Ю.Е.СЕДЕЛЬНИКОВ - Электромагнитная совместимость

тности, в ряде военных стандартов предусматривается контроль пиковых значений индустриальных помех, в то время как в боль­ шинстве общегражданских стандартов используется рекомендо­ ванный СИСПР усредненный показатель - квазипиковое значение напряжения или напряженности поля.

Наиболее жестким национальным стандартом в области ЭМС является американский стандарт MIL-STD-461/462, относящийся к приборам и изделиям военной промышленности США. Первая его версия появилась в 1960 г., современная - MIL-STD-461/462 в настоящее время является наиболее полным сборником стандар­ тов в области ЭМС (охватывает более 20 параметров ЭМС). Опыт использования стандарта MIL-STD-461/462 активно используется другими странами наряду с международными рекомендациями и стандартами.

Особенности стандартов для конкретных групп изделий оп­ ределяются главным образом их спецификой, которая заключает­ ся в целевом назначении изделий, так и в некоторых случаях повы­ шенным уровнем требований к определенным показателям, в том числе показателям ЭМС. Национальные стандарты, относящиеся к этой группе, в основном соответствуют Международным стан­ дартам и рекомендациям, в ряде случаев при их разработке исполь-

191

которого входят Технический комитет и ряд подкомитетов по на­ правлениям техники (радиотехника, средства управления, элект­ ронная техника, индустриальные помехи и др.).

Национальная нормативная документация в области ЭМС, действующая в настоящее время на территории РФ, представлена следующими группами:

• Государственные стандарты для гражданской продукции. Дей­ ствуют как стандарты СССР (они обозначаются ГОСТ (номер) - (год принятия)), стандарты РФ, принятые после 1991 г. (обозна­ чаемые ГОСТ Р(номер) - (год принятия)). В настоящее время дей­ ствует значительное число ГОСТов, относящихся как к устрой­ ствам общего применения, так и к определенным группам изде­ лий. Например, уровни допускаемых индустриальных помех ре­ гламентирует ряд стандартов: ГОСТ Р 50033-92, ГОСТ Р 50007-92, ГОСТ 29191-91 и др. ГОСТ 22579-86 регламентирует, в юм числе, параметры ЭМС радиостанций с однополосной модуляцией сухо­ путной подвижной связи, ГОСТ 28279-89 - параметры ЭМС элек­ трооборудования автомобилей и автомобильной бытовой радио­ электронной аппаратуры и т.д.

•Государственные стандарты, относящиеся к параметрам ЭМС аппаратуры военного назначения, принадлежат соответству­ ющей группе технических средств. В обозначении стандарта при­ сутствует буква «В» (ГОСТ РВ (номер) - (год)).

•Нормы ГКРЧ. В настоящее время не утратили силу норма­ тивные документы, выпущенные в Советском Союзе Государ­ ственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ СССР). Нормы ГКРЧ относятся к продукции широкого круга применения и ох­ ватывают параметры, характеризующие радиоизлучения передат­ чиков, и источники индустриальных помех. Так Нормы 19-86

и18-85 - регламентируют ширину полосы частот, внеполосные излучения и побочные излучения радиопередатчиков граждан­ ского назначения; Нормы 14-77 - избирательность телевизион­ ных приемников; Нормы 1-72, 1А-77 .... 15-78 и другие - уровни допускаемых индустриальных помех от аппаратуры различного назначения и т.д.

•Отраслевые стандарты (ОСТ). Отраслевыми стандартами оп­ ределяются номенклатура и значения нормируемых параметров

192

ЭМС на уровне ведомства (министерство, отрасль и т.д.). От­ раслевые стандарты имеют силу только в границах ведомствен­ ной подчиненности. При этом значения нормируемых показате­ лей, согласно ОСТ не могут не соответствовать показателям ГОСТ для аппаратуры аналогичного назначения. Как правило, отраслевыми стандартами либо регламентируются показатели, не охваченные системой ГОСТ, либо они содержат более жест­ кие требования к параметрам ЭМС для аппаратуры в соответ­ ствующей отрасли. Обозначение отраслевых стандартов: ОСТ (Nj) - (N2) - (год принятия). Примерами ОСТ являются ОСТ 1- 00406-80, регламентирующий общие требования ЭМС комплек­ сов радиоэлектронного оборудования самолетов и вертолетов, ОСТ 5. 8134-71 регламентирующий характеристики судовых эк­ ранированных кабелей и т.д.

• Стандарты предприятий. В рамках конкретных предприятий, фирм, осуществляющих производство и (или) эксплуатацию электротехничес­ кого и радиоэлектронного оборудования, могут существовать стандар­ ты предприятия (обозначаемые СТП (N) - (год)), Сфера действия это­ го вида НТД ограничивается данной организацией. Стандарты пред­ приятий должны в безусловном порядке соответствовать ГОСТ, нор­ мам ГКРЧ. ОСТ в отношении нормируемых ими показателей. Но они могут предусматривать либо более жесткие нормы, либо включать в число нормируемых другие показатели, не регламентированные на более высоком уровне иерархии.

