ITU-R S 1586-1 FRENCH-2007 Calculation of unwanted emission levels produced by a non-geostationary fixed-satellite service system at radio astronomy sites《由非同步卫星固定业务系统在无线电天文学站点产生的多.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1586-1 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1586-1 Calcul des niveaux de rayonnements non dsirs produits par un systme satellites non gostationnaires du service fixe par satellite au niveau des sites de radioastronomie (Question UIT-R 236/4) (2002-2007) Domaine de comptence La prsente Recommandati

2、on dcrit une mthode permettant de calculer les niveaux de rayonnements non dsirs produits par un systme satellites non gostationnaires (non OSG) du service fixe au niveau des sites de radioastronomie. Elle contient aussi une mthode de calcul du pourcentage de temps durant lequel on observe un dpasse

3、ment dun niveau de puissance surfacique quivalente (epfd) donn pour un gain dantenne en rception de 0 dBi en direction du brouillage entrant, et une dure dintgration donne. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que, dans certains cas, des bandes de frquences proches ou adjacentes

4、ont t attribues au service de radioastronomie et aux services spatiaux (espace vers Terre); b) que lexploitation du service de radioastronomie est fonde sur la rception dmissions des niveaux de puissance bien infrieurs ceux gnralement utiliss pour dautres services de radiocommunication; c) quen rais

5、on de ces faibles niveaux de puissance reue, le service de radioastronomie est gnralement plus susceptible que dautres services dtre brouill par des rayonnements non dsirs; d) que plusieurs numros du Rglement des radiocommunications (RR) (tels que les numros 5.149, 5.443B et 5.511A portent sur la nc

6、essit de protger le service de radioastronomie, en particulier contre les brouillages causs par des metteurs bord dengins spatiaux; e) que, du fait des caractristiques des systmes satellites non gostationnaires (non OSG) et notamment de la nature non stationnaire de leurs missions, les niveaux de br

7、ouillages causs par ce type de satellites aux radiotlescopes ne peuvent tre valus de la mme manire que pour le cas de satellites OSG, recommande 1 que les administrations utilisent la mthode dcrite dans lAnnexe 1 pour calculer les niveaux de rayonnements non dsirs produits par un systme satellites n

8、on OSG du SFS au niveau de sites de radioastronomie; 2 que le diagramme dantenne prsent dans la Recommandation UIT-R RA.1631 serve modliser les antennes de radioastronomie pour ces calculs de brouillage; 3 que le pourcentage de temps durant lequel on observe un dpassement dun niveau de puissance sur

9、facique quivalente (epfd) (dfini en supposant un gain dantenne en rception de 0 dBi en direction des brouillages et une dure dintgration donn) soit calcul conformment la mthode dcrite dans lAnnexe 2. 2 Rec. UIT-R S.1586-1 Annexe 1 Calculs des niveaux de rayonnements non dsirs produits par un systme

10、satellites non OSG du SFS au niveau des sites de radioastronomie La mthode dcrite ici, fonde sur le concept de lepfd dfini au numro 22.5C de lArticle 22 du RR, vise permettre le calcul des niveaux de puissance surfacique produits par les rayonnements non dsirs dun systme satellites non OSG du SFS et

11、 subis par des radiotlescopes, compte tenu des caractristiques du systme satellites et de lantenne du radiotlescope considrs. Cette puissance epfd correspond la somme des rayonnements produits par tous les satellites; on la modlise par la puissance surfacique rayonne par une source unique quivalente

12、 situe sur laxe de vise (valeur maximale du faisceau principal) du radiotlescope. 1 Paramtres requis Du fait des caractristiques propres aux systmes satellites non OSG, il est clair que les niveaux de brouillages causs par ce type de satellites et subis par un radiotlescope ne peuvent tre valus de l

13、a mme manire que pour le cas de satellites OSG. Il est ncessaire dutiliser une mthode statistique tenant compte de laspect volutif li aux satellites non OSG. Lestimation des brouillages causs par les satellites et subis par un radiotlescope pendant la dure dintgration (2 000 s) doit tre fonde sur de

