Opracowanie - Instytut Łączności

Transkrypt

Opracowanie - Instytut Łączności
Zakład Kompatybilności
Elektromagnetycznej
National Institute
of Telecommunications
ul. Swojczycka 38
51-501 Wrocław
T:[+71] 36 99 803,
F:[+71] 37 28 878
www.itl.waw.pl
ul. Szachowa 1
PL – 04-894 Warszawa
T: [+48 2] 512 81 00
F: [+48 22] 512 86 25
E-mail: [email protected]
www.itl.waw.pl
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
w zakresie UKF FM w pobliżu stacji nadawczych w warunkach miejskich
Raport Z21/21 30 002 9/1314/09
Opracowanie:
Dr inż. Mirosław Pietranik
Wrocław, grudzień 2009
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
Nr pracy
:
Nazwa pracy
:
Zleceniodawca
:
Praca statutowa
Data rozpoczęcia
:
Styczeń 2009 r.
Data zakończenia
:
Grudzień 2009 r
Słowa kluczowe
:
Zakłócenia intermodulacyjne – UKF FM – odbiorniki –
propagacja w warunkach miejskich
Kierownik pracy
:
mgr inż. Marek Kałuski
Wykonawcy pracy
:
Prof. dr hab. inż. Ryszard Strużak
dr inż. Mirosław Pietranik
mgr inż. Marek Michalak
mgr inż. Magdalena Modrzewska
mgr inż. Karolina Skrzypek
mgr inż. Piotr Tyrawa
technik Michał Stajszczyk
technik Rafał Bobrowski
str. 2
21 30 002 9
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych
w odbiorze radiowym w zakresie UKF FM w pobliżu stacji
nadawczych w warunkach miejskich
Praca wykonana w Zakładzie Kompatybilności Elektromagnetycznej Instytutu Łączności
we Wrocławiu
Kierownik Zakładu: dr inż. . Janusz Sobolewski
Niniejsze opracowanie może być powielane i publikowane wyłącznie w całości
Powielanie i publikowanie fragmentów wymaga uzyskaniu zgody Instytutu Łączności
© Copyright by Instytut Łączności, Wrocław 2009
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 3
Spis treści
1.
Uzasadnienie realizacji pracy
2.
Odbiornik radiowy jako urządzenie wrażliwe na zakłócenia
2.1 Uwagi ogólne
2.2 Zakłócenia intermodulacyjne w odbiornikach FM – model ogólny
2.3 Model amplitudowy zakłóceń intermodulacyjnych dla odbiorników UKF FM F
2.4 Modele odporności odbiorników – wyniki badań
2.5 Czynniki wpływające na realną wartość współczynnika odporności intermodulacyjnej –
K32
3.
Badania rozkładu natężenia pola sygnałów radiowych UKF FM w dużych miastach
3.1 Uwagi ogólne
3.2 Metody określania natężenia pola w dużych miastach
4.
Zależności między poziomem natężenia pola elektromagnetycznego w warunkach
miejskich i napięciem na zaciskach antenowych odbiorników
5.
Metoda analizy
DODATEK A:
Analiza skutków wprowadzania nowej stacji do istniejącej
sieci stacji UKF FM (niepublikowany)
DODATEK B:
Zakłócenia intermodulacyjne w odbiorze radiowym UKF FM
w obecności sygnałów cyfrowych (niepoblikowany)
DODATEK C
Analiza zakłóceń intermodulacyjnych w systemie łączności radiowej
Centrum Zarządzania Kryzysowego (niepublikowany)
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
1.
str. 4
Uzasadnienie realizacji pracy
W warunkach miejskich, w szczególności w dużych aglomeracjach, przy dużej ilości
lokalnych stacji radiowych i telewizyjnych, pracujących przy względnie małych wzajemnych
odległościach, istnieje duże prawdopodobieństwo wystąpienia zakłóceń w odbiorze
niektórych stacji na pewnych obszarach miasta. Ich przyczyną mogą być zakłócenia
intermodulacyjne, pojawiające się na tych obszarach miasta, gdzie jednocześnie występują
silne sygnały od kilku stacji, których częstotliwości spełniają jednocześnie określone warunki.
Zakłócenia intermodulacyjne są powodowane nieliniowościami w obwodach wejściowych
odbiorników. W szczególności zjawisko to jest groźne w przypadku odbiorników radiowych.
Prawdopodobieństwo wystąpienia zakłóceń intermodulacyjnych jest bardzo duże.
Przykładowo przy 15 stacjach radiowych spełnionych jest kilka tysięcy warunków
częstotliwościowych wystąpienia zakłóceń intermodulacyjnych w paśmie UKF FM. Po
uwzględnieniu warunków amplitudowych (dla realnego rozmieszczenia stacji na terenie
danego miasta) ilość istotnych warunków częstotliwościowych redukuje się do
kilkudziesięciu. Przy czym uciążliwość takich zakłóceń będzie głównie zależeć od
właściwości odbiornika. Zatem zagadnienie sformułowania odpowiednich minimalnych
wymagań w odniesieniu do odporności odbiorników radiowych na zakłócenia
intermodulacyjne jest bardzo ważne ze względu na racjonalizację planowania sieci stacji
radiowych i telewizyjnych.
Wiedza o właściwościach odbiornika jest w szczególności ważna w przypadkach sytuacji,
gdy w jego pobliżu występują jedna lub kilka silnych stacji radiowych (UKF FM lub innych
służb, np. sygnał CDMA stosowany w bezprzewodowej transmisji Internetu).
Zjawiska te powinny być brane pod uwagę w szczególności w przypadkach zmian
parametrów w już istniejącej sieci stacji radiowych (np. zmian lokalizacji, wysokości
zawieszenia anteny nadawczej) lub wprowadzenia na danym terenie miejskim nowej służby
radiowej. W tym ostatnim przypadku zachodzi bezwzględna potrzeba takiego doboru jej
parametrów, aby nie naruszyć już istniejącej jakości odbioru. Wszelkie zmiany w już
istniejącej strukturze sieci stacji radiowych są raczej trudne (i często kosztowne) i cały proces
analizy ewentualnych przyczyn wystąpienia zakłóceń powinien być przedsięwzięty przed
ostatecznym przyznaniem koncesji dla nowego nadawcy.
W Dodatku A przedstawiono wyniki analizy możliwości pojawienia się zakłóceń,
wynikających ze zjawiska intermodulacji w stopniach wejściowych odbiorników UKF FM, po
uruchomieniu nowej silnej stacji UKF FM. Uruchomienie nowej stacji radiowej w mieście,
to przede wszystkim problem odbiorców z bezpośredniego jej sąsiedztwa.
Dodatek B dotyczy wyników badań, przeprowadzonych przez zespół Zakładu
Kompatybilności Elektromagnetycznej Instytutu Łączności we Wrocławiu, zakłóceń
wzajemnych w odbiorze radiowym w zakresie UKF FM w przypadku pojawienia się sygnału
nadawanego w systemie cyfrowym. W ramach tych badań zanalizowano zjawisko i przyczyny
zakłóceń w odbiorze UKF FM w paśmie 87,5 MHz do 107 MHz sygnałami systemu HD
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 5
Radio, przy równoległej pracy obu systemów i oszacowano wartości współczynników
ochronnych dla stosowanego w Polsce systemu UKF FM.
