Лекція: «Вплив випромінювань РЕЗ на формування електромагнітної обстановки»
1. Основні характеристики електромагнітних випромінювань РЕЗ.
2. Основні випромінювання РЕЗ.
3. Побічні випромінювання РЕЗ.
4. Позасмугові випромінювання.
1. Основні характеристики електромагнітних випромінювань рез.
До найважливіших характеристик, які впливають на забезпечення ЕМС, відносять:
потужність і частоту випромінювання РЕЗ;
ширину смуги частот радіовипромінювання;
вид модуляції тощо.
Згідно Регламенту радіозв'язку розрізняють пікову імпульсну, середню потужності та потужність несучої. Для забезпечення ЕМС потужність, що випромінюється антеною РЕЗ, не повинна перевищувати значення, необхідного для забезпечення надійного радіозв'язку (ефективна випромінювана потужність).
На підставі Регламенту радіозв'язку здійснюється планування частот, у відповідності з яким проводиться їх виділення і присвоєння різним радіослужбам.
Виділений діапазон радіочастот - це інтервал частот, виділений для однієї чи декількох радіослужб згідно з міжнародним чи національним регламентом.
Присвоєна радіочастота - це частота, що відповідає середині присвоєної радіостанції смуги радіочастот.
Частота, яку можна легко впізнати та виміряти в даному випромінювані, є характерною частотою.
Частота, яка займає по відношенню до присвоєної частоти фіксоване і точно визначене положення, називається відносною частотою.
У виділеній смузі частот може розміщатися одна або декілька відносних частот.
Допустимим відхиленням радіочастоти називається максимально допустиме відхилення середньої частоти смуги частот, яку займає випромінювання, від присвоєної частоти або характерної частоти випромінювання від відносної частоти.
Займана смуга частот радіовипромінювання визначається смугою частот, за границями якої випромінюється не більше ніж задана частина β загальної потужності РЕЗ. При цьому в займаній смузі частот зосереджено (100 - β ) % всієї потужності, що випромінюється антеною РЕЗ, а за верхньою та нижньою границями зосереджено по 0,5β % потужності (рис.1). Вважають, що β = 1% від загальної потужності випромінювання, але в залежності від виду випромінювання значення β можуть бути і іншими.
Необхідною смугою частот певного класу радіовипромінювання називається мінімальна смуга частот, необхідна для передавання повідомлень із необхідною швидкістю та заданою якістю за певних умов. Числові значення необхідної смуги частот радіопередавальних пристроїв визначають за формулами, наведеними в ГОСТ 30318.
Походження понять займаної та необхідної смуг частот пов'язані з дослідженнями, які показали, що коли із спектра радіосигналу на виході модулятора передавача вирізати частотні складові, які знаходяться за межами необхідної смуги частот, то якість інформації, що передається, при певних обмеженнях практично не погіршиться.
Присвоєна смуга радіочастот - це смуга частот, у границях якої радіостанції дозволено випромінювання. Ширина присвоєної смуги частот дорівнює ширині необхідної смуги частот плюс подвоєне абсолютне значення відхилення частоти, що допускається, а для космічних станцій - плюс подвоєний максимальний доплерівський зсув частоти відносно будь-якої точки земної поверхні.
Ширина займаної смуги частот являється фактичного смугою, зайнятою радіовипромінюванням, а ширина необхідної смуги є теоретичною, якій повинна відповідати фактична смуга частот певного класу радіовипромінювання.
В залежності від співвідношення між шириною займаної смуги радіочастот та шириною необхідної смуги у відповідності з Рекомендаціями МСЕ-Р ЗМ.328-10 розрізняють три види випромінювань:
- досконале;
- недосконале;
- вузьке.
Випромінювання досконале, якщо займана та необхідна смуги радіочастот для даного класу випромінювання збігаються.
Якщо ширина займаної смуги радіочастот переважає ширину необхідної, то випромінювання є недосконалим.
У випадку, коли ширина займаної смуги радіочастот менша ширини необхідної, то випромінювання займає вужчу смугу частот, ніж досконале.
Нині термін "досконале випромінювання" діючими стандартами та іншими нормативними документами не регламентований, тому в технічній літературі зустрічаються його синоніми - оптимальне випромінювання або узгоджене випромінювання.
У більшості випадків радіовипромінювання РЕЗ та РВП є недосконалими, що негативно позначається на вирішенні проблем, пов'язаних із необхідністю забезпечення ЕМС.
У випадку вузьких випромінювань ЕМС РЕЗ покращується, але в цьому випадку можливі втрати інформації через спотворення повідомлень, що передаються, та зниження швидкості передачі.
Для покращення умов ЕМС необхідно приймати заходи по зменшенню ширини необхідної смуги радіочастот, наприклад, вибором відповідного класу випромінювань, виду модуляції, оптимізації якості та швидкості повідомлень, що передаються, тощо.
Очевидно, що радіочастотний контроль смуги частот РЕЗ або РВП можна провести шляхом вимірювання ширини займаної смуги частот і подальшого її порівняння з шириною необхідної смуги частот класу випромінювання, що контролюється.
Суттєвим чинником при вирішенні питань, пов'язаних із необхідністю забезпечення ЕМС, являється стабільність радіочастоти
Стабільність радіочастоти радіопередавальних пристроїв - параметр, який характеризує відхилення несучої частоти випромінюваного сигналу від відносної частоти, що викликане дією різних дестабілізуючих чинників. Вплив цих чинників проявляється у відмінності займаної смуги частот від присвоєної. Мірою нестабільності частоти є її допустиме відхилення.
Основними міркуваннями, з точки зору ефективного використання РЧР, є те, що втрата частотного спектра через нестабільність частоти повинна складати незначну частину ширини необхідної смуги частот, що використовується для зв'язку. Перевищення відхилення радіочастоти допустимого рівня також призводить до появи ненавмисних завад, що ускладнюють роботу інших радіослужб.
В Україні допустимі відхилення частоти радіопередавальних пристроїв усіх категорій та призначень в діапазоні частот від 9 кГц до 40 ГГц регламентуються ГОСТ 30338, у якому наведена таблиця допустимих значень відхилення частоти для радіопередавальних пристроїв різноманітних типів у залежності від робочої смуги частот.
Загальновідомо, що радіовипромінювання РЕЗ по частотному діапазону нерівномірні і можуть бути як у межах ширини необхідної смуги радіочастот, так і за її межами в прилеглих смугах частот.
В загальному спектрі радіовипромінювань РЕЗ основне випромінювання супроводжується небажаними випромінюваннями на гармоніках та субгармоніках, випромінюваннями на комбінаційних частотах, крім цього спостерігаються також інтермодуляційні, шумові та паразитні випромінювання. Приклад загального спектру радіовипромінювань РЕЗ наведений на рис. 1, а їх структурний склад - на рис.2.
Рис. 1. Загальний спектр випромінювань РЕЗ