1、中华人民共和国国家标准卫星通信地球站与地面微波站之间协调区的确定和干扰计算方法发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准卫星通信地球站与地面微波站之间协调区的确定和干扰计算方法国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准给出在范围内卫星通信地球站正文简称地球站和地面微波站正文简称微波站之间的协调干扰计算方法对协调区的确定干扰预排除干扰计算提供实用方法为应用方便附录中给出了可作为快速计算的图解法本标准适用于卫星固定业务地球站与各种不同微波系统微波站之间的协调干扰计算其预测结果可为系统设计安装调测竣工验收提供基础数据也可作为无线电管理主管部门进行干扰协调的依据术语协调区地球站周围的区域在此
2、区域以外的与该站共用同一频带的地面电台所产生或受到的干扰电平不超过某允许值协调等值线环绕协调区的线协调距离在某给定方位上从地球站起算的距离位于这个距离以外的与该站共用同一个频带的地面电台所产生的或受到的干扰电平应不超过某允许值辅助等值线采用较确定协调等值线稍许有利的假设为依据绘出的一些等值线自然水平线从地球站天线中心至各方向障碍物最高点的连线干扰预排除借助辅助等值线简单快速地进行干扰排除的方法干扰预测干扰预排除后对仍没有排除掉的干扰源进行精确的计算这个过程称为干扰预测传播模式信号通过接近大圆路径的对流层进行传播传播模式信号通过雨区而产生的散射传播回避角微波站天线主波束轴线的水平投影与微波站至地
3、球站连线之间的夹角代号模拟调制数字调制频分多路复用调频电视调频连续可变斜率增量调制二相相移键控单路每载波脉冲编码调制时分多路相相移键控脉冲编码调制时分多路电平正交幅度调制脉冲调幅干扰允许值卫星通信系统干扰允许值模拟卫星通信系统干扰允许值由微波接力通信系统对频分复用调频卫星固定业务假设参考通道任一话路相对零电平点上引起的一分钟平均干扰噪声功率加权值应符合下述要求任何月份以上的时间内应不超过任何月份以上的时间内应不超过数字卫星通信系统干扰允许值微波接力通信系统对脉冲编码调制卫星固定业务假设参考通道输出端引起的干扰应符合下述要求任何月份以上时间任一分钟射频干扰功率应不超过相当于产生平均误码率的解调器
4、输入端的总噪声功率的任何月份以上时间任一秒钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过任何月份由于射频干扰功率引起的误码秒累积时间应不大于微波接力通信系统对连续可变斜率增量调制卫星固定业务假设参考通道输出端引起的干扰应符合下述要求任何月份以上时间任意十分钟射频干扰功率应不超过相当于产生平均误码率的解调器输入端的总噪声功率的任何月份以上的时间任一分钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过微波接力通信系统干扰允许值模拟微波接力通信系统干扰允许值卫星固定通信系统地球站对频分复用调频微波接力系统假设参考通道任一话路相对零电平点上引起的一分钟平均干扰噪声功率加权值应符合下述要求任何月份以上的时间内应不超过任何月
5、份以上的时间内应不超过数字微波接力通信系统干扰允许值卫星固定通信系统地球站对数字微波接力系统的干扰值应符合下述要求任何月份以上的时间任一分钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过任何月份以上的时间任一秒钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过任何月份由于射频干扰功率引起的误码秒累积时间应不大于干扰协调区的确定协调区划分确定协调区时应考虑两种情况发射地球站协调区可能存在地球站干扰微波站的情况接收地球站协调区可能存在微波站干扰地球站的情况最小允许传输损耗在干扰发射机和被干扰接收机之间所需的衰减量由时间内最小允许传输损耗给出实际或预测的传输损耗在以上的时间内应大于该传输损耗值式中在参考带宽内干扰站天线输
