ITU-R M 1314-1 SPANISH-2005 Reduction of unwanted emissions of radar systems operating above 400 MHz《减少运行在400 MHz以上的雷达系统的无用发射 问题ITU-R 202 8》.pdf

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1、 Rec. UIT-R M.1314-1 1 RECOMENDACIN UIT-R M.1314-1*Reduccin de las emisiones no deseadas de los sistemas de radar que funcionan por encima de 400 MHz (Cuestin UIT-R 202/8) (1997-2005) Cometido En esta Recomendacin se suministra informacin sobre los factores de diseo que afectan a las emisiones no de

2、seadas de los transmisores de radar que deben tenerse en cuenta durante el diseo de radares. Se recomienda tambin que se utilicen, cuando sea posible, ciertos tipos de dispositivos de salida del transmisor para reducir al mnimo las emisiones no deseadas. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,

3、 considerando a) que el espectro radioelctrico utilizable por el servicio de radiodeterminacin es limitado; b) que el servicio de radionavegacin es un servicio de seguridad, como indica el nmero 4.10 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) y que, adems, algunos otros tipos de sistemas de radar, t

4、ales como los radares meteorolgicos, pueden efectuar funciones relacionadas con la seguridad de la vida humana; c) que la anchura de banda necesaria de las emisiones de las estaciones de radar del servicio de radiodeterminacin es grande, a fin de que estas estaciones puedan efectuar correctamente su

5、 funcin; d) que los nuevos sistemas basados en tcnicas emergentes pueden utilizar tecnologas digitales u otras que son ms sensibles a la interferencia de las emisiones no deseadas de radares debido a la elevada potencia de cresta de stos; e) que el UIT-R est estudiando el tema de la utilizacin efica

6、z del espectro radioelctrico por los sistemas de radar; f) que las emisiones no deseadas de los sistemas de radar pueden causar en ciertos casos una interferencia a los sistemas de otros servicios de radiocomunicacin que funcionan en bandas adyacentes y armnicamente relacionadas; g) que el Apndice 3

7、 del RR especifica los mximos niveles de potencia permitidos para las emisiones no esenciales o las emisiones en el dominio no esencial y que la Recomendacin UIT-R SM.1541 especifica los lmites de las emisiones fuera de banda para los radares de radiodeterminacin, *Esta Recomendacin debe sealarse a

8、la atencin de la Organizacin Martima Internacional (OMI), de la Organizacin de Aviacin Civil Internacional (OACI), del Comit Internacional Radiomartimo (CIRM), de la Organizacin Meteorolgica Mundial (OMM) y de las Comisiones de Estudio 1 y 9 de Radiocomunicaciones. 2 Rec. UIT-R M.1314-1 recomienda 1

9、 que para reducir las emisiones no deseadas se utilice la informacin sobre los factores de diseo del transmisor de radar que afectan a las caractersticas de las emisiones no deseadas de los mismos que figura en el Anexo 1; 2 que se utilicen, cuando sea posible, la mejor tecnologa disponible de dispo

10、sitivos de salida de radar para reducir los niveles no armnicos de las emisiones no esenciales de radar; 3 que se utilicen, en caso necesario y cuando sea posible, filtros de salida de radar para reducir las emisiones no deseadas de radar. Anexo 1 Reduccin de las emisiones no deseadas de los sistema

11、s de radar 1 Introduccin Para hacer mxima la eficacia futura de la utilizacin del espectro, los transmisores de radar deben elegirse, disearse y construirse de forma que la emisin espectral tenga una cada lo ms rpida posible, dadas las limitaciones en cuanto a comportamiento del radar, su tamao, su

12、coste, su peso, su fiabilidad, su capacidad de mantenimiento, etc. La tasa de cada de la curva de emisin espectral (caractersticas de la emisin fuera de banda) y el nivel mnimo de la emisin (emisiones no esenciales) vienen determinados por los circuitos y la arquitectura del transmisor, as como por

13、el tipo de onda transmitida. A continuacin se examinan estos factores. 2 Factores de diseo de radares La funcin o misin de un radar determina en gran medida el diseo del mismo. Las emisiones de un radar son muy variadas (entre ellas, la navegacin, la observacin meteorolgica, la determinacin de la ve

14、locidad del viento, la vigilancia, la obtencin de imgenes y cartografa, el seguimiento del terreno, el altmetro, etc.) y requieren, en general, caractersticas de funcionamiento exclusivas. Estas misiones determinan algunos parmetros que no estn bajo el control del diseador del radar los cuales reper

15、cuten directamente en factores de diseo del radar, tales como la potencia del transmisor requerida, la seleccin de la forma de onda y del dispositivo de salida del transmisor, la ganancia de antena en sensibilidad del receptor, la resolucin en distancia y azimut y la cobertura Doppler. El compromiso

16、 adecuado entre los factores de diseo del radar para mejorar el control del espectro de emisin es un aspecto clave en la mejora de la compatibilidad entre los sistemas de radar y otros servicios. 3 Seleccin y conformacin del tipo de onda La eleccin del tipo de onda por impulsos y la manera en que se

