ITU-R SM 1754 SPANISH-2006 Measurement techniques of ultra-wideband transmissions《超宽带传输测量技术 问题ITU-R 227 1》.pdf

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1、 Rec. UIT-R SM.1754 1 RECOMENDACIN UIT-R SM.1754 Tcnicas de medicin de las transmisiones de banda ultraancha (Cuestin UIT-R 227/1) (2006) Cometido En esta Recomendacin se especifican las tcnicas adecuadas para medir transmisiones de banda ultraancha (UWB), tomando en consideracin que existen dos mto

2、dos generales de medicin (dominio del tiempo y dominio de la frecuencia). La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que las transmisiones intencionales efectuadas desde dispositivos que utilizan la tecnologa de banda ultraancha (UWB) pueden extenderse en una gama de frecuencias m

3、uy amplia; b) que se estn instalando dispositivos que utilizan la tecnologa UWB con transmisiones que abarcan mltiples atribuciones de servicios de radiocomunicaciones; c) que la tecnologa UWB puede incorporarse en muchas aplicaciones inalmbricas: comunicaciones interiores y exteriores de corto alca

4、nce, imgenes captadas por radar, imgenes mdicas, seguimiento de los activos, vigilancia, radares a bordo de vehculos y sistemas inteligentes de gestin del trfico; d) que las transmisiones UWB pueden ser una secuencia de impulsos de corta duracin; e) que las transmisiones UWB pueden aparecer como sea

5、les con caractersticas similares al ruido, lo que puede dificultar an ms su medicin; f) que las mediciones de las transmisiones UWB difieren de las mediciones de sistemas de radiocomunicaciones convencionales; g) que es fundamental hacer mediciones y evaluaciones adecuadas de la densidad espectral d

6、e potencia para todo tipo de radiacin, observando a) que en la Recomendacin UIT-R SM.1755 se definen los conceptos y los trminos relativos a la tecnologa y los dispositivos UWB; b) que existen dos mtodos generales de medicin (dominio del tiempo y dominio de la frecuencia), cada uno de los cuales pre

7、senta ventajas e inconvenientes, recomienda 1 que se tomen en consideracin las tcnicas descritas en el Anexo 1 a la presente Recomendacin para medir las transmisiones UWB. 2 Rec. UIT-R SM.1754 Anexo 1 Tcnicas de medicin de las transmisiones de banda ultraancha 1 Introduccin Existen mltiples tcnicas

8、para generar seales UWB con distintos esquemas de aleatorizacin y modulacin de datos. En el presente Anexo se describen tcnicas de medicin, en el dominio de la frecuencia y el tiempo, de la densidad espectral de frecuencia para el caso de transmisiones UWB y todo tipo de seales UWB. En el presente A

9、nexo, el trmino emisin se emplea en sentido general en el contexto de las mediciones y no con el significado que le da el Artculo 1 del Reglamento de Radiocomunicaciones. 1.1 Comparacin de las mediciones en el dominio de la frecuencia y el dominio del tiempo Existen dos procedimientos generales para

10、 medir las caractersticas espectrales asociadas a las emisiones UWB, cada uno de los cuales tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Uno de ellos consiste en medir las caractersticas temporales de las seales UWB (dominio del tiempo). Una operacin apropiada (por ejemplo, transformada rpida de Fourier

11、 (FFT) permite transformar los parmetros temporales medidos en su representacin correspondiente en el dominio de la frecuencia. Una vez representada debidamente la seal UWB en el dominio de la frecuencia, se puede determinar si cumple los requisitos de anchura de banda, lmites de emisin y otros regl

12、amentos aplicables. Es frecuente referirse al procedimiento de medicin temporal como una medicin de anchura de banda completa, ya que en teora permite obtener una caracterizacin de la seal UWB en toda la anchura de banda. El segundo procedimiento consiste en una medicin directa de las caractersticas

13、 espectrales de la UWB en el dominio de la frecuencia. Es el mtodo de medicin espectral por barrido y es frecuente referirse a l como la medicin de banda ancha limitada, puesto que las capacidades de anchura de banda de la mayora de los equipos en prueba existentes son considerablemente inferiores a

14、 la anchura de banda completa de las seales UWB. El procedimiento de medicin en el dominio del tiempo requiere la utilizacin de un osciloscopio de almacenamiento digital moderno con un digitalizador de alta velocidad, una anchura de banda en tiempo real mayor que la frecuencia superior de UWB, y la

15、aplicacin de una funcin FFT para calcular el espectro de frecuencias de la seal. El programa informtico de postprocesamiento puede incluir muchas mediciones normalizadas de radiofrecuencias (RF), por ejemplo la media de potencia expresada como el valor cuadrtico medio (r.m.s.). El procedimiento de m

16、edicin espectral por barrido requiere utilizar un analizador de espectro, un analizador vectorial de seales o un instrumento de medicin similar que detecte las caractersticas de las seales UWB en el dominio de la frecuencia. Los equipos de pruebas convencionales pueden ser insuficientemente sensible