W Dodatku C przedstawiono wyniki analizy potencjalnych zakłóceń wynikających ze
zjawiska intermodulacji w systemie radiokomunikacyjnym Centrum Zarządzania
Kryzysowego przy lokalizacji ośrodka nadawczego w jednym miejscu i obsłudze różnych
służb (stacjonarnych i ruchomych) rozrzuconych no dość dużym terenie i pracujących na
kilkunastu częstotliwościach.
Warunkiem przeprowadzenia poprawnej analizy
radiowym/radiokomunikacyjnym jest wiedza o:



istotności
zakłóceń
w
odbiorze
parametrach odbiorników radiowych/radiokomunikacyjnych (w szczególności ich
odporności na zakłócenia intermodulacyjne),
natężeniu pola wszystkich sygnałów występujących w bezpośrednim otoczeniu
odbiornika lub jego anteny,
parametrach przeciętnej anteny odbiorczej
2.
Odbiornik radiowy jako urządzenie wrażliwe na zakłócenia
2.1
Uwagi ogólne
Wspomniane we wstępie ograniczenia dotyczące ilości i parametrów stacji radiowych
mogących bezkolizyjnie pracować w danej strukturze miejskiej wynikają przede wszystkim z
właściwości odbiornika radiowego. Jednym z podstawowych parametrów to ich odporność
na zakłócające pola i napięcia wielkiej częstotliwości, oddziaływujące bezpośrednio na całą
strukturę odbiornika lub przenikające poprzez wszystkie przyłącza odbiornika, głównie przez
wejście antenowe. W Polsce obowiązuje norma PN-EN 55020 [1], która ustala parametry
charakteryzujące odporność odbiorników na zakłócenia, wymagane ich wartości oraz
odpowiednie dla nich metody pomiarów. Parametry te to:
*
odporność wewnętrzna charakteryzująca zachowanie się od odbiorników w warunkach
gdy na ich wejściu antenowym, obok sygnału użytecznego, pojawią się sygnały
zakłócające o różnych częstotliwościach i poziomach. Jako miarę odporności przyjmuje
się napięcie sygnału zakłócającego, wywołującego określony (ściśle zdefiniowany) efekt
przy ustalonych warunkach pracy odbiornika i ustalonych parametrach sygnałów
testowych (użytecznego i zakłócającego),
*
odporność zewnętrzna charakteryzująca reakcję odbiornika na sygnały zakłócające
przenikające do niego wszystkimi innymi drogami z wyłączeniem wejścia antenowego;
w tym przypadku rozpatruje się sygnał zakłócający przykładany w postaci napięcia
lub prądu do różnych wejść/wyjść odbiornika (w tym także do przewodów zasilania)
oraz przy bezpośrednim oddziaływaniu pola elektromagnetycznego na całą strukturę
odbiornika.
Przy planowaniu sieci stacji radiowych UKF FM dla określonego środowiska zakłada się
normowany odstęp między kolejnymi częstotliwościami stacji radiowych, które mogą
pracować na danym terenie (F > 0,4 MHz) oraz chronione poziomy sygnałów użytecznych,
przy których ma być zapewniona odpowiednia jakość odbioru, pod warunkiem zachowania
odpowiedniego współczynnika ochronnego względem sygnałów zakłócających. Wartości
współczynników ochronnych, stosowanych przy planowaniu sieci stacji radiowych
formułowane są w odpowiednich raportach ITU-R [2]. Wymagane minimalne poziomy
napięć zakłócających – nf, obowiązujące przy badaniach odporności wewnętrznej
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 6
odbiorników UKF FM, podane są we wspomnianej normie PN-EN 55020. Zachowanie obu
tych wymagań jest nieodzownym warunkiem zapewnienia niezakłóconego odbioru
radiowego.
Ogólnie można wyróżnić następujące przyczyny pogorszenia jakości odbioru, związane
bezpośrednio z odbiornikiem:




blokowanie silnym sygnałem,
modulację skrośną,
odpowiedzi niepożądane (wynikające z zasady odbioru superheterodynowego),
intermodulacji.
Blokowanie jest sytuacją skrajną, objawiającą się przy bardzo dużych poziomach sygnałów i
zawsze można sobie wyobrazić włączenie dodatkowego tłumika (szerokopasmowego) lub
filtru obniżającego równomiernie poziomy wszystkich sygnałów lub tłumiących ten jeden b.
silny sygnał (taka sytuacja krańcowa może zdarzyć się dla odbiorników znajdujących się w
bezpośrednim sąsiedztwie stacji zakłócającej); w tym przypadku istotne mogą okazać się
inne drogi przenikania zakłóceń, określone odpornością zewnętrzną odbiornika.
Modulacja skrośna ma znaczenie tylko w przypadku sygnału zakłócającego o częstotliwości
bardzo bliskiej do częstotliwości sygnału użytecznego. Taka sytuacja z zasady nie występuje,
ponieważ zgodnie z przyjętym regułami w planowaniu sieci stacji radiowych w zakresach
UKF FM częstotliwości stacji radiowych pracujących na jednym terenie muszą różnić się co
najmniej o 0,4 MHz lub więcej.
Przypadek odpowiedzi niepożądanych na częstotliwościach wynikających z zasady odbioru
superheterodynowego, np. o częstotliwościach lustrzanych (fn + 2fp) można także pominąć,
ponieważ są one na ogół uwzględniane i eliminowane w procesie planowania sieci stacji
radiowych na danym terenie.
W praktyce tylko przypadek intermodulacji w stopniach wejściowych odbiorników może
okazać się istotny, gdyż występuje przy umiarkowanych poziomach sygnałów zakłócających
(porównywalnych z sygnałem użytecznym). Należy tu zwrócić uwagę na fakt, że w normie
PN-EN 55020 nie ma (!) żadnych wymagań odnośnie do odporności odbiorników na
zakłócenia związane z mechanizmem intermodulacji.
2.2
Zakłócenia intermodulacyjne w odbiornikach FM – model ogólny
Zakłócenia intermodulacyjne są wywołane nieliniową pracą stopni wejściowych odbiornika.
Występują one wówczas, gdy na jego wejściu, obok sygnału użytecznego pojawią się inne
sygnały, które w danej chwili można traktować jako sygnały obce (zakłócające) i które w
wyniku intermodulacji tworzą składowe o znaczącym poziomie. Szkodliwe są zwłaszcza
składowe o częstotliwościach równych lub zbliżonych do częstotliwości dostrojenia
odbiornika (fn), częstotliwości pośredniej (fpcz) i częstotliwości lustrzanej (fl).
Najniekorzystniejszy przypadek występuje wtedy, gdy częstotliwość składowej jest równa
lub bardzo bliska częstotliwości dostrojenia odbiornika. Miarą szkodliwości intermodulacji
jest dopuszczalna wielkość sygnałów zakłócających na wejściu odbiornika (wyrażanych
w postaci napięcia lub równoważnego natężenia pola) odnoszona do poziomu sygnału
użytecznego, przy określonych kryteriach pogorszenia stosunku sygnału użytecznego (S) do
zakłócającego (I) na wyjściu m.cz. odbiornika.