17、 conforma sta tambin puede tener una influencia importante en el control del espectro y de ah en la compatibilidad. La mayora de los radares, especialmente los que utilizan un nico oscilador de potencia o amplificador de potencia, estn limitados por consideraciones de eficacia de energa y disipacin

18、del calor, para utilizar impulsos con amplitud prcticamente constante, excepto durante breves transiciones en sus Rec. UIT-R M.1314-1 3 impulsos. Ello limita los tipos de onda que pueden elegirse. No obstante, an cuando se aplique esa limitacin, las opciones restantes pueden provocar un efecto impor

19、tante en el espectro de emisin. Los tipos de onda de radar pueden clasificarse en el primer nivel como de impulso plano o de impulso no modulado (con el designador de emisin P0) y ondas con modulacin dentro del impulso. Dicha modulacin sirve generalmente para implementar la compresin de impulsos, au

20、nque se da la excepcin del caso de tipos de ondas utilizados para atacar sistemas de antenas con direccin por frecuencias. La modulacin dentro del impulso puede a su vez dividirse en las subcategoras siguientes: impulsos continuos MF o por segmentos; impulsos de segmentos escalonados; impulsos escal

21、onados en frecuencia, utilizados en los radares dirigidos por frecuencia; impulsos discretamente codificados. Desde el punto de vista del control de la emisin espectral, un principio rector en la seleccin y conformacin de un tipo de onda es el de eliminacin de discontinuidades en todas las posibles

22、derivaciones de la onda, pues ello determina la pendiente de cada final del espectro, en dB/dcada de desviacin de la frecuencia. Los diversos tipos de onda impulsiva se distinguen de esta manera por las diferencias entre sus transiciones de amplitud, fase y frecuencia dentro del impulso. Todas las o

23、ndas impulsivas, evidentemente, contienen rampas de elevacin y de cada en la envolvente general. Siendo los dems parmetros iguales, conviene tener rampas de elevacin y cada graduales y suaves. No obstante, no todos los dems parmetros son siempre iguales. En particular, los impulsos generados en disp

24、ositivos de campo transversal han de tener rampas de elevacin rpidas para evitar la excitacin de modos oscilatorios espurios que empeoraran el espectro. Cuando se utilizan amplificadores con dispositivos distintos de los de campo transversal, las rampas de subida suaves y graduales ayudan a controla

25、r el espectro. Dicha implementacin podra an as ser difcil porque la disipacin en el amplificador de potencia suele ser elevada, cuando los amplificadores no se excitan en un punto cercano de la saturacin; ello puede dar lugar a la utilizacin de rampas de elevacin y de cada rpidas, an cuando las osci

26、laciones espurias no constituyan un problema. La modulacin de frecuencia continua o los tipos de onda por segmentos con una relacin de compresin de impulsos o un producto anchura de banda-anchura de impulso elevado presentan ndices de cada espectral muy agudos. Ello se aplica a los tipos de onda MF

27、lineales y no lineales. La contribucin principal de las componentes espectrales no deseadas de estos tipos de onda se produce al utilizar rampas de elevacin cortas en los impulsos. Los tipos de onda de segmento escalonado tienen frecuencias individuales constantes que aumentan o disminuyen de forma

28、montona a lo largo del impulso. Pueden considerarse como un subconjunto de la modulacin por segmentos con frecuencia continua. No obstante, las formas de onda de segmento escalonado as como las de frecuencia escalonada no montona que se utilizan con sistemas de antena controlados en frecuencia prese

29、ntan espectros de emisin peores que los de las formas de onda por segmentos MF continuos. Ello es consecuencia de las discontinuidades en el tipo de onda. Podra ser factible eliminar estas discontinuidades implementando la modulacin por segmentos escalonados de forma que se mantenga la continuidad d

30、e la fase en las uniones entre escalones de frecuencia. No obstante, an en ese caso, las discontinuidades de la primera derivada que no aparecen en las formas de onda MF continuas autnticas permanecern, de forma que el espectro no ser tan bueno como el de un impulso MF continuo con una relacin de co

31、mpresin de impulsos comparable. 4 Rec. UIT-R M.1314-1 Tambin hay ciertos tipos de onda con codificacin polifase de las que es prototipo la onda de codificacin polifase de Frank que se aproxima efectivamente a los tipos de onda de segmentos, es decir, se aproxima a tipos de onda codificados continuam

32、ente1. No obstante, estos tipos de onda contienen escalones abruptos de fase, de forma que su espectro no cae tan rpidamente como los de las formas de onda por segmentos MF continuos. Aqu, las formas de onda de radar con codificacin discreta se refieren a las que no se asemejan en forma alguna a los

33、 tipos de onda MF continua. Como se excluyen las de codificacin polifase, las formas de onda de radar codificadas ms discretamente pueden dividirse a su vez en tipos de codificacin bifase y de codificacin por frecuencia. Los tipos de onda de cada una de estas categoras pueden utilizar cdigos Barker

