ITU-R F 162-3 FRENCH-1992 USE OF DIRECTIONAL TRANSMITTING ANTENNAS IN THE FIXED SERVICE OPERATING IN BANDS BELOW ABOUT 30 MHz《运行于约30 MHz以下频段固定业务中方向性发射天线的使用》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.162-3 1 RECOMMANDATION UIT-R F.162-3*EMPLOI DANTENNES EFFET DIRECTIF DANS LE SERVICE FIXE FONCTIONNANT DANS LES BANDES DE FRQUENCES INFRIEURES 30 MHz ENVIRON(Question 150/9) (1953-1956-1966-1970-1992) Rec. UIT-R F.162-3 LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quil exis

2、te un srieux encombrement dans les bandes de frquences attribues au service fixe entre 4 et 28 MHz; b) que loccupation du spectre est reprsente, non seulement par loccupation en largeur de bande et en temps, mais encore par la distribution spatiale de la puissance rayonne; c) que le rayonnement extr

3、ieur aux directions ncessaires peut tre efficacement rduit au moyen de lutilisation dantennes effet directif; d) quil semble justifi, compte tenu des Articles S3 et S15 du Rglement des radiocommunications, dtablir de nouvelles dispositions relatives lemploi dantennes effet directif dans ces bandes;

4、e) que le Groupe dexperts, dans la Recommandation N 13 de son Rapport final, Genve, 1963, prconise lutilisation dantennes effet directif pour lmission et la rception dans le service fixe; f) que la demande formule par le Groupe dexperts dans la Recommandation N 38 de son Rapport final dans la Questi

5、on 150/9 visent la spcification de normes appropries de directivit pour les antennes utilises dans les divers services de radiocommunication dans les bandes de frquences comprises entre 4 et 28 MHz, compte dment tenu de laspect conomique de ce problme; g) que ladoption de normes minimales pour les a

6、ntennes effet directif contribuerait rsoudre les problmes de partage des frquences; h) que la mise en oeuvre de mthodes modernes permet dobtenir pour les antennes des caractristiques de fonctionnement nettement meilleures que ces normes minimales, avec une dpense raisonnable, recommande 1. que les d

7、finitions suivantes soient utilises lorsquon spcifie les caractristiques de fonctionnement des antennes directives: 1.1 Directivit, G0*Dans une direction donne, produit par 4 du rapport: intensit de rayonnement (puissance par unit dangle solide (stradian) dans cette direction/puissance totale rayonn

8、e par lantenne. 1.2 Secteur de service, S Secteur horizontal contenant le faisceau principal de lantenne et comprenant la direction requise pour lexploitation. Sa valeur est trs voisine du double de louverture angulaire du faisceau principal, mesure aux points mi-puissance (3 dB). _ *La Commission d

9、tudes 9 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2000 conformment aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44. *Le gain dune antenne est dfini au numro S1.160 du Rglement des radiocommunications. 2 Rec. UIT-R F.162-3 1.3 Secteur de brouillage, I Secteur

10、 horizontal extrieur au faisceau principal: I = 360 S 1.4 Antenne normale minimale Antenne ayant les caractristiques minimales spcifies (directivit et secteur de service) pour sa ou ses frquences dexploitation. 1.5 Antenne normale conomique Antenne ayant, pour sa ou ses frquences dexploitation, des

11、caractristiques spcifies (directivit et secteur de service) qui peuvent se justifier du point de vue conomique (cest-dire des caractristiques telles que des conomies peuvent tre ralises dans lobtention dune puissance dmission donne). 1.6 Coefficient de directivit de lantenne, M*Rapport de la densit

12、de flux de puissance dans la direction dsire la valeur moyenne de la densit de flux de puissance correspondant aux crtes du diagramme de directivit de lantenne dans le secteur de brouillage. Cette grandeur est quivalente lamlioration moyenne du rapport signal/brouillage que lon obtient lorsquon empl

13、oie lantenne relle au lieu dun radiateur isotrope en espace libre; 2. que lantenne normale minimale ait un coefficient de directivit sexprimant par: M = 0,1 f 2 tant la frquence dexploitation en MHz; 3. que lantenne normale conomique ait un coefficient de directivit sexprimant par: M = 0,25 f 24. qu

14、e, pour une puissance rayonne au moins gale 5 kW, le coefficient de directivit M de lantenne utilise soit au moins gal celui de lantenne normale minimale; 5. que, pour une puissance rayonne au moins gale 10 kW, on utilise, autant que faire se peut, des antennes dont les caractristiques de fonctionne

15、ment ne sont pas plus dfavorables que celles de lantenne normale conomique; 6. que, pour les puissances dmission infrieures 5 kW, la densit de flux de puissance dans le secteur de brouillage ne dpasse pas, dans ce secteur, la valeur provoque par une antenne normale minimale rayonnant une puissance t