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
w(t)
Szerokpasmowy
filtr liniowy
H(f)
Nieliniowość
bezinercyjna
x(t)
y(t)
str. 7
Wąskopasmowy
filtr liniowy
H1(f)
z(t)
Rys. 1
Przybliżony układ równoważny stopni wejściowych odbiornika stosowany w analizie
zakłóceń intermodulacyjnych [4]
w(t), x(t), y(t), z(t) - sygnały na odpowiednich wejściach/wyjściach bloków układu
zastępczego
Transmitancja nieliniowa stopni wejściowych odbiornika opisująca zależności pomiędzy ich
wejściowym – x i wyjściowym – y prądem (lub napięciem) może być opisana w postaci
następującego szeregu potęgowego:
y  f ( x)   a m  x m
m
x   U j  sin( j  t )
(1)
j
m , j - liczby naturalne (0, 1, 2...)
Dla (j > 1) na wyjściu stopnia nieliniowego pojawiają się sygnały o częstotliwościach
będących liniową kombinacją częstotliwości sygnałów wejściowych. Ich liczba zależy od
liczby sygnałów wejściowych (j) i wykładnika (m) w szeregu potęgowym. Najważniejszymi
przypadkami jest 2- sygnałowa intermodulacja 2 – go rzędu (m = 2) oraz 2- i 3- sygnałowa
intermodulacja trzeciego rzędu (m = 3). Intermodulacja związana z wyższymi rzędami
(m > 3) jest dla odbiorników radiowych powszechnego użytku mniej szkodliwa. Może być
jednak ważna po uruchomieniu transmisji cyfrowej (o czym jest mowa w Dodatku B).
Intermodulacja 3 – go rzędu (m = 3)
Ten rodzaj intermodulacji jest jednym z najbardziej ważkich mechanizmów powstawania
zakłóceń w odbiorze radiowym w zakresach UKF FM. Wynika to stąd, że częstotliwości
sygnałów zakłócających mogą leżeć bardzo blisko siebie i bardzo blisko zasadniczego pasma
odbioru (tj. b. blisko częstotliwości sygnału użytecznego), przez co nie podlegają one tak
silnemu tłumieniu przez strojone obwody wejściowe odbiornika, jak to ma np. miejsce dla
sygnałów związanych z intermodulacją 2 – go rzędu.
Intermodulacja 2-sygnałowa 3 – go rzędu
Dla 2 sygnałów występujących na wejściu stopnia nieliniowego o częstotliwościach f1 i f2
na jego wyjściu powstają produkty intermodulacji o następujących częstotliwościach:
a) 2. f1+f2
b) 2. f1- f2
c)
d)
2. f1+f2
2. f1- f2
(2)
Przyjmując ogólnie, że sygnał o częstotliwości – f1 jest zawsze bliższy częstotliwości
dostrojenia odbiornika – fn widać, że zależność b) wyznacza zasadniczą składową
zakłócającą (niezależnie od tego czy rozważa się sygnały leżące powyżej czy też poniżej
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 8
częstotliwości dostrojenia odbiornika). Nawiązując do równania (1) dla m = 3 i j = 2
można wykazać, że amplituda składowej, związanej z 2 – sygnałową intermodulacją 3 – go
rzędu jest równa:
(IM3)2 = (3/4) H(f1)2H(f2)a3.U12.U2
(3)
Intermodulacja 3-sygnałowa sygnałowa 3 – go rzędu
Intermodulacja trzeciego rzędu dla 3 sygnałów może wystąpić przy następujących
częstotliwościach:
a)
f1 + f2 + f3
b)
f1 + f2 - f3
(4)
c)
f1 - f2 + f3
d) - f1 + f2 + f3
Przyjmując podobne, jak w przypadku intermodulacji 2-sygnałowej założenie co do ułożenia
sygnałów zakłócających względem częstotliwości sygnału użytecznego (t.j. częstotliwości
dostrojenia odbiornika) widać, że istotne składowe zakłócające wyznaczają zależności:
b) i c). Jednym z sygnałów zakłócających może tu być własny oscylator lokalny
( fosc). Zachodzi to wówczas, gdy spełnione są następujące częstotliwościowe warunki:
f1 - fn =
fn < f1 <
fosc = fn
w których:
fn
fpcz
f1 i
fosc - f2
f2 < fosc
+ fpcz
(5)
- częstotliwość dostrojenia odbiornika;
- częstotliwość pośrednia = 10.7 MHz (nominalnie);
f2 - częstotliwości sygnałów zakłócających.
Dla 3 – sygnałowej intermodulacji 3 – go rzędu amplituda składowej intermodulacji
trzeciego rzędu (IM3)3 jest równa:
(IM3)3 = (3/2)H(f1)H(f2)H(f3).a3.U1.U2.U3
(6)
Z porównania zależności (3) i (6) widać, że dla tych samych poziomów sygnałów
zakłócających produkt intermodulacji 3-go rzędu dla 3 sygnałów – (IM3)3 jest dwukrotnie
większy niż dla 2 sygnałów – (IM3)2 .
2.3
Model amplitudowy zakłóceń intermodulacyjnych dla odbiorników UKF FM F
Określenie poziomów odpowiedzi intermodulacyjnych w odbiorniku jest dość trudnym
problemem, jeżeli potraktuje się go jako „czarną skrzynkę‖, gdy nie są znane ani jego
parametry nieliniowe (a1, a2, a3, np.) ani charakterystyka częstotliwościowa (H(f) jego
obwodów strojonych, która określa tłumienie sygnałów zakłócających na drodze od wejścia
odbiornika do elementu nieliniowego.
Właściwe podejście w tym względzie wprowadza norma PN-EN 55020. Według niej określa
się takie napięcie sygnału zakłócającego na wejściu odbiornika, przy którym na jego wyjściu
m.cz., przy ustalonym napięciu sygnału użytecznego i ustalonych warunkach pracy
odbiornika, uzyskuje się stosunek sygnału użytecznego do sygnału zakłóceń (S/I)m.cz. = 40
dB; dopuszcza się także badania przy innych wartościach tego stosunku. Tak określona
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 9
wartość napięcia sygnału zakłócającego, mierzona na wejściu odbiornika, stanowi miarę
odporności wejściowej odbiornika. Norma formułuje wszystkie warunki pomiarów a więc:
poziom sygnału użytecznego – Un i jego modulację - Fn, modulację sygnału zakłócającego
- Fz oraz poziom odniesienia dla sygnału użytecznego na wyjściu m.cz. – Pm.cz..