34、y cdigos de secuencia binaria seudoaleatoria. A falta de otros perfeccionamientos, los tipos de onda con codificacin de fase discreta, presentan transiciones abruptas entre segmentos de fase constante (lo mismo se aplica a los cdigos de Frank y a otros cdigos polifase). Como consecuencia de ello, su

35、 espectro cae slo a 20 dB/dcada. No obstante, se dispone de ciertas opciones que pueden mejorar el espectro de los tipos de onda con codificacin de fase. En principio, el espectro de la forma de onda de ataque (excitacin) de RF puede producirse de forma que caiga arbitrariamente, filtrando los tipos

36、 de onda de modulacin o las ondas de excitacin de bajo nivel moduladas (en FI o en RF). No obstante, estas ventajas pueden anularse en la prctica mediante un recrudecimiento espectral que se produce en el amplificador de potencia del transmisor y en los receptores del entorno. Cuando se utiliza el f

37、iltrado premodulacin, la transicin de segmento a segmento es gradual y no abrupta, pero los tipos de onda bifase y los de tipo polifase que contienen transiciones de fase de 180, los nulos o los mnimos permanecen en la envolvente de la onda, porque dicha envolvente pasa por cero durante las transici

38、ones entre una fase y otra. Ello no constituye un problema en s, pero se reducen las ventajas obtenidas mediante otros dos factores. Un factor es la conversin entre la modulacin de amplitud y de fase que se produce en los dispositivos del amplificador de potencia. La modulacin de fase extraa resulta

39、nte ampla el espectro. Otra desventaja es que toda alimentacin que se produzca en las etapas de amplificacin de potencia del transmisor o en los receptores vctima tiende a reintroducir transiciones abruptas en la onda con mnimos. Estos escalones abruptos se traducen en bandas laterales espectrales n

40、o deseadas con bordes espectrales que nuevamente caen a slo 20 dB/dcada. Es posible reducir esos recrudecimientos espectrales de forma considerable. Para ello se construyen tipos de onda de excitacin (bajo nivel de excitacin) que mantienen una envolvente casi constante no slo durante los intervalos

41、de subimpulso estable, sino tambin durante las transiciones de fase. En dichos tipos de onda, las transiciones de fase de 180 consisten en rotaciones de la fase de la portadora a lo largo de un semicrculo en el plano I-Q, o real-imaginario, en lugar de movimientos a lo largo de los ejes I o Q que pa

42、san por el origen. Ello puede lograrse mediante moduladores en cuadratura y circuitos adecuados de conformacin de onda. Una categora alternativa de tipos de onda con codificacin discreta es la de modulacin por desplazamiento de frecuencia con fase continua (CPFSK). Estas formas de onda son fundament

43、almente las mismas que las denominadas de modulacin por desplazamiento mnimo (MDM) utilizadas en algunos sistemas de comunicacin. Aunque en ocasiones se las denomina ondas con modulacin por desplazamiento de fase, van en realidad codificadas en frecuencia, porque la fase cambia continuamente, mientr

44、as que en su forma bsica no filtrada, la frecuencia instantnea cambia abruptamente y permanece constante a lo largo de cada subimpulso. No hay 1Las formas de onda por segmentos se conocen en algunos casos como formas de ondas codificadas, aun cuando su codificacin no sea discreta. Rec. UIT-R M.1314-

45、1 5 discontinuidades en la propia forma de onda, pero las hay en la primera derivada. En consecuencia, el espectro se aproxima a asntotas que caen a una tasa de 40 dB/dcada. Adems, estos tipos de onda tienen una envolvente constante, incluso durante las transiciones de subimpulsos, de forma que son

46、intrnsecamente inmunes a los problemas de recrudecimiento espectral que se producen en los tipos de onda codificadas en fase (como los tipos de onda con barrido de frecuencia no tienen subimpulsos, tambin son inmunes al recrudecimiento espectral al limitar la conversin de modulacin de amplitud a mod

47、ulacin de fase). En los sistemas de comunicacin, el filtrado premodulacin de los tipos de onda MDM se utiliza ampliamente. Se prev que dicho filtrado pueda tambin aplicarse en los radares, en cuyo caso la cada del espectro de emisin podra tericamente ser mayor de 40 dB/dcada. Aunque conviene lograr

48、una cada aguda del espectro de emisin, no deben olvidarse las consecuencias en la resolucin de distancia y en la cobertura Doppler, que generalmente se expresan mediante la forma de la funcin de ambigedad. Dicha funcin representa la magnitud de la seal de salida que evoca el retorno desde un blanco

49、puntual y que es producida mediante un filtro adaptado a la seal transmitida. La funcin de ambigedad depende del alcance (retardo temporal) y de la deriva Doppler del retorno del blanco. Como ejemplo extremo, un tipo de onda impulsiva rectangular MF lineal con un producto tiempo-anchura de banda infinito (es decir relacin de compresi