- •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
2. Источники и рецепторы электромагнитных помех (эмп)
Классификация эмп по связям с источником помехи и некоторые их характеристики
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств определяется качеством работы РЭС в электромагнитной обстановке, которая формируется как излучениями РЭС, так и излучениями естественных и искусственных источников, не принадлежащих к категории РЭС. Поэтому при анализе ЭМС РЭС необходимо учитывать электромагнитный фон, создаваемый этими источниками.
Источником помехи считается любой источник искусственного или естественного происхождения, который создает или может создать электромагнитную помеху (ЭМП). Помехи делят на естественные и искусственные.
Естественная помеха – это помеха, источником которой является природное физическое явление.
Искусственная помеха – это помеха, источником которой является устройство, созданное человеком.
Классификация помех по связи с источником приведена на рис. 2.1.
Рассмотрим эту классификацию более подробно.
2.1.1. Естественные эмп.
Земные ЭМП:
Атмосферная помеха – естественная помеха, источником которой являются электрические разряды в атмосфере. Частоты, на которых атмосферная помеха оказывает влияние на прием радиосигналов, обычно не превышают 30 МГц. Максимальная интенсивность помехи находится в интервале частот от 2 до 3 МГц. Во временной области разряды носят импульсный характер, что при приеме звуковой информации проявляется в форме характерных тресков в динамике радиоприемника. Огибающая мгновенных значений, как правило, имеет распределение Релея. Наиболее мощной атмосферной помехой является помеха, создаваемая разрядом молнии. Напряжение, при котором происходит разряд молнии, составляет сотни киловольт, а ток разряда может превышать 300 кА. Типичным значением тока разряда считается значение 100 кА при длительности молнии τ = 50…350 мкс.
Электростатическая помеха – естественная помеха, обусловленная электризацией и проявляющаяся вследствие стекания электрических зарядов и/или электростатических разрядов, т. е. импульсного переноса электрических зарядов между телами с разными электростатическими потенциалами.
Накопление электрических зарядов в осадках и последующий их разряд вблизи или непосредственно на элементах антенны и заземления приводит к появлению помех.
Действие электростатического разряда может проявляться в виде:
– прямого разряда на элементах радиоаппаратуры;
– косвенного воздействия на радиоаппаратуру.
Прямой разряд на элементах радиоаппаратуры может изменить электрические характеристики полупроводникового прибора или вызвать повреждение аппаратуры, например, в результате пробоя активных элементов входных/выходных каскадов.
Косвенное воздействие имеет место, когда дуговой разряд происходит не на оборудовании. В этом случае возникает электромагнитная помеха. Однако мощность помехи невелика, и обычно такая помеха может вызвать только сбои в работе радиоаппаратуры. Дальность действия помехи небольшая. Косвенное воздействие может проявляться до расстояний порядка 6 м.
Спектр электромагнитной помехи достаточно широкий: частотные составляющие простираются от постоянного тока до нижней части гигагерцового диапазона. Частотный спектр, напряженность поля и частота появления электростатического заряда зависят от условий работы РЭС.
Наиболее часто воздействию электростатических помех подвержена самолетная радиоаппаратура. Электростатическая помеха присутствует на промышленных предприятиях, там, где работают механические намоточные станки или перемещаются потоки материала, особенно диэлектрического, на конвейерах.
Многочисленные исследования установили, что при снижении влажности с 50 до 5% частота возникновения электростатических разрядов на промышленных предприятиях возрастает в 100 раз. В производственных помещениях стремятся поддерживать среднюю влажность между 31 и 43%. Хотя это может помочь снизить риск электростатического разряда, защита от него все же необходима, особенно в тех случаях, когда невозможно контролировать влажность.
Способность прибора выдерживать электростатический разряд без изменения своих электрических характеристик определяется чувствительностью к электростатическому разряду. Чувствительность к электростатическому разряду обычно измеряется в вольтах и характеризуется максимальным потенциалом заряда, который может безопасно выдержать прибор. В табл. 2.1 приведены значения чувствительности к электростатическому разряду (ЭСР) для некоторых полупроводниковых приборов.
Таблица 2.1