17、s para detectar seales UWB en niveles muy bajos en determinadas bandas de frecuencias. 1.2 Seales de pruebas normales para datos Esto se aplica a los equipos en prueba (EEP) que tienen un conector de modulacin externo. Los datos de prueba que se utilicen como seales de entrada a los EEP para medir t

18、ransmisiones UWB deberan ser similares a los datos transmitidos en funcionamiento real. En el caso de las mediciones realizadas para dispositivos de comunicacin UWB, deberan utilizarse esquemas de datos reales para la parte fija de las seales de control y las estructuras de tramas. No obstante, tamb

19、in pueden utilizarse esquemas de datos pseudoaleatorios para la parte del Rec. UIT-R SM.1754 3 mensaje de la seal, ya que esta parte se puede considerar como un tren de bits en secuencia aleatoria. 1.3 Sistema general de medicin de la UWB Para medir las emisiones electromagnticas radiadas es preciso

20、 utilizar un sistema de medicin compuesto por una antena receptora y un receptor de prueba (por ejemplo, un analizador de espectro). Si las seales son de baja de potencia, probablemente habr que utilizar un amplificador de bajo nivel de ruido (LNA) entre la antena y el receptor de prueba para mejora

21、r la sensibilidad efectiva del sistema de medicin. 1.4 Entorno de medicin Considerando los bajos niveles de transmisin de los dispositivos UWB, es conveniente realizar la medicin en una cmara anecoica o semianecoica. Las mediciones realizadas en cmaras anecoicas deberan guardar una correlacin con la

22、s mediciones realizadas en cmaras semianecoicas. Con este fin se aplica un factor de correccin para los efectos del apantallamiento del terreno en un entorno semianecoico o en un emplazamiento de prueba en zona abierta (OATS). La medida de la potencia isotrpica radiada equivalente (p.i.r.e.) de un d

23、ispositivo no debera depender del tipo de entorno de prueba utilizado. En las frecuencias superiores a 1 000 MHz, no se precisa un factor de correccin de la propagacin, ya que la reflexin del terreno no es significativa. 1.4.1 Procedimiento de medicin de la potencia radiada con frecuencias inferiore

24、s a 1 000 MHz1Cuando no es posible eliminar la reflexin del apantallamiento del terreno, se puede utilizar el siguiente procedimiento: Examine la emisin UWB en pequeos segmentos en los que no varan significativamente las reflexiones, las ganancias y las prdidas. En lo que respecta a los dispositivos

25、 de sobremesa, coloque la unidad en una superficie no conductora a una altura de 0,8 m. Realice la bsqueda convencional por rotacin y elevacin del dispositivo para maximizar la recepcin de la emisin. Haga una medicin. Incluya en el clculo los factores de ganancias, prdidas y la contribucin del apant

26、allamiento del terreno. Realice suficientes mediciones tanto en acimut como en elevacin para estar seguro de que se ha registrado el valor mximo de emisin. Repita la operacin en cada frecuencia de inters. 1.4.2 Procedimiento de medicin de la potencia radiada con frecuencias superiores a 1 000 MHz Po

27、r encima de 1 000 MHz, en una cmara semianecoica, el suelo se cubre con un material que absorbe las radiofrecuencias entre el dispositivo y la antena receptora para suprimir la influencia del apantallamiento del terreno. La exploracin de la antena de bsqueda entre 1 y 4 m debera mostrar 1Una adminis

28、tracin reconoce que 960 MHz constituye el lmite de deteccin de la medicin para mantener la coherencia con su mscara de emisin, que define un lmite de emisiones coincidente con el borde de una banda de radionavegacin aeronutica mundial. 4 Rec. UIT-R SM.1754 una emisin mxima prxima a la altura a la qu

29、e se ha colocado el dispositivo, si el material del suelo es adecuado. Cuando se hacen mediciones en espacio libre no es preciso mantener el dispositivo a una altura de 0,8 m. Puede colocarse a cualquier altura que permita eliminar en la mayor medida posible las reflexiones del suelo. Las antenas re

30、ceptoras muy direccionales contribuyen a reducir el efecto de la reflexin por el apantallamiento del terreno. La medicin se registra sin corregir la reflexin del terreno. En lo tocante a los dispositivos de sobremesa, puede utilizarse el siguiente procedimiento: Coloque la unidad en una superficie n

31、o conductora a una altura adecuada. El suelo entre la antena de bsqueda y el dispositivo debera cubrirse con un material que absorba la energa RF adaptado a la gama de frecuencias que se mide. Tenga la antena de bsqueda a distintas alturas para comprobar si se han reducido al mnimo las reflexiones d

32、el suelo. Puede ser preciso modificar la altura del dispositivo para que las reflexiones del suelo sean mnimas. El lbulo principal de la antena de bsqueda no debe recibir reflexiones del suelo. La altura de la antena de bsqueda debe mantenerse fija durante la medicin. Haga una medicin. Incluya en el

