ITU-R F 162-3 SPANISH-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 RECOMENDACIN UIT-R F.162-3*UTILIZACIN DE ANTENAS TRANSMISORAS DIRECTIVAS EN EL SERVICIO FIJO QUE FUNCIONAN EN LAS BANDAS DE FRECUENCIAS POR DEBAJO DE UNOS 30 MHz (Cuestin 150/9) (1953-1956-1966-1970-1992) Rec. UIT-R F.162-3 La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, consider

2、ando a) que en las bandas de frecuencias del servicio fijo comprendidas entre 4 y 28 MHz existe una gran congestin; b) que la ocupacin del espectro no slo est representada por el tiempo y la anchura de banda, sino tambin por la distribucin en el espacio de la potencia radiada; c) que la radiacin fue

3、ra de las direcciones necesarias para el servicio puede reducirse eficazmente con el empleo de antenas directivas; d) que los artculos S3 y S15 del Reglamento de Radiocomunicaciones parecen justificar la necesidad de utilizar antenas directivas en estas bandas de frecuencias; e) que el Grupo de Expe

4、rtos, en la Recomendacin N. 13 de su Informe Final, Ginebra, 1963, preconiza el empleo de antenas directivas para la transmisin y la recepcin en el servicio fijo; f) que tanto la peticin formulada por el Grupo de Expertos en la Recomendacin N. 38 de su Informe Final en la Cuestin 150/9, tienden a la

5、 especificacin de normas razonables de directividad para las antenas utilizadas en los diferentes servicios de radiocomunicacin en las bandas de frecuencias comprendidas entre 4 y 28 MHz, teniendo debidamente en cuenta los factores econmicos inherentes; g) que la adopcin de normas mnimas para las an

6、tenas directivas contribuira a resolver los problemas de la comparticin de frecuencias; h) que con las tcnicas modernas puede conseguirse, a costo razonable, una calidad de funcionamiento de antena mejor que esas normas mnimas, recomienda 1. que se adopten las siguientes definiciones para especifica

7、r las caractersticas de funcionamiento de las antenas directivas: 1.1 Directividad, G0*En una direccin dada, es el producto de 4 multiplicado por la relacin entre la intensidad de radiacin (potencia por unidad de ngulo slido (esterradin) en esa direccin y la potencia total radiada por la antena. 1.2

8、 Sector de servicio, S Sector horizontal que contiene el haz principal de radiacin de la antena y la direccin requerida para el servicio. Es casi el doble de la abertura angular del haz principal medido en puntos de media potencia (3 dB). _ *La Comisin de Estudio 9 de Radiocomunicaciones efectu modi

9、ficaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2000 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. *La ganancia de una antena est definida en el nmero S1.160 del Reglamento de Radiocomunicaciones. 2 Rec. UIT-R F.162-3 1.3 Sector de interferencia, I Sector horizontal fuera del haz principal: I = 360 S 1.4

10、 Antena normal mnima Antena que rene las caractersticas mnimas especificadas (directividad y sector de servicio) en su frecuencia o frecuencias de trabajo. 1.5 Antena normal econmica Antena que rene, en su frecuencia o frecuencias de trabajo, las caractersticas especificadas de directividad y de sec

11、tor de servicio justificables en el aspecto econmico (es decir, que permitan realizar economas en la obtencin de una potencia de salida dada en el transmisor). 1.6 Factor de directividad de la antena, M*Relacin entre la densidad de flujo de potencia en la direccin deseada y el valor medio de la dens

12、idad de flujo de potencia en crestas en el diagrama de directividad de la antena, en el sector de interferencia. Es equivalente al promedio de la mejora de la relacin seal/interferencia conseguida con el empleo de la antena real en lugar de una antena istropa en el espacio libre; 2. que la antena no

13、rmal mnima tenga un factor de directividad dado por: M = 0,1 f 2siendo la frecuencia de trabajo en MHz; 3. que la antena normal econmica tenga un factor de directividad expresado por: M = 0,25 f 24. que para una potencia radiada de 5 kW o ms, el coeficiente de directividad M de la antena utilizada d

14、eber ser igual o superior al de la antena normal mnima; 5. que para una potencia radiada de 10 kW o ms, se utilicen, en lo posible, antenas de rendimiento no inferior al de la antena normal econmica; 6. que para potencias de transmisin inferiores a 5 kW, la densidad del flujo de potencia en el secto

15、r de interferencia no exceda el valor obtenido con una antena normal mnima que radie una potencia total de 5 kW; 7. que para reducir los efectos de interferencia, el coeficiente de directividad M de la antena de recepcin deber ser igual o mayor que el de una antena normal mnima y que, en lo posible,

16、 estas caractersticas sean equivalentes a las de la antena normal econmica. Si para determinar el factor de directividad M de la antena se utilizan valores de ganancia calculados segn frmulas establecidas en la hiptesis de que la intensidad de la corriente es constante, conviene aplicar una correcci

