- •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
Защитные отношения для некоторых современных систем связи в зависимости от расстройки помехи, дБ
Полезный сигнал |
Помеха |
Разность между несущими частотами сигнала и помехи (кГц) | |||
0 |
200 |
400 |
600 | ||
GSM |
GSM |
9 |
–9 |
–41 |
–49 |
TAPS |
9 |
–33 |
–51 |
– | |
Фикс. служба |
9 |
–33 |
–51 |
– | |
TAPS |
GSM |
11 |
–19 |
–49 |
– |
Приведенные примеры в достаточной степени иллюстрируют возможные представления защитного отношения. Для расстроек сигнала и помехи, лежащих между точками, представленными в приведенных выше таблицах, значение защитного отношения определяют, используя линейную интерполяцию защитного отношения.
Для оценки эффекта блокирования приемника в качестве критериев могут быть использованы:
– допустимый уровень блокирующей помехи на входе приемника;
– необходимое отношение сигнал/шум на выходе приемника.
В стандартах на современные системы связи часто указан минимальный уровень мешающего сигнала, с которого начинается эффект блокирования. Более того, в ряде случаев приведена зависимость этого уровня от расстройки мешающего сигнала относительно частоты настройки приемника (см., например, табл. 9.2). В таких случаях этот уровень используют в качестве порога, с которым сравнивают расчетное значение уровня помехи на входе приемника. Блокирование будет отсутствовать, и ЭМС будет иметь место, если расчетное значение помехи будет меньше порога, установленного для эффекта блокирования.
Для аналоговых сигналов, когда информация о минимальном уровне помехи, вызывающей эффект блокирования, отсутствует, используют критерий необходимого отношения сигнал/шум на выходе приемника, т. е. задают минимально необходимое отношение сигнал/шум, при котором еще имеет место требуемое качество приема полезного сигнала. Это может быть, например, отношение сигнал/шум, при котором определялась чувствительность приемника, или другое отношение, превышающее его на несколько децибел. Это может быть также отношение сигнал/шум, полученное на основании рабочей характеристики системы и технических характеристик приемника. Далее рассчитывают уровень полезного сигнала на входе приемника и отношение сигнал/шум на его выходе в отсутствие блокирующей помехи. В зависимости от исходных данных задачи расчет можно выполнить по одной и приведенных ниже формул:
(S/N)вых = Sвх +174 –10 lg(BR) – NF
или (S/N)вых = Sвх – PR+(S/N)чув
где (S/N)вых – отношение сигнал/шум на выходе приемника, дБ; Sвх – уровень полезного сигнала на входе приемника, дБм; BR – полоса пропускания приемника, Гц; NF – коэффициент шума приемника, дБ; PR – чувствительность приемника, дБм; (S/N)чув – отношение сигнал/шум, при котором измерялась чувствительность, дБ.
Располагая минимально необходимым отношением сигнал/шум и отношением сигнал/шум, которое имеет место в отсутствие блокирующей помехи, можно оценить допустимое снижение отношения сигнал/шум при блокировании, (S/N)доп [дБ]. Рассчитав значение (S/N) при наличии блокирующей помехи, можно сравнить его с (S/N)доп. Совместимость имеет место, если (S/N) < (S/N)доп.
При оценке степени опасности двухсигнальной интермодуляции третьего порядка в аналоговых системах связи могут быть использованы выражения (9.72) или (9.73). Эти выражения подразумевают, что интермодуляционный продукт третьего порядка является опасным, если его уровень, приведенный к входу приемника, либо превышает чувствительность приемника (как это имеет место при использовании выражения (9.72)), либо интермодуляционная помеха снижает отношение сигнал/шум на выходе приемника на заданное значение (как это имеет место при использовании выражения (9.73)).
Для цифровых систем связи параметр, определяющий подавление интермодуляционной помехи 3-его порядка в приемнике, устанавливают для определенных значений полезного сигнала и интермодуляционного продукта, а именно: полезный сигнал на 3 дБ выше чувствительности приемника, уровень интермодуляционного продукта равен собственному шуму приемника. В такой ситуации степень опасности интермодуляционной помехи можно установить, используя выражение (9.77). Интермодуляционная помеха представляет опасность, если уровень PIM3, полученный согласно (9.77), будет больше нуля (т. е. выше уровня собственного шума приемника).
Критерии ЭМС, связанные с процессами, которые происходят в приемнике при воздействии на него внешних помех, позволяют не только выявить мешающие передатчики в анализируемой совокупности РЭС, но и то, каким образом излучения каждого конкретного передатчика влияют на прием полезного сигнала.
Наряду с критериями рассмотренной категории используются критерии, которые характеризуют качество работы РЭС в целом, не акцентируя внимание на процессы, происходящие в приемнике под действием внешних помех. К критериям, применимым для средств любого назначения, относятся вероятность помехи при приеме полезного сигнала или вероятность выполнения радиоэлектронным средством своего функционального назначения. Качество работы РЭС в этом случае оценивается одним критерием, а не тремя, как при раздельном анализе степени опасности линейных и нелинейных явлений в приемнике. Однако значение требуемой вероятности должно быть задано, поскольку теперь оно выступает в качестве порога, с которым сравнивают оценки вероятности, получаемые по результатам анализа ЭМС. Если известна совместная плотность распределения полезного сигнала и помехи, то указанные вероятности могут быть определены аналитически. На практике для сложных группировок РЭС такая информация отсутствует. Поэтому эти вероятности оценивают посредством статистического имитационного моделирования работы совокупности РЭС. При необходимости при оценке вероятности появления помехи в радиоприемном устройстве могут быть отдельно выполнены оценки вероятности помехи блокирования и интермодуляционной помехи.
Для сетей радиовещания и ТВ в качестве оценки ЭМС может быть использовано уменьшение области обслуживания радиопередатчиков сети при наличии внешних помех. Иногда эту оценку применяют при анализе ЭМС сетей сухопутной подвижной связи. Однако чаще используют критерии, связанные с функциональным назначением сети. Например, уменьшение числа одновременно обслуживаемых абонентов при действии внешних помех по сравнению со случаем отсутствия этих помех на определенную процентную величину.
В методиках оценки ЭМС, где не рассматриваются нелинейные эффекты в радиоприемной аппаратуре, в качестве критериев ЭМС, в частности, для помех по ОКП, достаточно часто используют отношения сигнал/суммарная помеха или суммарная помеха/шум, или оба этих критерия. Особенно при оценке ЭМС РЭС, для которых значения указанных отношений имеются в Рекомендациях МСЭ.
Представленные критерии находят практическое применение наиболее часто. Однако, следует заметить, что имеются и другие критерии, связанные с функциональным назначением или спецификой работы РЭС, которые используются, например, при оценке ЭМС космических и наземных систем связи, оценке ЭМС радиолокационных станций и др.