- •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
Побочные каналы приема и их описание
Побочные каналы приема (ПКП) образуются в смесителях приемника. ПКП можно разделить на:
комбинационные побочные каналы приема;
субгармонические побочные каналы приема;
ПКП на промежуточных частотах.
Сигнал, частота которого отличается от частоты гармоники гетеродина на промежуточную частоту, попадая на смеситель приемника, образует эту промежуточную частоту с гармоникой гетеродина. После усиления в тракте ПЧ приемника этот сигнал создает отклик на выходе приемника. Около каждой гармоники гетеродина существуют два зеркальных друг относительно друга канала, отстоящие от этой гармоники на промежуточную частоту (см. рис. 8.2), по которым сигналы могут пройти с входа приемника на его выход. Один из таких каналов, обычно отстоящий на промежуточную частоту от первой гармоники гетеродина, используется для приема полезного сигнала и называется основным каналом приема, который рассмотрен выше. Второй канал, отстоящий на промежуточную частоту от первой гармоники гетеродина, является побочным и называется зеркальным ПКП. Побочные каналы приема, являющиеся результатом взаимодействия частот входных сигналов с гармониками гетеродина, специальных названий не имеют и именуются просто как комбинационные побочные каналы приема. Комбинационные ПКП описанного вида являются линейными каналами приема. Линейные ПКП наиболее восприимчивы к помехам, а наиболее опасным среди них является зеркальный ПКП. Однако рассмотренный вид побочных каналов приема не охватывает все множество комбинационных каналов приемника. Входные сигналы на частотах, которые после преобразования не попадают в полосу пропускания тракта ПЧ, могут на нелинейностях смесителя образовать гармоники, которые, взаимодействуя с гармониками гетеродина, создадут частоты, лежащие в полосе тракта ПЧ. Частоты каналов этого вида также относят к комбинационным ПКП, однако нелинейное преобразование входного сигнала не позволяет рассматривать их как линейные.
Побочные каналы приема на субгармониках частот основного и зеркального каналов, по сути, являются разновидностью нелинейных комбинационных ПКП. Если входные сигналы на частотах, которые являются субгармониками частот основного или зеркального каналов приема имеют достаточный уровень, чтобы образовать на нелинейности смесителя гармоники, частоты которых совпадают с частотой основного или зеркального канала приема, то они будут преобразованы в полосу пропускания приемника и появятся на выходе приемника. Эти каналы выделены, поскольку при прочих равных условиях представляют наибольшую опасность с точки зрения возможных помех после линейных ПКП. Менее опасными являются комбинационные ПКП, которые образуются в результате взаимодействия гармоник входного сигнала и гармоник гетеродина с номером 2.
Побочные каналы приема на промежуточных частотах приемника обусловлены недостаточной избирательностью преселектора. Хотя преселектор должен подавлять помехи по побочным каналам приема, однако, как отмечалось раннее, обеспечить подавление помех фильтрами приемника выше 100 дБ очень трудно. Да и значение 100 дБ также достигается не просто. Несмотря на то, что промежуточные частоты обычно значительно отличаются от принимаемой частоты, достаточно мощные помехи могут достигать тракта ПЧ приемника. В тракте ПЧ они усиливаются наравне с сигналами, поступающими с выхода смесителя.
Побочный канал приема имеет место, если выполняется условие
|qfпк+ pfг| = fпч , (8.7)
где fпк, fг, fпч – частоты побочного канала, гетеродина и промежуточная частота, соответственно; q, p – целые числа как положительные, так и отрицательные (при этом p может быть и нулем).
Из (8.7) можно найти частоты побочных каналов приема
. (8.8)
Выражение (8.8) дает бесконечное число побочных каналов приема при разных сочетаниях p и q. При решении задач ЭМС и выборе значений p и q нужно принимать во внимание, как формируется ПЧ и степень опасности ПКП. В этом смысле в число ПКП, подлежащих анализу, должны входить, в первую очередь, линейные ПКП для ограниченного числа гармоник гетеродина, т. е. ПКП, которые соответствуют значению q = 1.