4.3.3. Сертификация технических средств по требованиям ЭМС

Сертификация любой продукции является одной из действен­ ных мер, гарантирующих достаточные потребительские свойства и безопасность использования, а также способствующих повыше­ нию ее конкурентоспособности. Сертифицированные по основным показателям, в том числе по требованиям ЭМС, товары приобре­ тают преимущества при реализации на рынке. Поэтому развитию системы сертификации продукции уделяется большое внимание. Более того, реализация и реклама продукции, для которой предус­ мотрена обязательная сертификация, запрещается законодатель­ но, а нарушения караются экономическими санкциями. Таким об-

193

разом, в настоящее время для большинства стран прохождение сер­ тификации является обязательным условием как для продукции, производимой внутри страны, так и импортируемой

Сертификация продукции по требованиям ЭМС осуществля­ ется в РФ в соответствии с Федеральными законами «О защите прав

потребителей», «О поставках продукции и товаров для государствен­

ных нужд», «О сертификации продукции и услуг» и др Система сер­ тификации продукции в РФ создавалась поэтапно В 1990 г Гос­ стандарт СССР ввел в действие руководящий документ РД 50-697-90 и ГОСТ 28690-90 В 1991 г введен ГОСТ 29037-91 «Электромаг­ нитная совместимость технических средств Сертификационные ис­ пытания»

Сертификация продукции (технических средств) по требова­

ниям ЭМС проводится с целью подтверждения ее показателей тре­ бованиям полной совокупности нормативных документов, отно­ сящихся к продукции данного вида Перечень продукции, подле­ жащей обязательной сертификации по требованиям ЭМС, и нор­ мируемых показателей этой аппаратуры, стандартов и методов тестирования приведен в приложении 4

Центральным органом, ответственным за сертификацию про­ дукции по требованиям ЭМС в РФ, определен Государственный центр стандартизации, сертификации и метрологического обеспечения в области ЭМС (ГЦМО ЭМС). Установлен порядок получения серти­ фикатов Сертификационные испытания проводятся децентрализо­ ванны ответственными органами сертификации, использующими ус­

тановленные схемы ее проведения, принятые в международной прак­

тике и обеспечивающие необходимую доказательность сертификации Непосредственно испытание продукции на соответствие нор­ мативным требованиям в области ЭМС проводят специальные ак­ кредитованные испытательные лаборатории, которые, в свою оче­ редь, проходят необходимые процедуры аккредитации в соответ­ ствии со стандартными правилами (РД 50-697, «Системы сертифи­ кации ГОСТ Р») и вносятся в Госреестр испытательных лаборато­ рий «Системы сертификации ГОСТ Р». Технические средства, про­ шедшие обязательную сертификацию, по требованиям ЭМС при­

обретают соответствующий документ и право маркировки продук­ ции специальным знаком соответствия (рис. 4.8, а, б).

194

Рис 4 8 Знаки соответствия

а- требования по ЭМС (ГОСТ 28690-90),

б-обязательная сертификация (ГОСТ Р-50460-92) в - соответствие Директиве 89/336/ЕЕС

Аналогичная система сертификации существует в настоящее время в большинстве развитых стран. Ее целью также является

обеспечение соответствия продукции, производимой внутри стра­

ны или импортируемой, национальным стандартам в области ЭМС для продукции данного типа. Поэтому в настоящее время техни­ ческая продукция, экспортируемая из РФ, как правило, должна сер­ тифицироваться в соответствии с нормативными и законодатель­ ными актами страны-импортера.

Интеграция экономик разных стран на региональном уровне

приводит к некоторым изменениям этой процедуры Объединение на региональном уровне, гармонизация национальных стандартов

и выработка единых для групп стран нормативных актов в области ЭМС приводит к унификации правил сертификации, становящейся общей для этих стран Следствием этой политики является установ­

ление общих стандартов на определенные группы технических средств стран Европейского Союза (ЕС). Согласно директиве Сове­ та Европейского экономического сообщества №89/336/ЕЕС

от 03.05 1989 г. все технические средства стран ЕС подлежат с 1996 г согласно единым Европейским стандартам обязательной

сертификации по требованиям ЭМС. Продукция, отвечающая этим стандартам и прошедшая необходимые организационные процеду­ ры, получает право маркировки знаком соответствия (рис. 4.8, в).

