Рекомендация мсэ-r rs. 1166-4 Критерии качества и помех* для активных бортовых датчиков
жүктеу/скачать 0.66 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.1 Критерии качества
- 3.2 Критерии помех
3 РефлектометрыВ данном разделе представлена информация о критериях качества и помех для бортовых рефлектометров в полосах частот 5,25–5,57 ГГц, 8,55–8,65 ГГц, 9,5–9,8 ГГц, 13,25–13,75 ГГц, 17,2–17,3 ГГц и 35,5–36,0 ГГц. Приведены критерии качества и помех для активных бортовых рефлектометров, которые могут применяться при анализе совместимости активных бортовых рефлектометров с радионавигационными и радиолокационными системами в этих полосах частот. Нежелательные радиочастотные излучения, достигающие приемника измерителя поверхностной неоднородности, могут искажать измерения 0 радарного рефлектометра, где 0 – нормированный радарный коэффициент обратного рассеяния. Величина ухудшения будет зависеть от статистики по внешней помехе. 3.1 Критерии качестваВ системах рефлектометра, оценка мощности эхо-сигнала проводится первым измерением мощности "сигнал + шум" (т. е. эхо-сигнал плюс вносимый шум системы), а затем вычитанием мощности "только шум" (оценка только шума системы или "уровня шум"). В шум системы включаются тепловые излучения Земли, антенны, волноводы, а также коэффициент шума приемника. Чтобы оптимизировать качество системы измерения мощности "сигнал + шум" и "только шум", измерения проводятся при различных значениях ширины полосы и/или в разное время. Такая стратегия опирается на тот факт, что номинальный шум системы является по своей природе белым в течение последовательности измерений (постоянный шум с плоским спектральным распределением мощности). Если присутствует внешняя помеха, то новый составной фоновый шум представляет собой сумму помехи и номинального шума системы. В зависимости от силы, модуляции, диаграммы усиления антенны и геометрии источника помех, составной шум не может быть белым в течение последовательности измерений. Измерение "только шум" не будет тогда соответствовать шуму измерения "сигнал + шум", что приведет к ошибкам в оценке 0. Предполагаемая ошибка 0, которая следует из данной ошибки измерения "только шум", может быть количественно определена следующим уравнением: Ошибка 0 (дБ) 10 log [1 ( – 1) / SNR 0], (1) где:
с:
N: номинальная спектральная плотность мощности уровня шума (приблизительно 200 дБ(Вт/Гц) в приемнике рефлектометра для антенн "веерного луча" и "сфокусированного луча"). и (дБ) 10 log ([N (Is n / Bs n)] / [N (In / Bn)]) (2) с: Is + n : средняя мощность от источника помех в Bs + n в течение периода измерения "сигнал + шум"; Bs + n : ширина полосы измерения "сигнал + шум"; In : средняя мощность от источника помех в Bn в течение периода измерения "только шум"; Bn : ширина полосы измерения "только шум". Влияние внешней помехи наиболее неблагоприятно при ветрах с низкой скоростью. Самая низкая скорость ветра, которая может быть измерена бортовыми космическими рефлектометрами, составляет 3 м/с. Результаты компьютерного моделирования, проводимые для неустановившейся помехи рефлектометра NSCAT, показали, что максимальное значение (см. уравнение (2)), которое позволит выполнить требования качества для скорости ветра, равной 3 м/с, равно 0,7 дБ. В будущем рефлектометры могут использовать антенны со сфокусированной диаграммой направленности, а не антенны с веерной диаграммой направленности, которые используются для NSCAT. Основные отличия, помимо диаграммы направленности антенны, между двумя типами рефлектометров, включают излучаемую э.и.и.