В общем случае частота мешающего сигнала или его гармоники не обязательно должна совпадать с частотой ПКП. Чтобы помеху рассматривать как потенциально опасную по ПКП достаточно, чтобы она попала в полосу тракта ПЧ, т. е. должно выполняться соотношение
fпч Bпч/2 ≤ |qfi + pfг| ≤ fпч + Bпч/2,
где fi – частота мешающего сигнала; Bпч – ширина полосы пропускания тракта ПЧ.
Свойство приемника реагировать на помеху по ПКП обычно называют восприимчивостью приемника по побочному каналу приема, хотя используются также термины «избирательность по ПКП» или «подавление помех по ПКП». Термин «восприимчивость» используется вместо термина «чувствительность», чтобы подчеркнуть, что речь идет о помехе, которая поступает в приемник не по ОКП.
Численно восприимчивость РПУ по ПКП определяют уровнем мешающего сигнала по ПКП на входе приемника, который на выходе РПУ создает такой же отклик, как и полезный сигнал на частоте настройки приемника, когда уровень полезного сигнала на входе РПУ равен чувствительности приемника. В спецификациях РПУ этот параметр обычно выражают в децибелах относительно чувствительности приемника. Представленный в такой форме этот параметр показывает, на сколько децибел сигнал по ПКП должен быть больше сигнала по ОКП, чтобы на выходе РПУ уровни обоих сигналов были равны. Или, наоборот, на сколько децибел на выходе приемника сигнал, прошедший по ПКП, будет меньше сигнала по ОКП, если их уровни на входе приемника равны. В спецификациях РПУ указывают минимальное значение восприимчивости (ситуация наихудшего случая). Чаще всего восприимчивость по зеркальному каналу приводят отдельно. Например, в спецификации можно встретить такую фразу: подавление зеркального канала – не менее 60 дБ, других побочных каналов – не менее 70 дБ. Иногда восприимчивость в спецификациях определена одной цифрой для всех ПКП.
Эмпирическая математическая модель, позволяющая получить оценку восприимчивости приемника по ПКП в децибелах относительно милливатта, имеет вид [16]
PR(f) = PR(f0R) + I lg (f/f0R) + J, (8.9)
где PR(f) – восприимчивость приемника по ПКП на частоте f, дБм; PR(f0R) – чувствительность приемника на частоте f0R, дБм; I – скорость изменения восприимчивости приемника, дБ/дек; J – постоянное ослабление по ПКП, дБ.
Это выражение аналогично выражению (7.9), которое используется для оценки средних значений побочных излучений передатчиков. Значения коэффициентов I и J, входящих в (8.9), находят путем статистической обработки результатов измерений восприимчивости приемников по ПКП на множестве приемников. Модель (8.9) позволяет получить среднее значение восприимчивости по ПКП. Поскольку на множестве приемников восприимчивость является случайной величиной, то ее характеризуют не только средним значением, но и среднеквадратическим отклонением R. Значения коэффициентов I и J, полученные по результатам измерений для приемников диапазонов ВЧ, ОВЧ и УВЧ, а также значения R, представлены в табл. 8.1 [16]. Отметим, что значения I и J, приведенные в табл. 8.1 для f>f0R, справедливы для линейных каналов приема (q = 1). Если частота помехи выше частоты настройки приемника и q = 2, значение J следует увеличить на 15 дБ, а для q = 3 на 20 дБ.
Модель (8.9) может быть использована при отсутствии данных о восприимчивости приемника по ПКП. Однако, если информация о восприимчивости приемника имеется, пусть даже в описанной выше форме наихудшего случая, то можно не прибегать к модели (8.9) и использовать имеющиеся данные.
Таблица 8.1