ITU-R P 619-1 SPANISH-1992 PROPAGATION DATA REQUIRED FOR THE EVALUATION OF INTERFERENCE BETWEEN STATIONS IN SPACE AND THOSE ON THE SURFACE OF THE EARTH《空间站和地球表面站之间干扰评估所要求的传播数据》.pdf

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1、 Rec. UIT-R P.619-1 1 RECOMENDACIN UIT-R P.619-1*DATOS DE PROPAGACIN NECESARIOS PARA EVALUAR LA INTERFERENCIA ENTRE ESTACIONES EN EL ESPACIO Y ESTACIONES SOBRE LA SUPERFICIE DE LA TIERRA (Cuestin UIT-R 208/3) (1986-1990-1992) Rc. 619-1 La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) qu

2、e para la evaluacin adecuada de la interferencia entre estaciones en el espacio y estaciones en la superficie de la Tierra es necesario disponer de datos de propagacin apropiados basados en factores atmosfricos y del terreno; b) que los datos disponibles hasta la fecha no permiten establecer mtodos

3、fiables de prediccin que ofrezcan una precisin suficiente en todas las regiones del mundo; c) que existen, sin embargo, varios mtodos que permiten obtener una precisin suficiente, en algunas regiones por lo menos, recomienda que, para calcular la interferencia entre estaciones en el espacio y estaci

4、ones situadas en la superficie de la Tierra, las administraciones utilicen los mtodos de clculo expuestos en el anexo 1 en relacin con la propagacin. ANEXO 1 1. Introduccin La interferencia entre estaciones terrenales y espaciales, entre estaciones espaciales de un mismo sistema y entre estaciones e

5、spaciales pertenecientes a sistemas distintos puede seguir muchos trayectos, a saber: 1.1 Interferencia entre estaciones espaciales y estaciones terrenas no pertenecientes a un mismo sistema Modo B1: Transmisin desde una estacin espacial perteneciente a un sistema espacial que provoca interferencia

6、en la recepcin de una estacin terrena perteneciente a otro sistema espacial. Modo B2: Transmisin desde una estacin terrena perteneciente a un sistema espacial que provoca interferencia en la recepcin de una estacin espacial perteneciente a otro sistema espacial. 1.2 Interferencia entre estaciones es

7、paciales y estaciones terrenales Modo C1: Transmisin desde una estacin espacial que provoca interferencia en la recepcin de una estacin terrenal. Modo C2: Transmisin desde una estacin terrenal que provoca interferencia en la recepcin de una estacin espacial. Los tres mecanismos principales de degrad

8、acin que dan lugar a estos trayectos de interferencia son los debidos a la propagacin con cielo despejado, la dispersin por precipitacin y la atenuacin diferencial en trayectos Tierra-espacio adyacentes. A continuacin se consideran estos mecanismos. Los efectos de la ionosfera en la propagacin Tierr

9、a-espacio se examinan en la Recomendacin UIT-R P.531. Dichos efectos, que dependen de la frecuencia, incluyen centelleos (ecuatoriales, en latitudes medias y en latitudes elevadas), absorcin (auroral, casquete polar), variaciones de la direccin de llegada, retardo de propagacin, cambios de frecuenci

10、a y rotacin de Faraday. _ *La Comisin de Estudio 3 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2000 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R P.619-1 2. Propagacin con cielo despejado Hay un cierto nmero de mecanismos de degradacin de la propagacin q

11、ue pueden dar lugar a variaciones en las prdidas del trayecto en condiciones de cielo despejado. En general, los efectos individuales de estos mecanismos son ms graves a medida que disminuye el ngulo de elevacin del trayecto Tierra-espacio. Los efectos que presentan inters en la propagacin con cielo

12、 despejado para valores bajos del ngulo de elevacin del trayecto Tierra-espacio son los siguientes: absorcin gaseosa, atenuacin por nubes, atenuacin en la capa de fusin, centelleos troposfricos, desvanecimiento de ngulo bajo, curvatura de los rayos, degradacin de la ganancia de antena, desenfoque (o

13、 ensanchamiento del haz), propagacin por conducto, reflexiones en el suelo o en los edificios. En la Recomendacin UIT-R P.452 aparecen procedimientos de prediccin para determinar en los sistemas terrenales los efectos de la visibilidad directa, la difraccin, la dispersin troposfrica y la propagacin

14、por conducto mediante reflexin. Entre los efectos indicados anteriormente slo los centelleos troposfricos, el desvanecimiento por ngulos bajos y la curvatura de los rayos dan lugar a distintos niveles de interferencia entre sistemas. En un sistema Tierra-espacio adecuadamente diseado no deben aparec

15、er reflexiones en el suelo; la prediccin de la fase y la amplitud de las reflexiones en edificio normalmente slo puede efectuarse utilizando modelos determinsticos y supone un conocimiento preciso del entorno urbano. Antes de establecer los diversos niveles de interferencia, es normal calcular la pr

