ITU-R INFORME SM 2155 SPANISH-2009 Man-made noise measurements in the HF range《高频范围内的人造噪声测量》.pdf

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1、 Informe UIT-R SM.2155 (09/2009)Medicin del ruido artificial en la gamade ondas decamtricasSerie SMGestin del espectroii I. UIT-R SM.2155 Prlogo El Sector de Radiocomunicaciones tiene como cometido garantizar la utilizacin racional, equitativa, eficaz y econmica del espectro de frecuencias radioelct

2、ricas por todos los servicios de radiocomunicaciones, incluidos los servicios por satlite, y realizar, sin limitacin de gamas de frecuencias, estudios que sirvan de base para la adopcin de las Recomendaciones UIT-R. Las Conferencias Mundiales y Regionales de Radiocomunicaciones y las Asambleas de Ra

3、diocomunicaciones, con la colaboracin de las Comisiones de Estudio, cumplen las funciones reglamentarias y polticas del Sector de Radiocomunicaciones. Poltica sobre Derechos de Propiedad Intelectual (IPR) La poltica del UIT-R sobre Derechos de Propiedad Intelectual se describe en la Poltica Comn de

4、Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI a la que se hace referencia en el Anexo 1 a la Resolucin UIT-R 1. Los formularios que deben utilizarse en la declaracin sobre patentes y utilizacin de patentes por los titulares de las mismas figuran en la direccin web http:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/es, donde tambin

5、aparecen las Directrices para la implementacin de la Poltica Comn de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI y la base de datos sobre informacin de patentes del UIT-R sobre este asunto. Series de los Informes UIT-R (Tambin disponible en lnea en http:/www.itu.int/publ/R-REP/es) Series Ttulo BO Distribucin por s

6、atlite BR Registro para produccin, archivo y reproduccin; pelculas en televisin BS Servicio de radiodifusin sonora BT Servicio de radiodifusin (televisin) F Servicio fijo M Servicios mviles, de radiodeterminacin, de aficionados y otros servicios por satlite conexos P Propagacin de las ondas radioelc

7、tricas RA Radio astronoma RS Sistemas de deteccin a distancia S Servicio fijo por satlite SA Aplicaciones espaciales y meteorologa SF Comparticin de frecuencias y coordinacin entre los sistemas del servicio fijo por satlite y del servicio fijo SM Gestin del espectro Nota: Este Informe UIT-R fue apro

8、bado en ingls por la Comisin de Estudio conforme al procedimiento detallado en la Resolucin UIT-R 1. Publicacin electrnica Ginebra, 2010 UIT 2010 Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin previa autorizacin escrita por parte de la

9、UIT. I. UIT-R SM.2155 1 INFORME UIT-R SM.2155 Medicin del ruido artificial en la gama de ondas decamtricas (2009) 1 Introduccin y antecedentes El ruido radioelctrico procedente de fuentes diversas introduce un cierto nivel no deseado de radiofrecuencia de fondo a la entrada de todo receptor, que deb

10、en superar las seales deseadas para que stas puedan recibirse. En la Recomendacin UIT-R P.372 se define el trmino ruido radioelctrico, sus diferentes fuentes y los valores medios de cada una. Por debajo de 1 GHz, puede predominar el ruido de una o varias de las siguientes fuentes, dependiendo de la

11、frecuencia: Ruido galctico Ruido atmosfrico debido al rayo Ruido artificial. En la gama de frecuencias de las ondas decamtricas suele haber una combinacin de ruido atmosfrico y artificial, mientras que en la gama de ondas mtricas/decimtricas predomina el ruido artificial. La principal fuente de ruid

12、o atmosfrico es el rayo. Sus valores promedios se conocen bien y es poco probable que varen considerablemente en mucho tiempo. Sin embargo, el ruido artificial es la suma acumulativa de todas las emisiones no deseadas procedentes de diversos equipos elctricos y electrnicos, con inclusin de las emisi

13、ones procedentes de los sistemas de telecomunicaciones almbricos, tales como las lneas de tensin, las redes de rea local, etc. El nivel de ruido artificial depende sobremanera de la densidad y la naturaleza de estas fuentes que emiten ruido, que adems podra cambiar considerablemente en algunos aos.