17、n para tener en cuenta la disminucin de intensidad de la corriente a lo largo de la antena real. Los mtodos que hay que utilizar para esta correccin se indican en el anexo 1. No se fija una polarizacin ni un tipo de antena preferentes. La polarizacin horizontal ofrece mejores caractersticas de refle

18、xin en el suelo y alguna reduccin, en la recepcin, de la interferencia ocasionada por el ruido artificial. En los casos de reflexin en el agua del mar o en un terreno de muy alta conductividad, la polarizacin vertical puede mejorar el rendimiento en los pequeos ngulos necesarios en los trayectos lar

19、gos. Esta importante consideracin se ha tenido en cuenta en el clculo de M, donde se introduce un factor de ponderacin 10/, siendo el ngulo vertical de radiacin ptima. No es necesario que las antenas de transmisin y de recepcin tengan las mismas caractersticas de polarizacin, ya que la polarizacin a

20、dquiere un carcter aleatorio en el proceso de propagacin ionosfrica. _ *El anexo 1 explica la determinacin del valor del factor de directividad para una antena dada. Rec. UIT-R F.162-3 3 Los valores del factor M elegidos se basan principalmente en los datos medidos del rendimiento de antenas rmbicas

21、 y de sistemas de antenas tpicos. Las caractersticas de radiacin en la zona de interferencia de las antenas rmbicas simples son, por lo general, algo inferiores a las de otros tipos de antenas (por ejemplo, sistemas de antenas de media onda), hecho que tambin se ha tenido en cuenta en el clculo de M

22、. A condicin de que se elijan correctamente los parmetros, el rendimiento de los distintos tipos de antenas que posean el mismo factor M ser comparable; 8. que se consulte el anexo 1 para los valores de directividad y de sector de servicio; 9. que se consulte el anexo 2 para una explicacin pormenori

23、zada de las antenas directivas; 10. que se consulte el anexo 3 para una descripcin de las redes de antenas directivas con reflector aperidico. ANEXO 1 Valores de directividad y de sector de servicio En el cuadro 1 siguiente figuran los valores de directividad y de sector de servicio correspondientes

24、 a los valores M especificados para la antena normal mnima y para la antena normal econmica, respectivamente: CUADRO 1 La ganancia de antena con relacin a un dipolo de media onda sobre el suelo puede obtenerse substrayendo 8 dB del valor de G0. Advirtase que el valor de S representa el lmite mnimo d

25、e directividad especificada y se ha obtenido suponiendo que por lo menos el 40% de la potencia total se radia en el haz principal (este porcentaje se obtiene con muchas antenas rmbicas). Cuando se conoce (como ocurre a menudo) la ganancia (en potencia) de la antena (vase el nmero S1.160 del Reglamen

26、to de Radiocomunicaciones), conviene hacer la correccin adecuada, al calcular la directividad, para tener en cuenta el rendimiento de la antena. Frecuencia de trabajo Antena normal mnima Antena normal econmica 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

27、18,3 32 57 22,1 21 20 40 19,4 28 100 23,3 18 4 Rec. UIT-R F.162-3 ANEXO 2 Empleo de antenas directivas en las bandas de frecuencias comprendidas entre 4 y 28 MHz 1. Introduccin En el presente anexo se plantea el problema de especificar, para los distintos servicios y para diferentes distancias, norm

28、as razonables de directividad de las antenas en las bandas de frecuencias comprendidas entre 4 y 28 MHz, teniendo debidamente en cuenta las consideraciones de carcter econmico. La proposicin que en este anexo se hace se aplica principalmente a los enlaces entre puntos fijos de ms de 4 000 km de long

29、itud, pero podra aplicarse, con las modificaciones adecuadas, a circuitos de menor longitud. La tcnica propuesta requiere conocer la ganancia de la antena de que se trate y el ngulo de abertura en elevacin y en acimut, de su haz principal de radiacin. De estos datos puede derivarse un factor de dire

30、ctividad que, combinado con ciertos otros factores, por ejemplo, potencia del transmisor y precio de costo, puede servir para evaluar la idoneidad de una antena en una aplicacin determinada. 2. Proposicin Las antenas con una determinada directividad que radien toda la potencia en un solo haz pueden

31、considerarse como las de mejor rendimiento de su clase. Los sistemas de telecomunicacin que utilicen tales antenas en la transmisin y en la recepcin podran explotarse en una frecuencia comn con arreglo a una distribucin especial dada, sin temor a interferencias mutuas, siempre que cada una de las an

32、tenas receptoras vea nicamente la antena transmisora deseada. Con esta disposicin ideal, el nmero de sistemas que pueden funcionar en una misma frecuencia podra aumentarse en funcin de la ganancia de las antenas, dada la menor abertura angular de stas. Partiendo de ciertas hiptesis que simplifican e

33、l problema y que estn perfectamente justificadas, puede demostrarse que existe con mucha aproximacin la siguiente relacin fija entre la directividad (con relacin a un radiador istropo) y la abertura de este haz nico (con relacin a cero): G = P0P= 32 2(2 4) 00= K00(1) (0y 0representan, respectivament

