ITU-R SA 1157-1 SPANISH-2006 Protection criteria for deep-space research《深空研究的保护准则》.pdf

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1、 Rec. UIT-R SA.1157-1 1 RECOMENDACIN UIT-R SA.1157-1 Criterios de proteccin para la investigacin del espacio lejano (1995-2006) Cometido Esta Recomendacin se especifican los criterios de proteccin necesarios para controlar, gestionar y explotar plenamente los satlites de investigacin tripulados y no

2、 tripulados en el espacio lejano; es decir, los satlites que realizan misiones asignadas en el volumen de espacio que se encuentra a ms de 2 millones de km de la Tierra. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la investigacin tripulada en el espacio lejano tiene requisitos

3、especficos de extrema fiabilidad en materia de radiocomunicaciones para garantizar la seguridad de la vida humana; b) que la investigacin tripulada y no tripulada en el espacio lejano tiene necesidades especficas de extrema fiabilidad en materia de radiocomunicaciones para garantizar la debida recep

4、cin de los valiosos datos cientficos recogidos en instantes particularmente crticos en los que a menudo no es posible repetir la transmisin; c) que la extrema sensibilidad de las estaciones terrenas para el espacio lejano producen niveles de interferencia admisibles notablemente bajos; d) que se han

5、 calculado los criterios de proteccin para las estaciones terrenas de investigacin del espacio lejano y para las estaciones situadas en el espacio lejano que figuran en el Anexo 1; e) que se ha calculado la sensibilidad a la interferencia indicada en el Anexo 2, recomienda 1 que se establezcan los s

6、iguientes criterios de proteccin para las estaciones terrenas de investigacin del espacio lejano: 222 dB(W/Hz) en bandas cercanas a 2 GHz, 221 dB(W/Hz) en bandas cercanas a 8 GHz, 220 dB(W/Hz) en bandas cercanas a 13 GHz, 217 dB(W/Hz) en bandas cercanas a 32 GHz; 2 que se establezcan los siguientes

7、criterios de proteccin para estaciones a bordo de vehculos espaciales en el espacio lejano: 193 dB(W/20 Hz) en bandas cercanas a 2 GHz, 190 dB(W/20 Hz) en bandas cercanas a 7 GHz, 186 dB(W/20 Hz) en bandas cercanas a 17 GHz, 183 dB(W/20 Hz) en bandas cercanas a 34 GHz; 2 Rec. UIT-R SA.1157-1 3 que e

8、l clculo de la interferencia que pueda ser debida a los efectos atmosfricos y las precipitaciones se base en las estadsticas meteorolgicas aplicables al 0,001% del tiempo (vase el 2.3 del Anexo 1). Anexo 1 Criterios de proteccin para la investigacin del espacio lejano 1 Introduccin En este Anexo se

9、establecen los criterios de proteccin para la investigacin del espacio lejano. Estos criterios pueden utilizarse en los clculos de la distancia de coordinacin o para otros anlisis. Los criterios de proteccin tambin conciernen a los estudios de comparticin dentro del servicio de investigacin espacial

10、. Se considera la interferencia posible con otros servicios y se deducen conclusiones sobre la viabilidad de la comparticin. En el presente Anexo no se consideran los futuros satlites de retransmisin que se utilizarn con misiones del espacio lejano. Los criterios de proteccin se basan en la sensibil

11、idad a la interferencia de los receptores que normalmente se utilizan en la investigacin del espacio lejano, tema que se trata en el Anexo 2. 1.1 Efectos y consecuencias de la interferencia La interferencia que perturba el correcto funcionamiento de un receptor de estacin terrena o de estacin espaci

12、al puede reducir o interrumpir la posibilidad de explotar y controlar un vehculo espacial o de recibir los datos cientficos y tcnicos enviados por un vehculo espacial. El receptor contiene varios bucles de sincronizacin, cada uno de los cuales se engancha y sigue a una componente determinada de la s

