автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Повышение качества поездной радиосвязи на основе адаптивных антенн в метровом диапазоне волн

На правах рукописи

БОЙКО МИХАИЛ АЛЕКСЕЕВИЧ

УДК 621.396.93 (043.3)

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ НА ОСНОВЕ АДАПТИВНЫХ АНТЕНН В МЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ВОЛН

05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования « Петербургский государственный университет путей сообщения»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Красковский Александр Евгеньевич

Официальные оппоненты :

доктор технических наук, профессор Мальцев Георгий Николаевич

кандидат технических наук, профессор Неволин Тимофей Николаевич

Ведущая организация : ОАО «Российские железные дороги». Филиал институт «Гипротранссигналсвязь».

Защита состоится ^ ^""ноября 2005 года в J^mhh на заседании диссертационного совета Д223.002.01 при Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова по адресу : Санкт-Петербург, Заневский пр., д.5

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Заневский пр., д.5.

Автореферат разослан «_» 2005 года.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент В.Н. Рябышкин

/!Ш0

1 и ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационной работы. Оперативное и бесперебойное управление перевозками на сети железнодорожного ^ транспорта Российской федерации обеспечивается в значительной степени

устойчивой работой сетей поездной радиосвязи ( ПРС). Реформирование отрасли в связи с созданием ОАО «Российские железные дороги» затрагивает хозяйство связи и вычислительной техники не только в части » внедрения новых систем и устройств, но и совершенствования имеющихся,

что способствует снижению эксплуатационных расходов и повышению безопасности движения. Удлинение значительного количества перегонов в связи с закрытием промежуточных станций обуславливает необходимость выполнения дополнительных работ по реконструкции сетей ПРС, построенных по схеме линейной радиопроводной подвижной связи. Данная задача наиболее актуальна для малодеятельных участков железной дороги, где из-за отсутствия перспектив внедрения современных систем и средств связи ставится задача модернизации имеющихся для работы по медным аналоговым линиям на удлиненных перегонах.

Следует также отметить, что на ряде дорог до настоящего времени остается актуальной задача сокращения зон неуверенного приема, в том числе на Октябрьской, Северо-Кавказской, Свердловской, Красноярской, Восточно-Сибирской дорогах.

Особенности местности со сложным рельефом и низкой плотностью населения усложняют техническое обслуживание стационарных устройств вне станций в связи с отсутствием подъездных автомобильных дорог. Отсутствие контактной сети и линий электропередачи затрудняет внедрение ' активных средств ретрансляции. Кроме того, сети поездной радиосвязи в

горной местности характеризуются значительным количеством кривых участков пути, что снижает эффективность использования стационарных устройств ретрансляции, требующих достаточно точной настройки конструктивных параметров по отношению к оси радиотрассы.

В этой связи необходимо рассмотреть комплекс мероприятий по повышению качества поездной радиосвязи до уровня отраслевых требований и, в частности, исследовать методы оптимизации сетей поездной радиосвязи на основе цифровых моделей рельефа, а также оценить возможность улучшения характеристик антенных систем на основе использования фазированных антенных решеток (ФАР).

Применение методологии построения общегражданских радиосетей при проектировании технологической железнодорожной связи не обеспечивает требуемой точности расчетов и приводит к аппаратной избыточности, значительно ухудшающей стоимость сети. Специфика

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА I

проектирования сетей ГТРС связана с особенностями распространения радиоволн в условиях инфраструктуры железнодорожного транспорта, для учета которых необходимы специальные методики расчета канала ведомственной радиосвязи. Вопросами проектирования сетей поездной радиосвязи в диапазонах 160; 330 МГц в разное время занимались специалисты ВНИИАС A.M. Вериго, К.К. Алмазян, а также сотрудники кафедры «Радиотехника» ПГУПС И.И. Петров, Н.В. Лаврентьев, Ю.Я. Меремсон, Д.Н. Роенков. Методика проектирования сетей ПРС регламентируется Правилами организации и расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «Российские железные дороги». Однако рекомендованные <

данными Правилами крупномасштабные топографические основы для 1

построения профилей рельефа горных вершин, определяющих условия дифракции радиоволн, исключены из открытого применения, что затрудняет использование предложенной методики в инженерных расчетах.

Вопросам проектирования фазированных антенных решеток посвящены работы Воскресенского Д.И., Бененсона Л.С., Вендика О.Г., Nemai С. Karmakar и других, при этом в большинстве случаев исследованы ФАР в диапазоне частот более 1 ГГц для систем спутниковой связи. В связи с переводом сетей ПРС с гектометрового диапазона ( 2300-2500 КГц ) в метровый диапазон волн (160 МГц) становится актуальной задача использования эффективных локомотивных антенн. При этом в метровом диапазоне внедрение локомотивных ФАР жестко ограничивается допустимыми габаритами конструктивных элементов, в связи с чем появляется необходимость исследования характеристик ФАР и оптимизации их параметров для использования на сети железных дорог.

С учетом этого становятся актуальными разработка методики расчета сетей поездной радиосвязи с применением цифровых моделей рельефа и исследование возможности применения фазированных антенных решеток в условиях инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Объектом исследования в работе являются аналоговые и цифровые сети подвижной железнодорожной радиосвязи. \

Предмет исследования :

- методика расчета сетей поездной радиосвязи с учетом использования крупномасштабных цифровых моделей рельефа, вычисленных посредством интерполяции высот из исходной модели горизонталей топографических основ открытого применения;

- локомотивные фазированные антенные решетки в диапазоне поездной радиосвязи 160 МГц с учетом специфики условий организации связи на железнодорожном транспорте;

Исходя из этого, целью исследований, проводимых в работе, является повышение качества поездной радиосвязи до отраслевых требований и совершенствование методологии проектирования сетей подвижной радиосвязи с учетом специфики распространения радиоволн в условиях инфраструктуры железных дорог.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд теоретических и практических задач :

- обеспечение необходимой точности расчетов каналов радиосвязи на основе отраслевой методики, предусмотренной Правилами организации и расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «Российские железные дороги» в связи с использованием цифровых моделей рельефа;

- разработка цифровых моделей рельефа и программ имитационного моделирования радиотрасс;

- разработка методики оценки и оптимизации параметров локомотивных фазированных антенных решеток;

- теоретическое и экспериментальное исследование условий применения локомотивных ФАР;

- разработка аппаратных блоков и программного обеспечения экспериментальной модели кольцевой ФАР в диапазоне 160 МГц в связи с отсутствием типовых изделий и программ.

Методы исследования. Методической основой проводимых в работе исследований является системный подход, то есть анализ существующей проблемы, постановка целей и выработка путей их достижения. При решении задач диссертации использованы методология имитационного моделирования на ЭВМ, элементы комбинаторики, теории распространения радиоволн, теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна диссертации определяется рядом полученных результатов и способами их достижения :

- предложена методика расчетов каналов поездной радиосвязи с использованием крупномасштабных цифровых моделей рельефа, полученных интерполяцией высот по исходным моделям горизонталей среднемасштабных топооснов, что позволило расширить область применения топографических основ открытого применения в инженерных расчетах;

- разработана методика оценки и оптимизации параметров локомотивных кольцевых фазированных решеток;

- теоретически и экспериментально исследован эффект расширения спектров сигналов класса БЗЕ и увеличения уровня внеполосных излучений при повышении частоты сканирования луча;

- выполнена оценка статистических параметров сигналов для случаев малоэлементных кольцевых фазированных антенных решеток с адаптивной угловой селекцией, реализующих автовыбор углового положения луча.