6、入端最大可用发射功率被干扰站接收机的输入端在与干扰信号同一参考带宽内不大于时间内可以超过的来自单一干扰源的允许发射干扰功率最小允许基本传输损耗在大圆传播模式模式的情况下考虑干扰路径两端的天线增益最小允许基本传输损耗为式中发射天线增益接收天线增益的定义与式相同干扰协调基本参数接收机入口干扰允许电平在受到干扰影响的地球站或微波站的接收机输入端在参考带宽内不大于的时间内来自任何一个干扰源的允许发射干扰电平按下式计算式中波尔兹曼常数接收机输入端的热噪声温度参考带宽被干扰系统的带宽在该带宽内可以对干扰功率进行平均被干扰系统接收机输入端的允许长时间干扰功率与接收系统的热噪声功率之比从所有干扰源来的干扰可以
7、超过允许值的时间百分数预期的干扰途径数目假定这些干扰途径是互不相关的从一个干扰源来的干扰可以超过允许值的时间百分数由于各干扰途径不一定会同时出现所以所有干扰途径在时间内的干扰允许电平与时间内的干扰允许电平之比一个干扰途径在时间内允许干扰电平对所有各干扰途径在时间内的允许干扰电平之比来自发射干扰的干扰同在参考带宽内由于引入功率相等的额外热噪声而引起的干扰相比的等效因数当发射干扰比热噪声引起的恶化大时该因数为正数以上各参数的取值详见表和表表确定接收地球站协调距离的参数空间无线电通信业务卫星固定业务频带调制信号类型地球站宽带预分配话音微波站干扰参数和指标视距参数微波站在带宽内在带宽内超视距参数微波站
8、在带宽内在带宽内带宽参考表确定发射地球站协调距离的参数微波站类型视距接力站超视距微波站频带微波站信号调制方式干扰参数和指标续表微波站类型视距接力站超视距微波站频带微波站信号调制方式微波站参数辅助参数在带宽内注表中和的值对应于其他频率的值见附表频率干扰灵敏度因子从公式中分离出项定义为被干扰站的干扰灵敏度因子表给出了干扰灵敏度因子的值对于地球站发信协调区协调等值线是对应于某一最大灵敏度因子的等值线并用其数值作为等值线之标明辅助等值线的值比相应协调等值线的值分别低等等效全向辐射功率从公式中同样可以分离出项定义为干扰站等效全向辐射功率对地球站收信协调区协调等值线对应于一个最大值并用此值在曲线上标明辅助
9、等值线的值比相应协调等值线的值分别低等辅助协调区由于地球站协调区的确定是采用最大值或最大值因此实际上位于协调区内的某些地面微波站并不一定会产生或受到干扰为能方便地进行干扰预排除在绘制协调等值线的同时宜采用较确定协调等值线稍许有利的假设为依据绘出一些辅助等值线这些辅助等值线所包围的区域称为辅助协调区辅助等值线一般以干扰灵敏度因子或等效全向辐射功率为参数绘制但实际中为了能方便地进行干扰预排除宜在辅助等值线上同时标出相应的回避角参数传播模式协调距离的计算无线电气候区的划分为了计算传播模式的协调距离划分为四个基本无线电气候区这些气候区定义为区与区或区相邻的海岸或海湾陆地其海拔标高低于且离最近的区或区的
10、距离不超过的地带区除区之外的其他所有陆地区纬度高于的海洋和其他大面积水域至少覆盖直径为的圆面积但不包括地中海和黑海区纬度低于的海洋和其他大面积水域至少覆盖直径为的圆面积包括地中海和黑海单个无线电气候区协调距离的计算对传播模式协调距离是通过把地球站和假设的地面微波站之间最小允许基本传输损耗与预测的基本传输损耗相比较而确定的预测基本传输损耗为式中距离频率时间百分比由氧引起的损耗系数由水蒸汽引起的损耗系数路径损耗系数其中取决于无线电气候区区区区区路径损耗系数取决于无线电气候区频率和时间百分比区区区区公式中的项是地球站水平仰角的修正值与方位角有关可由下式计算最大值为式中为以天线中心点看去地球站周围自然
