- •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
Ослабление мешающих сигналов при несовпадении поляризации с приемной антенной
Поляризация антенны приемника |
Поляризация антенны источника помехи | ||||||
Горизонтальная |
Вертикальная |
Круговая | |||||
G0<10дБ |
G0>10дБ |
G0<10дБ |
G0>10дБ |
левая |
правая | ||
Горизонтальная |
G0<10дБ |
0 |
0 |
–16 |
–16 |
–3 |
–3 |
G0>10дБ |
0 |
0 |
–16 |
–20 |
–3 |
–3 | |
Вертикальная |
G0<10дБ |
–16 |
–16 |
0 |
0 |
–3 |
–3 |
G0>10дБ |
–16 |
–20 |
0 |
0 |
–3 |
–3 | |
Круговая |
левая |
–3 |
–3 |
–3 |
–3 |
0 |
–16 |
правая |
–3 |
–3 |
–3 |
–3 |
–16 |
0 |
Можно заметить, что если одна из антенн, например источника помехи, имеет круговую поляризацию, а другая, например приемника, имеет линейную поляризацию, то ослабление мешающего сигнала приемной антенной из-за различия поляризаций, представленное в табл. 10.3, получено непосредственно из выражения (10.10). Действительно, в этом случае MM1 = 90 и
= 20 lg [cos(45)] = –10 lg (2) = –3дБ
Приведенная оценка потерь на рассогласование поляризаций относится к главному лепестку ДНА и рабочему диапазону частот антенны. В области боковых лепестков, особенно у направленных антенн, поляризация может быть совершенно иной, чем поляризация по главному лепестку. На практике потери на рассогласование поляризаций в области боковых лепестков в диапазоне рабочих частот и за его пределами не рассматривают, поскольку уровень боковых лепестков, используемый в модели ДНА, обычно связан со статистическими параметрами усиления антенны по боковым лепесткам, которые, как указывалось выше, слабо зависят от частоты и поляризации сигналов. Потери на рассогласование поляризаций не рассматривают также в ближней зоне, где ДНА еще не сформировалась и связь между магнитной и электрической составляющими электромагнитной волны носит сложный характер.
Ближняя зона
Оценка взаимодействия антенн, размещаемых на одном объекте, носит специфический характер, поскольку ситуация требует расчета взаимодействия между близко расположенными антеннами, в том числе между антеннами, находящимися в ближней зоне друг друга. Это определяет специфику анализа ЭМС радиоэлектронных средств, установленных на одном объекте, среди других проблем ЭМС РЭС [78].
В ближней зоне коэффициент усиления антенны в заданном направлении зависит от расстояния от антенны. Получить теоретические зависимости коэффициента усиления от расстояния от антенны удается только в частных случаях для относительно простых антенн, таких например, как рупорная антенна, антенна в виде открытого волновода [43] или полуволновой вибратор. Получаемые результаты обычно дают зависимость максимального усиления антенны в свободном пространстве от расстояния до антенны. Использовать эти результаты можно только в ограниченном числе ситуаций. Кроме того, близко расположенные антенны могут влиять друг на друга.
При оценке уровней мешающих сигналов в приемной антенне, которая близко расположена по отношению к передающей антенне, наиболее часто используют параметр, называемый коэффициентом связи антенн. Под коэффициентом связи антенн понимают отношение мощности, подведенной к антенне передатчика, к мощности, полученной на нагрузке приемной антенны. Коэффициент связи обычно выражают в децибелах. Иногда под коэффициентом связи антенн понимают выраженное в децибелах отношение мощности, полученной на нагрузке приемной антенны, к мощности, подведенной к антенне передатчика. Этот коэффициент связи отличается от приведенного выше только знаком.
Для оценки коэффициента связи используют следующие подходы:
1. Оценка коэффициента связи между антеннами посредством решения электродинамической задачи для интересующего размещения антенн. Задача обычно описывается интегральным, дифференциальным или интегро-дифференциальным уравнением, связывающим токи, распределенные по элементам передающей антенны, с полем излучения и токами, наведенными этим полем на окружающие элементы, в том числе на приемные антенны.
Каждый метод описания имеет определенные практические ограничения, требует подробной информации о геометрии антенн и элементов конструкций, которые окружают антенны.
2. Использование статистических данных о результатах измерений коэффициентов связи между антеннами в ситуациях, аналогичных рассматриваемой (если такие данные имеются).
3. Использование приближенных формул для оценки коэффициентов связи между близко расположенными антеннами определенного вида.
Так для антенн, представляющих собой ненаправленные в горизонтальной плоскости вертикальные диполи, в свободном пространстве для расстояний между антеннамиd < 6 м связь между антеннами можно оценить, используя следующие приближенные формулы (рис. 10.8) [44]:
для вертикальной конфигурации антенн
Lv = 28 + 40 lg (h/λ) , дБ
для горизонтальной конфигурации антенн
Lh = 22 + 20 lg (d/λ) – (GT + GR) , дБ
для эшелонной конфигурации антенн
Ll = Lh + (Lv – Lh)
где Lv – вертикальная развязка, дБ; Lh – горизонтальная развязка, дБ; Ll – развязка уступа, дБ; h – разнос антенн по вертикали; d – горизонтальный разнос антенн; λ – длина волны; arctg(x) в радианах; GT, GR – эффективное усиление антенн, dBi.
Эффективное усиление антенн в ближней зоне близко к 0 dBi.
Иногда развязка между антеннами в ближней зоне оценивается как
L = Lсв + (5…7), дБ,
где Lсв – ослабление электромагнитной волны при распространении в свободном пространстве, дБ.