14、En el presente Informe se muestra las formas de medir el ruido artificial en la prctica por debajo de 30 MHz. Debido a la propagacin, la densidad de ocupacin de frecuencias y la carencia de antenas sin prdidas en la prctica, la medicin del ruido radioelctrico por debajo de 30 MHz es mucho ms difcil

15、de realizar que a frecuencias ms altas. Una parte importante del ruido radioelctrico es el ruido artificial procedente de emisiones no deseadas de dispositivos elctricos y electrnicos. Estas emisiones se pueden clasificar del modo siguiente: Ruido blanco gaussiano: emisiones que presentan una distri

16、bucin similar a la del ruido, en una anchura de banda que por lo general es mayor que la anchura de banda de medicin. Ruido impulsivo: emisiones que aparecen slo durante un cierto porcentaje del tiempo, y que suelen consistir en trenes de impulsos (rfagas) de duracin breve y limitada y que en ocasio

17、nes se repiten con un cierto periodo (frecuencia de repeticin de impulsos, FRI). Ruido procedente de una sola portadora (SCN): emisiones con una amplitud ms o menos constante y una anchura de banda menor que la anchura de banda de medicin. En la Recomendacin UIT-R P.372 se define el ruido artificial

18、 como la suma de mltiples emisiones procedentes de un nmero indeterminado de fuentes. Por lo general, el ruido SCN se recibe de una sola fuente y, por ende, queda excluido de la definicin de ruido artificial. Al medir el ruido radioelctrico es preciso seleccionar el lugar y la frecuencia de medicin

19、para asegurarse de que esta parte del ruido artificial no predomine en los resultados. Si bien la suma acumulativa de muchas fuentes que emiten SCN y ruido blanco gaussiano se adicionan rpidamente en el receptor para forma una seal similar al ruido blanco gaussiano, esto no es cierto en el caso de m

20、uchas fuentes de ruido impulsivo: Si se registra durante largo tiempo ruido artificial que contiene impulsos 2 I. UIT-R SM.2155 procedentes de varios cientos de fuentes distintas, las caractersticas impulsivas siguen siendo perceptibles. En la Recomendacin UIT-R SM.1753 figuran directrices sobre la

21、medicin y evaluacin de ruido radioelctrico en todas las gamas de frecuencias. En el presente informe se describe con mayor detalle las mediciones de ruido, especialmente en la gama de ondas decamtricas, en particular la evaluacin de ruido impulsivo y la separacin entre el ruido artificial y el atmos

22、frico. Este mtodo corresponde al Tipo C de medicin en la Recomendacin UIT-R SM.1753. En el informe tambin se describe, a ttulo de ejemplo, el sistema de medicin de ruido artificial utilizado en Alemania y los resultados obtenidos con el mismo. 2 Parmetros caractersticos del ruido artificial 2.1 Ruid

23、o blanco gaussiano En el caso del ruido blanco gaussiano basta con medir el valor eficaz (rms) del ruido artificial, integrado a lo largo de un periodo de tiempo suficientemente largo (por ejemplo, 1 s). Para ello, normalmente se aplica el detector RMS al receptor de medicin, se registran los result

24、ados y luego se promedian a lo largo del intervalo de tiempo deseado (por ejemplo,1 h). 2.2 Ruido impulsivo La curva que representa la amplitud de las fuentes de ruido impulsivo respecto al tiempo no suele ser rectangular, sino que estas fuentes emiten una serie de impulsos muy breves que pueden con

25、siderarse rfagas (vase la Fig. 1). FIGURA 1 Amplitud respecto al tiempo de una fuente de ruido impulsivo caracterstica Informe SM.2155-01tARfagaImpulsoLos parmetros que revisten especial inters para caracterizar el ruido impulsivo y la posible interferencia que pueden causar a los receptores de radi