11、水平线仰角度最小允许基本传输损耗以时间的累积分布形式给出式中地球站天线水平方向增益微波站天线的最大增益与之间的差值表和表给出了几种频域的值公式中的其他参数同前面定义的一样注意时间百分比是一个独立变量是短时间指标的百分比为了确定协调距离根据公式对的所有时间百分比分别算出允许的并令即可算出协调距离其中最大距离就是所考虑方位上的协调距离可以验证时为最大即多个无线电气候区协调距离的计算当计算的协调距离跨越一个以上的无线电气候区时应用如下方法进行预测利用下标表示不同区域内连续的路径段则有式中是第一区中的损耗系数在所考虑方位上如果计算出的第一区距离值大于第一区的实际距离则可以写成从中可以计算出如果大于第二
12、区的实际距离则可以写成从中可以计算出此方法可以根据需要类推在以上给定的条件下总的协调距离为附录给出了图解法对于传播模式来说最大的协调距离为传播模式协调距离的计算确定降雨散射雨散射的协调等值线是根据路径的几何关系加以预测的这种路径关系完全不同于大圆传播机理的几何关系作为第一阶近似能量是由降雨而各向同性散射的这样在大散射角和偏离大圆路径的射束交点都可能产生干扰归一化传输损耗分布为了确定与雨散射有关的协调等值线必须确定归一化传输损耗分布它表示最小允许传输损耗对的累积分布式中各参数同前面的定义一样传输损耗的数值计算传输损耗是距离频率和表面降雨率的函数式中降雨散射距离表面降雨率附录给出了各个雨区的值微波
13、站天线增益假定为由下式给出由下式确定其中表给出了垂直极化的值和值表各种频率的频率因此对于已知的一个降雨区令通过迭代过程即可算出雨散射距离沿地球站波束方位确定位移距离式中地球站天线波束仰角度沿地球站通信方位以距离地球站处为圆心为半径画圆此圆就是雨散射协调等值线在所有方位上传播模式的协调距离就是从地球站到协调等值线间的距离记为不同纬度区域的最大雨散射距离如表表最大雨散射距离纬度度最大雨散射距离雨区划分按年时间的雨强将我国划分为五个雨区见附录中图所示协调区的确定在任意一个方位角上传播模式的协调距离和传播模式的协调距离中较大的一个就为协调区的协调距离如果则令同样如果则令总之协调区的最小协调距离为干扰预
14、排除程序传播模式的干扰预排除最小允许传输损耗预测基本传输损耗其中在接收地球站协调区内考虑地面微波站的等效全向辐射功率当减小时由于实际的发射功率和天线增益比协调用的数值小允许的最小传输损耗将减小这样微波站与地球站之间的距离就可以减小而不致对地球站产生超过允许的干扰即协调区可以缩小以辅助协调区为判断依据设某一方位角协调等值线上接收地球站的允许基本传输损耗为地面微波站等效全向辐射功率为协调距离为某一辅助等值线上允许基本传输损耗为等效全向辐射功率为协调距离为则由上面公式可推出即辅助等值线距离为式中注意的一点是下面不等式成立的条件是和应大于在干扰预排除时如果某一微波站满足实际实际则此站不会对地球站产生超
15、过允许的干扰在发射地球站协调区内考虑地面微波站的干扰灵敏度因子设某一方位角协调等值线上干扰灵敏度因子为协调距离为某一辅助等值线上干扰灵敏度因子为协调距离为原理同上最后辅助等值线的距离为式中在干扰预排除时如果某一微波站满足实际实际则此站不会受到地球站超过允许的干扰在实际应用中为了能快速方便地进行干扰预排除常以微波站与地球站之间的回避角为参数见图图以回避角为参数的辅助等值线的例子传播模式传播模式如果某一微波站满足实际实际则此站不会产生或受到超过允许的干扰某一辅助等值线上微波站的回避角某一辅助等值线与地球站间的距离为了分析方便对接收地球站协调区如果同时存在等效全向辐射功率的减小和回避角时可将回避角计