4.4. Системотехнические меры обеспечения ЭМС

Под системой подразумевается техническая совокупность ус­ тройств, обладающая определенными связями друг с другом и выполняющая заданные технические функции. В задаче обеспе­ чения ЭМС системой может быть совокупность РЭС, размещен­ ных на местности, на некотором объекте и т.д. Особенностью фун-

195

кционирования таких систем является возможность возникновения нежелательных связей как между элементами этой системы, так и

сдругими системами.

Кчислу системотехнических относятся различные меры, при­ нимаемые для обеспечения совместной работы различных уст­ ройств - составных элементов некоторой системы, понимаемой как совокупность устройств, предназначенных для решения общих задач данной совокупности средств (внутрисистемная ЭМС). Так­ же системотехнические меры являются одним из средств достиже­ ния условий совместной работы устройств как элементов различ­ ных систем (межсистемная ЭМС). В любом случае отличительным признаком системотехнических мер является то, что они прово­ дятся в одном из следующих направлений:

-выбор, обеспечение или, по необходимости, изменения прин­ ципа работы системы, направленные на сокращение протяженно­

сти размеров необходимых областей, соответствующих излучени­ ям радиопередающих устройств и (или) восприимчивости рецеп­ торов - радиоприемных устройств как элементов рассматривае­ мых систем,

-планирование, распределение или, по необходимости, пе­ рераспределение доступной части радиочастотного ресурса меж­ ду элементами, входящими в рассматриваемую систему (системы).

Первую из перечисленных групп представляют разнообраз­ ные методы и технические решения, относящиеся к построению систем с учетом обеспечения условий совместной работы в усло­ виях как создаваемой электромагнитной обстановки, так и суще­

ствующей вследствие работы уже имеющихся средств.

Состав указанной группы приемов весьма обширен. К их чис­ лу можно отнести:

-выбор способа передачи информации - вида и параметров модуляции с целью сокращения по возможности необходимой ши­ рины полосы частот Вл. Иллюстрирующим примером является пере­

ход от использования традиционной амплитудной модуляции

(Вя = 2FB, где FB - верхняя частота в спектре модулирующего сигнала)

коднополосной амплитудной модуляции (5н = FB);

-использование помехоустойчивых цифровых методов кодиро­ вания информации, кодов с коррекцией ошибок и т.д. Эффект

196

сокращения протяженности областей восприимчивости рецепторов в данном случае состоит в снижении восприимчивости рецепторов к помехам. Кроме того, использование помехоустойчивых мето­ дов передачи информации открывает возможности в ряде случаев

снизить мощности соответствующих радиопередатчиков, что мо­

жет интерпретироваться как сокращение протяженности областей, соответствующих источникам помех;

-использование принципа территориально-распределенных

радиопередающих устройств. Согласно этому принципу требуе­

мая зона обслуживания обеспечивается разбиением ее на ряд зон

меньшей протяженности, обслуживаемых радиопередающими ус­ тройствами меньшей мощности;

-использование принципов создания управляемого (комму­ тируемого) направленного излучения в направлении на обслужи­ ваемый радиоприемник вместо ненаправленного излучения (или секторного, соответствующего всей совокупности обслуживаемых

средств) С аналогичными целями организуется также простран­ ственно направленный радиоприем рецепторами соответственно условиям работы со «своим» абонентом. К этой же группе можно отнести и использование принципа создания равных значений на­ пряженности излучаемых полей в зоне обслуживания, что обеспе­ чивается использованием антенн с диаграммами направленности специальной формы. Примером использования приемов этой под­ группы может служить использование передающей системы с мно­ голучевой ДН, коммутируемой таким образом, чтобы в момент связи с данным корреспондентом использовался соответствующий

ему луч указанной ДН. Другим примером может служить органи­

зация радио-телевещания со спутника на геостационарной орби­ те. При традиционной организации зона указанного вещания на поверхности земли представляет собой круг (эллипс) с размерами,

определяемыми шириной луча в обеих главных плоскостях борто­ вой антенны. При использовании антенны с ДН специальной фор­ мы форма облучаемой области соответствует конфигурации об­ служиваемой территории (страна, регион и т.д.);

-использование адаптивных методов организации работы эле­ ментов радиосистемы. Согласно этому подходу те или иные пара­ метры, определяющие текущее использование радиочастот-

ного ресурса, изменяются сообразно требованиям выполнения ос­ новных функций и условий обеспечения ЭМС. Отличие от жестких

мер в данном случае определяется более гибкой организацией, по­ зволяющей отслеживать изменения условий работы, в том числе изменения электромагнитной обстановки Примером может слу­ жить использование так называемых адаптивных антенн, автома­ тически настраивающихся на прием согласно критерию максиму­ ма отношения «сигнал /(помеха + шум)»;

- сокращение использования радиотехнических средств час­ тичной (или даже полной) заменой радиоканалов на волноводные и оптические линии передачи информации. Примером может слу­ жить организация мобильной сухопутной связи, где связь базовых станций с подвижными объектами осуществляется по радиокана­ лу, а связь базовых станций между собой - при помощи волокон­ но-оптических линий связи. Другой пример - осуществление теле­

визионного вещания на небольших территориях. При этом прием телевизионных передач осуществляется локальной базовой стан­ цией по радиоканалу (в том числе приемом излучений со спутни­ ка-ретранслятора на геостационарной орбите) Прием передач отдельными абонентами - различными методами, в том числе сред­ ствами кабельного телевидения.

