ЭМС

61

При определенных реальных условиях (например, при существенном превышении уровня полезного радиосигнала над уровнем мешающего радиосигнала на входе приемника) могут эффективно использоваться одноканальные компенсаторы влияния мешающих радиосигналов, основанные на других принципах [15].

Оптимальный следящий компенсатор помех для двух АМ сигналов

Структурная схема компенсатора представлена на рисунке 7.2.

Узкополосные фильтры (УФ) выделяют из принимаемого сигнала несущую частоту. В одной ветви несущая частота после ограничения в полосовом ограничителе (ОГР) подается на синхронные детекторы (СД) соответствующих сигналов, а в другой – модулируется в амплитудных модуляторах (МОД) оценками полезных сообщений. Сигналы с выхода синхронных детекторов фильтруются с помощью ФНЧ. Вычитатели предназначены для компенсации переходных помех между каналами. Особенностями работы данного компенсатора помех являются следующие:

- он эффективно разделяет два АМ сигнала, занимающих общую полосу частот;

-компенсатор увеличивает помехоустойчивость приема по сравнению с обычным синхронным приемником, причем это улучшение тем значительнее, чем больше амплитуда помехи;

-при наличии частотной расстройки между сигналами он обеспечивает более высокое отношение сигнал/шум на выходе по сравнению с обычным синхронным приемником.

62

УФ

УФ

Рис. 7.2. Оптимальный следящий компенсатор помех для двух АМ сигналов

7.3. Обеспечение ЭМС при помощи двухканальных компенсаторов помех

Двухканальные компенсаторы помех можно отнести к одному из двух типов:

- компенсаторы помех с опорным входом, в которых на один из входов поступает полезный сигнал и помеха, а на другой – только помеха;

63

-компенсаторы помех, в которых полезный и мешающий сигналы поступают на оба входа.

Компенсаторы первого типа применяются в спутниковых системах связи для защиты земных станций от помех со стороны радиорелейных станций в диапазонах частот выше 4 ГГц. При этом в компенсаторе помех земной станции используется дополнительная антенна, ориентированная на источник радиопомехи и связанный с ней дополнительный приемник. В направлении на источник полезного сигнала коэффициент усиления дополнительной антенны должен быть небольшим, чтобы отношение помеха/сигнал было как можно больше, поскольку его величина ограничивает возможности компенсации помех в основном тракте. Двухканальный компенсатор помех представлен на рисунке 7.3. В схеме используются три смесителя. В смесителях См0 и См1 выделяются суммарные частоты преобразования, в См2 – разностные. В См0 с помощью опорного генератора (ОГ) осуществляется сдвиг несущей частоты сигнала W2(t). В смесителе См2, входящем в состав адаптивного блока (АБ) осуществляется снятие модуляции с напряжения радиопомехи, действующей в основном канале приема. Поэтому в спектре сигнала на его выходе имеется выделяемое узкополосным фильтром Ф0 гармоническое напряжение, амплитуда и фаза которого таковы, что на выходе См1 формируется копия радиопомехи, действующей в основном канале приема. Кроме того, на выходе Ф0 , а, следовательно, и См1 , имеется флуктуационное напряжение, обусловленное биением сигнала и шума на основном выходе компенсатора помехи с помехой и шумом на его вспомогательном входе. Эти биения создают дополнительные шумы на выходе компенсатора помехи, наблюдающиеся даже тогда, когда помеха на его основном входе отсутствует. Эти шумы являются собственными шумами компенсатора помехи.

Cубоптимальный двухканальный компенсатор помех.

На рисунке 7.4 показана cтруктурная cхема субоптимального двухканального компенсатора помех. В каждом канале приема для демодуляции полезного ЧМ сигнала используется синхронный фазовый детектор, перед которым включен следящий режекторный фильтр (СРФ). Этот фильтр управляется сигналом, действующим на выходе ГУН, входящего в синхронный фазовый детектор другого канала приема. В следящем режекторном фильтре осуществляется подавление переходной помехи, действующей в данном канале.