16、入内此时同理对发射地球站协调区可将计入回避角的灵敏度因子等效为这样可利用的等值线同时排除包括回避角及有关协调参数的减小而引起的各个干扰源提高计算速度传播模式的干扰预排除最小允许传输损耗预测传输损耗式中各参数定义同式当微波站的回避角位置方位角变化时可按其变化大小画出辅助等值线此时相当于最小传输损耗的减小量为式中微波站天线主波束指向偏离地球站的角度微波站在位置上偏离地球站天线主波束指向的方位角令利用迭代计算或图解法得到各向雨散射距离连接各距离的端点得到雨散射协调区辅助等值线干扰计算方法在协调区内经过干扰预排除后仍有少数地球站与微波站之间相互干扰超过允许容限这时必须进一步计算实际干扰电平以便进行干扰
17、恶化的定量分析模拟微波系统干扰计算方法干扰计算首先要根据不同的干扰途径和有关设备参数路由断面确定实际的载波干扰比值然后再根据信号和干扰所采用的调制方式和调制参数计算干扰降低因子当干扰和信号的调制输出频谱密度和比确定后对下面各种不同信号和干扰的任一种组合都可以确定实际的干扰量在模拟电话传输的情况下干扰以噪声表示在数字传输的情况下干扰以比特误码率表示在电视信号的情况下干扰以输出端信噪比的容限表示有用信号为时干扰降低因子计算通式当射频干扰电平低于信号电平时基带信号中任一话路的信号干扰噪声比与射频载波干扰比之商称为干扰降低因子其关系可用下式表示式中干扰降低因子一个话路的测试音功率一个话路的未加权干扰噪
18、声功率带宽内接收的有用信号射频功率接收的干扰信号射频功率低调制指数信号对高调制指数信号的干扰这种情况相当于地面模拟微波接力系统干扰卫星固定业务系统在本标准中相当于微波站干扰地球站干扰降低因子可用简化公式计算式中有用信号测试音有效频偏有用信号基带内有关话路的中心频率有用信号基带最高频率有用信号基带内有关话路的预加重因子话路带宽有用信号和干扰信号的载波间隔有用信号的多路信号有效频偏基带内音频话路数负荷因子峰值在非忙时小于高调制指数信号对高调制指数信号的干扰这种情况相当于卫星固定业务系统间的干扰同时在地面无线电接力系统中对以上频段为提高抗干扰能力也可能采用高调制指数的调制参数其干扰降低因子与式的形式
19、一致只需用代替式中的式中和为有用信号和干扰的多路信号有效频偏具有中等调制指数的信号间的干扰对于调制指数为的调制信号可利用图计算归一化频谱当干扰和信号的均方根调制指数已知时其干扰降低因子为式中扩散因子计算方法如下当时等效调制指数由下式确定令图归一化频谱密度从图再根据式至对应的值求出然后计算当时则式中有用信号和干扰信号最高话路中心频率有用信号和干扰信号的均方根调制指数的定义同式高调制指数信号对低调制指数信号的干扰这种干扰相当于卫星固定业务系统干扰地面微波接力系统干扰降低因子的简化式为式中基带最低话路中心频率基带最高话路中心频率有用信号多路信号有效频偏干扰信号多路信号有效频偏式中其他参数定义同式干扰
20、计算时应注意到当时在处值最小时在处值最小干扰计算时应注意最小时的影响角度调制数字信号对信号的干扰在角调数字信号所占带宽比有用信号带宽更窄的情况下干扰降低因子的公式可用式近似计算在角调数字信号所占带宽比有用信号带宽更宽的情况下干扰降低因子的简化公式为式中符号周期信号比特率调相相数式中其他符号定义同式正交调幅数字信号对的干扰干扰降低因子的简化公式为式中调制电平数的定义见式脉冲调幅信号对低调制指数的干扰脉冲调幅信号相当于雷达发射信号干扰源是已调高频脉冲信号设雷达干扰为矩形脉冲调幅的微波信号干扰降低因子的简化公式为式中脉冲重复周期脉冲宽度脉冲调幅信号对高调制指数信号的干扰设高调制指数信号的频谱密度服从