Практическая ценность проведенных исследований состоит в том, что ее результаты позволяют:

- расширить границы применения существующих методик расчета радиотрасс в связи с использованием крупномасштабных цифровых моделей рельефа, полученных интерполяцией высот из исходной модели горизонталей топографических основ открытого применения ;

- повысить точность расчета радиотрасс за счет усовершенствования методики расчета каналов поездной радиосвязи, предусмотренной отраслевыми Правилами организации и расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «Российские железные дороги» ;

- установить предельные значения частоты сканирования луча локомотивной кольцевой фазированной антенны исходя из допустимых значений ширины полосы частот и уровня внеполосных излучений ;

- повысить качество поездной радиосвязи в связи с использованием локомотивных кольцевых фазированных антенн по ряду параметров : увеличение значения коэффициента усиления антенной системы, снижение флуктуации сигнала, уменьшение мощности помехи вследствие случайной частотной модуляции и другое.

Практическая ценность и новизна подтверждаются также тем, что экспериментальная установка кольцевой ФАР с адаптивной угловой селекцией защищена патентом на полезную модель № 41551, а на алгоритмическое обеспечение моделирования диаграмм направленности кольцевой ФАР и радиотрасс сетей ПРС получены свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2004611917 и № 2003611712.

Достоверность результатов, полученных теоретически, обеспечивается корректностью использованных в работе физических и математических моделей и подтверждается данными, полученными экспериментально. В свою очередь, корректность результатов измерений обеспечена использованием для их проведения сертифицированного оборудования. Результаты теоретических исследований соотнесены с экспериментальными измерениями, выполненными дорожной вагон-лабораторией № 72262 и Мурманским отделением комитета по радиочастотному контролю.

Апробация результатов. По результатам исследований сделаны доклады на секции «Радио- и электрическая связь на железнодорожном транспорте » 60-й научно-технической конференции, посвященной Дню радио ( г. Санкт-Петербург, 2005), на подсекции «Радиотехника»

Межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее, неделя науки -2003» (г. Санкт-Петербург, 04.04.2003 ) и расширенном заседании кафедры «Радиотехника» ПГУПС 12.05.2005.

Реализация результатов работы. Разработанная цифровая модель ' рельефа и программа моделирования радиотрасс внедрены в Мурманской

дистанции сигнализации и связи Октябрьской железной дороги. В результате выполненных мероприятий по совершенствованию поездной радиосвязи F устранены зоны электромагнитной недоступности протяженностью 46 км.

Выполнены измерения параметров и апробация в сетях поездной радиосвязи экспериментальной модели кольцевой ФАР с адаптивной угловой селекцией в диапазоне 160 МГц, получено увеличение медианного значения уровня сигнала на 5дБ.

Результаты, выносимые на защиту :

1. Результаты компьютерного моделирования радиотрасс поездной радиосвязи на основе крупномасштабных цифровых моделей рельефа, полученных интерполяцией высот из исходной модели горизонталей топографических основ открытого применения.

2. Усовершенствованная методика расчета сетей ПРС с учетом внесенных поправочных коэффициентов для повышения точности расчетов каналов связи.

3. Методика расчета диаграмм направленности локомотивных однокольцевых фазированных антенных решеток.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации параметров фазированных антенных решеток для условий железнодорожного транспорта.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах, среди которых четыре статьи, свидетельство на полезную модель и два свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Работа состоит из основной части и 4 приложений. Основная часть содержит введение, четыре главы, заключение, список использованных источников из 98 наименований. Объем основной части составляет 155 страниц машинописного текста и включает 14 таблиц, 65 рисунков и диаграмм.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются цель и задачи диссертации, перечисляются положения, выносимые на защиту, приводятся сведения об апробации и реализации результатов работы.

В первой главе рассматриваются общие принципы строгих и инженерных методик расчета затухания сигналов в горной местности на основе профилей радиотрасс. В связи с отсутствием возможности открытого использования для инженерных расчетов крупномасштабных топографических основ, необходимых для построения профилей рельефа в требуемых масштабах, дается обзор применяемых в картографии методов интерполяции высот для построения цифровых моделей рельефа.

В целях определения эффективности применения в исследуемом диапазоне 160 МГц средств ретрансляции дана сравнительная оценка параметров типовых устройств. Показана целесообразность технической реализации только дифракционных линз, для которых высота сегмента в диапазоне 160 МГц составляет 2,3 метра.

В случае применения кольцевых ретрансляторов реализация затенения даже одной зоны представляется технически сложной (высота затеняющего экрана составляет не менее 8 метров), более того, полученный при этом выигрыш напряженности поля не превышает эффекта от применения дифракционной линзы.

Обострение вершин за счет экранов для указанных длин волн дает наибольшую величину выигрыша напряженности поля для пологих вершин, при этом высота экрана составляет 12,8 м.

На кривых участках пути установка на вершине горы (сопки) любого из описанных выше типов ретрансляторов обеспечит необходимые уровни напряженности поля лишь в небольших секторах относительно оси радиотрассы.

Применение активных ретрансляторов в условиях горной местности значительно затруднено в связи с отсутствием линий электроснабжения. Имеющиеся технические решения для активных одночастотных ретрансляторов в сетях ПРС требуют установки 30-метровых мачт с разносом антенн по высоте не менее 10 метров, что сложно реализуемо в горной местности и экономически малоэффективно для малодеятельных участков железной дороги.

С учетом низкой эффективности типовых средств ретрансляции для сетей поездной радиосвязи в горной местности рассмотрены принципиальные подходы к использованию ФАР в качестве адаптивных локомотивных антенн, позволяющих повысить дальность радиосвязи.

Во второй главе проводится теоретическое исследование фазированной антенной решетки с адаптивной угловой селекцией, реализующей автовыбор углового положения луча. Для оптимизации геометрических параметров однокольцевой ФАР получено удобное для практического использования аналитические выражение амплитудной диаграммы направленности (ДН) :

^(Ф) =

(ке/г(Ф))2 + (1т ^(Ф))2 ,

где

■ £ П{-\Г1 ^ч(кг)-СозЯ(Ф-Фп) +

п*\ л=1 ц-2

(д-четны4

+А^Н(рп-кгУ X П(-\у-^(кг)-Созд(Ф-Фп)

<Н

(д-нечетныЬ

1тДФ) = 2^0(кг)-^8т(<рг1 -кг) +

Л=1

д-2 (д-четны4

+4 .^№<рв-ьу 5 П(-\Тх^я(кгуСозЧ(Ф-Ф„)+

и=1 <7=1

(д-нечетный

где ./V- количество вибраторов, г - радиус кольца ФАР , Ф0 -угол максимального излучения, Ф - текущий азимутальный угол, Ф„ угловое положение и-го вибратора, <рп - фазовый сдвиг тока вибратора, Jч (кг) - функция Бесселя, к - волновое число.

С учетом габаритов тепловозов и взаимного влияния аксиальных вибраторов при размещении в кольцевой решетке рассматривались малоэлементные ФАР с количеством вибраторов от 3 до 5. Полученные с помощью расчета на ЭВМ диаграммы направленности приведены на рис. 1 и свидетельствуют о существенной зависимости формы главного и заднего лепестков от количества вибраторов N и радиуса решетки а .

Приведенные в качестве примера на рис.2 диаграммы направленности кольцевой ФАР с количеством вибраторов N=4 соответствуют максимальному значению коэффициента защитного действия при радиусе кольца 0,4 м в исследуемом диапазоне 160 МГц.

