Совместимость частот
Поиск

Совместимость частот


Выбор частот для приема и передачи радиосвязи и других видов телеметрии осложнен не только выделением частотных диапазонов, котнролируемых радиочастотными службами, применимости определенных приемов и протоколов передачи на них, но и физическими свойствами среды применения.


Известно, что радиосигналы частотами свыше 100 МГц, особенно в районе 400-500 МГц, обладают хорошей проникающей способностью сквозь здания городской застройки, а диапазон 80-300 МГц - на промешленных объектах, где размеры конструкций и проемов увеличены по сравнению с городом. Кроме того, целесообразность применения частот выше 100 МГц для городских условий состоят в уменьшении индустриальных радиопомех с ростом частоты. Еще одним влияющим фактором является стоимость высокочастотного оборудования.

Приведем один из результатов проведенных Emctestlab измерений коэффициента экранирования стен зданий промышленного объекта.


На графиках видно, что в полосе частот от 80 до 200 МГц коэффициент сильно падает. На некоторых частотах стены, фактически, прозрачны.

Бетонная стена толщиной 30 см и решетчатой заземленной арматурой.


Способы передачи тоже накладывают свои требования. Законы модуляции аналоговые, цифровые, импульсные отчасти упрощают задачу. Для различных способов передач выбирают свой способ модуляции, также, как и полосу пропускания. Ширина полосы пропускания обычно выбирается относительно центральной частоты канала с падением интенсивности на границах канала 3 или 6 дБ. Для импульсных сигналов может потребоваться условие попадания спектра импульса в полосу до 90%. Для достаточно узкополосных сигналов AM или FM требуется полоса пропускания не менее 6 кГц, для приема SSB около 3 кГц. Для спектров пошире, таких как WiFi - уже 26, 100 или 150 МГц. . Ширину полосы пропускания, как и избирательность по соседнему каналу, в значительной мере определяет фильтр основной селекции в усилителе второй промежуточной частоты. Частотное расстояние между каналами в большой степени зависит от дальности и мощности передачи. В случае, если для двух каналов одинаковой мощности достаточно полосы 9кГц, то прием сигнала с одного канала меньшей мощности на большом расстоянии от источника в условии вещания другого канала большей мощности и более близкого, будет весьма затруднителен. Поэтому и мощности передатчиков и их расположения, расстояния между источниками должны быть учтены и регулироваться.


Передача коротковолновых сигналов на большие расстояния осуществляется примерно как направление светового луча зеркалами. Зеркало, которое направляет радиоволны, в данном случае находится в атмосфере на высотах от 50 до 350 километров в зависимости от длины волны излучения и представляет собой более проводящие слои, чем возле земной поверхности в результате ионизации и других процессов. Эта область была названа ионосферой Отражательная способность ионосферного зеркала определяется концентрацией свободных электронов. Концентрация же электронов в ионосфере все время меняется. Существуют даже специальные службы, следящие за этим и по прогнозам которых меняется частоты передатчиков для обеспечения надежной связи.

В спутниковой и межзвездной связи это зеркало нужно еще и преодолевать. Кроме того, выбирать рабочие частоты с учетом радиопомех от Галактик и Метагалактик. Интенсивность радиоизлучения звезд тем меньше, чем больше частота. Значит, рабочую частоту для межзвездной связи надо выбирать в том диапазоне, где помехи уже невелики. Из сказанного ясно, что чем меньше длина волны, тем лучше: ее распространению не будет мешать ионосфера Земли, а радиопомехи Галактики и Метагалактики будут меньше. Но слишком короткие волны весьма сложно принимать, в силу вступают квантовые явления. Из-за квантовой природы излучения создается впечатление, что внутренние шумы приемника возрастают с ростом частоты. Оказалось, что наиболее подходящий диапазон длин волн находится в пределах от 3 до 30 сантиметров.

В этом спектре лежит одна из фундаментальных частот нашей Вселенной. Волны с длиной 21 сантиметр излучает межзвездный газ, состоящий из водорода, самого распространенного элемента во Вселенной. Этого не могут не знать другие цивилизации, а заслуги этой длины слишком велики (исследования Вселенной на волне 21 сантиметр — мощнейший метод познания ее природы), чтобы она не была воспринята всеми как основной, главный ориентир среди всех частот. Поэтому именно эта частота определена как частота для экстренных передач, когда получатель не знает, на какой канал переключить свой приемник, например при сбоях связи с космическими зондами или для попыток контакта с другими космическими цивилизациями.

Получается, что огромная совокупность ограничений накладывает определенные требования к рабочим частотам со всех сторон. И выбор частот сугубо индивидуален для каждого типа задач.


Как уже говорилось, на одних и тех же частотах при различных условиях, например, местности и посторонних излучениях, существенно меняется дальность уверенного приема. На коробках от переносных раций, например, указывают ее дальность. Обычно, указанную дальность можно получить в условиях прямой видимости и отсутствии препятствий. Практическая дальность связи любой рации диапазона 400-470МГц, при мощности 0.5-2Вт, с чувствительностью 0.18мкВ и в половину укороченной антенной, будет следующей:

  • в городе 0.3-0.6км;

  • в лесу 0.4-1км;

  • в сельской местности 1-3км;

  • в поле 2-5км;

  • в горах 5-25км (при условии прямой видимости).

В лесу ВЧ и УКВ связь практически не применяется по причине слишком большого поглощения. В этом случае уходят наоборот, в область более низких частот, тем более, что там нет промышленных низкочастотных источников помех. Отлично работают в лесу передатчики 30-80 МГц, чуть хуже УКВ. Так же дело обстоит и для связи с подводными лодками, когда коротковолновые передатчики не могут пробить толщу воды. В этом случае применяются сверхдлинные радиоволны, включающие диапазоны крайне низких, сверхнизких частот, инфранизких и очень низких частот. В некоторых странах крайне низкие частоты определяются как частоты диапазона 3—300 Гц.

Беспроводные системы такие же, как и любые другие. В их каналах электромагнитная совместимость также должна быть обеспечена. В основном это делается выбором частот, надзором над их использованием, помехоустойчивым кодированием. Также в условиях высокой плотности использования устройств и частот применяются узконаправленные излучатели и приемники для реализации пространственного разрешения, а для частотного - принудительное подавление гармоник и боковых частот.


Спасибо за внимание, Emctestlab.


  • Instagram - черный круг
  • Twitter - ЭМСТЕСТЛАБ
  • Facebook Icon - Emctestlab profile
  • YouTube - Emctestlab LLC
  • Vkontakte - ЭМС группа
  • Google+ - Лаборатория ЭМС инноваций

Полное или частичное копирование материалов запрещено. При согласованном использовании материалов сайта необходима ссылка на ресурс.

Вся представленная на сайте информация, касающаяся технических характеристик, наличия на складе, стоимости товаров, носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

© Компания Emctestlab llc 2017

ЭМСТЕСТЛАБ логотип