14、s calculs statistiques et doit tenir compte des paramtres associs aux satellites ou au radiotlescope. Les paramtres considrer pour les systmes satellites non OSG sont les suivants: le nombre de satellites visibles dans le ciel depuis la station de radioastronomie; la puissance surfacique au niveau d

15、u radiotlescope dans la bande de radioastronomie considre, estime en utilisant un masque dBsd ou dBc; les distances entre les diffrents satellites et la station de radioastronomie; les caractristiques orbitales dtailles des satellites. Les paramtres considrer pour le radiotlescope sont les suivants:

16、 lemplacement de lantenne; le diagramme dantenne et le gain dantenne; les directions de pointage utilises dans la pratique; la direction de pointage suivant laxe de vise; les angles entre laxe de vise de lantenne de la station de radioastronomie et les directions dmission des satellites; la dure din

17、tgration (2 000 s). 2 Calcul des niveaux depfd au niveau des sites de radioastronomie Le gain de rception dun radiotlescope en direction dun satellite non OSG varie dans le temps (contrairement au cas dun satellite OSG), essentiellement parce que le satellite se dplace sur son orbite et que le diagr

18、amme des lobes latraux du radiotlescope prsente une structure angulaire fine. Le gain du tlescope en direction dun satellite donn est parfois bien suprieur 0 dBi, ou peut tre infrieur cette valeur. Par ailleurs, dans le cas dun systme non OSG plusieurs satellites, il faut tenir dment compte des cont

19、ributions des diffrents satellites. Rec. UIT-R S.1586-1 3 On peut pour ce faire utiliser le concept depfd dfini initialement pour valuer les conditions de partage possibles entre systmes OSG et non OSG. Ce concept est dvelopp au paragraphe ci-dessous dans le cas dune station de radioastronomie broui

20、lle par des satellites non OSG. La dfinition de lepfd est base sur le numro 22.5C du RR adopt la Confrence mondiale des radiocommunications (Istanbul, 2000) (CMR-2000). 2.1 Dfinition de lepfd Soit une antenne recevant dans sa largeur de bande de rfrence une puissance manant de plusieurs metteurs sit

21、us des distances diverses suivant des directions varies et mettant diffrents niveaux de puissance surfacique incidente. Lepfd reue par cette antenne est gale la puissance surfacique qui, gnre par un metteur unique situ dans le champ lointain de lantenne suivant la direction de gain maximal de celle-

22、ci, produirait lentre de lantenne une puissance gale la somme des diffrentes puissances effectivement reues en provenance des divers metteurs. On calcule lepfd instantane, exprime en dB(W/m2), en utilisant la formule suivante: =aiNimaxririitPGGdGepfd1,21010)(4)(10log10 (1) o: Na: nombre de stations

23、spatiales non OSG visibles depuis le radiotlescope i: index de la station spatiale non OSG considre Pi: puissance radiolectrique de rayonnements non dsirs lentre de lantenne (ou puissance radiolectrique rayonne dans le cas dune antenne active) gnre par la station spatiale mettrice considre du systme

24、 non OSG dans la largeur de bande de rfrence (dBW) i: angle hors-axe entre laxe de vise de la station spatiale mettrice considre appartenant au systme non OSG, et la direction du radiotlescope Gt(i): gain (exprim par un rapport de puissances) de lantenne dmission de la station spatiale considre appa

25、rtenant au systme non OSG en direction du radiotlescope di: distance (m) entre la station mettrice considre appartenant au systme non OSG et le radiotlescope i: angle hors-axe entre la direction de pointage du radiotlescope et la direction de la station spatiale mettrice considre appartenant au syst

26、me non OSG Gr(i): gain (exprim par un rapport de puissances) de lantenne de rception du radiotlescope en direction de la station spatiale dmission considre appartenant au systme non OSG (voir la Recommandation UIT-R RA.1631) Gr,max: gain (exprim par un rapport de puissances) maximal du radiotlescope