21、高斯分布干扰降低因子的简化公式与式相同式中式中符号同式信号对信号的干扰干扰降低因子的简化式为连续等幅多个信道总带宽式中其他符号定义同式信号对高调制指数信号的干扰这种情况相当于地面微波接力系统调频电视波道对卫星地球站信号的干扰调频电视信号的频谱包括连续图象信息和离散型的行频频谱分量静止图象方形和阶梯波分量等其表达式为表示取值的较大者调频电视信号的频谱若考虑干扰分量主要是活动图象的连续部分起作用有用信号服从正态分布则干扰降低因子为式中符号定义同式对静止图象方形和阶梯波干扰降低因子分别为电视信号调制频偏扩散频偏信号对低调制指数信号的干扰这种情况相当于卫星系统调频电视信道干扰地面微波接力系统由于卫星发
22、射的电视信号通常都加扩散信号因此在没有图象信号时干扰最严重此时当时式中所有符号定义同式数字微波系统干扰计算方法干扰效应数字系统的干扰效应可以用误码率门限载波干扰比允许值或中断率允许值表示根据和节有关数字通信系统干扰允许值要求在外部干扰电平小于系统本身的噪声电平时数字系统的载波干扰比允许值可采用统一的公式表示式中误码率门限载波干扰比允许值对应于某一误码率门限值例如的实际载噪比对应于某一误码率门限例如载噪比理论值设备及传输系统恶化量厂家给定误码率计算公式调制误码率表达式式中余误差函数信号单位比特能量与噪声功率密度比载噪比调相相数时使用下式计算调制误码率表达式式中调制电平数同频干扰计算当同时存在多个
23、干扰信号的载波频率与有用的数字信道载波频率相同且每个干扰源的干扰电平均小于数字信道接收机的噪声电平时多个干扰源的干扰电平可按功率叠加计算式中干扰源的个数第个干扰源的载干比总的载干比异频干扰计算当同时存在的多个干扰信号的载波频率与有用数字信道载波频率不完全相同且每个干扰源的干扰电平均小于数字信道接收机的噪声电平时多个干扰源的干扰电平在相加时应计及干扰降低因子式中第个干扰源的干扰降低因子干扰降低因子计算式中信号功率归一化频谱密度干扰功率归一化频谱密度干扰源载波频率与数字信号载波频率的差值信号滤波器选择性射频载波干扰比计算方法地球站干扰微波站图射频载干比计算示意图如图所示为微波站为地球站为信号传输路
24、径站距为为干扰传输路径站距为式中站接收天线在有用信号方向上的天线增益站接收天线在干扰信号方向上的天线增益距离去耦交叉极化去耦地球站水平仰角修正值当时当时当时当时距离单位为水和氧吸收系数站信号发射的等效全向辐射功率站干扰发射在方向的等效全向辐射功率为站天线输入端的发射功率为站的发射天线增益为站天线输入端的发射功率为站发射天线在方向上的增益微波站干扰地球站如图为通信卫星为地球站为微波站当微波站至地球站的距离时当微波站至地球站的距离时地球站接收天线增益地球站在接收天线在干扰方向上的增益附录确定协调区图解法补充件确定传播模式协调距离的图解法用图解法确定传播模式的协调距离是很方便的图解法中采用的基本协调
25、损耗可用最小允许基本传输损耗减去水平仰角修正值求出图给出了作为水平仰角和频率函数的地平线仰角修正值图到图画出了个无线电气候区的和的关系每一个图都是针对某个单一频率而且对个无线电气候区给出了种不同的横坐标图解法确定的步骤为首先根据正文中的公式和公式求出基本协调损耗也可以从图中查得在图图中选择一适当频率的图表对特定的无线电气候区在横坐标上找出所需要的时间百分比与值相交于曲线上某一点此曲线所代表的距离就是如果相交点不在曲线上则用线性插值法可求得确定传播模式协调距离的图解法为了简单明了对组雨气候区推导出了之间的雨散射距离的传输损耗累积分布确定雨散射协调距离的步骤如下根据正文中公式求出归一化传输损耗分布