16、otale de 5 kW; 7. que, pour rduire les effets du brouillage, le coefficient de directivit, M, de lantenne de rception soit au moins gal celui de lantenne normale minimale et que, dans toute la mesure possible, ces caractristiques soient quivalentes celles de lantenne normale conomique. Si, pour dter

17、miner le coefficient de directivit M de lantenne, on utilise des valeurs de gain calcules daprs les formules tablies dans lhypothse o lintensit du courant est constante, il convient dappliquer une correction approprie pour tenir compte de la diminution de lintensit du courant le long de lantenne rel

18、le. Les mthodes employer pour appliquer ces corrections sont indiques dans lAnnexe 1. Il nest pas fix de polarisation prfre, ni de type dantenne prfr. La polarisation horizontale permet dobtenir des caractristiques de rflexion au sol plus favorables et, pour la rception, une certaine rduction du bro

19、uillage d au bruit artificiel. Si la rflexion se produit sur une tendue de mer ou sur un sol de trs grande conductivit, lutilisation de la polarisation verticale peut amliorer le fonctionnement sous les petits angles ncessits pour les trajets grande distance. Il est tenu compte de ce point important

20、 dans le calcul de M, o lon introduit un facteur de pondration 10/, le terme dsignant langle vertical correspondant au rayonnement optimal. Il nest pas ncessaire que les antennes dmission aient les mmes caractristiques de polarisation que les antennes de rception, tant donn que la polarisation prend

21、 un caractre alatoire dans le processus de propagation ionosphrique. _ *LAnnexe 1 explique la dtermination de la valeur du coefficient de directivit pour une antenne donne. Rec. UIT-R F.162-3 3 Les valeurs choisies pour le coefficient M sont fondes, dans une large mesure, sur les caractristiques de

22、fonctionnement mesures dantennes en losange et de systmes typiques dantennes. En rgle gnrale, les caractristiques de rayonnement des antennes en losange simples dans la zone de brouillage sont un peu infrieures celles des autres types dantennes (par exemple, les systmes dantennes demi-onde); il est

23、tenu compte de ce fait dans le calcul de M. A condition de choisir correctement les paramtres, les caractristiques de fonctionnement dantennes de types diffrents, mais ayant le mme coefficient M, sont comparables; 8. de se reporter lAnnexe 1 pour les valeurs de directivit et du secteur de service; 9

24、. de se reporter lAnnexe 2 pour une explication dtaille des antennes directives; 10. de se reporter lAnnexe 3 pour une description des rseaux directifs avec rflecteur apriodique. ANNEXE 1 Valeurs de la directivit et du secteur de service On trouvera dans le Tableau 1 ci-aprs les valeurs de la direct

25、ivit et du secteur de service correspondant certaines valeurs de M, respectivement pour lantenne normale minimale et pour lantenne normale conomique: TABLEAU 1 On peut obtenir le gain de lantenne par rapport un doublet demi-onde plac au-dessus du sol en retranchant 8 dB de la valeur de G0. Il est no

26、ter que la valeur S reprsente la limite minimale pour la valeur spcifie de directivit; cette valeur de S a t tablie dans lhypothse o 40% au moins de la puissance totale est rayonne dans le faisceau principal (ce pourcentage est obtenu avec un grand nombre dantennes en losange). Si, comme cest gnrale

27、ment le cas, on connat le gain (en puissance) de lantenne (voir le numro S1.160 du Rglement des radiocommunications), il convient, dans le calcul de la directivit, dappliquer une correction approprie pour tenir compte du rendement de lantenne. Frquence dexploitation Antenne normale minimale Antenne

28、normale conomique f (MHz) M G0(dB) S M G0(dB) S 5 2,5 13,8 54 6,25 17,5 35 10 10 16,6 39 25 20,4 25 15 22,5 18,3 32 57 22,1 21 20 40 19,4 28 100 23,3 18 4 Rec. UIT-R F.162-3 ANNEXE 2 Emploi dantennes directives dans les bandes de frquences comprises entre 4 et 28 MHz 1. Introduction La prsente Annex

29、e tudie le problme suivant: quelles sont les normes que lon peut raisonnablement imposer leffet directif des antennes dans les divers services, utilisant pour diverses distances les bandes comprises entre 4 et 28 MHz, compte tenu de la ncessit dabaisser les prix de revient? La proposition contenue d

30、ans la prsente Annexe sapplique principalement aux liaisons entre points fixes de longueur suprieure 4 000 km mais, moyennant des modifications appropries, elle pourrait sappliquer galement des circuits plus courts. La mthode expose exige que lon connaisse le gain de lantenne ainsi que les angles do

31、uverture de son faisceau principal dans le plan horizontal et dans le plan vertical. Connaissant ces lments, on en dduit un coefficient de directivit qui, utilis conjointement avec dautres facteurs tels que la puissance dmission et le prix de revient, permet dvaluer dans quelle mesure une antenne do

32、nne est approprie telle ou telle application. 2. Proposition Considrons une antenne ayant une certaine directivit et qui rayonne toute la puissance dans un lobe unique; on peut admettre quune telle antenne possde les caractristiques de fonctionnement optimales dans sa catgorie. Les systmes de tlcomm