26、ocomunicaciones, son los siguientes: Nivel del impulso o la rfaga Longitud del impulso o la rfaga Periodo de repeticin del impulsos o rfagas Porcentaje del tiempo total del impulso o la rfaga. I. UIT-R SM.2155 3 La mayora de los parmetros antes mencionados no pueden medirse directamente. En su lugar

27、, el equipo de medicin tiene que tomar muestras a muy alta velocidad que no estn ponderadas mediante un detector de muestreo de datos en bruto. Los parmetros del ruido impulsivo y su distribucin estadstica se obtienen luego en el proceso de evaluacin. 3 Problemas y soluciones Los problemas que apare

28、cen especialmente en la gama de frecuencias de las ondas decamtricas y sus correspondientes soluciones son los siguientes: a) Para medir el ruido no puede encontrarse una sola frecuencia que est libre de emisiones deseadas o indeseadas durante todo el tiempo de medicin (normalmente 24 h) debido a la

29、 elevada densidad de ocupacin del espectro de ondas decamtricas y la recepcin de emisiones lejanas. Solucin: el sistema de medicin tiene que seleccionar y modificar automticamente la frecuencia de medicin. Justo antes de efectuar la medicin real se barre la gama de frecuencias deseada y luego se uti

30、liza la frecuencia de menor nivel para realizar la medicin. b) El ruido atmosfrico, como el producido por el rayo y algunas emisiones deseadas que se reciben por propagacin de ondas celestes, pueden tener caractersticas idnticas a las del ruido artificial y son difciles de identificar. Ahora bien, s

31、i se desea medir nicamente el ruido artificial, es preciso separar el ruido atmosfrico del artificial causado por fuentes locales. Solucin: las mediciones del ruido artificial se toman simultneamente en dos lugares distintos (el lugar de medicin y el de referencia). La distancia entre los dos vara e

32、ntre 0,5 km y 10 km. El equipo se sincroniza con exactitud. Se parte del supuesto de que las formas de onda caractersticas que se detectan en ambos lugares proceden de la onda celeste y se suprimen del ruido artificial obtenido mediante un proceso de correlacin. c) Debido a la propagacin, las emisio

33、nes producen niveles de seal en recepcin de 100 dB mayores que el nivel de ruido artificial, especialmente las emisiones de los trasmisores de radiodifusin. Esto sobrecargar el equipo de medicin sensible y producir falsos resultados. Solucin: Se utilizan filtros pasabanda antes de la primera etapa d

34、e amplificacin del equipo de medicin. Se suprimen especialmente las bandas de radiodifusin con una atenuacin mnima de 20 dB respecto a la gama de medicin deseada. Esto significa que no pueden emplearse antenas activas con preamplificador integrado, ya que al estar situado delante del filtro el pream

35、plificador se vera siempre sometido a sobrecargas. d) Debido a la propagacin, el nivel de ruido gaussiano blanco en cada gama de frecuencias depender de la hora del da. Por consiguiente, no basta con promediar los resultados de dicho ruido obtenidos a lo largo de todo un da y especificar un solo fac

36、tor de ruido. Solucin: La medicin se realiza durante 24 h. Los resultados se promedian a lo largo de una hora nicamente, por lo que se obtienen 24 valores del ruido blanco gaussiano por cada medicin. e) Debido a las largas longitudes de onda por debajo de 30 MHz, no es posible recurrir a un dipolo s

37、intonizado en el espacio libroeo cualquier otra antena sin prdidas como se supone en la Recomendacin UIT-R P.372. En la prctica la antena de medicin no podr transferir toda la energa disponible desde el campo al receptor. Solucin: Se determina el factor medio de la antena y se utiliza para corregir

