- •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
12.3. Критерии эмс
Критерий ЭМС определяет правило, согласно которому выносят решение о наличии или отсутствии электромагнитной совместимости в анализируемой совокупности РЭС. Критерии ЭМС обычно носят пороговый характер и связаны с требуемым качеством работы. Пороговый характер означает, что заранее устанавливается значение критерия, при котором еще имеет место ЭМС. Далее, по исходным данным задачи получают расчетное значение критерия и сравнивают его с установленным. Правило определяет, должно ли расчетное значение превышать установленное или быть ниже его, чтобы имела место совместимость и средство функционировало с качеством не хуже заданного.
Используемые на практике критерии ЭМС можно разделить на две категории:
Критерии, непосредственно связанные с процессами, которые происходят в приемнике при наличии внешних помех.
Критерии, которые характеризуют качество работы РЭС, содержащей РПУ, не акцентируя внимание на явлениях, происходящих в приемнике при действии внешних помех.
Первая категория критериев учитывает раздельно влияние на качество работы РПУ, входящих в состав РЭС:
– помех по основному и побочным каналам приема;
– помех, вызывающих эффект блокирования;
– интермодуляционных помех, возникающих в приемнике.
В принципе, располагая рабочими характеристиками РЭС и задаваясь необходимым качеством работы РЭС, можно использовать эти характеристики для оценки действия помех по ОКП и ПКП. Тем более, что эти характеристики получают при уровнях помех, не вызывающих эффектов блокирования или интермодуляции в приемнике. На практике, как отмечалось ранее, рабочие характеристики заменяют порогами, разделяющими шкалу качества работы РЭС на пять градаций, определяя защитные отношения для каждой градации качества.
Критерий защитного отношения является основным критерием, который используется при оценке ЭМС, когда помеха действует по основному или побочным каналам приема. При использовании этого критерия по исходным данным задачи рассчитывают отношение сигнал/помеха на входе приемника и сравнивают его с защитным отношением, определяющим требуемое качество работы РЭС. Если расчетное отношение сигнал/помеха не меньше защитного отношения, то требуемое качество будет иметь место, а следовательно, ЭМС будет обеспечена. В противном случае принимается решение об отсутствии ЭМС.
Значение защитного отношения может быть получено либо из рабочей характеристики (если таковая имеется), либо расчетным путем, либо посредством измерений. Поскольку рабочая характеристика зависит от вида помехи и ее расстройки относительно рабочей частоты приемника, то и защитное отношение зависит от этих параметров. В стандартах на радиотехнологии и в Рекомендациях МСЭ защитное отношение указывают для помех по основному каналу приема. Наиболее часто приводят значение защитного отношения для помехи, имеющей структуру, аналогичную структуре полезного сигнала, т. е. для помехи класс излучения и параметры излучения которой совпадают с классом излучения и параметрами полезного сигнала. Такого рода помехи возникают в сетях связи определенного назначения, например, в сетях радиовещания или телевидения, сетях сухопутной подвижной связи, где все станции сети используют один стандарт определенной радиотехнологии.
При оценке межсистемной ЭМС необходимо располагать защитными отношениями для разных сочетаний полезного сигнала и помехи. Поскольку таких сочетаний очень много, то не всегда имеется информация о защитном отношении для нужной комбинации сигнал/помеха. В этом случае используют значение защитного отношения для однотипных сигнала и помехи. Значение защитного отношения обычно приводят для помехи по совмещенному каналу. Если зависимость защитного отношения для определенного вида помехи от ее расстройки не известна, то возможны два варианта оценки степени опасности помехи. В обоих случаях следует оценить коэффициент частотной коррекции для мешающего сигнала. Далее можно, либо рассчитать уровень эквивалентной помехи на частоте настройки приемника и воспользоваться защитным отношением для ОКП, либо пересчитать значение защитного отношения, изменив его на величину коэффициента частотной коррекции. Однако в некоторых случаях, например, между станциями службы радиовещания, помехи, имеющие небольшую расстройку относительно рабочей частоты приемника, могут потребовать большего значения защитного отношения, чем помехи, частота которых совпадает с частотой полезного сигнала. Эту ситуацию демонстрирует рис. 12.7. Из него, в частности, видно, что при стереофоническом радиовещании, как постоянная, так и тропосферная помехи при расстройке 25 кГц требуют защитного отношения на 4 дБ выше, чем помеха по совмещенному каналу.
Защитные отношения для систем радиовещания и телевидения, работающих в диапазонах ОВЧ и УВЧ, учитывают вид распространения радиоволн, посредством которого помеха от передатчика поступает в приемное устройство. Если антенна приемника располагается в пределах радиогоризонта мешающего передатчика, то помеху, создаваемую излучением передатчика, относят к категории постоянной помехи. Помеху, создаваемую передатчиком, расположенным за пределами радиогоризонта, рассматривают как тропосферную. При частотном планировании сетей ТВ вещания и оценке внутрисетевой ЭМС защитные отношения, относящиеся к тропосферной помехе, выбирают соответствующими третьей градации качества, принятой МСЭ, т. е. условию, когда помеха оказывает легкое раздражение при приеме полезного сигнала. Защитные отношения для этой категории помехи считаются приемлемыми, только если помеха имеет место в течение малого процента времени. Процент времени считают малым, если он находится в пределах от 1 до 10 %.
Для постоянной помехи защитные отношения соответствуют четвертой градации категории качества: присутствует небольшая помеха, не вызывающая раздражения при приеме полезного сигнала. Если значение защитного отношения для постоянной помехи неизвестно, его можно получить из защитного отношения для тропосферной помехи, увеличив последнее на 10 дБ.
Радиовещательные телевизионные системы могут различаться шириной полосы канала, шириной полосы, используемой для передачи изображения, отстройкой несущей звукового сопровождения, остаточной боковой полосой, полярностью модуляции изображения, видом модуляции звукового сопровождения и некоторыми другими параметрами. МСЭ определил схему идентификации радиовещательных телевизионных (ТВ) систем. Каждой системе черно-белого ТВ приписывается буква, которая в комбинации с указателем цветной системы (NTSC, PAL, SECAM) полностью определяет все используемые монофонические аналоговые ТВ системы. В табл.12.1 представлены защитные отношения для 625 строчных ТВ систем, работающих в соседнем канале [41].
Таблица 12.1