Podobne podejście przyjęto w niniejszej pracy przy określaniu wpływu intermodulacji
w UKF FM. Wynika to z faktu, że produkty intermodulacji (IM2, IM3) oddziaływają w
paśmie odbioru i ich wpływ może być rozpatrywany w podobny sposób. Wartości (IM2)
i (IM3) byłyby bardzo dobrą miarą odporności odbiornika na zakłócenia intermodulacyjne,
gdyby nie trudności pomiarowe w ich wyznaczeniu. Można je jednak określić w sposób
pośredni przez pomiar poziomów sygnałów zakłócających wywołujących określony skutek
na wyjściu odbiornika. Na taką możliwość wskazuje następujące rozumowanie. Dla
konkretnego odbiornika przy ustalonych jego warunkach pracy można uznać, że
współczynniki a2 i a3 są wartościami stałymi w pewnym zakresie zmian amplitud sygnałów
występujących na wejściu i wyjściu elementu nieliniowego. Przy takim założeniu zależności
(3 i 6), po odpowiednich przekształceniach pozwalają na ustalenie współczynnika – K, który
jest proporcjonalny do odpowiednich wartości produktów intermodulacyjnych – (IM3) lub
(IM2). Podejście takie zostało sformułowane i szerzej rozwinięte w [3 i 4].
Intermodulacja 2-sygnałowa 3 – go rzędu
Zależność (3) można przepisać w postaci:
U12. U2 = (IM3)2/(0,75H(f1)2H(f2)a3) = K32
(7)
Współczynnik K32 jest proporcjonalny do (IM3)2 i jest tak samo dobrą miarą odporności
odbiornika na intermodulację. Jednocześnie jego pomiar jest prosty, co wynika wprost z
zależności:
K32 = U12.U2
(8)
która zapisana w mierze logarytmicznej przyjmuje bardzo dogodną pomiarowo postać:
K32 [dB] = 2 . U1 [dB(uV)] + U2 [dB(uV)]
(9)
Intermodulacja 3-sygnałowa 3 – go rzędu
Postępując w sposób opisany w poprzednim punkcie, zależność (7) może być przekształcona
do następującej postaci:
K33 [dB] = U1 [dB(uV)] + U2 [dB(uV)] + U3 [dB(uV)]
2.4
(10)
Modele odporności odbiorników – wyniki badań
Mechanizm najbardziej istotnych zakłóceń od innych stacji radiowych z zakresu UKF FM to
zakłócenia intermodulacyjne 3-go rzędu 2- i 3-sygnałowe. Ten rodzaj powstawania zakłóceń
w odbiorze UKF FM może uwidocznić się w szczególności na obszarach miasta, gdzie
natężenie pola jest mniejsze od wartości powodujących: bezpośrednie oddziaływanie: silnego
pojedynczego sygnału zakłócającego (co ma często miejsce w bezpośrednim sąsiedztwie
silnej stacji nadawczej). Problem bezpośredniego wpływu silnego pola może być istotny dla
odbiorników niespełniających wymagań normy PN-EN 55020. Z zasady ten rodzaj zakłóceń
powinien być traktowany indywidualnie (odpowiednie do skarg abonentów i rozpoznania ich
sytuacji przez odpowiednie, wyspecjalizowane ekipy UKE).
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 10
Należy tu podkreślić, że norma PN-EN 55020 nie formułuje żadnych wymagań
w odniesieniu do odporności odbiorników na zakłócenia intermodulacyjne.
Przedstawione poniżej, na rys. 2 i w tablicy 1, modele odporności intermodulacyjnej
odbiorników UKF FM dotyczą wyników badań z lat 1990 – 1993. Dane te należy traktować
jako ilustrację do przedstawionego powyżej podejścia do problemu (porucza się wzory 9 i
10).
(K32)/3 [dB]
120
nzf
110
3.
1.
2.
100
max.
90
4.
limit FM
limit AM
80
70
min.
60
50
Un
U1
f1
40
30
U2
f1
fn
f1
f2
20
2
0.1
3
4
5
6 7 8 9
2
1.0
3
4
5
6 7 8 9
2
3
10.0
 f1 [MHz]
Rys. 2
Wartości maksymalne (3), średnie (1) i minimalne (2) współczynnika (K32)/3 dla
odbiorników UKF FM
Dla porównania, na rysunku naniesiono również wartości średnie odporności (nfz) na
pojedyncze sygnały modulowane częstotliwościowo (F = 40 kHz)
W wyniku tych badań [10] wyodrębniono trzy klasy odbiorników, które oznaczono
symbolami: „I 25‖, „I 50‖ oraz „I 75‖. Charakteryzują one odpowiednio odbiorniki niskiej,
średniej i wysokiej klasy. Model oznaczony symbolem „I 25‖ został ustalony tak, że 75 %
odbiorników występujących na rynku krajowym spełnia jego wymagania. Odpowiednio
model „I 75‖ dotyczy tylko 25% odbiorników z ogólnej ich populacji na rynku.
Aktualną wartość współczynnika K, charakteryzującego odporność odbiornika przy
określonej częstotliwości sygnałów zakłócających wyznacza się na podstawie następujących
zależności:
Zakłócenia 2-sygnałowe:
Zakłócenia 3-sygnałowe:
K32 = K0 + K1 . log (f1)
K33 = K0 + K1 . log (f1 . f2 . f3)
(11)
(12)
W których f – odstrojenie aktualnego zakłócającego sygnału względem częstotliwości
sygnału użytecznego (tj. częstotliwości dostrojenia odbiornika).
Poniżej w tablicy 1 zestawiono liczbowe dane odpowiednich modeli odporności odbiorników
UKF FM na zakłócenia intermodulacyjne.
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 11
Tablica 1
Dotyczy populacji
odbiorników z lat 19901993
Zakłócenia 2-sygnałowe
Zakłócenia 3-sygnałowe
K0
K1
K0
K1
Odbiornik najgorszy
190,0
52,0
-
-
model „I 25‖
210
model „I 50‖
225
model „I 75‖
236
Odbiornik najlepszy
246,0
199
50,5
17,1
212
225
49,0
-
-
Na rysunku 3 przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów podstawowych parametrów
odbiornika FM, ilustrujące jego zachowanie się bez sygnałów (szumy) oraz odporności na
zakłócenia 1-sygnałowe o częstotliwości wewnątrzpasmowej oraz odporności na zakłócenia
intermodulacyjne dla odbiorników różnych klas (grupa krzywych oznaczonych wspólnym
symbolem  (krzywe oznaczone cyframi: 1. / 2. … np. )
Um.cz.
1000.0
[mV]
Przykładowy odbiornik
1. 2. 3.
4.
Odb-11a.grf

20 dB
100.0



40 dB
SZUM

10.0
1.0
-20
0
20
40
60
20 dB
80
30 dB





100
120
Un, Uz1, Uz2 dB(uV)
Poziom sygnału użytecznego.
Szumy przy odbiorze MONO.
Szumy przy odbiorze STEREO.
Krzywa zakłóceń w paśmie przy fz = fn, mierzona wg EN 55020.
