8.Радиочастотные измерения
Радиочастотные измерения связаны с анализом радиочастотных каналов и систем беспроводной связи. К радиочастотным системам передачи относятся все средства связи, использующие в качестве среды передачи радиоэфир. К таким средствам относятся радиорелейные и спутниковые системы. Для радиорелейных систем передачи существенным фактором является оценка параметра затухания, связанного с отражением от земли, а для систем спутниковой связи большое значение имеет задержка распространения сигнала. Оценка влияния доплеровского сдвига по частоте существенные для систем спутниковой радиосвязи, но не существенна для радиорелейных систем передачи. Структурная схема цифровой первичной сети, использующей радиочастотные средства, представлены на рис. 7.1.
Согласно представленной схеме радиочастотные измерения входят составной частью в комплекс измерений на первичной сети. В состав измерений в радиочастотной области входят аппаратура и использование ее в разнообразных методах измерений каналообразующих систем. В то же время к радиочастотным измерениям относят измерения, связанные с анализом электромагнитной обстановке во всем используемом системой передачи спектра.
В основе радиочастотным систем передачи лежит использование ретрансляторов. Для систем спутниковой связи - это спутниковый ретранслятор, для радиорелейных систем передачи – это ретрансляторы РРЛ
Одним из основных измеряемых параметров в этой области является измерение напряженности электромагнитного поля (ЭМП). Необходимость в этих измерениях возникает при изучении распространения радиоволн на различных трассах, при определении параметров и характеристик антенно-фидерных устройств и рассеивающих объектов, при определении зоны обслуживания радиорелейных и спутниковых систем связи, при измерении параметров технических средств в части электромагнитной совместимости (ЭМС) и электромагнитной безопасности (ЭМБ).
8.1. Средства измерений напряженности электромагнитного поля.
Простейшим
случаем переменного электромагнитного
поля является плоская электромагнитная
волна в свободном пространстве, которую
можно представить в виде совокупности
векторов напряженности электрического
и магнитного
полей.
Рис. 7.54.
Векторы
и
расположены в плоскостях, перпендикулярных
направлению распространения волны.
Энергия, переносимая электромагнитной
волной, определяется третьим вектором
,
который связан с векторами
и
векторным
произведением
Если векторы и измеряются во времени по синусоидальному закону, изменение модулей этих векторов в пространстве (вдоль направления распространения ℓ) описывается соотношением
где Еm,
Hm, -
амплитуды соответствующих полей; ℓ -
расстояние от точки отсчета; β –
постоянная распространения
.
Между модулями векторов и существует однозначная связь.
Параметр W называется волновым сопротивлением среды. Для свободного пространства параметр W равен 120π. Размерность напряженности электрического поля В/м (дБ мкВ/м); магнитного А/м (дБ мкА/м). С учетом вышеприведенных соотношений можно определить модуль вектора .
Приведенные формулы дают принципиальную возможность определения двух любых векторов из совокупности , , по известному третьему. Благодаря этому задача измерения параметров электромагнитного поля в свободном пространстве сводится к экспериментальному определению одного из трех названных векторов.
Рабочие средства измерений параметров электромагнитного поля образуют группу средств измерений с индексом «П», а именно:
П1 – установки (приборы) для поверки измерителей напряженности поля;
П2 – индикаторы поля;
П3 – измерители напряженности поля (ИНП);
П4 – измерители радиопомех;
П5 – измерительные приемники;
П6 – антенны измерительные;
П7 – измерители параметров антенн.
В настоящее время в эксплуатации находится большое количество измерителей напряженности поля – ИНП, измерителей радиопомех – ИП; измерительных антенн – ИА. В основном динамический диапазон измеряемых полей составляет:
по электрической компоненте поля ~10-6…103 В/м;
по магнитной компоненте поля ~10-6…103 А/м;
Погрешность измерения напряженности поля составляет в основном ~10…40%