2.2 Види небажаних випромінювань та методи боротьби з ними

Побічні випромінювання – небажані радіовипромінювання, що виникають у результаті будь-яких нелінійних процесів у тракті формування високочастотних сигналів РПП, крім процесу модуляції. До них відносяться всі показані на рис. 2.2 радіовипромінювання, крім основного, позасмугового й шумового. Інтенсивність подібних випромінювань залежить від діапазону робочих частот радіопередавача, типу й режиму роботи активних елементів і ін. [2,3]. Рівень побічних випромінювань визначається відносно основного випромінювання в децибелах і повинен відповідати нормам РР [1] і іншим директивним документам [2,7]. Наприклад, середня потужність будь-якого побічного коливання на виході телевізійного передавача, що працює в I-III діапазонах, не повинна перевищувати 1 мВт і -60 дБ від його номінальної пікової потужності [2].

Радіовипромінювання на гармоніках – побічні випромінювання на частотах , в ціле число раз більші частоти основного випромінювання:

. (2.8)

Причинами появи гармонік є:

1) робота підсилювача потужності передавача з відсічкою анодного (колекторного) струму;

2) нелінійність характеристик елементів радіотракта передавача.

Рівень гармонік на виході залежить від багатьох факторів: особливостей схеми передавача, якості фільтрації вихідних ланцюгів, робочого режиму активних приладів і ін. [2, 3]. Амплітуди гармонік зв’язані зі ступенем нелінійності й звичайно убувають зі збільшенням номера гармоніки. Рівні гармонійних складових мають значний розкид навіть для однотипних передавачів (до 10...20 дБ). При розрахунках радіозавад, створюваних гармоніками, полагають, що рівні потужності завад розподілені за нормальним законом біля свого середнього значення і середньоквадратичне відхилення не залежить від номера гармоніки.

Радіовипромінювання на субгармоніках – побічне випромінювання на частотах у ціле число раз менших частот основного випромінювання:

. 

Ці випромінювання характерні для радіопередавачів, у яких вихідні радіосигнали формуються за допомогою помножувачів частоти. Хоча на виході помножувачів зазвичай стоїть фільтр, що виділяє основне коливання із частотою , n... але внаслідок недостатнього ослаблення коливань із частотами вони попадають на вхід підсилювача потужності й з його виходу надходять в антенно-фідерну систему.

Комбінаційне випромінювання – побічне радіовипромінювання, що виникає в результаті взаємодії на нелінійних елементах РПП коливань на частотах несучої або формуючої несучої частоти, а також гармонік цих коливань [2,3]. Вони утворяться в збуднику або синтезаторі частоти передавача, коли робоча частота формується з однієї або декількох частот автогенератора або опорного кварцового генератора. У синтезаторі сітка робочих частот створюється шляхом нелінійних перетворень декількох коливань із частотами що перебувають звичайно в декадному співвідношенні: .... У результаті їхнього змішування з’являються різні комбінаційні складові із частотами , які присутні на виході синтезатора разом з корисним коливанням робочої частоти. Рівні комбінаційних складових випромінювання на виході радіопередаючого пристрою мають найбільше значення в смузі частот кінцевого підсилювача потужності й швидко знижуються за її межами.

Оцінку рівня середньої потужності комбінаційного випромінювання, дбВт, дає вираз [3]

(2.9)

де  – рівень середньої потужності основного випромінювання, дБВт;

 –частота комбінаційного випромінювання, Гц;

 – коефіцієнт, що характеризує швидкість убування спектра, дБ/дек.;

 – величина ослаблення комбінаційного випромінювання, дБ.

Для короткохвильових передавачів при , , обчислення по (2.9) дає загальне ослаблення рівня комбінаційного випромінювання – (40...46) дБ [3]. Рівні комбінаційних випромінювань звичайно менше рівнів випромінювань на гармоніках.

Інтермодуляційне випромінювання – побічне радіовипромінювання, що виникає в результаті впливу на нелінійні елементи високочастотного тракту радіопередаючого пристрою генеруючих коливань і зовнішнього електромагнітного поля (від інших передавачів). Така ситуація можлива при близькому розташуванні антен сусідніх радіостанцій на обмеженій території або при роботі передавачів на загальну діапазонну антену.

Причини виникнення інтермодуляційних коливань:

1) заваджаючий сигнал надходить на кінечний каскад передавача й підсилюється разом з корисним сигналом;

2) сигнал на частоті завади змінює параметри активного елемента в часі, що приводить до модуляції корисного сигналу на робочій частоті й до появи в спектрі вихідного сигналу передавача інтермодуляційних складових.