Результаты многочисленных теоретических и экспериментальных исследований показали, что при использовании компенсаторов помех можно достичь подавления помех на 20…40 дБ, что существенно улучшает ЭМС РЭС, работающих в общей полосе частот. Во многих практических случаях применение

66

Простые методы подавления импульсных помех

Для подавления импульсных помех используются различные методы и устройства. Наиболее простым методом является запирание (бланкирование) тракта приема полезного сигнала на время действия импульсной помехи. При этом значения сообщения в течение времени действия импульсной помехи замещаются нулевыми, что существенно искажает принимаемое сообщение. Эти искажения можно несколько уменьшить путем последующей фильтрации бланкированного сигнала узкополосным фильтром на выходе приемного устройства. Очевидно, что этот метод не позволяет восстановить с высокой точностью искаженное импульсной помехой сообщение, поэтому его применение на практике ограничено.

Другой метод получил название "широкая полоса – ограничитель – узкая полоса". Он заключается в том, что на выходе приемника устанавливается широкополосный фильтр, проходя через который импульсная помеха, превышающая по уровню полезный сигнал, по амплитуде практически не уменьшается. Ограничитель, стоящий после широкополосного фильтра, уменьшает импульсные помехи высокого уровня, а стоящий за ним узкополосный фильтр, имеющий минимальную полосу пропускания, согласованную со спектром полезного сигнала, обеспечивает дополнительное уменьшение искажений этого сигнала из-за импульсной помехи. Этот метод наиболее эффективен при подавлении узкополосной импульсной помехи. Как и в предыдущем случае, искажения полезного сигнала, обусловленные воздействием импульсной помехи, остаются значительными, поэтому данный метод также находит ограниченное применение.

Следующим относительно простым методом подавления импульсных помех является метод, в котором блок подавления импульсных помех устанавливается на выходе демодулятора полезного сигнала. В этом блоке имеется предыскажающий линейный фильтр (например, дифференцирующая цепь), который в полосе частот полезного сигнала имеет незначительный коэффициент передачи, а за ее пределами его коэффициент передачи существенно выше. Этот фильтр практически не ослабляет широкополосную импульсную помеху. После этого фильтра устанавливается ограничитель, имеющий линейный участок в области низких уровней поступающего на его вход полезного сигнала. При отсутствии помехи на вход ограничителя поступает

67

полезное сообщение низкого уровня, которое им не искажается и без ограничения проходит с его выхода на линейный корректирующий фильтр нижних частот (интегрирующая цепь). Этот фильтр имеет значительный коэффициент передачи в полосе частот полезного сигнала и малый – за ее пределами. Если же появляется импульсная помеха, то она проходит на вход ограничителя практически без искажений и, имея высокий уровень, в нем ограничивается. Дополнительно уменьшение искажений полезного сигнала за счет импульсной помехи вносит корректирующий фильтр, в котором подавляются высокочастотные составляющие этих искажений.

Подавление импульсных помех методом экстраполяции искаженных значений полезного сообщения

В этом случае блок обнаружения импульсной помехи (БОИП) подключен к выходу УПЧ. На выходе демодулятора (Дем), тип которого зависит от вида модуляции полезного сигнала, устанавливается устройство подавления импульсной помехи (см. рис. 7.5).

∫ ∫

Выход

Рис. 7.5 Структурная схема устройства подавления импульсной помехи методом экстраполяции искаженных значений полезного сообщения

Оно представляет собой усилитель с цепью обратной связи, содержащий в общем случае N последовательно включенных интеграторов,

68

выходы которых объединены в сумматоре. При отсутствии импульсной помехи сигнал с выхода усилителя через ключ (Кл) поступает на вход первого интегратора. Обнаружение же импульсной помехи приводит к срабатыванию БОИП, в результате чего с помощью ключа на вход первого интегратора подается напряжение, равное нулю. В этой схеме экстраполяция пораженных импульсной помехой участков сигнала осуществляется рядом Тейлора.

Анализ работы данного устройства показывает, что на его выходе (в зависимости от соотношения верхних частот помехи и полезного сигнала) отношение сигнал/шум лежит в пределах от 20 до 40 дБ, что обеспечивает существенно более высокую точность восстановления пораженных импульсной помехой участков полезного сообщения, чем в бланкирующих схемах.

Разработаны и другие методы борьбы с импульсными радиопомехами, в том числе и для специфических систем радиосвязи (например, для систем с частотным резервированием и др.).