Krzywa 2-sygnałowych zakłóceń intermodulacyjnych 3-go rzędu
Rys. 3
Przykładowe wyniki pomiarów podstawowych parametrów odbiornika UKF FM przy
określaniu jego odporności na zakłócenia 1-sygnałowe i zakłócenia intermodulacyjne 2sygnałowe 3-go rzędu
Poziom sygnału na wyjściu małej częstotliwości (oś pionowa) w funkcji poziomów sygnału
użytecznego (Un) i sygnałów zakłócających (Uz1 i Uz2)
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
2.5
str. 12
Czynniki wpływające na realną wartość współczynnika odporności
intermodulacyjnej – K32
Modele intermodulacyjne (p. Tablica 1) zostały określane przy poziomie sygnału
użytecznego Un = 60 dB(V). Jest to poziom normowany, przy którym określa się inne
parametry odbiornika wg PN-EN 55020. W realnych warunkach może zajść potrzeba
korekty współczynników K32 ( lub K33) ze względu na następujące czynniki, mające
miejsce w analizowanej sytuacji:

Wpływ poziomu sygnału użytecznego ustala się w oparciu o zależność (13)
K32/Un = K32/60 + ( Un - 60 ) [dB]
(13)
w której:
K32/Un -
jest wartością współczynnika K32 właściwą dla aktualnego napięcia sygnału
użytecznego o wartości Un ,
K32/60 -
wartość K32 przy Un = 60 dB(V).
Zależność (13) jest słuszna dla wartości Un z przedziału 50 dB(V)  90 dB(V).

Wpływ wartości stosunku (S/I)m.cz przyjmowanego jako kryterium oceny stopnia
zakłóceń (np. przy wyznaczaniu zakłóconych obszarów na terenie miasta).
K32 [ dB] =  (S/I)m.cz. [dB]
(14)
Oznacza to, że zgoda na pogorszenie jakości odbioru z oceny 5 na 4 (co jest równoważne
zmianie stosunku (S/I) z 40 na 30 dB) pozwala na odpowiednie zwiększenie dopuszczalnej
wartości współczynnika K32 o 10 dB. Zależność podana powyżej jest słuszna w zakresie
zmian poziomu napięcia sygnału użytecznego odpowiadającego chronionym wartościom
natężenia pola, oraz w zakresie zmian poziomów napięć sygnałów zakłócających od
60 dB(V) do 100 dB(V).

Szerokość zakłócanego pasma
Produkt intermodulacji 2- lub 3-sygnałowej 3-go rzędu ma znacznie szersze widmo w
porównaniu z widmem sygnałów wywołujących intermodulację. Szerokość widma produktu
intermodulacji wynosi odpowiednio dla intermodulacji:
4 . F1 +2. F2
2 . ( F1 +F2 + F3 )
2-sygnałowej
3-sygnałowej
(15)
W zależności (15) F1 oznacza dewiację sygnału zakłócającego. W przypadku radiofonii
UKF FM nominalna dewiacja wynosi 75 KHz. W praktyce jest ona nieznacznie mniejsza.
Ilustruje to Rys. 4.
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 13
Rys. 4
Przykładowe wyniki
pomiarów widma
jednej ze stacji UKF FM
działających
na ternie miasta
Warszawy
Konsekwencje tego wpływu stają się oczywiste, jeżeli uświadomimy sobie, że dla typowej
szerokości pasma odbioru: B = (150  200 kHz) produkt intermodulacji (z widmem
o szerokości np. 400 ÷ 450 kHz może wywołać zakłócenia nawet przy odstrojeniu do 400
KHz względem częstotliwości dostrojenia odbiornika. Oczywiście „uciążliwość‖ zakłóceń
jest ewidentna, dla odstrojeń ich częstotliwości do 200 kHz względem częstotliwości
zakłócanego kanału; wówczas cała szerokość pasma jest objęta widmem produktu
intermodulacji. Dla odstrojeń większych widmo to pokrywa tylko część pasma odbioru B.
Tym nie mniej dla konkretnej sytuacji należy przyjrzeć się również pozostały odstrojeniom,
biorąc pod uwagę poziom sygnałów zakłócających, pamiętając przy tym o ich tłumieniu
przez obwody wejściowe odbiornika.
Podane, w tablicy 1 wartości dotyczą sytuacji, gdy częstotliwość produktu intermodulacji
znajduje się bezpośrednio w kanale odbioru o częstotliwości fn oraz w kanałach sąsiednich,
to jest gdy spełniony jest warunek: (fn – 0,1) < fz < (fn + 0,1) MHz. Jeśli częstotliwość
produktu intermodulacji różni się o ± 0,2 MHz to współczynnik K0, charakteryzujący
aktualną odporność odbiornika należy zwiększyć o około 10 dB.
Tablica 3 dotyczy odbiorników przy odbiorze stereofonicznym. Przy odbiorze
monofonicznym odbiorniki mają większą odporność na zakłócenia intermodulacyjne
przeciętnie o 10 dB.
3.
Badania rozkładu natężenia pola sygnałów radiowych UKF FM w dużych
miastach
3.1
Uwagi ogólne
Zmiany w istniejącej sieci stacji radiowych na terenie miasta (uruchomienie nowej lub
zmiana parametrów już działającej stacji radiowej) może spowodować zakłócenia w odbiorze
pozostałych stacji, których parametry nie uległy zmianie. Zachodzi wówczas potrzeba
analizy przyczyn tych zakłóceń.
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 14
Warunkiem uzyskania poprawnej analizy jest, oprócz wiedzy o parametrach odbiornika
(odporność na zakłócające sygnały dla różnych dróg ich przenikania do odbiornika),
znajomość rozkładu natężenia pola na terenie miasta od wszystkich stacji radiowych.
3.2
Metody określania natężenia pola w dużych miastach
Przy planowaniu sieci stacji UKF FM stosuje się statystyczne krzywe propagacji z Zalecenia
ITU-R [16]. Krzywe te obowiązują w zakresie odległości od 10 do 1000 km i wysokości
skutecznej anten nadawczych od 37,5 m do 1200 m.
W miastach konieczne jest prognozowanie pola dla odległości znacznie mniejszych. W tym
celu stosuje się krzywe propagacyjne zmodyfikowane dla odległości od 1 km do 10 km [17],
rys. 5.
Jest to jednak bardzo często niewystarczające, w szczególności w aspekcie zakłóceń
intermodulacyjnych. Nie można przeprowadzać rozsądnej analizy problemu pozostawiając
obszar miasta o promieniu 1 km wokół np. najbardziej zakłócającej stacji ze względu na jej
dominującą moc, wysokość umieszczenia anteny nadawczej np. Zachodzi wówczas
konieczność wykonania odpowiedniej liczby pomiarów, ale w warunkach miejskiej
zabudowy jest to bardzo trudne. Stąd potrzeba ustalenia metodyki liczeniowego określania
wartości natężenia pola w warunkach miejskich dla odległości mniejszych od 1 km.
F(50,50) [dB(V/m)
Li-50-50.grf
130
120
110
100
90
h1 =
120
0m
6
80
00
30
0
15
0
70
60
Wolna
przestrzeñ
75
50
37
,5
20
10
40
30
20
10
0
-10
-20
1
10
100
d [km]
1000
Rys. 5.
Zmodyfikowane krzywe propagacji F(50,50) , [17].
Zakład Kompatybilności Elektromagnetycznej (Z21) działający w ramach Instytutu
Łączności od wielu lat prowadził szereg prac [3, 4, 6, 7, 8, 9, 10] dla potrzeb instytucji
krajowych odpowiedzialnych za gospodarkę widmem częstotliwości (PAR  URT 
URTiP  UKE). W ramach tej działalności wykonano pomiary rozkładu natężenia pola na
terenie m. Wrocławia dla stacji zlokalizowanych w obrębie miasta i opracowano
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 15
odpowiednie krzywe propagacji dla odległości już od 200 m. Opracowany model nie
pretenduje do ogólności, słusznej dla wszystkich możliwych sytuacji. Pozwala on jednak na
wstępną analizy problemu, a po uzupełnieniu pomiarami w terenie (w ilości znacznie
mniejszej) dla konkretnej sytuacji o szczególnym znaczeniu. Może on być podstawą do
ostatecznej oceny sytuacji i przedsięwzięcia odpowiednich decyzji technicznoorganizacyjnych.