13、eal. Una interferencia suficientemente intensa har que uno o varios bucles pierdan el enganche con la seal deseada. Este desenganche puede tambin producirse por una interferencia momentnea, y su restablecimiento puede llevar varios minutos en el caso de las seales ms dbiles. En los periodos crticos

14、que aparecen en la mayor parte de las misiones de investigacin del espacio lejano, es esencial transmitir y recibir los datos cientficos sin errores ni interrupciones. La prdida de enganche en estos periodos produce una prdida irrecuperable de datos. Esta caracterstica es la que obliga a imponer req

15、uisitos tan severos de proteccin contra la interferencia. En cambio, es frecuente que los datos de otros servicios radioelctricos s puedan retransmitirse. En algunos modos de operacin, las anchuras de banda de los bucles son extraordinariamente estrechas. Un ejemplo concreto es el bucle de seguimien

16、to de portadora en el receptor de la estacin terrena. La anchura de banda de este bucle puede ser de slo 1 Hz y en circunstancias especiales, inferior (300 MHz). Sera pues improbable que una seal interferente se hallase exactamente en esa anchura de banda, pero debe recordarse que la frecuencia de l

17、a seal deseada sufre un desplazamiento Doppler a consecuencia de la rotacin de la Tierra. Por ejemplo, una seal de 8,4 GHz sufrir un desplazamiento de +11 kHz a lo largo de un periodo de recepcin de 24 h por una estacin terrena situada a una latitud de 35. Una seal interferente de frecuencia fija si

18、tuada en cualquier punto de la gama de la seal del espacio lejano que sufre desplazamiento Doppler parecer que barre completamente la anchura de banda del bucle de seguimiento de portadora, y puede producirse el desenganche. Por otra parte, la interferencia no tiene que hallarse exactamente en la an

19、chura de banda del bucle para que afecte a ste. Cuando la frecuencia de la interferencia se Rec. UIT-R SA.1157-1 3 halla prxima a la anchura de banda del bucle y tiene suficiente potencia, es posible una grave degradacin. La interferencia alejada de la anchura de banda del bucle puede tambin produci

20、r degradacin por otros mecanismos, tales como la saturacin del mser. 1.2 Elaboracin de criterios de proteccin Con vistas al correcto funcionamiento de todo el sistema de recepcin, deben protegerse contra la interferencia todos y cada uno de los cuatro subsistemas. Un criterio de proteccin especifica

21、 la magnitud de la potencia de interferencia que producir la mxima degradacin aceptable de la calidad de funcionamiento. El Cuadro 1 indica la degradacin mxima aceptable en cada subsistema. Empleando estos valores, se puede determinar la mxima interferencia correspondiente. En los puntos que siguen

22、de este Anexo, se exponen criterios de proteccin. Para cada uno de los diversos subsistemas de recepcin, existe una degradacin mxima aceptable de la calidad por efecto de la interferencia. En el Anexo 2 figura la magnitud de interferencia que puede producir esa degradacin. La mxima interferencia adm

23、isible se determina a partir del subsistema de recepcin que sea ms sensible a la interferencia. Esta magnitud es el criterio de proteccin para el receptor completo. Una mayor interferencia resulta perjudicial. CUADRO 1 Mxima degradacin aceptable en los subsistemas de recepcin Subsistema de recepcin

24、Mxima degradacin aceptable Preamplificador mser Compresin de la ganancia de 1 dB Seguimiento de portadora 10 de error de fase esttico o temblor de fase de cresta del bucle Telemedida Reduccin equivalente de 1 dB en la relacin energa por smbolo/densidad espectral de ruido (E/N0= 1 dB) Determinacin de

25、 distancia Reduccin equivalente de 1 dB en la relacin seal de determinacin de distancia/ruido (E/N0= 1 dB) 2 Criterios de proteccin para estaciones terrenas dedicadas al espacio lejano Existen cuatro subsistemas de recepcin que son sensibles a la interferencia: el preamplificador mser, el bucle de s