о-0 5м о=0,75м

Рис.1. Диаграммы направленности идеализированных однокольцевых ФАР в диапазоне 160 МГц

Ф0=45 Ф0=67,5 Фо=90

Рис. 2. Расчетные характеристики направленности однокольцевой фазированной антенной решетки (Ы= 4, Д=0,4 м, ^=160 МГц)

В работе выполнен также спектральный анализ сигналов класса РЗЕ для различных частот сканирования луча. С учетом того, что вращение ДН в случае частотно-модулированного сигнала приводит к эффекту стробирования этого сигнала на входе приемника периодической последовательностью прямоугольных импульсов, длительность которых связана со значением ширины Ав° главного лепестка очевидным соотношением:

1 Ав" ~ Раа» 360° '

можно сделать вывод о том, что вращение луча приводит к паразитной амплитудной модуляции, обуславливающей расширение спектра ЧМ сигнала при еоа„ > й (рис.3).

В работе получены аналитические выражения уровней спектральных составляющих и дана оценка значений их уровней в зависимости от значений частоты сканирования луча Рска„ и индекса модуляции ту . При этом установлена незначительная асимметрия уровней гармоник на частотах о) ± пП. С учетом того, что значение несущей частоты значительно превышает значение частоты модуляции (а » П), уровни гармоник могут быть описаны простыми выражениями :

. Бт О. —

Дш„)={7,Л('«/К ; А(Ф, ± П) = у V.■/,(«,)—

А(<0„± 2П)= '--До„±ЗП) = С/„У5(т/.)

¿7« заТ"

2

Л(а>„±4С1) =

2 П х " " ' " за

4 П

Выполненные в работе инструментачьные измерения спектров свидетельствуют о расширении ширины спектра и увеличении уровня внеполосных излучений при увеличении частоты сканирования луча, что обусловлено наложением спектров прямоугольных импульсов вследствие паразитной амплитудной модуляции.

Как известно, условие неискаженной передачи информации определяется минимальной предельной частотой дискретизации ( около б КГц для речевого сигнала ) в соответствии с теоремой М Котельникова. Однако существенное расширение спектров при значениях частоты сканирования ©„„„>О, где 300 Гц<£2 <3 КГц, не позволяет реализовать в границах допустимой полосы частот непрерывное сканирование луча с частотой более 6 КГц в режиме излучения сигнала, в связи с чем в качестве

1 ,-т'п. ,П Г^ ! / V \ ® скан

, чщ 1 Г м«/ Ч Г 0)< > | со

к

' / V

Рис.3. Спектральные характеристики ЧМ-сигналов со сканированием луча:

А - без наложения спектров (о)ат<0)', Б - с наложением спектров (>0).

приемлемого может рассматриваться качание ДН в малом секторе углов, например, в режиме автовыбора углового положения луча, в т.ч. по пилотным сигналам стационарной станции.

В связи с невозможностью формирования в случае малоэлементных кольцевых ФАР узких диаграмм направленности, которые бы обеспечивали значительное количество эффективных ветвей углового разрешения, а также с учетом реальных значений ширины ДН Ав01 я 90°... 120°, следует рассматривать значения статистических параметров сигналов для числа ветвей разнесения М< 4, тогда при комбинировании сигналов методом автовыбора углового положения луча выигрыш значения функции распределения вероятности ОСШ (отношения сигнал/шум) от использования четырех ветвей разнесения ( М= 4 ) составляет 13 дБ (по отношению к М=1).

Для увеличения количества эффективных ветвей разнесения также рассмотрены системы из трех однокольцевых антенных решеток с

коммутируемыми рабочими зонами, составленными из двух колец, фазовые центры которых разнесены на расстояние А/2, что обеспечивает сужение ширины результирующей ДН до значения 70° и реализацию шести ветвей углового разнесения.

В ходе анализа полученных по результатам моделирования диаграмм направленности в исследуемом диапазоне 160 МГц установлено, что увеличение радиуса кольца от 0,4 м до 0,6 м приводит к уменьшению значения коэффициента защитного действия от 2,5 до 1,25 . Увеличение размера дискреты фазовращателя приводит к расширению главного и заднего лепестков. Так, управление ФАР с разрядами 22,5°; 45°; 90°; 180° приводит к незначительному увеличению значения коэффициента защитного действия ( в 1,3 раза), а также к сужению ( до 5°) основного и заднего лепестков ДН по отношению к диаграммам, которые реализованы схемами управления с разрядами 45°, 90 и 180°. Анализ форм расчетных ДН для кольцевой ФАР радиусом 0,4 м, составленной из четырех заземленных четвертьволновых вибраторов, дает расчетные значения КНД» 10 дБ и в «7 дБ. С учетом данных параметров кольцевой ФАР уменьшение скорости пересечения уровня (СПУ) огибающей составляет //=2,4 по отношению к всенаправленному вертикальному диполю, а выигрыш отношения сигнал/шум - до 13 дБ.

Кроме того, в работе выполнено исследование влияния наведенных ЭДС при сканировании луча на величины входных сопротивлений вибраторов. Полученные числовые данные свидетельствуют о достижении максимальных значений входных сопротивлений для тех вибраторов, которые размещаются в секторах, соответствующих направлению максимального излучения. Дополнительно внесенные комплексные сопротивления для рассматриваемого случая ( N=4, II =0,4 м ) приводят к незначительным изменениям (от 0,18° до 1,22°) величины формируемых в вибраторах фазовых сдвигов ( с дискретами 22,5° или 45 ) и в свя т с малыми значениями не обуславливают существенных изменений формы ДН.

Определены также положения фазовых центров однокольцевых ФАР для различных направлений главного излучения, при этом установлено, что фазовые центры расположены на оси главного излучения и смещены в противоположном от центра кольца направлении на расстояние 0,66 Я для исследуемого диапазона частот 160 МГц. В связи с этим кольцевую ФАР можно рассматривать как систему периодически включаемых независимых направленных излучателей с индивидуальными фазовыми центрами.

В третьей главе проводится исследование методик расчета радиотрасс на основе крупномасштабных цифровых моделей рельефа, выполненных посредством интерполяции высот из исходных моделей горизонталей топографических основ открытого применения.

В связи с тем, что рекомендованные типовыми инженерными методиками расчета радиотрасс крупномасштабные топографические основы исключены из открытого применения, в данной главе дана оценка точности интерполяционных вычислений значений высот. Решение данной задачи сводится к построению цифровых моделей рельефа соответствующего масштаба, который необходим для геометрического описания формы вершины, определяющей условия дифракции радиоволн.

В настоящей главе дается в качестве примера сравнительный анализ точности интерполяции высот для различных методик построения цифровых моделей рельефа с использованием пакета Arc/Info GRID TOOLS применительно к исследуемым участкам горного рельефа.

Для реализации имитационного моделирования выполнена цифровая модель рельефа исследуемого участка протяженностью 160 км. В ходе моделирования радиотрасс по методике, установленной существующими отраслевыми Правилами организации и расчета сетей поездной радиосвязи, установлено существенное различие расчетных значений с экспериментальными данными при вычислении уровня сигнала вблизи фазовых центров направленных антенн. С учетом внесенных в отраслевую методику дополнений, связанных с расчетом уровней напряженности поля и дифракционных потерь, в результате моделирования получено достаточно точное ( рис.4 ) повторение формы экспериментальной кривой. На рис.5 приведены экспериментальные диаграммы уровней сигналов на входе приемников в диапазонах 2МГц и 160 МГц на исследуемом в работе участке. При этом протяженность зон неуверенного радиоприема (ЗНР) при переходе в диапазон 160 МГц сокращена на 46 км, что соответствует результатам имитационного моделирования и обуславливается, главным образом, увеличением реальной чувствительности приемников до 50 дБ вследствие снижения уровня естественных шумов.