26、在图图中选择一合适频率的图对某一特定雨散射区在相应的横坐标上找出所需要的时间百分比该值与值相交于某曲线上一点此曲线所代表的距离为如果相交点不在曲线上则用线性插值法求得如果相交点在所有曲线的下方则令将与正文表中的相应距离比较较小的一个就是雨散射距离沿地球站波束方位确定位移距离可由下式得到式中地球站天线主波束仰角度也可由图查得以此点为圆心以为半径画圆此圆就是雨散射协调等值线在所给方位上传播模式的协调距离就是从地球站到协调等值线间的距离记作雨区分布图所示曲线表示了对应于图图中某一横坐标的几个雨区分布情况降雨率可由下式表达式中降雨率为零的百分比和值由表给出表不同雨区的和值雨气候区图给出了国内雨区分布图
27、图所示降雨率分布也可近似地用数学法表示如下区区区区区区区区区区其中图解法确定混合路径协调距离的例子二区域下面介绍包括两个区的混合路径的例子地球站位于距区的区处假设协调损耗为频率为时间百分比为步骤如下根据所给的协调损耗完全在区中确定一协调距离此例子中为从图中从原点出发在横坐标上标出此点根据所给的协调损耗完全在区中确定一协调距离此例中为从原点出发在纵坐标上标出此点连接点画一直线从原点出发地球站到区之间的距离在横坐标轴上用标出从点出发沿平行于纵坐标轴的方向用标出区的路径长度下一个区的距离可从点作平行于横坐标轴的直线与相交于点测量的长度得到这段距离为协调距离是和的总和等于三区域在某些特殊情况下混合路径
28、横跨所有三个无线电气候区即区区和区在仅包括两个区域的混合路径所遵循的程序中加入一个第三维就可以找出这一问题的解在理论上这意味着必须确定一点的第三个坐标这一点的其他两个坐标对应头两个区域的已知距离并且处在由和轴上的三点所确定的平面内这三点分别对应于在区区和区将给出所需基本传输损耗的距离实际上这一程序可以归结为图所示的简单图解法例如假如频率的协调损耗为要求的是从地球站沿图所示方向上的协调距离这里地球站处在区内在给定的方位角上距离区在同一方位角上区的长度为接着是区的未知长度在这种情况下图解法步骤如下重复上述仅包括两个区域的至步骤从点作一直线与线平行并与横轴交于点确定完全位于区的协调距离在图上从原点沿
29、纵轴标出这个距离本例中为如所示在点和点之间画一直线从点出发平行于纵轴作一直线并与相交于点测量间的距离为即为区的未知距离协调距离为和距离之和本例中等于图水平仰角修正值图对各协调距离等值线作为时间百分数的协调损耗图对各协调距离等值线作为时间百分数函数的协调损耗图对各协调距离等值线作为时间百分数的协调损耗图对各协调距离等值线作为时间百分数的协调损耗图对各协调距离等值线作为时间百分数的协调损耗图对各协调距离等值线作为时间百分数函数的协调损耗图对不同雨区以水滴散射距离为参数作为时间百分数函数的传输损耗图对不同雨区以水滴散射距离为参数作为时间百分数函数的传输损耗图对不同雨区以水滴散射距离为参数作为时间百分
30、数函数的传输损耗图对不同雨区以水滴散射距离为参数作为时间百分数函数的传输损耗图对不同雨区以水滴散射距离为参数作为时间百分数函数的传输损耗图距离与雨散射距离的关系曲线图各雨区降雨率的统一累积分布图国内雨区分布图图确定含区和区的混合路径协调距离的例子图确定含区区和区的混合路径协调距离的例子附录绕射损耗计算补充件单刃形绕射损耗的计算在工程设计中为了计算上的方便常常采用近似法计算绕射损耗绕射损耗的近似计算公式如下式中绕射损耗路径余隙自由空间余隙其中分别为两站天线海拔高程障碍物的标高标高低的天线至障碍物的距离两站间距离等效地球半径系数地球半径其中波长多刃绕射的计算在计算多刃绕射损耗之前首先看是否能合并如