Глава 8. Методы анализа ЭМС РЭС, расположенных на одном объекте

8.1. Общая характеристика проблемы анализа и обеспечения внутриобъектовой ЭМС

Постоянное увеличение плотности размещения РЭС при ограниченном частотном ресурсе приводит к увеличению уровня взаимных помех, нарушающих их нормальную работу. Особенно остро проблема взаимных помех проявляется там, где целые комплексы РЭС должны размещаться на ограниченной территории (судах, зданиях, башнях и т.д.). При этом число антенн на одном объекте может достигать десятков, а расстояния между ними могут составлять единицы метров и менее. Такое плотное размещение антенн приводит к тому, что электромагнитные поля, излучаемые передающими антеннами, могут создавать в приемных антеннах высокочастотные ЭДС, достигающие десятков вольт, что может вызвать перегрузку входных каскадов и нарушение нормального функционирования РПМ или даже выход их из строя. Не менее опасным является и одновременное воздействие на приемную антенну нескольких сигналов, что может привести к возникновению интермодуляционных помех и ухудшить условия приема полезных сигналов.

69

При анализе внутриобъектовой ЭМС РЭС используют следующие виды оценок: парная, групповая и комплексная. При парной оценке ЭМС осуществляется учет воздействия помех радиопередающего устройства одного РЭС на радиоприемное устройство другого РЭС. При групповой оценке ЭМС осуществляется учет помехового воздействия всех радиопередающих устройств на одно радиоприемное устройство. При комплексной оценке ЭМС анализируется совместимость каждого из РЭС объекта со всеми остальными РЭС этого объекта.

Вобщем случае оценка ЭМС предусматривает учет как вероятностного, так

идетерминированного характера электромагнитной обстановки на объекте. Однако при оценке внутриобъектовой ЭМС наиболее часто используют детерминированное описание ЭМО, т.к. мощность источников помех, расположение и ориентация антенн на объекте строго фиксированы.

ЭМС РЭС на объекте рассчитывают в следующим образом: определяются потенциально несовместимые пары РЭС; рассчитываются энергетические характеристики непреднамеренных радиопомех; определяется степень обеспечения ЭМС.

Потенциально несовместимые пары РЭС объекта определяются на основе частотного анализа, в результате которого определяются источники помех (РПД) и рецепторы помех (РПМ). Расчет энергетических характеристик радиопомех предусматривает определение мощности совокупной помехи, приведенной ко входу РПМ, с учетом проникновения радиопомех через АФТ. При парной оценке ЭМС рассчитывают мощность Pij j-го передатчика на входе i-го приемника. При групповой оценке ЭМС рассчитывают мощность PiΣ совокупной радиопомехи (включая интермодуляционные помехи), приведенную ко входу i- го РПМ от всех РПД, потенциально несовместимых с i-ым РПМ.

Парную оценку ЭМС РЭС проводят в следующем порядке:

- определяют мощность Pij непреднамеренной радиопомехи, приведенную ко входу i-го приемника от j-го передатчика; - сравнивают уровень мощности радиопомехи (в дБ) на входе приемника с допустимым и определяют степень обеспечения ЭМС на основе выражения:

Аналогично производится групповая оценка ЭМС РЭС:

- определяют суммарную мощность PiΣ непреднамеренных радиопомех,

70

приведенную ко входу i-го приемника от всех РПД объекта;

- сравнивают уровень суммарной мощности радиопомехи (в дБ) на входе приемника с допустимым и определяют степень обеспечения ЭМС на основе выражения:

Значения Pij и PiΣ (в дБ) характеризуют степень запаса обеспечения ЭМС (если они положительны) или степень недостаточности обеспечения ЭМС (если они отрицательны).

Комплексная оценка ЭМС РЭС объекта является наиболее сложной и на практике проводится редко.

8.2. Основные технические параметры РЭС, учитывающиеся в процессе анализа внутриобъектовой ЭМС

К таким параметрам относятся следующие.

Для радиопередающих устройств:

-мощность несущей;

-ширина полосы частот основного излучения;

-стабильность несущей частоты;

-уровень внеполосных излучений;

-уровень побочных излучений. Для радиоприемных устройств:

-реальная чувствительность;

-избирательность по соседнему и побочному каналам приема;

-уровень излучения гетеродина;

-устойчивость к внешним электромагнитным полям;

-устойчивость к помехам по цепям питания, управления и заземления. Для антенно-фидерных устройств:

-ДНА на передачу и прием в диапазоне рабочих частот;