
- •Анализ электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств
- •Оглавление
- •10. Описание антенных устройств в задачах эмс 198
- •11. Оценка потерь на трассах распространения 223
- •12. Критерии оценки эмс 261
- •13. Организационные методы обеспечения эмс 289
- •Список использованных сокращений
- •Введение
- •1. Проблема эмс и причины ее появления
- •Основные понятия и определения
- •Причины появления проблемы эмс
- •Последствия отсутствия эмс и особенности изучения проблемы эмс рэс
- •2. Источники и рецепторы электромагнитных помех (эмп)
- •Классификация эмп по связям с источником помехи и некоторые их характеристики
- •2.1.1. Естественные эмп.
- •Чувствительность некоторых полупроводниковых приборов к электростатическому разряду
- •2.1.2. Искусственные эмп
- •Рецепторы эмп. Внутрисистемная и межсистемная эмс
- •Пути проникновения помех. Виды помех в электрических цепях
- •3. Измерение параметров эмс технических средств
- •Измерение кондуктивных помех и восприимчивости к ним
- •Измерение помех излучения и восприимчивости к ним
- •4. Технические методы подавления и защиты от помех
- •Экранирование
- •Фильтрация
- •Заземление
- •5. Радиочастотный спектр и его использование
- •Радиочастотный спектр и диапазоны частот
- •Диапазоны частот электромагнитных колебаний
- •Основные понятия, связанные с использованием рчс
- •Регулирование использования рчс в Российской Федерации
- •Стандартизация и международная кооперация в области эмс
- •6. Общий подход к анализу и обеспечению эмс
- •Требования к методам анализа эмс
- •Анализ параметров эмс систем на стадии разработки
- •Анализ внутрисистемной и межсистемной эмс рэс
- •Основные направления по решению проблемы эмс
- •7. Описание излучений радиопередатчиков в задачах эмс
- •Виды излучений радиопередатчиков
- •Основное и внеполосное сигнальное излучения
- •7.2.1. Класс излучения
- •7.2.2. Параметры и модели основного и внеполосных излучений
- •Границы областей внеполосных излучений относительно центральной частоты основного излучения в зависимости от диапазона рабочих частот передатчика и необходимой ширины полосы частот
- •Точки излома спектральной маски для рис. 7.2
- •Точки излома масок спектров, представленных на рис. 7.3
- •Параметры модели (7.1)
- •Побочные излучения радиопередатчиков
- •Параметры модели (7.9)
- •Предельные значения мощности побочных излучений в контрольной полосе
- •Шумовые излучения передатчика
- •Параметры эмпирической модели, представленной выражением (7.10)
- •8. Описание радиоприемных устройств в задачах эмс
- •Общие характеристики радиоприемных устройств, определяющие их совместимость с окружением
- •Основной канал приема радиоприемника и его описание
- •Побочные каналы приема и их описание
- •Параметры модели (8.9)
- •Оценка коэффициента частотной коррекции
- •Результаты расчета относительной расстройки частоты Δp
- •9. Нелинейные эффекты в приемопередающей аппаратуре и их оценка в задачах эмс
- •Анализ нелинейных явлений в каскадах радиоаппаратуры
- •Компрессия сигнала в радиоприемнике. Параметры, определяющие динамический диапазон приемника по основному каналу приема
- •Эффект блокирования радиоприемного устройства. Основные параметры, характеристики и методы их измерения
- •Перенос шумов гетеродина
- •9.4.1. Фазовый шум генератора
- •9.4.2.Перенос шумов гетеродина
- •Интермодуляция
- •9.5.1. Порядок интермодуляции. Наиболее опасные порядки интермодуляции
- •9.5.2. Интермодуляция в радиоприемных устройствах. Параметры, связанные с эффектом интермодуляции
- •9.5.3. Интермодуляция в радиопередатчиках
- •9.5.4. Точка пересечения и расчет уровней интермодуляционных продуктов на нелинейном элементе
- •9.5.5. Измерение и расчет точек пересечения
- •9.5.6. Динамический диапазон приемника по интермодуляции и связь параметров нелинейности
- •9.5.7. Оценка мощности интермодуляционных продуктов с использованием точки пересечения
- •Перекрестные искажения
- •Оценка нелинейных явлений в задачах эмс рэс
- •9.7.1. Оценка эффекта блокирования рпу
- •Представление функции Pb(X) при оценке эффекта блокирования
- •Характеристики блокирования приемников некоторых цифровых систем связи
- •9.7.2.Оценка уровней интермодуляционных продуктов в радиопередатчиках
- •Параметры эмпирической модели (9.66)
- •9.7.3. Оценка интермодуляции в радиоприемниках
- •Границы частотных интервалов для анализа нелинейных эффектов в приемнике
- •Эмпирические модели для оценки эффекта интермодуляции в радиоприемниках
- •9.7.4. Оценка перекрестных искажений
- •10. Описание антенных устройств в задачах эмс
- •Некоторые общие сведения о характеристиках антенн
- •Особенности описания антенных устройств в задачах эмс
- •Детерминированное описание диаграмм направленности антенн
- •10.3.1. Дна в области рабочих частот.