31、图所示连接干扰源天线与被干扰接收机天线以路径最大第一费涅尔区半径作一平行于的线这条线截出了各障碍物之间的距离和如果这个距离小于两相邻障碍物的宽度之和则可等效为一个障碍物来计算如果两障碍物之间的距离大于两障碍物的宽度之和时则应分开计算在多障碍物绕射的情况下一般将这些障碍物等效为几个单一障碍物的绕射计算然后取其绕射损耗和两个障碍物设图的断面中有两座尖山连接两天线求得它们分别阻挡由单障碍物绕射计算中我们知道绕射损耗与阻挡点的位置及阻挡空隙大小有关图可以分别视为两个断面情况下单个绕射损耗的分贝和一个是断面中仅有绕射另一个是断面中仅有绕射的情况总的绕射损耗为它们的分贝和多个障碍物象图所示的个障碍物绕射时
32、先选择一个主要障碍点选择的办法是连接设点的余隙分别为各点的分别为求得每点的值选取值最小者作主要障碍点设图中为主要障碍点先在整个断面中求得的绕射损耗其他各障碍点在各自的小断面图中分别求得其绕射损耗决定小断面图的方法是从主障碍点起顺次分别与构成各点绕射损耗的参数如表所示表参数障碍物断面图障碍物的断面理应由构成但因在断面中为正值因此顺次向下推移在为正时仍然用为开路为半开路方法来判断和计算障碍物的影响总的绕射损耗为单圆形障碍物的绕射在实际地形断面中起伏缓慢的丘陵地带其断面变化不剧烈这种障碍物称为圆形障碍物其绕射损耗可用下面方法计算先将干扰天线与被干扰天线连成一条直线从断面图中障碍物的最高点垂直向下量这
33、里取等于该点的通过的下端作一平行于的直线与障碍物相交于两点量得这两点的障碍物宽度求得障碍物的地形参数式中由参数在图上求得空隙为零时的绕射损耗线路的绕射损耗可以简单地求得其中在闭路区应为负值光滑球面绕射光滑球面绕射损耗的近似计算公式如下式中两天线间的归一化长度天线的归一化高度式中路径长度等效地球半径天线高度频率是一个与地型频率和极化类型有关的参数对于本标准所考虑的频段可近似为距离项函数高度增益项函数这里表示地面导纳归一化因子并由下式给出对于水平极化对于垂直极化式中等效地球半径介电常数大地导电率不同地面的电特性参数值见表表地形参数变化范围平均值海水淡水湿土干土图附录地球站水平方向上的天线增益参考件
34、概述地球站周围实际水平方向上的天线增益分量和天线主波束轴与所考虑的水平方向之间的夹角成函数关系所以需要知道每个方位角的值从纬度的地球站看对地静止卫星的仰角和方位角是唯一相关的图中以矩形仰角方位角曲线图示出对地静止卫星可能位置的弧度每一弧度对应于一个地球站纬度在确定较大值时球面坐标系的平面图象可能产生误差但是因为天线方向图在大角时的变化非常不敏感所以对水平天线增益误差不会有多大的重要影响此处所介绍的图解法空间站可设置在沿着轨道圆弧的任何地方但是为了协调应使用给定的轨道位置因此如图所示这个位置作为一点表示出来从这点开始确定角特殊的相对卫星经度事先可能并不知道但即使知道也还有增加新卫星和重新设置卫星
35、的可能性所以建议把整个或部分可用圆弧看作后续卫星的位置确定的数字法在给出计算的等式之前先给出下列可能用到的辅助等式是对于地球站位于北半球卫星位于地球站西边的情况是对于地球站位于北半球卫星位于地球站东边的情况式中地球站纬度卫星和地球站间的经度差地球站和星下点之间的大圆弧从地球站方向看去的卫星方位角从地球站方向看去的卫星仰角相关方向的方位角相关方位角上的水平仰角主波束轴线与相关方位角上的水平方向之间的夹角轨道半径地球半径假定为以上所有弧度单位为度确定的图解法把选用的正确弧度或弧度段适当地标在图上再把水平断面图加绘在图上如图所示图是一个例子地球站位于纬度而所希望定位的卫星位置是在经度和间的某处对于局
