Измерение параметров электромагнитной совместимости

Технические требования, предъявляемые к средствам измере­ния параметров ЭМС. Методы измерения уровней ЭМП. Методы изме­рения восприимчивости оборудования к ЭМП.

Литература: [4, с.117-146]; [6, с. 221-259]; [8, с. 249-281]; [10, с. 128-194].

Методические указания

Техника измерений и методы испытаний оборудования на соответствие требованиям ЭМС отличаются от обычных электро- и радиотехнических измерений. Особенности обусловлены рядом фак­торов: широким частотным диапазоном измерений, широким динами­ческим диапазоном уровней сигналов и помех, разнообразием ме­тодов и методик измерений, необходимостью автоматизации изме­рительной аппаратуры. Необходимо рассмотреть полевые и трактовые измерения параметров ЭМС. Особое внимание следует обратить на исследование характеристик излучения ЭМП через антенну и помимо нее, а также на восприимчивость оборудования к ЭМП по цепям питания, коммутации и через антенну в широком частотном и динамическом диапазонах.

Вопросы для самопроверки

1. Какие средства измерения используются при исследовании оборудования как источников ЭМП?

2. Какие средства измерения используются при исследовании восприимчивости оборудования к ЭМП?

3. Какие требования предъявляются к специальным помещени­ям, предназначенным для исследования оборудования на соот­ветствие требованиям ЭМС? Как называются эти помещения?

4. Какие требования предъявляются к радиополигонам, на которых испытывают оборудование на соответствие параметрам ЭМС?

Задание на контрольную работу

Выполнение данной контрольной работы способствует приобретению навыков и умений решать инженерными методами задачи, возникающие при эксплуатации оборудования, связанные с обеспечением его электромагнитной совместимости.

Задача 1

Для заданного класса излучения радиопередатчика рассчитать необходимую полосу частот В_н и ширину контрольной полосы частот В_к, а также рассчитать и построить ограничительную линию внеполосного излучения, определить скорость ее изменения V_{i, i+1} на i - м участке аппроксимации по заданным уровням x_i и x_i+1, получить математическую модель ограничительной линии, записать значение относительной мощности внеполосного излучения x(f) для каждого из участков. Данные для расчета взять из табл. 1.

Пояснить, в каких случаях целесообразно построение ограничительной линии внеполосного излучения и какую информацию об излучении можно получить при сравнении огибающей спектра мощности реального сигнала с ограничительной линией.

Методические указания по выполнению задачи 1.

Увеличение числа радиоэлектронных средств ГА, не основных излучений их передатчиков, способность приемных устройств принимать излучения, не несущие полезную информацию, приводит к тому, что возникают проблемы совместной, одновременной и независимой друг от друга эксплуатации РЭС ГА.

Радиопередающие устройства, являясь источником преднамеренных помех, формируют сигналы, уровни мощностей которых и весь спектр их излучений, существенно влияют на ЭМО в точке приема.

Для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств разработаны рекомендации и нормы, направленные на ограничение уровня радиопомех.

На практике количественная оценка нежелательных радиоизлучений производится методом приближенного описания побочных и внеполосных излучений путем построения огибающей спектра мощности для любого класса излучений, используя для этого кусочно-линейную аппроксимацию.

Уравнение отрезка аппроксимирующей прямой при логарифмической шкале частот имеет вид

где x(f) - значение огибающей при расстройке f относительно несущей частоты; x(f_i) - снижение мощности внеполосного излучения на краю полосы f_i ; i - номер аппроксимируемого участка огибающей; f_i - ширина полосы частот, ограниченная i-м аппроксимируемым участком; f_iff_i+1 - частотные границы аппроксимируемого участка; V_i - скорость изменения огибающей спектра на i-м участке аппроксимации.

При построении огибающей спектра мощности радиоизлучения определяются границы участков аппроксимации, распределение спектральной мощности, а также скорость изменения огибающей на этом участке. Для этого необходимо придерживаться следующей последовательности расчета. По данным табл.1 уточняются частоты модуляции F_в и F_н.

Используя формулы табл.1, определяем значения необходимой полосы B_н, контрольной полосы В_к, а также координаты отрезков ограничительной линии по оси частот В_X1, B_X2, B_X3, B_X4 (рис.1).

Далее находим границы участков аппроксимации.

Границы первого участка определяем через необхдимую полосу В_н как f=B_н/2 . Для f<f_i спектральная плотность мощности постоянная, а x(f)= 0 дБ.

Для вычисления координатных точек, через которые будут проведены аппроксимирующие прямые, выбираем точки x_н, В_н/2 и x_к, В_к/2, x₁, В_X1/2 и x₂, В_X2/2. Граница пересечения этих прямых такова, что f₁ff₂. Скорость изменения мощности спектра V_i в пределах расстройки f₁ff₂ рассматриваем из выражения

.

Полагая значение спектральной плотности на участке f₁ , т.е. в пределах необходимой полосы постоянным, считаем, что x(f)=0.

Для вычисления значения x(f) для второго участка аппроксимации f₁ff₂ определяеем значение f₂ из соотношения

,

где - скорость изменения на участке 1-2 (рис.1) аппроксимации, дБ/дек.

Тогда

.

Таблица 1

N	Класс излу- чения	Ширина необхо­димой полосы Вн, кГц	Ширина контрольной полосы Bк, кГц	Частота модуляции, кГц	Формулы для расчета координат ограничительной линии
					По оси уровней, дБ	По оси частот
1; 6	A3E	Вн=2Fв	Вк=1,2Вн	Fв=5+0,1M	X1=-40; X2=-45; Х3=-50; Х4=-60	ВX1=1,35 Вн; ВX2=1,4 Вн; ВX3=1,9 Вн; ВX4=3,3 Вн
2; 7	J3E	Вн=Fв-Fн	Вк=1,2Вн	Fн=0,5+0,05M Fв=3,5+0,1M	X1=-40; X2=-50; Х3=-60	ВX1=2,2 Вн; ВX2=4 Вн; ВX3=6,9 Вн
3; 8	RЗС	Вн=Fв+1,5Fв	Вк=Вн+Fв	Fн=0,3+0,05M Fв=4+0,1M	X1=-40; X2=-50; Х3=-60	ВX1=Вн+2Fв; ВX2=Вн+3Fв; ВX3=Вн+4Fв
4; 9	J7B	Вн=Fв-Fн	Вк=1,2Вн	Fн=0,1+0,05M Fв=3,5+0,1M	X1=-40; X2=-50; Х3=-60	ВX1=2,1 Вн; ВX2=4 Вн; ВX3=6,9 Вн
5; 0	A9B	Вн=2Fв	Вк=1,1Вн	Fв=5+0,1M	X1=-40; X2=-50; Х3=-60	ВX1=2,0 Вн; ВX2=3,7 Вн; ВX3=6,4 Вн

ПРИМЕЧАНИЕ. Индекс N соответствует предпоследней цифре номера зачетной книжки, а M - последней цифре.

Рис.1

Аналогичным образом проводятся рассчеты и для третьего участка (рис.1):

; ,

где V_3,4 - скорость изменения огибающей на участке 3-4 (рис.1).

Следовательно,

.

Таким образом, окончательная модель огибающей имеет вид

По результатам расчета необходимо построить огибающую спектра мощности радиоизлучения.

В качестве примера построения приведена огибающая спектра мощности R3E радиовещания (рис.1).