рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Физические основы излучений радиопередающих устройств.

Физические основы излучений радиопередающих устройств. - раздел Физика, Конспект лекций по курсу Физико-математические основы электромагнитной совместимости РЭС Функциональное Назначение Радиопередающих Устройств Со­Стоит В Генерации И Из...

Функциональное назначение радиопередающих устройств со­стоит в генерации и излучении электромагнитных волн, несущих определенную информацию, с целью последующего ее извлечения в заданной области пространства. Интенсивность излучае­мых волн определяется уровнем напряженности ЭМП в точке приема.

Количество и качество передаваемой информации зависят от способа организации передачи информации при помощи электро­магнитных волн, т.е. способа и параметров модуляции и полосы частот, соответствующих передаваемому сообщению. Для каждо­го конкретного вида модуляции существует минимальное значе­ние ширины полосы частот передаваемого сообщения. Эта величина называется шириной необходимой полосы частот и опре­деляется как минимальное значение полосы частот, обеспечиваю­щее радиопередачу данного класса сообщений (сигналов) с требу­емыми скоростью и качеством. Излучения в пределах необходи­мой полосы частот называют основными (ОИ), во вне необходи­мой полосы - нежелательными (НИ) (рис. 2.3 и 2.4)


Рисунок 2.3 – Классификация излучений радиопередающего устройства

Рисунок 2.4 - Основные и нежелательные излучения радиопередатчика

 

2.5.1 Побочные излучения.

К побочным излучениям (ПИ) относят нежелательные радио­излучения, возникающие в результате любых нелинейных процес­сов в радиопередающем устройстве, за исключением процесса модуляции сигнала. Различают излучения на гармониках, субгармо­никах, паразитные, комбинационные и интермодуляционные. Пе­речисленные виды излучений вызываются нелинейными процес­сами, существующими в самом передатчике, а также фидере и ан­тенне. В образовании интермодуляционных излучений, кроме того, принимают участие внешние электромагнитные поля, воздейству­ющие на данное радиопередающее устройство.

Радиоизлучение на гармонике — побочное радиоизлучение на частотах, в целое число раз больших частоты основного радиоиз­лучения. fг = mf0, т = 2, 3, . .. п . Излучения на гармони­ках принципиально присущи любым радиопередающим устрой­ствам и обусловлены нелинейностью амплитудных и фазовых ха­рактеристик, главным образом, активных элементов.

Уровень гармонических составляющих генерируемого или усиливаемого колебания зависит от схемы радиопередающего ус­тройства, типа и рабочих параметров активных приборов, режи­ма работы, наличия дополнительных устройств частотной фильт­рации и т.д. Конкретное проявление нелинейных свойств различ­но в зависимости от диапазона частот. Нормы на излучения гармоник представлены на рис. 2.5 .

Рисунок 2.5 – Нормы на излучение гармоник. 1 – ВЧ, 2 – ОВЧ, 3 - УВЧ

Независимо от конкретных причин возникновения гармоник их амплитуды связаны со степенью нелинейности и, как правило, убывают с ростом номера гармоники. При этом, чем сильнее выра­жены нелинейные свойства, тем больше амплитуды гармоник и число гармоник, имеющих заметную амплитуду.

Колебания на частотах гармоник могут возникать также и в фидере вследствие нелинейности характеристик размещенных в нем ферритовых и полупроводниковых элементов. Кроме того, нели­нейные свойства фидеров могут быть вызваны нелинейностью пе­реходных сопротивлений между соприкасающимися поверхностя­ми, поскольку в сочленениях волноводов, механических соедине­ниях антенн и т.д. возможно образование слоев окислов, облада­ющих нелинейной амплитудно-фазовой характеристикой.

Радиоизлучение на субгармониках - побочное радиоизлучение на частотах, в целое число раз меньших частоты основного радио­излучения. Несущие частоты их равны: fсг =f0/m,m=2,3,..., где f0- несущая частота основного радиоизлучения. Радиоизлучения на субгармониках свойственны радиопередатчикам, использую­щим умножение частоты. Схема умножения применяется не толь­ко в относительно низкочастотных диапазонах, где используются стабилизированные генераторы опорных частот, но и в диапазоне СВЧ, поскольку мощность полупроводниковых или диодных ге­нераторов, особенно в верхней части СВЧ диапазона, недостаточ­но высока. Например, в излучающих модулях активных фазиро­ванных антенных решеток могут использоваться маломощные транзисторные генераторы и умножители частоты на варакторных диодах или диодах с накоплением заряда.

Хотя в состав каскадов умножителя частоты входят частот­ные фильтры, гармоники и субгармоники выделяемой частоты по­давляются не полностью и присутствуют в спектре выходного ко­лебания.

Паразитное радиоизлучение - вид побочного излучения, воз­никающего в результате самовозбуждения радиопередатчика из-за паразитных связей в его генераторных или усилительных кас­кадах. Для данного излучения характерно, что его частота некрат­на частоте основного радиоизлучения и субгармоник: fпар ≠ тf0, т = 1, 2, 3,..., 1/2, 1/3 ... Паразитные излучения могут иметь место на частотах как ниже, так и выше основной частоты. В ламповых и транзисторных генераторах излучение на более низких частотах чаще всего определяется самовозбуждением из-за паразитных резонансов в цепях питания. Частоты таких колебаний обычно на порядок меньше основной частоты. В диапазоне СВЧ к перечисленным меха­низмам добавляется возможность образования паразитных резонансов в фидерном тракте вследствие влияния рассогласования ан­тенны, соединенной с передатчиком протяженным фидером. Воз­можны также паразитные резонансы на различных неосновных типах колебаний резонаторов и типах волн в волноводах.

