- •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
Результаты расчета относительной расстройки частоты Δp
q |
p |
Δp+ |
Δp |
1 |
1 |
0.1998 |
0.3998 |
2 |
2 |
0.4996 |
|
1 |
|
0.3004 | |
3 |
2 |
0.0006 |
0.2006 |
Из таблицы следует, что излучение на частоте fi =70.02 МГц потенциально может создать помеху по ПКП с параметрами p = 2, q = 3. Расстройка помехи по этому каналу составит Δf = Δpfг = 0.0006∙100 = 0.06 МГц, что меньше, чем Bпч/2 = 0.1 МГц, т. е частота помехи попадает в полосу пропускания приемника. Естественно, окончательное решение о степени опасности рассматриваемой помехи можно вынести только после энергетической оценки помехи, которая, в частности, зависит и от значения коэффициента частотной коррекции.
Коэффициент частотной коррекции для помехи по ОКП можно вычислить, используя выражение
(8.13)
где CFO(Δf) – коэффициент частотной коррекции при расстройке помехи Δf относительно ОКП, дБ; s(f) – спектральная плотность мощности, принимаемого излучения, Вт/Гц; |h(f)| – амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) приемника (наиболее узкополосного тракта ПЧ).
Для основного канала приема можно записать Δf = |f0T – f0R|. Здесь f0T – частота мешающего передатчика; f0R – частота настройки приемника. Для ПКП расстройка Δf определяется, используя выражения (8.11) и (8.12).
При вычислении CFO(Δf) по (8.13) можно использовать нормированную спектральную плотность мощности мешающего сигнала, которую можно определить из маски его спектра.
Нормированная АЧХ приемника |h(f)| может быть получена из характеристики избирательности D(f) или АЧХ H(f) последнего тракта ПЧ приемника. Поскольку D(f) или H(f) обычно представлены в децибелах, то
|h(f)| = 10D(f)/20 = 10H(f)/20;
|h(f)|2 = 100.1D(f) = 100.1H(f).
Выражение (8.13) можно представить в виде двух слагаемых, одно из которых CF1 [дБ] дает ослабление помехи за счет несовпадения ширины спектра мешающего сигнала с шириной полосы пропускания приемника, а другое CF2 [дБ] – дополнительное ослабление за счет за счет расстройки частот мешающего передатчика и приемника:
CFО(Δf) = CF1+ CF2(Δf),
где
,
Если ширина спектра помехи меньше, чем полоса пропускания приемника, то можно положить CF1 = 0 дБ. Если ширина спектра мощности излучения BT не меньше, чем полоса пропускания приемника BR (BT ≥ BR) на уровне 3 дБ, то во многих случаях CF1 можно аппроксимировать выражением
CF1 ≈ 10 lg(BR/ BT).
Учитывая указанное представление, можно использовать более простой, но, может быть, менее точный способ оценки CFO(Δf) [16]:
(8.14)
где M(Δf) – маска спектра, отражающая уровень спектральных составляющих сигнала относительно максимума спектральной плотности мощности в необходимой полосе при отстройке Δf, дБ; D(Δf) – значение избирательности приемника при отстройке Δf, дБ; k – коэффициент, который принимает значение k = 0, если BR ≥ BT, или k = 10, если BR < BT.
Формула (8.14) не требует переходов от децибел к абсолютным единицам измерения и операции интегрирования. При малых расстройках выражение (8.14) определяет ослабление в приемнике за счет несовпадения полосы пропускания приемника с шириной спектра сигнала, поступающего в приемник, когда ширина спектра сигнала больше, чем полоса пропускания приемника. При больших расстройках происходит выбор из ослабления, обусловленного убыванием спектральной плотности мощности с увеличением отстройки и несовпадением ширины спектра поступающего излучения с полосой пропускания приемника, с одной стороны, и ослабления, обусловленного характеристикой избирательности приемника по ОКП, с другой стороны. Значение 100 дБ является ограничителем возможного ослабления помех в приемнике. Так, если по результатам расчета необходимо найти max{ 50, 120, 100} дБ, то это будет 50 дБ. Формула (8.14) выбирает минимальное (по модулю) значение ослабления помехи, сохраняя ситуацию наихудшего случая.
Если помеха поступает по ПКП с расстройкой Δf, то
CFпк(Δf) = CFО(Δf) Lпк(fi), (8.15)
где Lпк(fi) – восприимчивость ПКП, по которому действует помеха, дБ.
Восприимчивость может быть определена в спецификации на приемник или вычислена с использованием математической модели, например (8.10).
Теперь, если уровень помехи на входе приемника на частоте fi составляет I(fi) [дБм], то уровень эквивалентной помехи на частоте настройки приемника f0R, Iэ(f0R) [дБм] будет
Iэ(f0R) = I(fi) + CF(Δf), (8.16)
где CF(Δf) – коэффициент частотной коррекции, который вычисляется по одной из формул (8.13) – (8.15) в зависимости от канала, по которому поступает помеха, и выбранного способа оценки коэффициента частотной коррекции.
Обращаясь к приведенному выше примеру, можно, используя (8.10), для fi = 70.02 МГц получить Lпк(70.02) = 20 lg (70.02/90) + 80 = 82 дБ.
Если взять BT = 0.1 МГц, то Δf = 0.06 МГц ≤ (0.1 +0.2)/2 = 0.15. Тогда из (8.14) CFО(Δf) = 0 дБ (принимаем BR = Bпч = 0.2 МГц). Теперь из (8.15) следует, что CFпк(Δf) = 82 дБ, поскольку поправка на значение J при q > 1 вводится только для fi > f0.