33、unication ayant de telles antennes lmission et la rception pourraient fonctionner sur une mme frquence, dans une rpartition spatiale donne, sans risque de brouillages mutuels, la seule condition remplir tant que chaque antenne de rception ne devrait voir que lantenne dmission dsire. Dans cette dispo

34、sition idale, le nombre de tels systmes capables de fonctionner sur une mme frquence augmenterait en fonction du gain des antennes, par suite de louverture plus petite des faisceaux. Moyennant certaines hypothses simplificatrices mais justifies, on peut montrer quil existe, avec une excellente appro

35、ximation, une relation dtermine entre la directivit (par rapport un radiateur isotrope) et les ouvertures angulaires de ce faisceau unique (jusquau minimum); cette relation est la suivante: G = P0P= 32 2(2 4) 00= K00(1) (0et 0dsignent respectivement les ouvertures angulaires dans le plan horizontal

36、et dans le plan vertical; P et P0dsignent les puissances totales rayonnes respectivement par lantenne idale et par le radiateur isotrope pour donner le mme champ dans la direction dsire). Les antennes relles scartent de ces conditions idales, car un certain pourcentage de la puissance est rayonn (ou

37、 reu) dans des directions autres que celle du faisceau principal. Soit G la directivit dune telle antenne, et soit 0 et 0 les ouvertures angulaires de son faisceau principal; compte tenu de lquation (1), la puissance rayonne dans le faisceau principal scrit: P = P00 0K(2) Si cette puissance reprsent

38、e une fraction q de la puissance totale rayonne, on a: G = P0qP= Kq0 0(3) soit q = G 0 0K(4) Rec. UIT-R F.162-3 5 En dautres termes, connaissant les caractristiques dune antenne (mesures ou calcules), on peut en dduire lefficacit de rayonnement de cette antenne, cest-dire le pourcentage de la puissa

39、nce totale rayonne qui est contenu dans le faisceau principal. La puissance rayonne lextrieur du faisceau principal dune antenne dmission susceptible de produire des signaux brouilleurs scrit: P0()1 qGSi cette puissance tait uniformment rpartie dans le reste de lhmisphre, lextrieur de larc lunaire 0

40、, le flux de puissance moyen aurait pour expression: P0()1 q()2 0 GEtant donn que le flux maximal dans le faisceau a pour expression P0/4, on peut crire: Flux de puissance maximal du signal utileFlux de puissance moyen du signal brouilleur= G ()2 0()1 q 4(5) Il est bien connu que la rpartition spati

41、ale du flux lextrieur du faisceau principal accuse dimportantes variations et prend en certains points des valeurs trs suprieures la moyenne. Il semble commode dexprimer ce phnomne sous la forme dune distribution de probabilit, de telle manire que son influence sur la diminution du rapport signal/br

42、ouillage apparaisse comme un des lments du coefficient de directivit de lantenne. Pour ce faire, il faudrait connatre la rpartition du flux dans les lobes secondaires dun grand nombre dantennes relles; comme on ne possde pas suffisamment de renseignements sur ce point, il faut adopter une mthode dif

43、frente. La mthode utilise consiste dfinir un coefficient de directivit dantenne en admettant que toute la puissance rayonne dans des directions non dsires apparat sous la forme dun certain nombre de lobes secondaires contenant des amplitudes gales; une correction est applique dans les cas o les ampl

44、itudes contenues dans tels ou tels lobes secondaires sont susceptibles de prsenter de limportance dans un problme particulier, par exemple, dans les tudes relatives au partage des frquences. Si lon admet que la loi de rpartition de la puissance est la mme que pour le faisceau principal (loi en cos2)

45、, on a pour les lobes secondaires: Ge8Ge6Gf8Gf6FmaxFmoy2= 222 4= 3,36 (5,3 dB) moyennant quoi lon peut crire: Flux de puissance maximal du signal utileFlux de puissance maximal du signal brouilleur= G ()2 0()1 q 4 3,36(6) Il faut encore apporter une autre modification la formule pour tenir compte de

46、 leffet dadaptation de propagation de lantenne: certaines tudes ont montr que, pour les grandes distances (suprieures 4 000 km), la qualit de transmission du circuit samliore lorsquon rduit langle vertical correspondant au maximum dans le faisceau principal. 6 Rec. UIT-R F.162-3 On peut tenir compte

47、 de cet effet en appliquant un facteur de pondration (utilisable pour des angles de dpart compris entre 5 et 25 dans le plan vertical) et lexpression du coefficient de directivit de lantenne devient alors: M = G ()2 0()1 q 4 3,36 10mou, en exprimant 0 et 0 en degrs: M = G ()360 0241,9 m(1 q)(7) q = G 0 0176 600o: G : directivit de lantenne par rapport un radiateur isotrope (exprim comme un rapport, sauf indications contraires) 0 : ouverture angulaire du faisceau principa