27、 epfd: puissance surfacique quivalente instantane dans la largeur de bande de rfrence au niveau du radiotlescope (dB(W/m2). On suppose pour le calcul de lepfd suivant lquation (1) que la puissance surfacique rsultant de toutes les sources de brouillage est dirige suivant laxe de vise de lantenne de

28、rception (axe de gain maximal). Toutefois, le critre de protection de radioastronomie est fond sur un contour dantenne 0 dBi. On peut dterminer comme suit la puissance surfacique produite par lensemble des sources de brouillages pointant vers le gain 0 dBi de lantenne de rception: 4 Rec. UIT-R S.158

29、6-1 Daprs lquation (1), on obtient lepfd instantane pour un gain de 0 dBi de lantenne de rception, exprime en W/m2, de la faon suivante: =airNiiriitPGGdGepfd1210dBi0)(4)(10 (2) Les valeurs instantanes de lepfdGr= 0 dBirsultant de lquation (2) aprs tablissement des valeurs moyennes pour une dure dint

30、gration de 2 000 s, peuvent tre compares aux niveaux des puissances surfaciques, galement exprims en W/m2, (dfinis en supposant un gain de lantenne en rception de 0 dBi en direction des brouillages, pour cette dure dintgration). NOTE 1 On suppose que chaque metteur est situ dans le champ lointain du

31、 radiotlescope (cest-dire une distance suprieure 2D2/, o D est le diamtre rel du radiotlescope et la longueur donde dobservation). Bien quelle ne soit pas satisfaisante dans toutes les conditions, on considre quil sagit l dune bonne approximation. NOTE 2 La direction de gain maximal (cest-dire laxe

32、de vise) de certains tlescopes ne concide pas toujours avec laxe gomtrique de linstrument. NOTE 3 Dans le cas dantennes actives, Picorrespond la puissance radiolectrique rayonne et non la puissance lentre de lantenne. NOTE 4 La valeur utiliser pour le gain dantenne Gt(i) de la station mettrice est c

33、elle qui correspond la frquence dobservation du radiotlescope. Elle peut tre diffrente de celle associe aux frquences dexploitation de la station. Annexe 2 Distribution des niveaux depfd On dcrit dans la prsente Annexe une mthode permettant de calculer des statistiques depfd sur la globalit du ciel.

34、 1 Division du ciel en cellules dangles solides peu prs gaux La premire tape consiste diviser le ciel en M anneaux parallles lhorizon, espacs rgulirement suivant laxe de langle dlvation (qui varie entre 0 et 90). La largeur de chaque anneau est de 90/M. On divise ensuite ces anneaux en cellules, don

35、t la largeur suivant laxe azimutal (choisie de telle manire quun anneau contienne un nombre entier de cellules) est approximativement gale : lvation)(cos/90 Mdegrs Rec. UIT-R S.1586-1 5 Sur la Fig. 1, le pas de division choisi suivant laxe de langle dlvation est de 3, ce qui conduit diviser le ciel

36、en 30 anneaux avec un angle dlvation de 3. La largeur dune cellule suivant de laxe azimutal est donc denviron: )(lvationcos30/90degrs Le terme lvation apparaissant dans la formule prcdente correspond llvation moyenne de lanneau considr. On divise ainsi le ciel en 2 334 cellules denviron 9 degrs carr

37、s dangle solide. Le Tableau 1 indique notamment le nombre de cellules des diffrents anneaux de notre exemple. 6 Rec. UIT-R S.1586-1 TABLEAU 1 Exemple de division du ciel en cellules rectangulaires denviron 9 degrs carrs dangle solide Angle dlvation de la partie infrieure de lanneau (degrs) Angle sol

38、ide de lanneau (degrs carrs) Angle solide cumul (degrs carrs) Pas azimutal (degrs) Nombre de cellules dans lanneau Angle solide dune cellule (degrs carrs) Nombre de cellules cumules Pourcentage dangle solide (%) Angle solide cumul (%) 0 1 079,51 1 079,51 3 120 9 120 5,23 5,23 3 1 076,55 2 156,05 3 1