По результатам моделирования радиотрасс в случае направленных антенн предложено внесение дополнений в указанную выше отраслевую методику расчета сетей ПРС, в частности, вычисление медианного значения напряженности поля следует выполнять с учетом характеристики направленности антенной системы, что позволяет в ходе моделирования получить имеющиеся на инструментальных кривых «провалы» уровней сигналов при выходе мобильных станций за пределы покрытия ДН вблизи фазовых центров. На диаграммах уровней (рис.4 и 5) это имеет место, например, на 18 км исследуемой трассы. Другие «провалы» на данных диаграммах объясняются дифракционными затуханиями. В работе выполнено сравнение значений дифракционных затуханий, полученных в результате использования различных расчетных методик.

Установлено, что предусмотренные Правилами организации и расчета сетей ПРС табличные значения коэффициентов сложности трасс, которые выбираются в соответствии с типом сложности трассы (от 1 до 6) по ряду

критериев, соответствуют достаточно точно значениям дифракционных затуханий при расчете дифракции на полуплоскости (для трасс с коэффициентом сложности от 1 до 5).

Рис.4. Графики зависимости уровня сигнала (дБ) на входе приемника от положения мобильной станции вдоль трассы (км):

1 - экспериментальная кривая для антенны с ДН «восьмерка»;

2 - расчетная кривая для стационарной антенны с той же ДН;

3 - расчетная кривая для стационарной антенны с круговой ДН.

Данное обстоятельство позволяет использовать несложные аналитические выражения (например, предусмотренные отчетом МККР «Распространение радиоволн в неионизированной среде» от 1990 г. ) для расчета значений коэффициентов сложности трасс взамен табличных.

Рис.5. Диаграммы уровней ВЧ сигналов стационарных радиостанций на исследуемом участке железной дороги Мурмаши-Никель :

1-для антенн с двунаправленной ДН, 160 МГц;

2- для антенн с круговой ДН, Р=2МГц.

В четвертой главе приведено описание экспериментальной модели ( рис.6 ) локомотивной однокольцевой фазированной антенной решетки с адаптивной угловой селекцией и методики измерения спектральных характеристик с использованием аппаратно-программного измерительного комплекса «Ирга». Для реализации 4-х элементной ФАР изготовлена конструкция делителя - сумматора для подключения к возимой локомотивной радиостанции. Подключаемые к выходам делителя-сумматора фазовращатели выполнены с дискретами 22,5°; 45°; 90° и 180°. Управление разрядами фазовращателя для достижения максимального излучения в требуемом направлении осуществляется через LPT порт персонального компьютера ( ПК ). Подключение разных сочетаний дискрет обеспечивает 16 значений фазового сдвига : 0° ; 22,5° ; 45°... 360°. Схема обеспечивает управление сканированием луча в режиме автовыбора углового положения луча, который реализован следующим образом: низкочастотная огибающая УКВ сигнала, поступающая с выхода приемника локомотивной радиостанции, оцифровывается аналого-цифровым преобразователем, подключенным через контроллер к порту ПК. В персональном компьютере осуществляется анализ текущих уровней сигнала. В работе выполнены экспериментальные замеры диаграмм направленности, сняты спектральные характеристики при различных частотах сканирования луча.

На рис.7 и рис.8 приведены спектры ЧМ сигналов (с модуляцией случайным речевым сигналом) при сканировании луча с частотами 400 Гц и 6 КГц соответственно. При частотах сканирования луча более 400 Гц существенная часть спектра превышает установленную для сетей поездной радиосвязи полосу частотного разноса между каналами 25 КГц, а также регламентированную для данного класса излучения F3E контрольную ширину 18,0 КГц (на уровне -30 дБ ) полосы частот.

Рис. 6. Схема экспериментальной модели кольцевой ФАР

яш щя| ш 101* нн» ш; шзя юа аил

Рис.7. Спектр ЧМ сигнала при сканировании луча с частотой 400 Гц

1 1 и « 1 м- Ч : *1 <

» и 111

ОДВ 1ЙЯ шап

«.и» to.il «и чпо шя кип

Рис.8 Спектр ЧМ сигнала при сканировании луча с частотой 6 КГц

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнен комплекс исследований по решению наиболее актуальных проблем железнодорожной радиосвязи, позволяющих теоретически обосновать и практически применить ряд технических мероприятий по улучшению качественных показателей Качалов радиосвязи до уровня нормативных отраслевых требований. К основным » результатам относятся следующие :

1. Выработаны рекомендации по использованию цифровых моделей рельефа для решения задач моделирования радиотрасс в горной местности.

л Дана сравнительная оценка типовых методов интерполяции высот при

построении крупномасштабных цифровых моделей рельефа на основе среднемасштабных топографических карт открытого применения, в которых масштабирование по высоте не соответствует требованиям, предъявляемым типовыми методиками расчета радиотрасс.

2. По результатам моделирования радиотрасс на основе отраслевой методики расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «РЖД» установлено несоответствие полученных результатов экспериментальным данным при вычислении уровня сигнала вблизи фазовых центров направленных антенн. Данное несоответствие устраняется введением дополнительно

технических мероприятий по улучшению качественных показателей каналов радиосвязи до уровня нормативных отраслевых требований. К основным результатам относятся следующие :

1. Выработаны рекомендации по использованию цифровых моделей рельефа для решения задач моделирования радиотрасс в горной местности. Дана сравнительная оценка типовых методов интерполяции высот при построении крупномасштабных цифровых моделей рельефа на основе среднемасштабных топографических карт открытого применения, в которых масштабирование по высоте не соответствует требованиям, предъявляемым типовыми методиками расчета радиотрасс.

2. По результатам моделирования радиотрасс на основе отраслевой методики расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «РЖД» установлено несоответствие полученных результатов экспериментальным данным при вычислении уровня сигнала вблизи фазовых центров направленных антенн. Данное несоответствие устраняется введением дополнительно характеристики направленности антенны при расчете значения напряженности поля. Кроме того, показана возможность вычисления дифракционных потерь для низкогорного рельефа с колебаниями уровня земной поверхности до 100 м по методике расчета дифракции на полуплоскости и введения в данную методику аналитического выражения для расчета дифракционных потерь взамен табличной формы.

3 В форме, удобной для практического применения, получены универсальное аналитическое выражение и алгоритм расчета характеристик направленности малоэлементных однокольцевых кольцевых фазированных антенных решеток. С целью выбора оптимальных параметров кольцевой ФАР исследована зависимость формы диаграммы направленности от радиуса кольца и величины фазовой дискреты в диапазоне 160 МГц.

4 Установлены требования и выявлены на основании спектрального анализа и инструментальных измерений ограничения к системе управления лучом кольцевой фазированной антенной решетки в диапазоне 160 МГц. При частотах сканирования луча более 400 Гц существенная часть спектра излучаемого сигнала вследствие паразитной амплитудной модуляции превышает установленную для сетей поездной радиосвязи полосу частотного разноса между каналами 25 КГц, а также регламентированные для данного класса излучения РЗЕ контрольную ширину полосы частот излучения и уровни внеполосных излучений. С учетом того, что из-за ограничения до 400Гц верхнего значения частоты кругового сканирования луча не достигается минимально необходимая для неискаженной передачи речевого сигнала частота дискретизации, в работе исследован режим

«качания» луча в ограниченных секторах азимутальных углов, определяемых алгоритмом автовыбора углового положения луча.