34、e, la abertura angular horizontal y vertical, expresada en radianes, y P y P0la potencia total radiada, respectivamente, por la antena ideal y por el radiador istropo, necesaria para producir la misma intensidad de campo en la direccin deseada). Las antenas utilizadas en la prctica no responden del

35、todo a este ideal, ya que radian (o reciben) parte de su potencia en direcciones distintas de la del haz principal. Siendo G la directividad de una antena de este tipo y 0, 0 las aberturas angulares de su haz principal, de la ecuacin (1) se desprende que la potencia radiada total en ese haz ser: P =

36、 P00 0K(2) Si este valor representa una fraccin, q, de la potencia radiada total, G = P0qP= Kq0 0(3) sea q = G 0 0K(4) Rec. UIT-R F.162-3 5 Por consiguiente, a base de las caractersticas medidas o calculadas de una antena se puede determinar la eficacia de su radiacin, es decir, la fraccin de la pot

37、encia radiada total dirigida al haz principal. La potencia radiada fuera del haz principal de una antena transmisora capaz de producir seales interferentes viene dada por: P0()1 qGSi esta potencia se distribuye de manera uniforme en el hemisferio residual que queda fuera del arco lunar 0, el flujo m

38、edio de potencia ser: P0()1 q()2 0 GPuesto que el flujo mximo en el haz principal es P0/4, puede decirse que: Flujo mximo de potencia de la seal deseadaFlujo medio de potencia de la seal interferente= G ()2 0()1 q 4(5) Como nadie ignora, la distribucin espacial del flujo fuera del lbulo principal va

39、ra considerablemente, por lo que pueden hallarse valores muy superiores al valor medio. Convendra expresar esta circunstancia como una distribucin de probabilidad de modo tal que la reduccin de la relacin seal/ruido que motiva se exprese en funcin del factor de directividad de la antena. Para ello h

40、ay que conocer la distribucin del flujo en los lbulos secundarios de gran nmero de antenas reales; sin embargo, como la informacin de que se dispone al respecto es insuficiente, la cuestin debe abordarse de otro modo. El mtodo utilizado consiste en hallar un factor de directividad de la antena basad

41、o en la hiptesis de que toda la potencia radiada en direcciones distintas de la del haz principal representa un nmero de lbulos secundarios de igual amplitud y en efectuar un ajuste cuando las amplitudes de los distintos lbulos secundarios puedan influir de modo significativo en un problema determin

42、ado, por ejemplo, en el estudio de la comparticin de frecuencias. Si se utiliza para los lbulos secundarios la misma distribucin de potencia (coseno cuadrado) que la supuesta para el haz principal: Ge8Ge6Gf8Gf6FmxFmedio2= 222 4= 3,36 (5,3 dB) que puede escribirse: Flujo mximo de potencia de la seal

43、deseadaFlujo mximo de potencia de la seal interferente= G ()2 0()1 q 4 3,36(6) Para tener en cuenta la llamada adaptacin de propagacin de la antena hay que introducir otra modificacin en esta frmula; los estudios realizados han puesto de manifiesto que, a distancias largas ( 4 000 km), la calidad de

44、l circuito aumenta a medida que se reduce el ngulo vertical del haz principal de la antena. 6 Rec. UIT-R F.162-3 Para tener en cuenta este efecto se aplica un factor de ponderacin (adecuado para ngulos verticales iniciales comprendidos entre 5 y 25); la ecuacin relativa al factor de directividad de

45、la antena se convierte en: M = G ()2 0()1 q 4 3,36 10my, si 0, 0 se expresan en grados: M = G ()360 0241,9 m(1 q)(7) donde: q = G 0 0176 600G : directividad de la antena con relacin a un radiador istropo (se expresa generalmente como una relacin, salvo indicacin en contrario) 0 : abertura angular de

46、l haz principal en el plano horizontal (grados) (con relacin a los primeros puntos mnimos) 0 : anchura angular del haz principal en el plano vertical (grados) (con relacin a los primeros puntos mnimos) m: ngulo vertical mximo del haz principal (grados). Para las distancias inferiores a 4 000 km, se

47、puede reemplazar el valor de este factor por la altura de la antena elegida de modo que se adapte a las condiciones de propagacin del trayecto. 3. Determinacin de la directividad Cuando se conocen las caractersticas medidas de las antenas, en particular la ganancia (de potencia) y las aberturas angu

48、lares de los haces, es fcil calcular el coeficiente de directividad M, sabiendo el rendimiento de potencia que da la antena. No obstante, a menudo es necesario hacer una estimacin a partir de las especificaciones de un proyecto y se requiere especial atencin en el caso de las antenas rmbicas, aunque se puede prever con suficiente precisin las dimensiones del lbulo principal y el ngulo vertical mximo de elevacin mediante un clculo en el que se supone una corriente constante en los hilos de la antena, la g