Szczegółowy opis przyjętej metodyki pomiarów i obliczeń znajduje się w zbiorach prac
Pracowni Badania Zakłóceń (działającej w ramach wspomnianego Zakładu Z21). Na rys. 6
pokazano krzywe aproksymujące spodziewane natężenie pola (dla obu składowych)
uzyskane na podstawie wspomnianych powyżej pomiarów na terenie Wrocławia. Dotyczą
one zmian średniej wartości natężenia pola elektromagnetycznego w mieście, od stacji
o nominalnej mocy 1 kW i wysokości zawieszenia anteny nadawczej 100 m.
Z danych pomiarowych wynika, że nachylenie spadku poziomu natężenia pola w funkcji
odległości od stacji jest większe niż dla krzywych ITU-R [5]. Średnia wartość natężenia pola
stacji o polaryzacjach V maleje o około 28 dB/dek. Podczas gdy dla krzywych wg [2] zmiana
ta wynosi około – 23 dB/dek (dla wysokości skutecznej anteny nadawczej około 100 m.).
W przypadku Wrocławia, różnice między wartościami mierzonych poziomów natężenia pola
o przeciwnej polaryzacji (w zależności od nominalnej polaryzacji rozpatrywanej stacji
radiowej), wynoszą średnio około 13 do 14 dB, co jest zgodne z danymi z [5].
E [dB/(uV/m)]
120
110
10 m npt
2 m npt
100
90
80
V
70
H
60
d [km]
50
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
4.4
4.8
Rys. 6
Spodziewane wartości natężenia pola na terenie miasta w funkcji odległości od stacji
zakłócającej dla polaryzacji pionowej (V) i poziomej (H). Aproksymacja dotyczy stacji
o mocy 1 kW z anteną umieszczoną na wysokości 100 m przy pomiarach na wysokości
10 m npt. Gwiazdkami zaznaczono wyniki pomiarów natężenia pola dla realnej stacji
o parametrach opisanych w Dodatku A.
dB
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
4.
str. 16
Zależności między poziomem natężenia pola elektromagnetycznego
w warunkach miejskich i napięciem na zaciskach antenowych odbiorników
Poprawne prognozowanie powstawania zakłóceń w odbiorze radiowym, wymaga znajomości
napięć sygnałów (użytecznego i zakłócających) na zaciskach antenowych odbiorników
w powiązaniu z natężeniem pola elektromagnetycznego występującego w rozważanym
punkcie miasta.
Przy odbiorze UKF FM tylko nieliczni abonenci stosują anteny zdefiniowane, np. dipol
półfalowy. W warunkach odbioru w miastach używa się z reguły anteny prętowej, jeżeli
odbiornik jest w nią wyposażony lub przewodów o nieokreślonej długości i orientacji
przestrzennej dołączonych do gniazdka antenowego odbiornika.
Dipol  jest anteną odniesienia, stosowaną w procedurze planowania sieci stacji radiowych
przy założeniu, że jest on umieszczany na wysokości 10 npt. Jego wysokość skuteczna:
hsk =  Równoważne wartość SEM napięcia na zaciskach takiej anteny można określić
z zależności :
U SEM [V] = hsk [m] . E [v/m]
a równoważne napięcie Ua z zależności [2]:
U a  E  hsk 
Ro
Ro  Ra
Ua – napięcie na wejściu odbiornika [V],
E - natężenie pola w otoczeniu anteny [V/m],
Ra = impedancja wyjściowa anteny = 73,1 ,
Ro = impedancja wejściowa odbiornika = 75 .
Dla podanych powyżej wartości, w zakresie częstotliwości UKF FM, zależność między
napięciem na wejściu odbiornika a natężeniem pola wokół anteny ma postać:
Ua [dB/1 V)  E [dB/(V/m)] - 6 [dB]
Uwzględniając tłumienie antenowego kabla koncentrycznego, rzędu 2  4 dB, można założyć,
że w praktyce napięcie Ua będzie mniejsze od natężenia pola E o około 8 10 dB.
Powyższe zależności dotyczą terenu otwartego (np. dla warunków wiejskich). W warunkach
miejskich należy spodziewać się dalszego zmniejszenia równoważnego napięcia na zaciskach
antenowych odbiornika UKF FM. Sprawa ta jest ujęta w raporcie ITU-R BS.705-1. [13]
Sposób, w jaki jednorodne pole EM padające na anteny odbiorcze w miastach jest tłumione
w porównaniu z podobnymi antenami w środowisku wiejskim, opisuje się rozkładem
statystycznym LOG-NORMAL. Do opisu takiego rozkładu w zupełności wystarcza
określenie statystycznej mediany i standardowego odchylenia.
Mediana (Au) i odchylenie standardowe (u) statystycznego rozkładu tłumienia sygnału na
wyjściu każdej anteny ze środowiska miejskiego w stosunku do anten ze środowiska
wiejskiego, jest równa:
Au  11 dB / u  7 dB
W pozostałych przypadkach, gdy jako „antenę‖ stosuje się przewód wspomniany
współczynnik przeliczeniowy natężenia pola E na napięcie na zaciskach antenowych
odbiornika będzie miał większą wartość, która zależy od umiejscowienia odbiornika
(anteny). Na rysunku 7 przedstawiono wyniki pomiarów napięć sygnałów radiowych
występujących na wejściu odbiornika radiowego. Dane dotyczą 9 punktów miasta. Są to
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 17
wyniki zbiorcze, odniesione do nadajnika o mocy promieniowanej 1 kW
i wysokości skutecznej anteny nadawczej 100 m. Wysokość anteny odbiorczej wynika
z usytuowania odbiornika w punkcie kontrolnym (mieszkaniu) i jest różna. Ocena wpływu
wysokości umieszczenia odbiornika (np. piętra), otoczenia (rodzaju zabudowy), np. Dla tej
ilości danych pomiarowych jest raczej niemożliwa. Dla oceny wpływu tych czynników
należałoby zebrać dużo więcej danych pomiarowych w rzeczywistych warunkach
w ustalonych punktach miasta oraz wykonać pomiary porównawcze w warunkach poligonu
pomiarowego.
W wyniku pomiarów uzyskano jedynie dane o wartości średniej, wartości maksymalnej
i minimalnej napięć odpowiadające wartościom średnim, maksymalnym i minimalnym
mierzonych natężeń pól, odniesionych do nadajnika o parametrach wymienionych powyżej.
Współczynnik przeliczeniowy z natężenia pola NP. na równoważne napięcie (Ua) na wejściu
antenowym odbiornika jest równe:
Ua [dB/V]  E [dB/(V/m)] - (28  30) [dB]
W przypadku odbioru za pomocą przypadkowych „anten‖ (przewód, instalacja wodna,
gazowa np.) nie ma sensu uwzględnianie polaryzacji sygnałów: użytecznego i zakłócających.