5. Для достижения адаптивной угловой селекции разработана малоэлементная локомотивная кольцевая ФАР в диапазоне 160 МГц, отличающаяся от имеющихся экспериментальных моделей реализацией автовыбора углового положения луча Получено свидетельство №41551 на полезную модель «Малоэлементная однокольцевая фазированная антенная решетка».

6. Исследована зависимость значений наведенных комплексных сопротивлений на излучателях кольцевых фазированных антенных решеток от углового положения луча. Показано, что наибольшее значение входных сопротивлений достигается для вибраторов, расположенных в секторах кольцевой ФАР, соответствующих направлению максимального излучения. Фазовые центры однокольцевых ФАР расположены на оси главного излучения и смещены в противоположном от центра кольца направлении на расстояние 0,66 Я для исследуемого диапазона частот 160 МГц. В связи с этим кольцевую ФАР можно рассматривать как систему периодически включаемых независимых направленных излучателей с индивидуальными фазовыми центрами.

7. Показана эффективность применения в горной местности кольцевых фазированных антенных решеток в режиме автовыбора. Выигрыш на 7,8 дБ от снижения мощности помех, обусловленных случайной частотной модуляцией, достигается при использовании ФАР с шириной основного лепестка диаграммы направленности от 90° до 120° Анализ форм расчетных ДН для кольцевой ФАР радиусом 0,4 м, составленной из четырех заземленных четвертьволновых вибраторов, дает расчетные значения КНД«10дБ и С «7 дБ. С учетом данных параметров кольцевой ФАР уменьшение скорости пересечения уровня (СПУ) огибающей составляет 2,4 по отношению к всенаправленному вертикальному диполю, а выигрыш отношения сигнал/шум - до 13 дБ.

8. Исследования показали эффективность перехода сетей поездной радиосвязи с гектометрового диапазона волн ( 2МГц) в диапазон 160 МГц на участках железных дорог без направляющих линий в горной местности Достигаемое при этом повышение дальности радиосвязи обуславливается, главным образом, повышением на 50 дБ реальной чувствительности приемников в связи со значительным снижением уровней шумов в метровом диапазоне волн

9. Основные результаты диссертационной работы внедрены на неэлектрифицированных участках Мурманского отделения Октябрьской железной дороги с отметками высот до 1000 м. В результате изменения диапазона частот и оптимизации исследуемой сети поездной радиосвязи устранены зоны неуверенного радиоприема общей протяженностью 46 км.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бойко М.А. Малоэлементная однокольцевая фазированная антенная решетка / Свидетельство на полезную модель, № 41551,2004 г.

2. Бойко М.А., Железков A.B. Моделирование диаграмм направленности малоэлементной однокольцевой ФАР/ Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, № 2004611917, 2004.

3. Бойко М.А., Железков A.B. Моделирование радиотрасс для сетей поездной радиосвязи / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, № 2003611712,2003.

4. Бойко М.А. Однокольцевая фазированная антенная решетка /Автоматика, связь, информатика, № 7,2005.

5. Бойко М.А. Моделирование радиотрасс на основе растровой матрицы высот / Автоматика, связь, информатика, №7, 2004.

6. Бойко М.А., Железков A.B. Построение карты высот для расчета сетей поездной радиосвязи в условиях горного рельефа / Автоматика, связь, информатика, № 6,2003.

7. Бойко М.А., Лаский Е.А., Иус С.Н. Совершенствование поездной радиосвязи в условиях горной местности/ Автоматика, связь, информатика, № 10,2000.

Подписано к печати 12.10.05 Печл 1,25

Печать - ризография. Бумага для множит, апп. Формат 60x 84 1\1б

Тираж 100 экз. Заказ № 1089.

Тип. ПГУПС 190031, Санкт-Петербург, Московский пр.9

г

U

к

s

y

I

i

№19 2 58

РНБ Русский фонд

2006-4 16910

ВВЕДЕНИЕ

1. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УКВ В ГОРНОЙ МЕСТНОСТИ ДЛЯ СЕТЕЙ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ

1.1 Обзор общих принципов организации поездной радиосвязи и параметров оценки ее качества

1.2 Обзор инженерных методик расчета напряженности электромагнитного поля при распространении УКВ в горах и над пересеченной местностью.

1.3 Оценка технической возможности применения типовых устройств ретрансляции сигналов для сетей поездной радиосвязи на частотах 160 и 460 МГц.

1.4 Обзор методов разнесенного приема для преодоления замираний в системах подвижной связи.

1.5 Особенности применения электронных карт для решения задач моделирования радиотрасс

1.6 Обзор типовых способов технической реализации немеханического сканирования луча

1.7 Выводы. Цель и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАЛОЭЛЕМЕНТНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

2.1 Расчет диаграмм направленности малоэлементных кольцевых фазированных антенных решеток.

2.2 Оценка взаимного влияния аксиальных вибраторов в малоэлементных кольцевых фазированных антенных решетках

2.3 Оценка параметров сканирующей системы на основе спектрального анализа 2.4 Выводы

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОТРАСС НА ОСНОВЕ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ РЕЛЬЕФА ДЛЯ УЧАСТКОВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В УСЛОВИЯХ НИЗКОГОРНОЙ МЕСТНОСТИ 3.1 Исследование возможности применения геоинформационных технологий для моделирования радиотрасс на основе цифровых моделей рельефа

3.2 Исследование распространения УКВ в низкогорной местности для сетей поездной радиосвязи на основе цифровых моделей рельефа

3.3 Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАЛОЭЛЕМЕНТНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ В СЕТЯХ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ 4.1 Конструкция кольцевой фазированной антенной решетки и схема экспериментальной установки.

4.2 Методика проведения эксперимента и результаты измерений на исследуемом участке железной дороги

4.3 Выводы

Оперативное и бесперебойное управление перевозками на сети железнодорожного транспорта Российской федерации обеспечивается в значительной степени устойчивой работой сетей поездной радиосвязи (ПРС). Реформирование отрасли в связи с созданием РАО «Российские железные дороги» затрагивает хозяйство информатизации и связи не только в части внедрения новых систем и устройств, но и совершенствования имеющихся, что способствует снижению эксплуатационных расходов и повышению безопасности движения. Удлинение значительного количества перегонов в связи с закрытием промежуточных станций обуславливает необходимость выполнения дополнительных работ по реконструкции сетей ПРС, построенных по схеме линейной радиопроводной сухопутной подвижной связи. Данная задача наиболее актуальна для малодеятельных участков железной дороги, где в ряде случаев [1] длина перегонов достигает 70 км в связи с сокращением ряда малодеятельных станций. При этом из-за отсутствия перспектив внедрения дорогостоящих современных средств связи на таких участках дороги ставится задача модернизации имеющихся средств связи для работы по медным аналоговым линиям на удлиненных перегонах, а существующие в настоящее время на малодеятельных участках оборудование связи характеризуется для большинства случаев как морально и физически устаревшее.

Следует также отметить, что на ряде дорог до настоящего времени остается актуальной [2] задача сокращения зон неуверенного приема, в т.ч. на Октябрьской, Северо-Кавказской, Свердловской, Красноярской, ВосточноСибирской дорогах.