- •10.3.2. Дна на нерабочих частотах
- •Параметры диаграмм направленности за пределами диапазона рабочих частот антенн.
- •Статистическое описание диаграмм направленности антенн
- •Параметры функции f(g) для области бокового усиления
- •Потери в антенно-фидерном тракте и потери рассогласования
- •Учет поляризационных характеристик антенн и сигналов
- •Ослабление мешающих сигналов при несовпадении поляризации с приемной антенной
- •Ближняя зона
- •11. Оценка потерь на трассах распространения
- •Общие положения
- •Модели для оценки потерь на трассах распространения и цифровые карты местности
- •Графические модели
- •Аналитические модели
- •Расчетные соотношения, используемые в классической модели Хата
- •Расчетные соотношения, используемые в модели cost 231 Хата
- •Расчетные соотношения, используемые в модифицированной модели Хата
- •Среднеквадратическое отклонение (ско) потерь на трассах распространения
- •Оценка потерь на дифракцию
- •11.5.1. Зоны Френеля.
- •11.5.2. Дифракция на клине
- •11.5.3. Дифракция на цилиндре
- •12. Критерии оценки эмс
- •Рабочие характеристики и оценка качества работы рэс
- •12.2. Виды рабочих характеристик рэс различного назначения
- •12.3. Критерии эмс
- •Защитные отношения для систем тв (625 строк), работающих в соседнем канале
- •Защитные отношения для аналоговых каналов звукового сопровождения тв
- •Защитные отношения для цифровых каналов звукового сопровождения тв, дБ
- •Защитные отношения по совмещенному каналу для некоторых современных систем связи, дБ
- •Защитные отношения для некоторых современных систем связи в зависимости от расстройки помехи, дБ
- •12.4. Моделирование процессов управления мощностью передатчиков в сетях сухопутной подвижной связи
- •13. Организационные методы обеспечения эмс
- •13.1. Частотно-территориальное планирование
- •13.2. Управление параметрами радиосигналов
- •13.3. Радиоконтроль и его роль в управлении использованием радиочастотного спектра и обеспечения эмс
- •Заключение
- •Список литературы
- •Анализ электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств
- •197376, С.- Петербург, ул. Проф. Попова, 5
Параметры модели (8.9)
Рабочая частота приемника, f0R |
Коэффициенты и СКО модели (8.9) | |||||
f<f0R |
f>f0R | |||||
I, дБ/дек |
J, дБ |
σR, дБ |
I, дБ/дек |
J, дБ |
σR, дБ | |
f0R≤30 МГц |
–20 |
80 |
10 |
25 |
85 |
15 |
30 МГц< f0R ≤ 300 МГц |
–20 |
80 |
10 |
35 |
85 |
15 |
f0R > 300 МГц |
–20 |
80 |
10 |
40 |
60 |
15 |
В целом по всем средствам |
–20 |
80 |
10 |
35 |
75 |
20 |
Из (8.9) можно получить значение восприимчивости в форме, в которой восприимчивость приводится в спецификациях на приемник. Обозначим восприимчивость, выраженную в децибелах относительно чувствительности приемника, Lпк(f). Тогда
Lпк(f) = PR(f) – PR(f0R) = I lg (f/f0R) + J. (8.10)
Что касается избирательности по побочным каналам приема, то для ее описания используют математические модели избирательности, которые были рассмотрены для основного канала приема.
Оценка коэффициента частотной коррекции
При анализе ЭМС РЭС помеху, поступающую в приемник по основному или побочному каналам приема, обычно заменяют эквивалентной помехой, лежащей в полосе пропускания ОКП приемника на частоте его настройки и создающей на выходе приемника такой же отклик, как и реальная помеха. Это позволяет оценить качество работы РПУ при помехах по основному или побочным каналам приема, используя связь отношения сигнал/помеха на рабочей частоте приемника с рабочей характеристикой приемника.