м. и усиление приемной антенны. Результаты компьютерного моделирования, проводимые для нестационарной помехи, показали, что максимальное значение = 6 дБ (см. уравнение (2)) может допускаться для антенны со сфокусированной диаграммой направленности, и при этом будет выполняться требование качества для скорости ветра 3 м/с. Допустимая потеря данных рефлектометра из-за помехи от радиочастотных станций, случайно распределенных среди океанов, равна 5% от общего объема данных, полученных для мирового океана. Допустимая потеря для систематической помехи составляет 1%. Систематическая помеха определена как потеря покрытия в тех же пунктах над океанами для большинства проходов над этими пунктами. Эти максимально допустимые потери были получены из научных требований NSCAT к измерению 90% глобальных векторов ветров по океанам, с учетом прочих случайно распределенных потерь данных, представленных главным образом в областях с интенсивными дождями. 3.2 Критерии помехНа рисунке 1а представлен график уравнения (2) для рефлектометра с уровнем шума приемника N −200 дБ(Вт/Гц). на нем представлена как функция спектральной плотности мощности мешающего сигнала (Is + n / Bs + n). Отметим, что в зависимости от изменения помехи во времени или по ширине полосы, будут получены различные результаты . На рисунке 1а представлено семейство графиков для нескольких значений параметра 10 log [(Is + n / Bs + n) / (In / Bn)]. Рисунок 1a 
Разделение во времени периода измерения "сигнал + шум" от центра периода измерения "только шум" составляет приблизительно 0,23 секунды. В это время угол от рефлектометра космического аппарата до заданной точки на земле изменится приблизительно на 0,1°. Из-за узкой ширины луча антенны с веерной диаграммой направленности (ширина луча 0,42° на уровне 3 дБ) должны ожидаться изменения порядка нескольких дБ в полученных уровнях помех по мере перемещения боковых лепестков рефлектометра через луч передатчика. Техническое решение приводит к значению 6 дБ в качестве предполагаемого максимума ожидаемого изменения 10 log [(Is + n / Bs + n) / (In / Bn)] в течение периода измерения. Поэтому из рисунка 1а можно заключить, что максимальная спектральная плотность мощности помехи, которую любая из шести антенн с веерной диаграммой направленности рефлектометра NSCAT может выдержать без ухудшения точности измерения, равна –207 дБ(Вт/Гц) или –174 дБВт в любой ширине полосы 2 кГц в пределах ширины полосы канала обработки 1 МГц. Как и для помехи, для белого шума максимальная приемлемая спектральная плотность мощности шума приблизительно равна –194 дБ (Вт/Гц) на входе приемника, которая преобразовывается в критерий помехи –161 дБВт в любой ширине полосы 2 кГц в пределах ширины полосы канала обработки 1 МГц. В случае небелого шума, критерий помехи для рефлектометра, использующего направленную антенну со сфокусированной диаграммой направленности, может быть определен для наихудшего случая: 10 log [(Is + n / Bs + n) / (In / Bn)] . Эта ситуация представляет случай, когда помеха присутствует для измерения "сигнал + шум" или для измерения "только шум", но не для обоих измерений одновременно. Из рисунка 1b поэтому можно заключить, что максимальная спектральная плотность мощности помехи, которую антенна со сфокусированной диаграммой направленности NSCAT-подобного рефлектометра может выдержать без ухудшения измерения, равна –195 дБ(Вт/Гц). Это требование должно выполняться в любой ширине полосы 10 кГц в пределах ширины полосы канала обработки 1 МГц. Рисунок 1b 
Как и для помехи, для белого шума максимальная приемлемая спектральная плотность мощности помехи приблизительно равна –185 дБ(Вт/Гц) на входе приемника рефлектометра с антенной со сфокусированной диаграммой направленности. В общедоступных диапазонах частот, готовность данных рефлектометра должна превышать 95% для всех пунктов в зоне уверенного приема датчика в том случае, когда потеря является случайной, и превышать 99% для всех пунктов, где потеря происходит систематически в одних и тех же пунктах.
жүктеу/скачать 0.66 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|