Особенности местности со сложным рельефом и низкой плотностью населения затрудняют техническое обслуживание стационарных устройств вне станций в связи с отсутствием подъездных автомобильных дорог. Возможность несанкционированного доступа к этим устройствам со стороны посторонних лиц исключает целесообразность размещения дорогостоящего оборудования. Отсутствие контактной сети и линий электропередачи затрудняет установку энергоемких устройств и обеспечение необходимого температурного режима для устройств радиосвязи в необслуживаемых стационарных пунктах, что наиболее актуально для сетей ПРС в районах Крайнего Севера. Кроме того, для условий горной местности значительный интерес представляет решение задачи оптимизации сетей поездной радиосвязи с учетом большого количества кривых участков железнодорожного пути, когда каждая точка этих кривых является потенциально корреспондирующей, а ее положение (с учетом исполнения графика движения поездов) является фактически функцией времени. Последнее обстоятельство затрудняет внедрение на таких участках стационарных устройств пассивной ретрансляции, требующих достаточно точной настройки их конструктивных параметров по отношению к корреспондирующим точкам.

Объектом исследования в работе являются аналоговые сети подвижной радиосвязи на неэлектрифицированных участках железных дорог в условиях низкогорного рельефа местности. Исходя из этого, целью настоящей диссертационной работы, состоящей из четырех глав, является повышение качества поездной радиосвязи, которое в работе определяется выигрышем по ряду параметров: сокращение протяженности зон электромагнитной недоступности, увеличение вероятности уверенного приема при заданном отношении сигнал/шум, уменьшение значения дисперсии огибающей сигнала и др. Для достижения данной цели усовершенствована методология проектирования сетей ПРС с применением цифровых моделей рельефа и исследована эффективность применения локомотивных кольцевых фазированных антенных решеток (ФАР) с адаптивной угловой селекцией.

Все экспериментальные исследования в работе проводились на неэлектрифицированных участках Мурманского отделения Октябрьской железной дороги с отметками низкогорных высот до 1000 метров.

Решению этих задач и посвящена данная работа.

4.3 ВЫВОДЫ

4.3.1 Анализ экспериментально полученных графиков спектральных плотностей частотно-модулированных сигналов при сканировании луча в азимутальной плоскости свидетельствует о верхнем допустимом значении частоты сканирования не более 400 Гц для применяемого в сетях поездной радиосвязи класса излучения РЗЕ.

4.3.2 Экспериментально измеренная в азимутальной плоскости диаграмма направленности четырехэлементной кольцевой ФАР характеризуется главным лепестком шириной около 120°, отсутствием боковых и наличием заднего лепестка, при этом значение коэффициента защитного действия составляет 2,5. Измеренное значение ширины ДН, формируемой однокольцевой малоэлементной ФАР, позволяет реализовать в устройствах угловой селекции не более четырех эффективных ветвей разнесения.

4.3.3 Реализация однокольцевой ФАР в режиме автовыбора позволяет получить увеличение уровня сигнала на входе приемника до 7 дБ по отношению к антенным системам с круговыми диаграммами направленности.

4.3.4 Изготовление ФАР по предложенной технологии позволяет получить достаточные конструктивные размеры антенной системы, фазовращателей и блоков управления для размещения как в условиях железнодорожных станций, так и на отдельных типах тепловозов и самоходного подвижного состава.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты диссертационной работы :

1. В форме, удобной для практического применения, получены универсальные аналитическое выражение и алгоритм расчета характеристик направленности малоэлементных однокольцевых кольцевых фазированных антенных решеток. С целью выбора оптимальных параметров кольцевой ФАР исследована зависимость формы диаграммы направленности от радиуса кольца и величины фазовой дискреты в диапазоне 160 МГц.

2. Осуществлен учет требований и выявлены на основании спектрального анализа и инструментальных измерений ограничения к системе управления лучом кольцевой ФАР в диапазоне 160 МГц. При частотах сканирования луча более 400 Гц существенная часть спектра излучаемого сигнала вследствие паразитной амплитудной модуляции превышает установленную для сетей поездной радиосвязи полосу частотного разноса между каналами 25 КГц, а также регламентированные для данного класса излучения РЗЕ контрольную ширину полосы частот излучения и уровни внеполосных излучений. С учетом того, что из-за ограничения до 400Гц верхнего значения частоты кругового сканирования луча не достигается минимально необходимая для неискаженной передачи речевого сигнала частота дискретизации, в работе исследован режим качания луча в ограниченных секторах азимутальных углов, определяемых алгоритмом автовыбора углового положения луча.

3. Для достижения адаптивной угловой селекции разработана малоэлементная локомотивная кольцевая ФАР в диапазоне 160 МГц, отличающаяся от имеющихся экспериментальных моделей реализацией автовыбора углового положения луча. Получен патент № 41551 на полезную модель «Малоэлементная однокольцевая фазированная антенная решетка».

4. Исследована зависимость значений наведенных комплексных сопротивлений на излучателях ФАР от углового положения луча. Показано, что наибольшее значение входных сопротивлений достигается для вибраторов, расположенных в секторах кольцевой ФАР, соответствующих направлению максимального излучения. Фазовые центры однокольцевых ФАР расположены на оси главного излучения и смещены в противоположном от центра кольца направлении на расстояние 0,66 К для исследуемого диапазона частот 160 МГц. В связи с этим кольцевую ФАР можно рассматривать как систему периодически включаемых независимых направленных излучателей с индивидуальными фазовыми центрами.

5. Показана эффективность применения в горной местности кольцевых фазированных антенных решеток в режиме автовыбора. Выигрыш в 6 раз от снижения мощности помех, обусловленных случайной частотной модуляцией, достигается при использовании ФАР с учетом ширины основного лепестка диаграммы направленности от 90° до 120°. Анализ форм расчетных ДН для кольцевой ФАР радиусом 0,4 м, составленной из четырех заземленных четвертьволновых вибраторов, дает расчетные значения КНД « 10 дБ и С~7дБ. С учетом данных параметров кольцевой ФАР уменьшение скорости пересечения уровня (СПУ) огибающей составляет N=2,4 по отношению к всенаправленному вертикальному диполю, а выигрыш отношения сигнал/шум - до 13 дБ.

6. Выработаны рекомендации по использованию цифровых моделей рельефа для решения задач моделирования радиотрасс в горной местности. Дана сравнительная оценка типовых методов интерполяции высот при построении крупномасштабных цифровых моделей рельефа на основе среднемасштабных топографических карт открытого применения, в которых масштабирование по высоте не соответствует требованиям, предъявляемым типовыми методиками расчета радиотрасс.

7. По результатам моделирования радиотрасс на основе отраслевой методики расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «РЖД» установлено несоответствие полученных результатов экспериментальным данным при вычислении уровня сигнала вблизи фазовых центров направленных антенн. Данное несоответствие устраняется введением дополнительно характеристики направленности антенны при расчете значения напряженности поля. Кроме того, показана возможность вычисления дифракционных потерь для низкогорного рельефа с колебаниями уровня земной поверхности до 100 м по методике расчета дифракции на полуплоскости и введения в данную методику аналитического выражения для расчета дифракционных потерь взамен табличной формы.

8. Исследования показали эффективность использования метровых радиоволн на железнодорожных перегонах в горной местности при отсутствии направляющих линий. Устранены зоны электромагнитной недоступности на исследуемом участке низкогорного рельефа длиной около 160 км, их протяженность сокращена на 46 км при переходе с гектометрового диапазона волн ( 2МГц ) в диапазон 160 МГц.

156

1.K., Демчук A.B., Новиков Ю.М. Аппаратура ОТС для малодеятельных направлений // Автоматика, связь, информатика - 2003 .-№ 1.-С.20-21.

2. Воронин B.C. Хозяйство информатизации и связи Российских железных дорог в 2000-2003 г.г.//Автоматика, связь, информатика-2001.-№6-С.7-9.

3. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации // МПС- М., 2000.-С.61-65.

4. Правила организации и расчета сетей поездной радиосвязи // Транспорт-М., 1991.- С.53- 60.