Na rysunku pokazano wyniki pomiarów i aproksymacji spodziewanych wartości napięcia na
zaciskach antenowych odbiornika UKF FM z przewodem o długości ca 4 m, układanym przy
każdej częstotliwości w taki sposób, aby uzyskiwać wartość. Maksymalną.
E [dB(V/m)], U [dB(V)]
li-dom1.grf
Skuteczność odbioru przewodem
w zakresie II pasma UKF FM.
Przewód o długości 4 m różnie
układany.
120
110
100
E
90
ITU [16]
80
Wartość średnia - 1 kW
70
Spodziewana maksymalna
U
28 dB wartość napięcia dB(V).
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
d [km]
7
Rys. 7
Zmiany natężenia pola – E na wysokości h2 = 10 m od „znormalizowanego‖ nadajnika
(P=1 kW, h1 = 100 m) w funkcji odległości od nadajnika oraz równoważne napięcia na
wejściu odbiornika.
5.
Metoda analizy
Metoda analizy oceny, czy dla określonego zbioru stacji o określonych parametrach takich
jak: częstotliwość, moc nadajnika, lokalizacja anteny nadawczej i jej charakterystyka
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 18
promieniowania istnieje możliwość wystąpienia zakłóceń intermodulacyjnych. Pierwszym
krokiem
jest
analiza
częstotliwościowych
warunków
wystąpienia
zakłóceń
intermodulacyjnych. Jeśli takie warunki występują to kolejnym krokiem jest analiza
amplitudowa, polegająca na ocenie współczynników K w oparciu o parametry odporności
intermodulacyjnej odbiorników, oceny natężenia pola w otoczeniu przede wszystkim anten
odbiorczych (a w konsekwencji napięć na wejściach antenowych odbiorników). Ostatecznym
celem jest wyznaczenie obszarów miasta, na których można spodziewać się występowania
zakłóceń o przyjętym (dla danej stacji rodzaju odbioru: STEREO- czy też MONOfonicznego) przy dopuszczalnym stopniu zakłócenia na wyjściu akustycznym odbiornika.
Jako stosowany standard przyjmuje się zakłócenia powodujące określony stosunek sygnału
(S) do zakłóceń (I): (S/I)m.cz. = 40, 30, 20, 10 i 0 dB. Wartość 40 dB jest praktyczną
granicą zauważalności zakłóceń, 30 dB zapewnia dobry odbiór, 20 i 10 dB odbiór zakłócony,
0 dB jest granicą wyparcia sygnału odbieranego przez produkt zakłócenia
intermodulacyjnego.
Jednocześnie na analizowanym terenie oznacza się obszary odpowiednie wartości natężenia
pola dla chronionych stacji przy odbiorze np. stereofonicznym: 74, 66 i 54 dB(V/m).
Na rysunku 8 pokazano przykładowe wyniki analizy z zaznaczeniem obszarów terenu
miasta, na których mogą występować zakłócenia w odbiorze stereofonicznym przy
określonej uciążliwości tych zakłóceń (dla różnych wartości współczynnika S/I) jednej ze
stacji w wyniku zakłóceń intermodulacyjnych powodowanych sygnałami innych stacji.
Obliczenia dotyczą oceny poziomu zakłóceń w odbiorze stacji St. 1 w wyniku intermodulacji
sygnałów stacji St. 2 /St. 3 / St. 4 / St. 5 przez dwu lokalizacjach stacji „zakłócających‖
Odpowiedni program obliczeniowy został opracowany FM (w latach 1995 – 2000) dla
doraźnych potrzeb w bieżących analizach zakłóceń w odbiorze UKF (wykonywanych przez
oddział Instytutu Łączności we Wrocławiu dla potrzeb PAR/URT), przez dr inż. R. Żarko i
dr inż. M. Pietranika, w oparciu o program MATHEMATYKA 3.0 (materiał nie
publikowany).
Podstawowe parametry, branych pod uwagę stacji, zestawiono poniżej w tablicy.
Stacja
f
[MHz]
Polaryzacja
Moc [dB/1kW]
Współrzędne lokalizacji [km]
St. 1
102,0
V
-10
-10
x = 8,7
y = 3,8
St. 2
101,0
V
10
21
x = 0,0
y = 0,0 x = -8,6 y = -17,6
St. 3
101,5
V
-10
-10
x = 0,0
y = 0,0
St. 4
102,4
V
10
21
x = 0,0
y = 0,0 x = -8,6 y = -17,6
St. 5
103,0
V
1
1
x = 0,0
y = 0,0
x = 0,0
y = 0,0
A
B
A
A
B
B
Lokalizacja
x = 8,7
x = 0,0
y = 3,8
y = 0,0
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
Lokalizacja A
str. 19
Lokalizacja B
E w [dB(uV/m)]
E = 54
E = 66
E = 66
(S/I)=30 dB
E = 74
E = 74
St.3+St.5
St. 1
St. 1
St.4
St.3+St.4+St.5
(S/I)=30 dB
E= 54
E= w [dB(uV/m)]
E = 54
E = 66
E = 66
(S/I)=30 dB
E = 74
E = 74
St. 1
St. 1
St.3
S/I=30 dB
St.2+St.3+St.4
(S/I) = 30
St.2 + St.4
20
10
0
dB
Rys. 8
Obszary prawdopodobnych zakłóceń w odbiorze stacji St. 1 () / fn1 = 102,0 MHz
powodowanych przez sygnały stacji (): St. 2 / fz2 = 101,0 MHz + St. 3 / fz3 = 101,5 MHz
Obszary prawdopodobnych zakłóceń w odbiorze stacji St.1 (102 MHz) (
)
+ St.
4 / fsygnały
MHz
St. 5 / f(z5 =) 103
z4 = 102,4
powodowanych
przez
stacji
radiowych
: St.2MHz
/101 MHz +
+ St.2/ 01 MHz + St.3 / 101,5 MHz + St. 4 / 102,4 MHz + St.5 /103 MHz.
6. Wnioski
 Problem intermodulacji w odbiorczych urządzeniach wszelkiego rodzaju był, jest
i będzie istotny i powinien być brany pod uwagę w procesach przydziału
częstotliwości dla różnych służb rozmieszczanych na zwartym terenie
(w szczególności w miastach).
 Istnieje pilna potrzeba ustalenia dokładniejszych modeli do predykcji rozkładów
natężenia pola o częstotliwościach z zakresu VHF w warunkach miejskich,.
W literaturze technicznej spotyka się dość liczne wzmianki i publikacje (przykładowo
w [30], [31]) na ten temat, co świadczy o istotności problemu. Ponieważ nie ma
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 20
uniwersalnych modeli do takich ocen, zawsze należy brać pod uwagę lokalne
uwarunkowania wynikające z charakteru miasta i lokalizacji obiektu nadawczego.