Вторая из названных групп имеет в основе те или иные при­ емы, не затрагивающие принцип действия системы, и имеющие целью рациональное распределение доступного радиочастотного

ресурса между отдельными средствами Рассмотрим эти вопросы сначала с методологической точки зрения.

В основу обеспечения ЭМС на уровне объекта системы поло­ жен системный подход, подключающий определение свойства средств, влияющих на другие средства в системе, выявление, опи­ сание и анализ связей, упорядочивание и организацию системы в

целом Результатом такого подхода должно быть достижение наи­ лучшего качества работы совокупности РЭС. При этом большое значение придается системным свойствам объектов, обеспечива­

ющим их функционирование в данной совокупности РЭС. Реше­ ние этих задач опирается на анализ ЭМС в группе средств, конеч­ ная цель состоит в рациональной организации системы и соответ­ ствующем выборе параметров ее элементов.

198

Эти параметры можно условно разделить на две группы. Отне­ сем к первой из них показатели, изменение которых, улучшая каче­ ство работы отдельных средств, не приводит к изменению условий работы других средств в системе. Примерами таких параметров яв­ ляются показатели эффективной избирательности радиоприемников, показатели помехоустойчивости отдельных РЭС, эффективность эк­

ранирования элементов РЭС и т.д. Обозначим их как х'у, где i = 1,2.. .N

соответствует номеру средства; j - 1,2... М: - номеру параметра. Вторая группа объединяет такие параметры, изменение ко­

торых влияет как на индивидуальные показатели отдельных

средств, так и на условия работы средств в группе К ним относят­

ся функциональные показатели РЭС: значения рабочих частот и полос частот, мощности радиопередатчиков, чувствительности приемников, коэффициенты усиления антенн и т д., и специфичес­ кие параметры РЭС, влияющие на ЭМС, например уровни побоч­

ных излучений передатчиков. Обозначим эти параметры через х". В любой конкретной задаче пределы изменения параметров х' и х" ограничены техническими, организационными, экономи­ ческими и другими факторами. Например, возможность измене­ ния расположения РЭС определяется заданной территориальной

областью, пределы изменения рабочих частот - выделенной поло­

сой и т.д х’ е QT1, х" е Qt,. где Q^,- математические условия

существующих ограничений.

Качество работы каждого 5-го средства можно охарактеризо­ вать показателем Q5, отражающим выполняемые им функции. Значе­

ние Qs для некоторого 5-го устройства, функционирующего в идеали­ зированных условиях, зависит только от его собственных парамет­

ров x's, х". В ЭМО, созданной окружающими РЭС различного на­

значения, качество работы каждого РЭС зависит также от парамет­

ров других Qs^Qs(x\. х’2 ...,х",х" ...).Для группы РЭС (системы)

также можно ввести показатель качества Q%, отражающий выполне­ ние поставленных задач совокупностью РЭС. Эта величина зависит от индивидуальных показателей качества РЭС в группе и, следова­

тельно, от их параметров х’уи ху ■ Qz = Qz(Q1,—Qs,—)-8^x'},x",—y

199

Общий характер влияния параметров выделенных групп на

индивидуальные и совокупные показатели качества различен Па­ раметры первой группы влияют только на показатель качества отдельных РЭС. Совершенствование этих средств одновременно улучшает качество работы системы в целом (рис. 4.9). Изменение параметров второй группы, улучшая показатели одного средства, одновременно влияет на условия работы других средств. Напри­ мер, увеличение мощности передатчика z-ro средства улучшает отношение сигнал-помеха приемника, принимающего данное со­ общение (2, возрастает, рис. 4.9). В то же время увеличение мощ­ ности этого передатчика может ухудшить отношение сигнал-по­ меха в тех приемниках, для которых излучения данного передат­ чика являются помехами (£> убывает, рис. 4 9). Поэтому парамет­ ры второй группы, наилучшие для совокупности РЭС, являются

результатом компромисса

Рис 4 9 Характер влияния различных групп параметров ЭМС на показатель качества РЭС

Возможны два подхода к задаче выбора указанных парамет­ ров в системе. Согласно одному из них требуется найти оптималь­

ное значение варьируемых параметров |x) = (xj7 ,х\; ..х^...), при

которых достигается наилучшее (экстремальное) значение пока­ зателя качества для всей совокупности РЭС:

200