26、eguimiento de portadora, el subsistema de telemedida y el subsistema de determinacin de distancia. 2.1 Degradacin mxima admisible de la calidad de funcionamiento La ganancia de un amplificador mser se reduce en funcin de la potencia de entrada de las seales o interferencias muy intensas. Esta compre

27、sin de la ganancia produce un funcionamiento no lineal, con lo que una interferencia intensa puede producir efectos no lineales en la seal deseada, incluida la generacin de seales parsitas. Se considera que la mxima compresin de ganancia aceptable es 1 dB. El empleo de la compresin de ganancia como

28、medida de los efectos no lineales est de acuerdo con la prctica comn. La respuesta del bucle de seguimiento de portadora a una interferencia es un aumento del error de fase y del temblor de fase jitter. Una interferencia muy intensa puede causar la prdida de enganche. La mxima degradacin aceptable s

29、e considera que es un aumento de 10 en el error de fase esttico o un aumento de 10 en el temblor de fase de cresta. 4 Rec. UIT-R SA.1157-1 La degradacin de la caracterstica de bits errneos de la telemedida de la exactitud de determinacin de la distancia a consecuencia de la interferencia puede expre

30、sarse en forma de reduccin correspondiente de la relacin seal/ruido. La mxima degradacin aceptable en el subsistema de telemedida corresponde a una reduccin de 1 dB en la relacin energa por smbolo/densidad espectral de ruido. La mxima interferencia admisible en cada subsistema del receptor se obtien

31、e a partir de la correspondiente degradacin mxima aceptable. El criterio de proteccin para el receptor completo es la mxima interferencia admisible en el subsistema ms sensible. En el Cuadro 1 se indica la degradacin mxima aceptable de la calidad de funcionamiento de cada uno de los cuatro subsistem

32、as de recepcin. 2.2 Niveles de interferencia correspondientes a la mxima degradacin admisible de la calidad 2.2.1 Preamplificador mser El Cuadro 2 muestra la potencia de interferencia que causa una compresin de ganancia de 1 dB en el preamplificador mser. El origen de los datos figura en el Anexo 2.

33、 CUADRO 2 Mxima potencia de interferencia admisible para una compresin de ganancia de 1 dB en el preamplificador mser 8,4 GHz Tipo de interferencia Fuente de los datos Interferencia para una compresin de ganancia de 1 dB Onda continua (CW) Fig. 2 114 dBW Tipo ruido (anchura de banda 40 MHz) Fig. 2 1

34、90 dB(W/Hz) 2.2.2 Subsistemas de seguimiento de portadora, de telemedida y de determinacin de distancia 2.2.2.1 Relaciones de interferencia para el seguimiento de portadora, la telemedida y la determinacin de distancia El Cuadro 3 muestra las relaciones interferencia/portadora, I/C, interferencia/se

35、al, I/S, o interferencia/ruido, I/N, que corresponden a la degradacin admisible de los subsistemas de seguimiento de portadora, de telemedida y de determinacin de distancia. Las relaciones se determinan como sigue: Con interferencia de onda continua, la relacin de interferencia admisible en cada sub

36、sistema puede determinarse directamente con las curvas del Anexo 2. Con interferencia de tipo ruido causada al bucle de seguimiento de portadora, la Fig. 8 muestra que una reduccin del margen de portadora de 10 dB (el tpico punto de operacin mnimo) a 5,5 dB produce un temblor de fase adicional de 10

37、. La relacin I/N correspondiente viene dada por: 110/10log10/)10/()10/(000=iCMCMNI dB Rec. UIT-R SA.1157-1 5 siendo: I0/N0: relacin entre la densidad espectral de ruido de interferencia y la densidad espectral del ruido del receptor CM0 :margen de la portadora (dB) sin interferencia CMi :margen de l

38、a portadora (dB) con interferencia, y el margen de la portadora es la relacin potencia de portadora/potencia de ruido en el bucle de seguimiento de portadora. Con interferencia de tipo ruido causada a los subsistemas de telemedida y de determinacin de distancia, la relacin I/N admisible viene dada p