Чтобы провести такую замену, нужно рассчитать коэффициент частотной коррекции помехи. Коэффициент частотной коррекции показывает, как ослабляется помеха, проходя через приемник, если ее частота не совпадает с частотой основного или побочного каналов приема и/или ширина спектра мешающего сигнала превышает полосу пропускания приемника. Если значение коэффициента частотной коррекции известно, то уровень мешающего сигнала на входе приемника можно уменьшить на коэффициент частотной коррекции (который обычно вычисляют в децибелах) и считать, что мешающий сигнал с новым уровнем находится в полосе пропускания на частоте настройки приемника. Описанный подход не применим к помехам, вызывающим нелинейные эффекты в приемнике.
Поскольку восприимчивость по ПКП существенно отличается от чувствительности приемника, сначала необходимо определить, какой вид излучения и по какому каналу может влиять на качество приема полезного сигнала. Так как передатчик имеет основное и неосновные излучения, а приемник основной и неосновные каналы приема, то возможны четыре вида взаимодействий излучений передатчика и каналов приема приемника, а именно:
ОО – основное излучение передатчика действует по основному каналу приема РПУ;
ОН – основное излучение передатчика действует по неосновному каналу приема РПУ;
НО – неосновное излучение передатчика действует по основному каналу приема РПУ;
НН – неосновное излучение передатчика действует по неосновному каналу приема РПУ.
Обычно частота основного или побочного излучения передатчика известна, так как ее выбирает тот, кто проводит анализ (или соответствующая программа, которая анализирует определенный набор излучений передатчика). Нужно установить канал, по которому излучение этой частоты может попасть на выход приемника. Канал устанавливают, руководствуясь следующим правилом: канал, относительно которого частота мешающего излучения имеет наименьшую расстройку, является каналом, по которому помеха может влиять на прием полезного сигнала.
Для линейных каналов приема (q = 1 в выражениях (8.7) и (8.8)) гармонику гетеродина p, образующую канал, по которому помеха с частотой fi может пройти на выход приемника, а также значение расстройки помехи относительно этого канала можно найти следующим образом:
вычислить значение
p + Δp = (fi ± fпч)/ fг ; (8.11)
определить значения p и Δp, для чего:
– результат, полученный согласно (8.11), округлить до ближайшего целого и взять его в качестве p;
– вычитая найденное значение p из результата, полученного согласно (8.11), найти Δp. Очевидно, что – 0.5 ≤ Δp ≤ 0.5. Например, если p + Δp = 1.8, то p = 2, а Δp = – 0.2. Или p + Δp = 2.1. Тогда p = 2, Δp = 0.1.
Как следует из (8.11), значение p + Δp для каждой fi вычисляют дважды. В качестве Δp выбирают наименьшее (по модулю) из полученных двух значений;
вычислить расстройку Δf частоты помехи относительно канала приема, образованного p-ой гармоникой гетеродина
Δf = Δpfг. (8.12)
В том случае, если необходимо определить, в какой из двух каналов, расположенных симметрично относительно p-ой гармоники, попадает мешающий сигнал (см. рис. 8.2), достаточно вычислить значение pfг и сравнить его с fi. Если fi < pfг, то помеха проходит по нижнему каналу, в противном случае – по верхнему. Это обстоятельство можно использовать, чтобы определить, попадает помеха в основной или зеркальный канал приема, если в результате расчета получено значение p = 1. При этом нужно помнить, что при f0R < fг, ОКП относительно fг является нижним, а зеркальный канал верхним каналом. Если f0R > fг, ОКП является верхним каналом, а зеркальный канал нижним относительно fг. (Изложенное относится к наиболее часто используемому на практике случаю fпч = | f0R – fг |).
Процедура, связанная с определением p и Δf, может быть использована для любой частоты на входе приемника, в том числе и для излучений передатчиков, на гармониках и субгармониках, т. е. позволяет установить потенциально возможный вид помехи – ОО, ОН, НО или НН – по линейным каналам приема.
Предложенный
способ определения ПКП может быть
использован и в том случае, если анализ
включает исследование не только линейных
ПКП, но и ПКП, связанных с появлением
гармоник частоты помехи в приемнике
(q ≥ 2).
Для этого в (8.11) нужно заменить fi
на qfi
и для каждого значения q
определить пару значений Δp.
Из полученного множества {Δpj}
следует выбрать
и соответствующее ему p.
Рассмотрим небольшой пример. На приемник с параметрами: f0R = 90МГц, fг= 100МГц, fпч= 10 МГц и Bпч= 0.2 МГц поступает помеха с частотой fi = 70.02 МГц. Нужно определить ПКП, по которому помеха может влиять на прием полезного сигнала. Анализ включает исследование ПКП до значений q = 3.
Используя предложенный выше способ определения ПКП, результаты расчета можно представить в виде табл. 8.2, где знак «+» или «» над Δp означает знак, который использован в (8.11) между слагаемыми qfi и fпч (после замены fi на qfi).
Таблица 8.2