16、dida de transmisin bsica, Lb, a lo largo de un trayecto de interferencia potencial. 2.1 Prdida bsica de transmisin La prdida bsica de transmisin Lbpuede expresarse por: Lb= 92,5 + 20 log f + 20 log d + Ag+ AD GSmmmmmmdB (1) donde: f : frecuencia (GHz) d : longitud del trayecto (km) Ag: atenuacin (dB

17、) debida a los gases atmosfricos AD: atenuacin (dB) debida al ensanchamiento del haz GS: ganancia debida al centelleo (dB). La atenuacin debida a los gases atmosfricos, Ag, se describe en la Recomendacin UIT-R P.676. Es funcin de la densidad de vapor de agua en la superficie, , del radio ficticio de

18、 la Tierra, Re= 106(157 N)1, y depende ligeramente de la temperatura del aire en la superficie. Se han calculado valores estacionales y anuales de densidad del vapor de agua en la superficie terrestre que se reproducen en las Figs. 1 a 5 de la Recomendacin UIT-R P.836. En una primera aproximacin pue

19、de suponerse que las estadsticas de las variaciones temporales de obedecen a una distribucin gaussiana con una desviacin tpica igual aproximadamente a 0,25 veces el valor medio de . Por ejemplo, la humedad absoluta que probablemente se excedera durante el 99% del tiempo sera 1 (0,25 2,4) = 0,4 veces

20、 el valor medio. Anlogamente, el valor excedido durante el 99,99% del tiempo sera 1 (0,25 3,8) = 0,05 veces el valor medio. N es el decrecimiento medio (gradiente) del condice de refraccin en una capa de 1 km de espesor a partir de la superficie. En las figs. 3 a 6 de la Recomendacin UIT-R P.453 se

21、incluyen los mapas mundiales de los valores medios mensuales de N. Rec. UIT-R P.619-1 3 La ganancia debida al centelleo, GS, es funcin de la frecuencia, del dimetro de la antena de la estacin terrena, del ngulo de elevacin y del clima local y puede calcularse a partir de la intensidad prevista de ce

22、ntelleo troposfrico. La aplicacin de los mtodos de prediccin de la Recomendacin UIT-R P.530 indica que, en unas cuantas regiones del mundo, los efectos combinados de un fuerte desvanecimiento uniforme con cielo despejado y del desvanecimiento por trayectos mltiples sobre la seal deseada (con profund

23、idades de desvanecimiento del orden de 25 dB) pueden ser al menos tan importantes a unos 23 GHz como la atenuacin causada por la lluvia, incluso en trayectos de longitud tan corta como 10 km. Se trata de regiones en las que prevalecen los conductos pero que tienen tambin un clima hidrometeorolgico m

24、oderado (es decir, zonas desrticas, clidas o rticas). Casi todas las dems regiones donde prevalecen los conductos son regiones hmedas, donde tambin se produce una fuerte atenuacin por la lluvia, que predominara en el desvanecimiento de la seal deseada con mrgenes aproximados de 25 dB. East Anglia, e

25、n el Reino Unido, es una zona en latitudes templadas dentro de la cual se sabe que el desvanecimiento por trayectos mltiples de la seal deseada al nivel de 25 dB, se produce durante el mismo porcentaje de tiempo que la atenuacin causada por la lluvia en un trayecto de 10 km. 2.2 Centelleo troposfric

26、o En la Recomendacin UIT-R P.618 aparece un mtodo de prediccin del centelleo troposfrico aplicable a ngulos de elevacin superiores o iguales a 4. Este procedimiento permite calcular la intensidad del centelleo y la distribucin acumulativa del desvanecimiento efectivo. El centelleo troposfrico tambin

27、 da lugar a incrementos en el nivel de la seal que produciran valores de prdida de transmisin inferiores a los de espacio libre. Pueden aparecer niveles significativos de centelleo troposfrico durante porcentajes de tiempo notablemente superiores al 1% al ao. Para trayectos con ngulo de elevacin muy

28、 bajo, las modificaciones a pequea escala en el ndice de refraccin junto con el movimiento ondulatorio de la atmsfera pueden originar fuertes desvanecimientos por ngulo bajo. 2.3 Desvanecimiento por ngulo bajo Para ngulos de elevacin inferiores a 5 y durante pequeos porcentajes de tiempo, pueden apa

29、recer incrementos del nivel de la seal y desvanecimiento de la misma importantes. Mediciones realizadas a 7 GHz han puesto en evidencia que estos incrementos pueden alcanzar valores de hasta 6 dB para ngulos de elevacin entre 1 y 2, mientras que para trayectos con ngulo de elevacin de 3,3 se han med

30、ido incrementos de nivel de hasta 8 dB y desvanecimientos de hasta 16 dB en condiciones de cielo despejado. Hasta el presente no existe ningn modelo recomendado para predecir estos niveles de desvanecimiento por ngulo bajo. 2.4 Curvatura de los rayos La curvatura de los rayos viene causada por las v

31、ariaciones en el ndice de refraccin a lo largo del trayecto. Esas variaciones normalmente slo son significativas en direccin vertical, puesto que las capas inferiores de la atmsfera a una altitud determinada tienden a estar muy estratificadas. El haz principal de una antena no es infinitamente estre