33、 clculo los factores de ganancias y prdidas. La contribucin del apantallamiento del terreno se ha eliminado gracias al absorbedor colocado en el trayecto reflejado. Tome suficientes mediciones tanto en acimut como en elevacin para estar seguro de que se ha registrado el valor mximo de emisin. Repita

34、 la operacin en cada frecuencia de inters. 1.5 Variaciones de medicin para radares de penetracin del suelo y radares de imgenes de muros Las emisiones de radares de penetracin del suelo (GPR) y radares de imgenes de muros (WIR) que se consideran no son las que se irradian directamente desde la anten

35、a. Dado que las emisiones directas penetran en el substrato, donde se atenan rpidamente, plantean un reducido riesgo de interferencia en los servicios de radiocomunicaciones. Slo hay que considerar las emisiones indirectas (a saber, dispersas y/o de escapes). A fin de medir estas emisiones, debera u

36、tilizarse un mtodo para aislar las emisiones directas de las indirectas. A continuacin se describen dos mtodos para lograr ese aislamiento. Un mtodo consiste en colocar el GPR/WIR directamente sobre una capa de arena de al menos 50 cm de profundidad que cubra una superficie adaptada al transductor G

37、PR/WIR (antena). A continuacin se realizan mediciones con un nmero adecuado de variaciones de altura y orientacin radial de la antena con el fin de determinar el mximo nivel de emisin radiada. Si esta metodologa impide utilizar un apantallamiento del terreno, los datos obtenidos en las mediciones de

38、beran ajustarse para tomar en consideracin la contribucin de dicho apantallamiento. Otro mtodo consiste en colocar el dispositivo GPR a una altura de 80 cm sobre un soporte no conductor con el emisor dirigido en sentido descendente. Si se prev que las emisiones del GPR tendrn componentes inferiores

39、a 500 MHz, debe colocarse una capa de baldosas de ferrita directamente sobre el suelo bajo el GPR. Hay que colocar absorbedores de RF piramidales o triangulares de 60 cm de altura o ms directamente bajo el GPR. Algunos de estos elementos de absorcin pueden invertirse y colocarse sobre otros para for

40、mar un bloque slido. Debe prestarse atencin a no colocar absorbentes de RF entre el dispositivo y la antena de bsqueda, ya que impedira que la energa no dirigida en sentido descendente sea reflejada por el apantallamiento del terreno. La posicin del absorbente no debera alterarse al ejercer una rota

41、cin Rec. UIT-R SM.1754 5 en el dispositivo. Esta disposicin evita que se tome en consideracin en la medicin la energa dirigida en sentido descendente. En esta fase ya se pueden realizar bsquedas de emisiones indirectas en acimut y en elevacin. 1.6 Orientacin de los equipos en prueba (EEP) Los EEP de

42、 UWB deberan estar orientados con respecto al sistema de medicin para garantizar la recepcin de la mxima seal radiada. La determinacin de dicha orientacin puede facilitarse utilizando una plataforma no conductora o cualquier otro sistema de posicionamiento destinado a buscar sistemticamente la orien

43、tacin que facilita la mxima respuesta dentro del sistema de medicin. Independientemente del modo en que se fija la orientacin, debe tomarse en consideracin un nmero suficiente de orientaciones radiales para determinar en cul de ellas el sistema de medicin capta la respuesta mxima. 1.7 Distancia de m

44、edicin La distancia de separacin suele ser de 3 m. En algunos casos puede resultar imposible medir las transmisiones UWB sin amplificar y/o reducir a un metro o menos la separacin entre la antena de recepcin y el dispositivo UWB, asegurndose de mantener la condicin de campo lejano. 1.8 Antenas de me

45、dicin Las antenas de medicin suelen optimizarse para determinadas gamas de frecuencias. Para poder medir el espectro completo de las transmisiones UWB hay que emplear varias antenas de medicin, cada una de ellas optimizada para una determinada gama de frecuencias. 1.9 Receptores y detectores de medi

46、cin Se pueden utilizar los siguientes aparatos de medicin: un analizador de espectro, un receptor de prueba de interferencia electromagntica (EMI), un analizador vectorial de seales y un osciloscopio. En adelante nos referimos a todos estos aparatos como receptores de medicin. Las transmisiones UWB

47、pueden presentar distintas caractersticas en funcin de la anchura de banda del receptor de referencia. Por ejemplo, las transmisiones UWB generadas por impulsos pueden aparecer como un espectro de lnea de onda continua si la anchura de banda del receptor es superior a la frecuencia de repeticin de i

48、mpulsos (FRI). Por el contrario, si la anchura de banda del receptor es inferior a la FRI, esa transmisin puede tener caractersticas similares al ruido. Adems, si se emplean tcnicas de modulacin de banda de base (por ejemplo, la modulacin de impulsos en posicin), las lneas de espectro pueden aparecer borrosas en la anchura de banda de referencia y crear respuestas con caractersticas similares al ruido. En el caso de los espectros de lneas, la densidad espectral de la potencia de cuasicresta y de cresta reviste especial inters. La mejor forma de definir un espectro con caractersticas similar