5. Ананьев К.Н., Троицкий В.Н. Экспериментальное исследование дифракции ультракоротких волн на горных хребтах//Электросвязь-1964.- № 10. С.1-7.

6. Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн// Горячая линия Телеком. -М., 2003,- С.50-54.

7. Надененко Л.В., Троицкий В.Н. О применении пассивной ретрансляций типа дифракционной линзы на радиорелейных линиях с интервалами обычной протяженности //Электросвязь 1966.- № 4. - С.1-7.

8. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г. Пассивные ретрансляторы для радиорелейных линий //Связь,- М., 1973.-С21-40.

9. Каменский H.H., Модель A.M., Надененко Б. С. Справочник по радиорелейной связи // Радио и связь М., 1981,- С.229-250.

10. Турусбеков М.Т. Распространение УКВ в горной местности // Сборник статей АН Кирг. ССР,- Фрунзе, 1971.- С. 102-134.

11. Гомбоев Н.Ц., Хомяк Е.М., Цыдыпов Ч.Ц. Распространение ультракоротких волн в условиях гористой местности. Сборник статей // Труды Бурятского института естественных наук,- Улан-Удэ, 1968.-С. 3-36.

12. Троицкий В.Н. Распространение ультракоротких волн на закрытых горных трассах// Связь-М., 1968.-С. 27-80.

13. Ларин Е.А. Расчет дифракционного ослабления радиоволн на приземистых трассах над пересеченной и горной местностью // Электросвязь.-1997- № 1. — С.17-20.

14. Рогилев В.М. Исследование распространения метровых радиоволн канала поездной радиосвязи на равнинных участках железной дороги // Диссертация,- Омск, 1974.-С.35-67.

15. Бойко М.А., Лаский Е.А., Завгородний Ю.Н. Совершенствование поездной радиосвязи в условиях горной местности //Автоматика, связь, информатика 2002.- № 12-С. 15-16.

16. ГОСТ Р 50828-5 Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты // Госстандарт России М.,1996,-С.1-4.

17. ГОСТ Р 51607-2000 Карты цифровые топографические. Правила цифрового описания картографической информации // Госстандарт России -М., 2000,-С.1-5.

18. ГОСТ Р 51353-99 Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт // Госстандарт России-М.,2000,- С.3-6.

19. Бутенко В.В., Зарембо В.И., Иванов А.Н. Компьютерное моделирование и расчет зон радиопокрытия как элемент системного проектирования сетей персонального радиовызова // Мобильные системы.-2001.- №4,- С. 47-50.

20. Пономарев Л.И., Манкевич Т.Л. Моделирование радиотрасс мобильных систем связи//Успехи современной радиоэлектроники.-1999.- № 8- С.45-58.

21. Дмитриев В.И. Прогноз зон покрытия базовых станций сетей подвижной радиосвязи // Электросвязь-2001.- №3.- С.9-10.

22. С.Д. Кременецкий. Прикладные математические модели: от электродинамики, радиофизики, радиоастрономии. до информатики, телекоммуникаций// Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники 2001.-.№ 6.-С.60-71.

23. Бойко М.А.,. Железков А.В. Построение карты высот для расчета сетей поездной радиосвязи в условиях горного рельефа //Автоматика, связь, информатика.-2003.- №6,- С.31-32.

24. Тортбаев К. А. Совершенствование системы стационарной железнодорожной радиосвязи посредством ретрансляции радиосигнала // Диссертация.- УДК 656.254.16:621.396.-1991.-С. 12-58.

25. KarmakarN.C., Bialkowski М.Е., Padhi S.K. Mikrostrip Circular Phased Array Design and Development Using Microwave Antenna CAD TOOL// IEEE. -2002,-Vol. 50.- No.7.- pp.944-952.

26. Bialkowski M.E., Karmakar N.C. A Two-Ring Circular Phased-Array Antenna for

27. Mobile Satellite Communication // IEEE 1999.- Vol. 41,- No.3 - pp. 14-23.

28. Vicente-Lozano M., Ares-Pena F., Moreno E. Pencil-Beam Pattern Synthesis with a Uniformly Excited Multi-Ring Planar Antenna// IEEE.- Vol. 42,- No.6.- pp;70-74.

29. Wu Т.К. A Thinned Multibeam Phased Array// Microwave journal. -November- 1999.- pp. 114-120.

30. Бенесон JI.С., Журавлев В.А., Попов С.В. Кольцевые антенные решетки // Сов. радио.-М.,1966.- С. 238-279.

31. Тонг Суан-Дай. Характеристики цилиндрической фазированной антенной решетки // Антенны.-2003.- Вып. 3-4.- С. 9-14.

32. Зильберман-Мягков Я.С., Давыденко В.И., Дубровин Л.И. Повышение качества поездной радиосвязи//Автоматика, связь, информатика.-2002.-№ 5.-С.38-40.

33. Мальский И.В., Сестрорецкий В.В. СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет // Сов. радио.-М., 1969. -С.467-503.

34. Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электрическим сканированием // Антенны.- 2002.-Вып. № 2-3.-С. 25-27.

35. Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток) // Радио и связь.-М., 1981.-С.362-370.

36. Хансен P.C. Сканирующие антенные системы СВЧ // Сов. радио-М., 1971.-С.263-270.

37. Бахрах Л.Д., Воскресенский Д.И. Антенны (Современное состояние и проблемы) // Сов. радио- М., 1919.-С.75-76.

38. Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов //Сов. радио-М., 1972.-С.54-63.

39. Вендик О.Г. Антенны с немеханическим движением луча ( Введение в теорию)// Сов. радио-М., 1965.-С. 203-215.

40. Мэтьюз Дж., Уокер Р. Математические методы физики // Атомиздат- М., 1972.-С.153-155.

41. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗОВ // Наука-М.,1980.-С.439

42. Никольский В.В. Антенны //Связь-М., 1966.- С.50-68.

43. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле // Гардарики -М.,2001.-С. 196-199.

44. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы //Советское радио-М.,1977.-С.56-57.

45. Свенсон А.Д. Сужение спектра многоканального сигнала в системах с частотным разделением сигналов // Электросвязь.-1959.-№9-С.3-11.

46. Феер К. Беспроводная цифровая связь // Радио и связь-М. , 2000.-С.88-131.

47. Калинин А.И. Расчеттрассрадиорелейныхлиний//Связь-М.,1964.-С.105-115.

48. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения //ЭКО-ТРЕНЗ-М., 2003.-С.24-55.

49. Ваванов Ю.В., Елизаренко A.B., Танцюра A.A. Радиотехнические системы железнодорожного транспорта//Транспорт-М.,1991.-С.229-231.

50. Пышкин И.М., Дежурный И.И., Талызин В.М., Чвилев Г.Д. Системы подвижной радиосвязи // Радио и связь-М.,1986.-С.298-320.

51. Карташевский В.Г., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи // ЭКО-ТРЕНДЗ-М.,2001.-С.269-285.

52. Джейке У.К. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ,// Связь-М., 1979.- С.242-256.

53. Ротхаммель K.P. Антенны//Энергия-М., 1967.- С. 114-116.

54. Белоцерковский Г.Б. Антенны // Советское радио М.Д969,- С.27-47.

55. Григоров И.Н. Практические конструкции антенн // ДМК- М., 2000. С. 5964.

56. Шмелев А.Б. Влияние подстилающей поверхности на работу наземных антенных систем // Радиотехника,-199 8.-№ 10.-С. 105-110.

57. Ломухин Ю.Л., Михайлова О.Г. Характеристики ослабления радиоволн в лесной среде // Радиотехника.-2000.-№3.-С.21-22.