38、los valores medidos antes de calcular la factor de ruido externa. 4 I. UIT-R SM.2155 4 Equipo de medicin y configuracin Para medir el ruido artificial en la gama de frecuencias por debajo de 30 MHz, incluido el ruido impulsivo, se necesita el siguiente equipo. CUADRO 1 Equipo de medicin bsico y requ

39、isitos Parte del equipo Requisitos importantes; observaciones Antena de ondas decamtricas Diagrama horizontal: ND Ejemplo: monopolo corto en el suelo con radiales integrados Factor de antena a 5 MHz: 35 dB(1)Factor de antena entre 12 y 30 MHz: 20 dB Cable de alimentacin con ferritas integradas para

40、suprimir las ondas en la cubierta Filtro pasabanda de ondas decamtricas para suprimir las bandas de radiodifusin Supresin 20 dB entre 9-5 000 kHz, 5 600-12 000 kHz, 13 600-19 000 kHz, 21 500-30 000 kHz Atenuacin en la banda pasante 4 dB Amplificador de bajo ruido Gama mnima de frecuencias: 3-30 MHz

41、Ganancia: 15 dB Factor de ruido inferior a 10 MHz: 6 dB Factor de ruido superior a 10 MHz: 3 dB Receptor de medicin Analizador FFT o analizador de barrido Velocidad de muestreo: 20 kHz(2)Tiempo de adquisicin/barrido: 1 s(3)Interfaz para la transferencia de datos en tiempo real al computador Anchura

42、de banda de resolucin: 10 kHz(2)Computador con software de control Configura y controla el receptor de medicin Almacena datos Sincroniza el equipo(4)(1)El factor de antena es el factor de conversin que se aplica al convertir la tensin de la antena en intensidad de campo. Se suele expresar en dB y se

43、 utiliza del modo siguiente: E = U + AF siendo: E: Intensidad de campo elctrico (dB(V/m) U: Tensin de salida de la antena (dB(V) AF: Factor de antena (dB). Obsrvese que en el caso de antenas directivas tiene que utilizarse exclusivamente un factor de antena promedio, integrado para todos los posible

44、s acimuts y ngulos de elevacin. Cuando las fuentes de ruido estn distribuidas uniformemente, la potencia de ruido recibida por una antena directiva de medicin y por una antena isotrpica terica son idnticas. En este contexto, el factor de antena promedio se obtiene aplicando una correccin adecuada a

45、la ganancia de la antena en la direccin especfica. (2)La anchura de banda de medicin se ajusta a la del sistema de radiodifusin por debajo de 30 MHz y su separacin de canales, que es DRM con una separacin de canales de 10 kHz y una anchura de banda mxima de 20 kHz. Al utilizar una mayor anchura de b

46、anda de resolucin se reduce la probabilidad de encontrar una frecuencia libre para la medicin. El impulso ms corto que puede adquirirse completamente con una anchura de banda de resolucin de 10 kHz es 2/20 kHz = 100 s. Para adquirir un determinado impulso, la velocidad de muestreo tiene que ser como

47、 mnimo el doble de la anchura de banda de resolucin. (3)Un tiempo de adquisicin o de barrido de 1 s permite detectar frecuencias de repeticin de impulsos/rfagas de hasta 2 Hz. Las emisiones peridicas con menor frecuencia de repeticin se supone que son ms lentas que la velocidad mxima de trama de cua

48、lquier transmisin digital. Por consiguiente, el efecto de perturbacin de estas seales ser similar al de un solo impulso. (4)Para sincronizar el equipo entre el lugar de medicin y el de referencia puede recurrirse a, por ejemplo, un dispositivo externo como el DCF77 o mdulos GPS. I. UIT-R SM.2155 5 Para efectuar la medicin se utiliza la siguiente configuracin: FIGURA 2 Configuracin bsica de medicin Informe SM.2155-02Receptor de medicinMdulo detemporizacin/GPS Pasabanda Preamp.RS232/USBIEC- Bus/LANAntena exteriorComputadorAntena demedicin5 Procedimiento de medicin Segn s