39、20 8,97 240 5,22 10,45 6 1 070,64 3 226,69 3 120 8,92 360 5,19 15,64 9 1 061,79 4 288,49 3 120 8,85 480 5,15 20,79 12 1 050,04 5 338,53 3 120 8,75 600 5,09 25,88 15 1 035,41 6 373,93 3 120 8,63 720 5,02 30,90 18 1 017,94 7 391,87 3 120 8,48 840 4,94 35,84 21 997,68 8 389,55 3 120 8,31 960 4,84 40,67

40、 24 974,68 9 364,23 3 120 8,12 1 080 4,73 45,40 27 949,01 10 313,24 3 120 7,91 1 200 4,60 50 30 920,75 11 233,99 4 90 10,23 1 290 4,46 54,46 33 889,95 12 123,94 4 90 9,89 1 380 4,31 58,78 36 856,72 12 980,66 4 90 9,52 1 470 4,15 62,93 39 821,14 13 801,81 4 90 9,12 1 560 3,98 66,91 42 783,31 14 585,1

41、2 4 90 8,70 1 650 3,80 70,71 45 743,34 15 328,46 4 90 8,26 1 740 3,60 74,31 48 701,32 16 029,79 5 72 9,74 1 812 3,40 77,71 51 657,39 16 687,17 5 72 9,13 1 884 3,19 80,90 54 611,65 17 298,82 5 72 8,50 1 956 2,97 83,87 57 564,23 17 863,06 6 60 9,40 2 016 2,74 86,60 60 515,27 18 378,33 6 60 8,59 2 076

42、2,50 89,10 63 464,90 18 843,23 6 60 7,75 2 136 2,25 91,35 66 413,25 19 256,48 8 45 9,18 2 181 2,00 93,36 69 360,47 19 616,95 9 40 9,01 2 221 1,75 95,11 72 306,70 19 923,65 10 36 8,52 2 257 1,49 96,59 75 252,09 20 175,74 12 30 8,40 2 287 1,22 97,81 78 196,79 20 372,53 18 20 9,84 2 307 0,95 98,77 81 1

43、40,95 20 513,49 24 15 9,40 2 322 0,68 99,45 84 84,73 20 598,21 40 9 9,41 2 331 0,41 99,86 87 28,27 20 626,48 120 3 9,42 2 334 0,14 100 2 Distribution de lepfd pour une cellule On choisit alatoirement une direction de pointage de lantenne du service de radioastronomie, qui pointe alors vers une des c

44、ellules du ciel dfinies ci-dessus. On choisit ensuite alatoirement linstant de dbut dexploitation de la constellation de satellites. La valeur depfd est alors value diffrents instants de cette dure dintgration de 2 000 s. On calcule enfin la valeur moyenne depfd obtenue durant ce temps dintgration,

45、pour la direction de pointage et linstant de dbut dexploitation choisis. Rec. UIT-R S.1586-1 7 Ce processus est rpt pour obtenir une distribution statistique de lepfd produite par la cellule vise. On procde ainsi un certain nombre de tirages alatoires, conduisant chacun au calcul de lepfd moyenne po

46、ur une dure dintgration de 2 000 s. Plus le nombre de tirages est grand, et plus la distribution obtenue est prcise. Le nombre de tirages doit tre suffisamment lev pour confrer aux rsultats obtenus le degr de confiance requis. En particulier, le produit du nombre de tirages par la dure dintgration d

47、e 2 000 s doit tre bien suprieur la priode orbitale de la constellation. Il faut galement sassurer que ces tirages correspondent un chantillonnage rgulier de cette priode orbitale. Lorsque de nouveaux tirages ne modifient pratiquement plus la distribution existante, on considrera que le nombre de tirages effectus est suffisant. Cette vrification peut tre automatique et intgre la simulation ou manuelle (par interruption rgulire de celle-ci). 3 Distribution de lepfd pour les directions de