58. Дорожнев Б.Ч., Хомяк Е.М. Результаты экспериментальных исследований распространения радиоволн в лесах умеренной зоны //Электросвязь.-1997.-№ 8,- С.23-24.

59. Шур A.A., Локшин М.Г., Трухин Ф.А., Шадский A.A. Результаты измеренийнапряженности поля и деполяризации телевизионных сигналов // Труды НИИР,- 1997.-Ж7,- С.47-52.

60. Распространение радиоволн за счет дифракции //Отчеты МККР.-1990.-715-3.1. С.44-59.

61. Грюнберг Г.Ю., Лапкина H.A., Малахов Н.В. Картография с основами топографии// Просвещение-М., 1991.-С.52-54.

62. Халугин Е.И., Жадновский Е.А., Жаднов Н.Д. Цифровые карты // Недра-М.,1992.- С.415-417.

63. Лисицкий Д.В. Основные принципы цифрового картографирования местности1. Недра-М., 1988.-С.45-56.

64. Васмут A.C., Бугаевский Л.М., Портнов A.M. Автоматизация и математические методы в картосоставлении// Недра-М., 1991.-С.225-228.

65. Павлов В.И. Построение профилей местности фотограмметрическим методом // Недра-Л.,1977.- С.27-31.

66. Зильберман-Мягков Я.С., Давыденко В.И., Пономарев Л.И. Устройство мобильной фазированной антенной решетки повышения устойчивости идальности поездной радиотелефонной связи // Описание изобретения к патенту РФ RU 2216077С2.-2003.-С.1-4.

67. Вишневская Е.А., Елобогов A.B., Высоцкий Е.М. Пространственное моделирование рельефа средствами ГИС для морфотектонического анализа// Материалы международной конференции// Кольский научный центр РАН-Апатиты, 2000.-С.52-61.

68. Троицкий В.Н. Вопрос дифракции ультракоротких радиоволн на горных хребтах //Электросвязь.-1964.-№12.-С.9-15.

69. Бойко М.А. Моделирование радиотрасс на основе растровой матрицы высот// Автоматика, связь, информатика.-2004.-№7.-С.34-35.

70. Бойко М.А., Железков A.B. Моделирование радиотрасс для сетей поездной радиосвязи // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003611712 Москва, 2003,- С. 1-96.

71. Красковский А.Е., Меремсон Ю.Я., Денисов С.А. Эффективность применения направленных локомотивных антенн в поездной радиосвязи // Электросвязь.-2000.- № 12,- С.37-38.

72. Захарьев JI.H., Леманский A.A., Турчин В.И. Методы измерения характеристикантенн СВЧ // Радио и связь-М., 1985.-С.38-131.

73. Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей // Энергия -М., 1972.- С.552- 572.

74. Рыжков Е.В. Проектирование и расчет радиорелейных линий // Связь-М., 1975.-С.123-152.

75. Мордухович Л.Г. Радиорелейные линии связи // Радио и связь М., 1989.- С. 13-20.

76. Дагаева Н.Х., Клеванский Ю.И. Радиосвязь на железнодорожном транспорте //Транспорт-М., 1991.-С.35.

77. Амиантов И.Н., Антонов-Антипин Ю.Н., Васильев В.П. Радиоприемные утройства // Советское радио М., 1974.-С.429-435.

78. Брычков Ю.А., Маричев О.И., Прудников А.П. Таблицы неопределенных интегралов // Наука М., 1986,- С. 98-113.

79. Развернутый перечень сведений, подлежащих засекречиванию по системе Федеральной службы геодезии и картографии // Федеральная служба геодезии и картографии России-М.Д996.- С.5-7.

80. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники // Советское радио-М., 1976.-С. 401421.

81. Бобров Н.В., Максимов Г.В., Мичурин В.И. Расчет радиоприемников //Военное издательство МО СССР -М., 1971.-С.42-45.

82. ФрумкинГ.В. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры // Высшая школа М., 1985.-С. 138-207.

83. Пеннин П.И., Филиппов Л.И. Радиотехнические системы передачи информации // Радио и связь М., 1984.-С.193-195.

84. Лопатин В.Ф., Шабловский В.М., Шацкий В.В. Особенности построения антенной станции спутниковой связи // Автоматика, связь, информатика.-2004.-№ 10,- С.18-19.

85. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации//

86. Радио и связь-М., 2000.-С. 134-137.

87. ГОСТ Р 50657-94 Устройства радиопередающие всех категорий и назначений народнохозяйственного применения. Требования к допустимым отклонениям частоты, методы измерений и контроля // Госстандарт России-М., 1995.-С.З.

88. ГОСТ Р 50016-93 Требования к ширине полосы радиочастот и внеполосным излучениям радиопередатчиков // Госстандарт России -М.,1993.-С.13-30.

89. ГОСТ 12252-86 Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений // Издательство стандртов.-1987.-С.30-31.

90. ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения. // Издательство стандартов- М.,1987.-С.7-39.

91. ГОСТ 23611-79 Совместимость электромагнитных средств электромагнитная. Термины и определения // Издательство стандартов М., 1995.-С.5.

92. Смирнов H.H., Федосов В.П., Цветков Ф.А. Измерение характеристик случайных процессов // САЙНС-ПРЕСС-М., 2004.- С. 40-52.

93. Федотов Г.В. Инженерная геодезия // Высшая школа-М., 2004.-С.36-59.

94. Головин Э.С., Меремсон Ю.Я. Пространственная селекция мультипликативных помех в сетях транспортной радиосвязи // Радиотехника.-1986.- №2,- С. 72-73

95. Головин Э.С., Меремсон Ю.Я. Интегральная функция распределения огибающей глубоко федингующих сигналов// Радиотехника и электроника.-1978.-Том 23, №10.-С.2222-2225.

96. Головин Э.С. Оценка влияния антенны на флуктуации фазы сигналов в мобильных радиосистемах // Сети, узлы связи и распределение информации на железнодорожном транспорте. Сборник трудов ЛИИЖТ.-1978- С.27-32.

97. Головин Э.С., Меремсон Ю.А. Антенна круговой поляризации-эффективный поляризационный фильтр мультипликативных помех // Известия вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника,- 1985.-Том.28, № 4.-С.74-76.

98. Головин Э.С., Меремсон Ю.Я., Дегтярев В.В. Алгоритмы поляризационной селекции сигналов в многолучевых каналах // Электрическая связь на железнодорожном транспорте. Сборник трудов ЛИИЖТ.-1983-С.40-47.

99. Пестряков В.Б., Кузенков В.Д. Радиотехнические системы // Радио и связь-М.,1985- С.29-30.

100. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей // Наука -М., 1969-С.268.1. АКТ

101. УТВЕРЖДАЮ» И.о. проректора по научной работе государственного сообщения

102. Алгоритм и программа моделирования радиотрасс поездной радиосвязи на основе цифровой модели рельефа (свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2003611712).

103. Алгоритм и программа моделирования диаграмм направленности малоэлементных кольцевых фазированных антенных решеток ( свидетельство о регистрации программы для ЭВМ №2004611917).

104. Экспериментальная модель локомотивной малоэлементной кольцевой фазированной антенной решетки с адаптивной угловой селекцией (патент на полезную модель № 41551 ).

105. Старший научный сотрудник кафедры Заместитель начальника Мурманской

106. Радиотехника» Петербургского дистанции сигнализации и связи по государственного университета связи Октябрьской железной дорогипутей сообщения, кандидат техни- ОАО «РЖД»1. Ю.Я. Меремсон