.2 Etapes de la procdure de calcul du brouillage caus par les IMP Etape 1: Dtermination de laffaiblissement des signaux entrants lentre du rcepteur rsultant des filtres dentre (fj), j = 1; 2; 3. Etape 2: Calcul des niveaux des signaux entrants lentre du prslecteur Pj. Et

42、ape 3: Dtermination des niveaux des IMP la sortie du mlangeur PIMP. Etape 4: Estimation du niveau quivalent des IMP recalcul lentre du rcepteur Pino. Etape 5: Calcul du rapport signal/brouillage lentre du rcepteur R. Etape 6: Comparaison du rapport signal/brouillage R avec le rapport de protection A

43、 pour dterminer les conditions de compatibilit du rcepteur avec dautres systmes radio-lectroniques dans lenvironnement lectromagntique considr. 3.2.3 Exemple de calculs Supposons quon veuille calculer le brouillage caus par les IMP la frquence f1+ f2 f3dans un rcepteur et estimer son effet prjudicia

44、ble. Donnes dentre: IP3= 24 dBm; G = 15 dB; P1-in= 50 dBm; P2-in= 10 dBm; P3-in= 15 dBm; Ps= 114 dBm; A = 9 dB; LF= 30 dB. Considrons que les dcalages de frquence des signaux entrants lentre du rcepteur |fj| = |FR fj | sont: |f1| 0,5BRF1; |f2| 0,5BRF2et |f3| 0,5BRF2, autrement dit un signal entrant

45、est situ dans la bande passante du filtre dentre du rcepteur et les deux autres signaux entrants sont situs en dehors de la bande passante. Dans ce cas: (f1) = 0; (f2) = (f3) = 30 dB Pj= Pj-in (fj); P1= 50 dBm; P2= 40 dBm; P3= 45 dBm 8 Rec. UIT-R SM.1134-1 Calculons Pe-inet PIMP laide des quations d

46、u Tableau 2: Pe-in= (50 40 45)/3 = 45 dBm PIMP= 3 (45 + 15) 2.24 + 6 = 132 dBm Pino= PIMP G = 132 15 = 147 dBm R = Ps Pino= 114 (147) = 33 dBm R A et, par consquent, daprs lquation (8), la compatibilit est assure. 4 Puissance des produits dintermodulation dans lmetteur La puissance Pides produits dintermodulation apparaissant dans lmetteur et prsents ensuite lentre du rcepteur peut scrire comme suit: 101),2(10122LKPPi= (11) o: 2P: puissance de lmetteur brouilleur ( la frquence f2) au niveau des bornes de sortie de lmetteur brouill ( la frquence f1), dans lequel les produits dintermodulation