39、or: I0 /N0= 10 log (10(E/N0) / 10 1) dB siendo: I0/N0 : relacin densidad espectral de ruido de interferencia/densidad espectral del ruido del receptor E/N0 : criterio indicado en el Cuadro 1, de la reduccin equivalente de la relacin energa por smbolo/densidad espectral de ruido o seal/ruido. CUADRO

40、3 Valores mximos admisibles de I/C, I/S o I/N para interferencia de CW y de tipo ruido Subsistema (criterio) Tipo de interferencia Fuente de los datos Relacin de interferencia mxima Seguimiento de portadora CW Fig. 3 I/C = 15 dB (Incremento de 10 en el temblor de fase de cresta) Tipo ruido Fig. 8 y

41、clculos I0/N0= +2,3 dB Telemedida (E/N0de 1 dB por efecto de interferencia en el bucle de seguimiento de portadora) CW Fig. 5 I/C = 1,5 dB Telemedida CW Fig. 4 I/S = 11 dB (E/N0de 1 dB por efecto de interferencia en la anchura de banda de deteccin de telemedida) Tipo ruido Clculo I/N = 5,9 dB Determ

42、inacin de distancia (E/N0de 1 dB por efecto de interferencia en el bucle de seguimiento de portadora) CW Fig. 6 I/C = 5 dB Determinacin de distancia CW Fig. 7 I/S = 7,1 dB (E/N0de 1 dB por efecto de interferencia en la anchura de banda del estimador de distancias) Tipo ruido Clculo I0/N0= 5,9 dB 2.2

43、.2.2 Mxima interferencia admisible en el seguimiento de portadora, la telemedida y la determinacin de distancia Con interferencia de onda continua, la mxima interferencia admisible depende de la I/C (I/S) y del nivel mnimo de portadora (seal) determinado por el punto de diseo del receptor. Si se sup

44、one que las potencias de las seales portadora, de telemedida y de determinacin de distancia son iguales, el Cuadro 3 muestra que la mxima interferencia de onda continua admisible viene impuesta por el bucle de seguimiento de portadora, que es el que exige la I/C ms pequea. 6 Rec. UIT-R SA.1157-1 En

45、el seguimiento de portadora, la relacin mnima portadora/ruido es de 10 dB. La correspondiente potencia de interferencia admisible para interferencia de tipo ruido es: Pi= N0+ 10 log B + 10 + I/C siendo: Pi : mxima potencia de interferencia admisible en el seguimiento de la portadora (dBW) N0 : densi

46、dad espectral de ruido del receptor, indicada en el Cuadro 4 (dB(W/Hz) B : anchura de banda del bucle de seguimiento de la portadora, que se supone de 1 Hz I/C : relacin interferencia/portadora, que se indica en el Cuadro 3 (dB). Los resultados de esos clculos se indican en el Cuadro 4. CUADRO 4 Mxi

47、ma potencia de interferencia admisible causada a los receptores de estacin terrena Banda (GHz) Densidad espectral de ruido del receptor (dB(W/Hz) Mxima potencia de interferencia de CW (dBW) Mxima densidad espectral de potencia de interferencia de tipo ruido (dB(W/Hz) 2,29-2,30 8,40-8,45 12,75-13,25

48、31,8-32,3 216,6 215,0 214,6 211,4 221,6 220,0 219,6 216,4 222,5 220,9 220,5 217,3 2.3 Criterios de proteccin en los receptores de estaciones terrenas que trabajan con el espacio lejano El Cuadro 5 indica la interferencia mxima con la que no se rebasar la degradacin admisible de la caracterstica de funcionamiento de los receptores de estacin terrena. Estos valores constituyen los criterios de proteccin para los receptores de las estaciones terrenas que trabajan con el espacio lejano: una interferencia mayor es perjudicial. Tambin se incluye el valor correspondiente de la densida