- •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
8. Описание радиоприемных устройств в задачах эмс
Общие характеристики радиоприемных устройств, определяющие их совместимость с окружением
ЭМС совокупности РЭС, содержащей радиопередатчики (РПД) и радиоприемные устройства определяется не только электромагнитной обстановкой (ЭМО) в точках размещения антенных устройств РПУ, но и восприимчивостью РПУ к помехам.
Восприимчивость РПУ – это свойство устройства реагировать на помехи, воздействующие через антенну и помимо нее (в том числе через экран) по цепям питания и коммутации. Кроме того, приемники сами могут создавать помехи по цепям питания, коммутации и заземления, а наиболее употребительный вид приемника – супергетеродинный приемник – может создавать помехи посредством излучения сигналов гетеродинов через антенну или по другим каналам.
Можно выделить четыре группы характеристик, определяющих ЭМС РПУ с его окружением. К ним относятся [69]:
1. Характеристики частотной избирательности, определяемые односигнальными методами:
избирательность по основному каналу приема (ОКП);
избирательность по побочным каналам приема (ПКП).
2. Характеристики частотной избирательности, определяемые многосигнальными методами:
избирательность по блокированию, интермодуляции, перекрестным искажениям;
избирательность по побочным каналам приема.
3. Характеристики восприимчивости к помехам:
к излучаемым помехам;
к помехам по цепям питания, управления, коммутации и заземления.
4. Характеристики создаваемых индустриальных помех:
помех излучения;
помех по цепям питания, управления, коммутации и заземления.
Математическое описание перечисленных характеристик РПУ образует математическую модель радиоприемника, которая может использоваться при решении разнообразных задач. В задачах ЭМС эти характеристики должны быть представлены в широкой полосе частот. Для анализа влияния помех, попадающих на вход РПУ через антенну, интерес представляют характеристики двух первых групп. Характеристики избирательности по блокированию, интермодуляции и перекрестным искажениям будут рассмотрены в разделе, связанном с анализом нелинейных эффектов в приемопередающей аппаратуре (гл. 9). Заметим, что хотя указанные группы характеристик во многом определяют совместимость РПУ с окружением, их недостаточно для оценки совместимости, поскольку нужна информация еще о ряде параметров приемника.
На рис. 8.1 представлена упрощенная структурная схема супергетеродинного приемника с однократным преобразованием частоты, где обозначены: УВЧ – усилитель высокой частоты; Гет. – гетеродин; УПЧ – усилитель промежуточной частоты; Дет. – детектор; УНЧ – усилитель низкой частоты; ТПИУ – тракт предварительной избирательности и усиления; ТОИУ – тракт основной избирательности и усиления.
Преселектор или тракт предварительной избирательности и усиления (ТПИУ) предназначен для предварительного выделения полезного сигнала из множества сигналов, присутствующих на входе приемника, его усиления и переноса на промежуточную частотуfпр. Преселектор обеспечивает необходимую чувствительность приемника и подавляет помехи, которые поступают по другим каналам приема, присущим супергетеродинным приемникам. Полоса пропускания тракта ТПИУ значительно шире полосы пропускания последующих трактов приемника. Поэтому мощные помехи могут вызывать в этом тракте нелинейные эффекты.
Тракт основной избирательности и усиления (ТОИУ или тракт промежуточной частоты (ПЧ)) выполняет функцию окончательного выделения полезного сигнала, подавляя помехи, находящиеся за пределами полосы пропускания тракта, и усиливает сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы детектора приемника.
Детектор приемника выделяет информационный сигнал.
Усилитель низкой частоты или видеоусилитель усиливают информационный сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы выходного устройства, на которое поступает сигнал и в качестве которого могут выступать динамик, телевизионная трубка, буквопечатающий аппарат или другие технические устройства.
В приемнике может использоваться многократное преобразование частоты.
Способность приемника выделять полезный сигнал из совокупности составляющих напряженности электромагнитного поля, в котором находится антенна, называетсяизбирательностью. В общем случае приемник с антенной может обладать различными видами избирательности: пространственной (которую выполняет антенна), временной, амплитудной, фазовой, частотной (эти виды избирательности осуществляет сам приемник). Частотная избирательность, в отличие от других видов избирательности, которые относятся к специальным приемникам, характерна для любого приемника. Характеристику частотной избирательности измеряют, используя один сигнал на входе приемника с уровнем, не вызывающем нелинейных эффектов в тракте приема. Перестраивая частоту входного сигнала, на каждой частоте измерения фиксируют значение уровня сигнала на входе приемника при постоянном значении сигнала на выходе приемника.
Общий вид характеристики избирательности приемника, снятой односигнальным методом, представлен на рис.8.2, где обозначены: PR – уровень сигнала на входе приемника; BR – полоса пропускания по основному каналу приема; f0R – частота настройки приемника; fг – частота гетеродина; fпч – промежуточная частота; fзк – частота зеркального канала.
На характеристике можно выделить основной канал приема, центральная частота которого соответствует частоте настройки приемника, f0R. Основным каналом приема (ОКП) называют полосу частот, находящуюся в полосе пропускания приемника, предназначенную для приема сигнала.
Кроме основного канала приема в приемнике имеются неосновные каналы приема, которые делят на соседние и побочные. Если для радиослужбы определена сетка частот и ширина канала в этой сетке, то соседними называют каналы, которые непосредственно примыкают к верхней и нижней границе канала, на частоту которого настроен приемник. При отсутствии сетки частот за ширину канала принимают ширину необходимой полосы частот полезного сигнала приемника. В зависимости от расстояния до основного канала приема различают первый, второй, третий и т. д. соседние каналы приема. Появление соседних каналов приема связано с отклонением амплитудно-частотной характеристики тракта основной избирательности и усиления (тракта ПЧ) от идеальной прямоугольной формы. Поскольку полоса пропускания преселектора значительно превышает полосу тракта ПЧ, то ослабление помех по соседним каналам приема во входной цепи РПУ относительно невелико, особенно, если каналы расположены недалеко от ОКП. Мощные помехи, поступающие по этим каналам, являются основной причиной нелинейных эффектов в РПУ, в связи с чем эти эффекты часто называют эффектами по соседнему каналу.
Характеристика частотной избирательности, приведенная на рис. 8.2, показывает, что в супергетеродинном приемнике присутствуют отклики на сигналы, частоты которых находятся далеко от ОКП и не попадают в соседние каналы приема.
Полосы частот, находящиеся за пределами основного канала приема, в которых сигнал проходит на выход приемника, называют побочными каналами приема (ПКП). Излучения радиопередатчиков, особенно основные излучения, обладающие наибольшей мощностью, могут по ПКП создавать помехи приему полезных сигналов. Для оценки влияния помех по основному и побочным каналам приема нужно знать параметры этих каналов и иметь информацию о характеристиках частотной избирательности каналов.