При взаємодії двох передавачів з робочими частотами інтермодуляційні складові виникають на частотах Їхнє число швидко збільшується з ростом порядку інтермодуляції . Значення деяких інтермодуляційних частот наведені в табл. 2.3 [2].

Таблиця 2.3 - Інтермодуляційні частоти

Порядок інтермодуляції	2	3	5	7
Сполучення частот

Потужність інтермодуляційного коливання залежить від потужності заважаючого передавача, типу активних елементів у вихідних каскадах, ступеню зв’язку між передавачами й від різниці робочих частот . Інтермодуляційні частоти парного порядку мають значне розстроювання, щодо робочої частоти передавача, і тому їхні рівні сильно ослаблені фільтруючими системами. Складові 3-го порядку за частотою найбільш близькі до частоти основного випромінювання й можуть попадати в смугу пропущення вихідного каскаду. Вони мало послабляються вибірними ланцюгами кожного передавача й тому роблять найбільшу заважаючу дію. Складові 5-го й 7-го порядків також можуть перебувати в смузі посилення кінцевих каскадів, але їхня потужність значно менше складових 3-го порядку. Основні заходи щодо зменшення інтермодуляційних випромінювань заключаються в поліпшенні фільтрації й зменшенні ступеня зв’язку між передавальними антенами шляхом їхнього раціонального розміщення.

Паразитне випромінювання – побічне радіовипромінювання, що виникає в результаті самозбудження радіопередавача через паразитні зв’язки в його каскадах. Паразитні коливання в підсилювальних і генераторних каскадах з’являються, якщо виконуються умови самозбудження на частотах, обумовлених параметрами ланцюга паразитного зв’язку. Паразитні випромінювання можуть виникати на частотах як нижче, так і вище частоти основного радіовипромінювання. Їхньою особливістю є відсутності кратності частоти основного радіоколивання. Потужність і значення частоти паразитного випромінювання важко прогнозовані й можуть мати значний розкид навіть у групі однотипних передавачів.

Рівні побічних радіовипромінювань нормуються РР і іншими нормативними документами [1,2]. За нормовану величину потужності побічного випромінювання приймається середня потужність, передана від передавача в антенно-фідерний тракт на частоті побічного випромінювання, виражена в абсолютних і відносних одиницях (стосовно середньої потужності передавача в межах необхідної ширини смуги). Наведені в табл. 2.4 норми встановлені залежно від потужності передавачів і від діапазону робочих частот і повинні виконуватися для кожної з розглянутих вище складових побічних випромінювань [1,2].

Таблиця 2.4 - Нормовані рівні побічних випромінювань

Смуга частот	Середня потужність	Нормовані рівні побічних випромінювань
9 кГц...30 МГц 30...235 МГц	25 Вт і менше	– 40 дБ; 50 мВт
	Більше 25 Вт	– 60 дБ; 1 мВт
235...960 МГц	25 Вт і менше	– 40 дБ; 25 мкВт
	Більше 25 Вт	– 60 дБ; 20 мВт
960 МГц...17,7 ГГц	10 Вт і менше	100 мкВт
	Більше 10 Вт	– 50 дБ; 100 мкВт

Шумове випромінювання – небажане радіовипромінювання, обумовлене власними шумами елементів передавача й паразитною модуляцією несучої шумовими процесами. Шумові випромінювання характеризуються спектральною щільністю потужності (абсолютної або стосовно рівня основного випромінювання) і шириною займаної смуги частот. Інтенсивність шумових випромінювань залежить від схеми передавача, його призначення, діапазону частот застосовуваної елементної бази й розстроювання від частоти , основного випромінювання. Для кількісного опису шумових випромінювань можна використовувати вираження

(2.10)

де  – рівень потужності шумового випромінювання при відстроюванні на від частоти основного випромінювання, дБВт;

 – швидкість убування рівня шумового випромінювання, дБ/дек;

 – ослаблення потужності шумового випромінювання в займаній смузі щодо основного, дБ.

Для широко- і вузькодіапазонних радіопередавачів коефіцієнт дорівнює відповідно –3 і –15 дБ/дек, а =60...–80 дБ [3]. В основній смузі частот рівень шумів на 60...80 дБ нижче рівня основного випромінювання, і тому шуми не впливають на якість прийнятого сигналу. Однак за межами цієї смуги, навіть при розстроюванні на ± (5...10) МГц, шумове випромінювання передавача може створювати відчутні завади близько розташованим прийомним пристроям інших РЕЗ, що працюють у сусідніх частотних каналах [2,3]. Зменшити ці завади можна, видаливши приймачі на досить велику відстань.

Завідувач кафедри РРМ

ДТН, СНС В.А. ДРУЖИНИН

Завдання для СРС