32、cho y, por consiguiente, los rayos de los bordes superior e inferior del haz sufren distinta curvatura debido a los diferentes ngulos de elevacin del trayecto a travs de las capas bajas de la atmsfera. En consecuencia, la curvatura del rayo diferencial dar lugar a un ensanchamiento del haz cuya repr

33、esentacin en el plano vertical aparece en la fig. 1. 3. Dispersin por precipitacin Puede producirse interferencia cuando la energa procedente de uno de los sistemas sufre dispersin debida a la precipitacin e incide en el haz de radiacin de la antena de otro sistema. Esta situacin slo es significativ

34、a cuando los haces principales de ambos sistemas se intersectan en una parte de la atmsfera en la que pueden aparecer hidrometeoros. En esas condiciones, puede fijarse un volumen comn en el que estn presentes hidrometeoros durante periodos de tiempo apreciables y pueden aparecer aumentos de nivel de

35、 las seales no deseadas. Aunque dicha interferencia puede ser significativa, no es lo suficientemente grave como para que suponga una limitacin al sistema y eligiendo cuidadosamente las geometras del trayecto para reducir la probabilidad de aparicin de volmenes comunes, normalmente puede evitarse co

36、mpletamente. El procedimiento para calcular la dispersin debida a precipitacin figura en la Recomendacin UIT-R P.452. 4 Rec. UIT-R P.619-1 D01-scFigura 1 D01 = 13.5 cm 528% Un problema importante en este contexto es la posible interferencia producida por un satlite de energa solar. Utilizando los da

37、tos disponibles sobre el posible contenido de armnicos, puede demostrarse que an en el 4 armnico la seal interferente, a una distancia de 50 km de la clula de lluvia, puede ser comparable con el nivel de la seal recibida en el servicio fijo por satlite. En la frecuencia fundamental, sin embargo, la

38、radiacin directa causada por los lbulos laterales del satlite de energa solar a la estacin terrenal probablemente sern mayores que la seal debida a la dispersin causada por la precipitacin. 4. Atenuacin diferencial en trayectos adyacentes 4.1 Efectos de la lluvia Si dos estaciones espaciales que fun

39、cionan en la misma frecuencia se hallan separadas entre s por un ngulo pequeo, pueden producirse situaciones en las que la atenuacin debida a la lluvia en el trayecto desde una estacin espacial reduzca la seal lo suficientemente para permitir la interferencia desde una estacin espacial vecina hasta

40、la estacin terrena receptora. En este caso, es esencial considerar los efectos combinados de la atenuacin producida por la lluvia de la seal deseada, Ac, y de la atenuacin producida por la lluvia de la seal interferente, Ai. Rec. UIT-R P.619-1 5 Para los clculos de interferencia deben utilizarse las

41、 distribuciones condicionales de A = Ac Aiy Ac. Como base para establecer las estadsticas de la excedencia total para diversas regiones, en las cuales las estadsticas de atenuacin en un solo trayecto son diferentes, las estadsticas excedidas durante el 1% del tiempo se han calculado en la condicin d

42、e que 0,5 dB Ac Am, donde Ames la atenuacin mxima admitida de la seal deseada. Se considera que la frmula emprica: A(1%) = 0,036 (0,45 f + cosec ) loge( + 1) loge( Am+ 1)1,15mmmmmmdB (2) donde: f : frecuencia (GHz): 11 f 30 GHz : ngulo de elevacin de la estacin terrena (grados): 5 30 : separacin ang

43、ular (grados) de los dos trayectos en acimut: 0 10 concuerda bien con los datos en las gamas de valores de los parmetros observados. Para determinar el porcentaje del tiempo durante el cual se excede un valor determinado de A para un valor dado de Am, el valor de 1% debe multiplicarse por la probabi

44、lidad de que 0,5 dB Ac Am. Este ltimo valor puede obtenerse a partir de una distribucin acumulativa medida o prevista para un solo trayecto (vase la Recomendacin UIT-R P.618). La ecuacin (2) debe comprobarse para una gama mayor de frecuencias y ngulos de elevacin. No obstante, los resultados obtenid

45、os para una separacin de acimutes relativamente grande (31,5) parece, en general, estar de acuerdo con las previsiones de la ecuacin (2). Basndose en ello, la atenuacin diferencial causada por la lluvia a lo largo de trayectos Tierra-espacio separados no se considera como causa probable de interfere

46、ncia inaceptable. 4.2 Efectos del centelleo Las medidas realizadas con diversidad de alturas para un ngulo de elevacin de 3,3 y una frecuencia de 11,198 GHz han demostrado que con una separacin de 15,1 m se obtiene un centelleo sin correlacin en ambas antenas. Eso supone que para que dos trayectos T

47、ierra-espacio separados no estn correlados en lo referente al centelleo necesitan tener nicamente una diferencia en el ngulo de elevacin del orden de 0,1 para un ngulo de elevacin de 3,3. Por consiguiente, los satlites que se encuentren muy cercanos, e incluso coubicados, pueden estar sometidos a centelleo sin correlar y deben tomarse las precauciones necesarias a la hora de evaluar la interferencia potencial entre dichos sistemas, en especial cuando se calcula el control de potencia del enlace ascendente.