36、部水平上的每一点来说可根据仰角标度确定并测量到达圆弧的最小距离图的实例说明方位角和水平仰角测定角的值测得的值为所有方位角都按上述程序去作用适当增量即可得出的关系天线增益的确定利用地球站实际天线方向图或利用给出近似值的式子根据方位角的函数通过关系式可导出水平天线增益假如天线直径与波长之比不小于应使用下列等式式中天线直径波长第一旁瓣增益等于度度对于的比值小于的天线不能使用上述的参考天线方向图在没有实测数据和可供引用的建议时可采用下述公式预测式中天线直径波长第一旁瓣增益等于度图同步卫星的弧度位置在地面纬度处的地球站可视同步卫星弧度地球站与星下点的经度差卫星经度在地球站经度之东卫星经度在地球站经度之西
37、卫星经度等于地球站经度图求解角的示例在地面纬度处的地球站可视同步卫星弧度水平剖面图地球站与星下点的经度差卫星经度在地球站经度之东卫星经度在地球站经度之西卫星经度等于地球站经度附录雨散射干扰预排除公式的推导参考件如图根据雷达原理可把雨散射公式简化为式中接收天线增益发射天线增益散射体的有效增益自由空间传输衰耗令垂直于接收天线主射束的有效反射面为每单位接收天线主射束的有效反射面为平均散射体积根据瑞利散射公式对水式中波长有效散射因子水的介电常数极化去耦为有效散射因子它相当于单位体积内所有雨滴直径次方的总和其统计经验公式为为降雨强度将式代入式得将式代入式得式中为两天线主波束半功率角宽度公共照射区圆筒体之
38、有效长度平均值以圆筒所截轴线作为平均值的近似因为电波在这个区域内有损耗所以其有效长度与几何长度的关系为为单位距离之雨损耗真数的取值见正文中表由图图可见散射体内电波行程为在前向散射区内在后向散射区内参见图将上述关系代入式得到在前向散射区内在后向散射区内当时式和式的近似式为由此可见在时这一条件在频段均可满足这使分析大为简化与电波入射的角度有关如图所示设所有地面微波站射线均为水平入射地面微波站间一般俯仰角接近故假定成立则截面为一椭圆易于证明其直径与方位角的关系为当根据公式经过计算可得式中由此可见当假定不变时收信功率与成正比传输衰耗与成反比图前向雨散射电波行程示意图图后向雨散射电波行程示意图图散射示意
39、图图电波行程与角的关系图示附录信号频谱密度和收信滤波器的特性参考件对数字信号干扰效应的计算在假定干扰小于热噪声的条件下干扰与热噪声可按功率相加方法估算计算简单这时关键的问题是如何计算干扰降低因子它与信号和干扰的频谱密度及收信滤波器的特性有关为便于分析给出下面各种调制方式的功率谱密度和数字微波收信滤波器的特性信号规一化功率频谱密度信号以载波频率为中心的归一化功率频谱密度式中信号比特率信号调相相数频率信号式中调制电平数其他符号与式相同调频电视信号表示取的较大值式中的前一项为活动图象频谱可假设为三个不同的值如图所示分别对应于均匀图象黑或白反差强一般为平行条状测试图形反差弱一般为阶梯测试图调幅电话信号
40、雷达信号式中脉冲宽度脉冲周期每载波单信道信号本标准为工程计算应用的需要考虑到每载波单信道系统在一个转发器的带宽内可同时安排个载波假定各载波电平相等或分段相等显而易见归一化功率频谱密度可近似为等电平多个载波所占带宽模拟电话信号集中在以载波频率为中心的归一化功率频谱密度的表达式为式中狄拉克函数函数的次自卷积信号相位的归一化频谱密度基带最低话路中心频率基带最高话路中心频率规定的预加重特性当时多路信号有效频偏归一化哈密特多项式多项式当时收信滤波器的特性数字通信系统的收信滤波器特性按滚降因子不同可表示为信号比特率升余弦滤波器滚降因子典型值调制电平数图调频电视信号附加说明本标准由国家无线电管理委员会提出本标准由全国无线电干扰标准化技术委员会归口本标准由邮电部设计院黄三荣李建平起草