 Wiele problemów związanych z zakłóceniami wynikającymi ze zjawisk
intermodulacyjnych w stopniach wejściowych odbiorników (zwłaszcza odbiorników
UKF FM) wynikało z braku jednoznacznego zdefiniowania odpowiednich wymagań
w normie EN 55020. Czas „życia‖ tej normy zbliża się do końca (w związku z bliskim
wprowadzeniem platformy cyfrowej). Tym nie mniej należy zastanowić się, czy nowe
rodzaje odbiorników są wystarczająco odporne intermodulacyjnie i czy „nowa‖ norma
o charakterze EN 55020 nie powinna zawierać odpowiednich wymagań z zakresu
odporności na zakłócenia wynikające ze zjawisk intermodulacji w stopniach
wejściowych odbiorników.
7.
Bibliografia
[1]
PN-EN 55020, ‖Kompatybilność elektromagnetyczna. Odporność elektromagnetyczna
odbiorników i urządzeń dodatkowych‖.
[2]
CCIR Report 946, ―Frequency planning constraints of FM sound broadcasting in band
8 (VHF)‖.
[3]
Pietranik M., Żarko R., "Intermodulation immunity of FM receivers". International
Wrocław Symposium on EMC, 2  4 September 1992, Wrocław 1992.
[4]
Pietranik M., Żarko R., „Ograniczenia w planowaniu sieci stacji UKF FM, wynikające
z intermodulacji w odbiornikach radiofonicznych‖. Prace Instytutu Łączności, nr
105/1995.
[5]
CCIR Report 412-4 "Planning standards for FM sound broadcasting at VHF".
[6]
Sęga W., Planowanie sieci radiodyfuzyjnych‖, Instytut Łączności- Oddział we
Wrocławiu. Zakład Kompatybilności Elektromagnetycznej. Wrocław, lipiec 1996 r.
(Do użytku służbowego).
[7]
Pietranik M.,‖ Zakłocenia odbioru radiowego w zakresie UKF FM w bezpośrednim
sąsiedztwie stacji TV w Warszawie. (Opracowanie wstępne)., luty 1991, maszynopis.
[8]
Pietranik M., Żarko R., " Ograniczenia w planowaniu sieci stacji radiowych UKF FM
uwarunkowane parametrami odbiorników przy jednoczesnym użytkowaniu pasm 66 74 MHz oraz 87.5 - 108 MHz". Sprawozdanie Instytutu Łączności Oddział Wrocław r.
Z21/21.4.05.01/436/1992, Wrocław 1992 r.
[9]
R. Żarko, M. Pietranik, Istotność zjawisk intermodulacyjnych wyższych rzędów
w odbiornikach
radiowych
zakresu
UKF
FM,
Raport
Politechniki
Wrocławskiej, Sprawozdania, I-28/S-0/96, Wrocław 1996 r.
[10] Żarko R., Modele odbiorników stołowych. Sprawozdanie w Instytucie Łączności
O/Wrocław 1998 r., umowa 12/1998.
[11] Zienkiewicz R., "Zakłócenia intermodulacyjne w sieciach radiokomunikacji
ruchomej." Prace Instytutu Łączności. Rok XVIII. 1971, Zeszyt 1 (61) .
[12] ITU-R BS.412.-9, 12-1998, ―Planning standards for terrestrial FM sound broadcasting
at VHF‖.
[13] BS.705-1, HF transmitting and receiving antennas characteristics and diagrams
[14] Ibrahim M.F. Parsons I.D.,‖Signal strenght prediction in built-up areas. Part 1. median
signal strength. IEEE Proc., Part F, Vol. 130, No 5, 1983, pp 377-384
Analiza i modelowanie zakłóceń intermodulacyjnych w odbiorze radiowym
str. 21
[15] Pietranik M., Żarko R.: „Intermodulation immunity model of the FM receivers‖,
Thirteenth International Wrocław Symposium on Electromagnetic Compatibility, June
25 - 28, 1996 Wrocław, pp. 591- 595.
[16] ITU-R Recommendation 370-6. „VHF and UHF Propoagation Curves for the
Frequency Range from 30 MHz to 1000 MHz‖, Geneva 1995.
[17] Lisicki W., „ Korekcja i uzupełnienie krzywych propagacyjnych z Zalecenia 370 CCIR,
sprawozdanie IŁ, Warszawa 1989.
[18] Walfisch J., Bertoni L.‖ A theoretical model of UHF propagation in urban
environments. IEEE Trans. on Antennas and Propagation. Vol. 36, Dec 1988, pp 17881796.
[19] Makowski W., Mathia P., Pietruski M.: Naziemna radiodyfuzja cyfrowa programów
Polskiego Radia S.A. - dotychczasowe doświadczenia oraz najbliższe plany. KKRRiT
2006, Poznań, 7 – 9 czerwca 2006 r.
[20] NATIONAL RADIO SYSTEMS COMMITTEE: NRSC-5-A, In-band/on-channel
Digital Radio Broadcasting Standard. September 2005.
21] IBIQUITY HD Radio: HD Radio TM FM Transmission System Specifications. Rev. D,
February 18, 2005.
[22] RECOMMENDATION ITU-R BS.1114-5, Systems for terrestrial digital sound
broadcasting to vehicular, portable and fixed receivers in the frequency range 30-3000
MHz, (Question ITU-R 56/6), (1994-1995-2001-2002-2003-2004).
[23] CEPT/ERC Recommendation ERC 54-01 E (Funchal 1998), Method of measuring the
maximum frequency deviation of FM broadcast emissions in the band 87.5 MHz to 108
MHz at monitoring stations.
[24] NRSC, DAB Subcommittee Evaluation of the iBiquity Digital Corporation IBOC
System, Part 1—FM IBOC, National Radio Systems Committee, Washington, D.C.,
November 29, 2001.
[25] Doświadczalna emisja cyfrowa w systemie HD Radio (HD Radio arts.ppt) – materiały
firmowe, 2006 r.
[26] T. Hardy, Improved Spectral Compliance for FM HD Radio Using Digital Adaptive
Pre-Correction. Nautel Maine Inc. Bangor, Maine.
[27] D.P. Maxon, Interference potential of hybrid digital transmission: an IBOC occupied
bandwidth case study. Broadcast Signal Lab, LLP Medfield, Massachusetts.
[28] Maxon D.P.: Interference potential of hybrid digital transmission: an IBOC occupied
bandwidth case study. Broadcast Signal Lab, LLP Medfield, Massachusetts.
[29] Hardy Tim.: Improved Spectral Compliance for FM HD Radio Using Digital Adaptive
Pre-Correction. Nautel Maine Inc. Bangor, Maine.
[30] Walfisch J., Bertoni H.L., ―A theoretical model of UHF propagation in urban
environments,‖ IEEETrans. on Antennas and Propagation, vol. AP-36, Dec. 1988.
[31] Ikegami F., Yoshida S., Takeuchi T., Umehira M., „Propagation factors controlling
mean field strength on urban areas", IEEE Trans. Antennas and Propagation, Aug. 1984.
[32] Kałuski M., Pietranik M., Skrzypek K., Żarko R., Prognoza zakłóceń w odbiorze TV
powodowanych sygnałami z pasma 450-470 MHz w wyniku intermodulacji we
wzmacniaczach antenowych. Krajowa Konferencja Radiokomunikacji Radiofonii i
Telewizji, KKRRiT 2009.

Podobne dokumenty