3. Анализ внутрисистемной и межсистемной эмс рэс

Проблема ЭМС возникает тогда и только тогда, когда есть источник помехи, есть рецептор помехи и есть путь, по которому помеха поступает от источника к рецептору. Эти три компонента лежат в основе анализа ЭМС РЭС. При анализе ЭМС совокупности РЭС источником помехи является радиопередатчик (РПД) с его антенной, рецептором – радиоприемное устройство (РПУ) со своей антенной, а путем распространения – пространство между передающей и приемной антеннами. Антенный тракт РПУ является наименее помехозащищенным трактом, в котором трудно или невозможно использовать традиционные методы подавления помех, которые широко применяются в электрических цепях, такие как фильтрация и экранирование. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать помехи, которые попадают на вход приемника через его антенну. Структурная схема, лежащая в основе исследования ЭМС совокупности РЭС, представлена на рис. 6.2.

Эта схема может быть использована для анализа как внутрисистемной ЭМС, если совокупность РЭС образует некоторую систему, так и межсистемной ЭМС, когда устройства, представленные на рис. 6.2, принадлежат разным системам.

Схема реализует модель, которую называют моделью дифференциального вклада [33]. Модель основана на анализе влияния излучений как каждого отдельного источника помех на качество работы приемника, так и совокупности источников помех. В последнем случае, полагая, что излучения источников независимы, оценивают суммарную мощность помех на входе приемника, приведенную к полосе пропускания приемника на частоте его настройки, и далее рассматривают влияние этой суммарной мощности на рабочие характеристики РПУ. Полная оценка ЭМС совокупности РЭС предполагает последовательный анализ рабочих характеристик каждого РПУ, входящего в состав совокупности.

Для реализации методики, основанной на представленной модели, необходимо располагать математическими моделями передатчиков, антенн, пространства распространения, приемников и критериями, по которым принимается решение о наличии или отсутствии совместимости РЭС.

Математические модели передатчиков описывают излучения передатчиков, а математические модели антенн и пространства распространения изменение параметров этих излучений при их прохождении от выхода РПД до входа РПУ. Математическая модель РПУ описывает восприимчивость приемника к помехам и нелинейные эффекты, которые могут возникать в приемнике при воздействии на него мощных внешних помех. Для принятия окончательного решения о совместимости РЭС, в состав которого входит рассматриваемое РПУ, с другими РЭС совокупности оценивается качество работы этого РЭС на основании критериев, определяющих степень влияния помех на качество приема полезного сигнала. Так как на качество работы влияют не только излучения окружающих РЭС, но и внешний электромагнитный фон, создаваемый естественными и индустриальными помехами, то в общем случае оценка ЭМС должна выполняться с учетом этого фона.

При анализе ЭМС совокупности РЭС анализируемая ситуация может быть фиксированной, т. е. заранее определено число РЭС, их взаимное положение, рабочие частоты и параметры сигналов. Оценивается ЭМС только этой совокупности. Ситуация, которая характерна, например, для оценки внутрисетевой ЭМС, когда анализируется некоторое множество РЭС, образующих сеть связи, и речь идет о разработке частотно-территориального плана сети. Сеть в этом случае рассматривается как единая система, и проводится оценка внутрисистемной ЭМС.

При анализе межсистемной ЭМС ситуация выглядит несколько по-другому. Имеется некоторая совокупность РЭС, которую рассматривают как систему (например, сеть радиосвязи) и которую планируют ввести в эксплуатацию. Предполагаемая расстановка РЭС, их рабочие частоты и параметры сигналов, которые используют РЭС, известны, т. е. имеется частотно-территориальный план размещения РЭС, который удовлетворяет условиям внутрисистемной ЭМС данной совокупности РЭС. Требуется установить, имеет ли место ЭМС этой совокупности с уже функционирующими РЭС, которые входят в другие системы. В этом случае для каждого анализируемого РПУ, как входящего в планируемую совокупность РЭС, так и уже функционирующего, формируют свое множество передатчиков, изучения которых рассматривают как потенциально опасные. Отбор передатчиков производят, используя некоторые территориальные и частотные критерии. При этом множество передатчиков, излучения которых рассматриваются как потенциально опасные, не должно состоять только из передатчиков функционирующих РЭС, если РПУ принадлежит функционирующему РЭС, или только из передатчиков системы, планируемой к вводу в эксплуатацию, если приемник входит в состав РЭС этой системы.

При практической реализации методики анализа ЭМС РЭС каждый блок рис. 6.2 представляют некоторым множеством математических моделей. Размер множества зависит от вида мешающих эффектов, которые учитывает методика, ограничений на область применимости используемых моделей и множества типов рассматриваемых РЭС.

В общем случае анализ включает следующие этапы вычислений:

1. Расчет уровней помех от отдельных передатчиков на входе выбранного РПУ:

I₁(f) = P_T(f) + G_TR(f) + G_RT(f)  L(f) + γ, (6.1)

где I₁(f) – мощность помехи, которую создает передатчик на частоте f на входе приемника, дБм; P_T(f) – мощность, передатчика на частоте f, дБм; G_TR(f), G_RT(f) – коэффициенты усиления на частоте f, соответственно, антенны передатчика в направлении на приемник и антенны приемника в направлении на передатчик, дБ; L(f) – потери в пространстве распространения, дБ; γ – потери из-за несовпадения поляризаций приходящей электромагнитной волны и приемной антенны, дБ.

В общем случае нужно учитывать потери в передатчике и в приемнике из-за рассогласования выходного сопротивления усилителя мощности передатчика и входного сопротивления приемника с сопротивлением антенны, а также потери в антенно-фидерном тракте. Эти потери можно включить в слагаемое γ, которое в этом случае может зависеть от частоты.

2. Отбор потенциально опасных помех, энергетический отбор (этап не обязательный, но желательный для очень больших совокупностей РЭС).

3. Выделение подмножества сигналов, потенциально опасных с точки зрения возможных нелинейных эффектов в приемной аппаратуре.

4. Для помех, которые не представляют опасности по нелинейным эффектам, определение канала приемника, по которому помеха может оказывать влияние на качество приема полезного сигнала (основной канал приема (ОКП) или побочные (ПКП) каналы приема).

5. Оценка коэффициента частотной коррекции для помех, поступающих по ОКП или ПКП.

6. Коррекция уровней помех по ОКП и ПКП. Расчет эквивалентных уровней помех, приведенных к входу РПУ на частоте его настройки в полосе пропускания приемника.

7. Оценка ЭМС по выбранному критерию для линейных каналов приема.

8. Оценка нелинейных эффектов в РПУ.

9. Оценка ЭМС по выбранным критериям для нелинейных эффектов.

10. Выдача информации об источниках помех и путях их воздействия на качество приема полезного сигнала.

Поскольку в методике последовательно рассматриваются все передатчики (или определенные комбинации передатчиков), которые могут создать помеху приему полезного сигнала, то методика позволяет не только выявить несовместимые РЭС, но и указать причины, по которым отсутствует ЭМС, т. е. дает информацию, необходимую и достаточную для принятия решений о мерах по обеспечению ЭМС.

Методика оценки ЭМС может носить детерминированный характер или может быть реализована как статистическая имитационная модель. В последнем случае ряд параметров, характеризующих исследуемую ситуацию, считают случайными величинами, законы распределения которых известны. Для получения оценки ЭМС применяют многократный прогон модели. При каждом прогоне значения параметров исходной ситуации определяют датчики случайных величин. Окончательную оценку ЭМС получают, используя статистическую обработку результатов моделирования.