Мощность и значение частоты паразитного излучения трудно предсказуемы и могут иметь значительный разброс даже в группе однотипных устройств, нередко достигающие -30...-40 дБ относительно основного колебания.

Комбинационное радиоизлучение - побочное радиоизлучение, возникающее при воздействии на нелинейные элементы радиопе­редающего устройства колебаний на частотах несущих или фор­мирующих несущую частоту, а также гармоник этих колебаний. Комбинационные излучения имеют место главным образом в ра­диопередатчиках, в которых применяется возбудитель, создающий сетку рабочих частот нелинейными преобразованиями вспомога­тельных стабилизированных по частоте колебаний. Здесь на нели­нейный элемент радиопередатчика поступают колебания с часто­тами f1, f2, f3 и т.д., находящиеся обычно в декадном соотношении: f2=10f1, f3=10f2, ... В результате их смешения возникают различ­ные комбинационные составляющие с частотами

fкомб = | ± m1f1 ± m2f2 ±...|.

Выходной фильтр выделяет необходимую частоту, осуществляя возбуждение широкополосного оконечного каскада стабилизированным колебанием. Поскольку избирательные свой­ства любого фильтра конечны, он лишь частично подавляет ос­тальные неиспользуемые колебания. После усиления в оконечном устройстве (с учетом его избирательных свойств) эти колебания проявляются в виде нежелательных излучений с соответствующи­ми частотами.

Интермодуляционное радиоизлучение - побочное радиоизлу­чение, возникающее в результате воздействия на нелинейные эле­менты высокочастотного тракта радиопередающего устройства генерируемых колебаний и внешнего электромагнитного поля (от другого радиопередатчика). В определенном смысле они являют­ся результатом нарушения работы радиопередающего устройства под влиянием радиопомех от других радиопередатчиков, имеющих с рассматриваемым сильную связь. Такая ситуация соответствует либо близкому расположению нескольких радиопередающих уст­ройств с раздельными антеннами на ограниченной территории, например на корабле, самолете, узле связи, либо при работе не­скольких радиопередатчиков на общую антенну. Воздействие вне­шних электромагнитных полей из-за конечной частотной избира­тельности антенн, фидера и выходных фильтров передатчика, а также вследствие недостаточного экранирования фидера и раз­вязки по цепям электропитания может происходить через антен­ны и помимо антенн, через корпуса и межблочные соединения, а также цепи электропитания.

При наличии нелинейности любой природы, например вы­ходного активного прибора или элементов фидера, происходит взаимодействие внешнего колебания с частотой fп и генерируемо­го. В результате появляются дополнительные составляющие на частотах гармоник - mf0 и nfП (m,n =1, 2, ...) и интермодуляционных частотах

fинт= | ± mlfП ± m2f0 ±... |, (m1, m2 = 1, 2, ...).

Как и в случае образования гармоник, имеют значение нелинейности ам­плитудных и фазовых характеристик, причем последняя наиболее характерна для приборов СВЧ диапазона. Например, для усили­телей мощности, выполненных на ЛБВ, уровень интермодуляци­онных составляющих равен -20 ...-40 дБ относительно уровня ос­новного излучения даже в том случае, когда воздействующий сиг­нал на 5 ... 10 дБ меньше уровня насыщения.

Число и амплитуды интермодуляционных составляющих за­висят от степени нелинейности: чем сильнее выражены нелинейные свойства, тем больше образуется интермодуляционных составляю­щих и тем выше их амплитуды. Интенсивность интермодуляцион­ных составляющих зависит также от порядка преобразования и убывает, как правило, с ростом этой величины.

Второй механизм возникновения интермодуляционных излу­чений часто называют параметрическим. Электромагнитное поле на частоте помехи изменяет параметры электронного прибора во времени (крутизну вольтамперной характеристики сеточных ЭВП и транзисторов, параметр группировки электронов в ЭВП СВЧ), что приводит к модуляции сигнала на рабочей частоте и появле­нию в спектре выходного сигнала колебаний на комбинационных частотах.

Кроме отмеченных механизмов возникновения интермодуля­ционных излучений, связанных непосредственно с процессами в ак­тивных устройствах, как и в случае излучений на гармониках, воз­можно образование их из-за нелинейных свойств элементов фидера и различных элементов конструкции. Из интермодуляционных ко­лебаний наиболее интенсивными являются колебания третьего по­рядка на частотах 2fП - f0 и 2f0 – fП, уровень которых нередко дости­гает -35. ..-20 дБ при уровне внешнего сигнала -20...-15 дБ.

При воздействии двух и более мешающих колебаний интер­модуляционные частоты

fинт = |± m1f0 ± m2fП1 ± т3fП3 ± ... |,

а их общее число оказывается значительным. Например, 10 работаю­щих передатчиков могут генерировать около 100 составляющих второго порядков (Nинт = 2) и 800 - третьего порядка (Nинт = 3) .

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций по курсу Физико-математические основы электромагнитной совместимости РЭС

ФГОБУ ВПО... Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Физические основы излучений радиопередающих устройств.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Электромагнитная обстановка (ЭМО)
Взаимодействие между РЭС различного назначения осуществляется через электромагнитные поля, источниками которых являются ан­тенны. Так как электромагнитные поля взаимно проницаемы, то в лю­бой облас

Физические основы источников электромагнитных радиопомех
Электромагнитной помехой (ЭМП) называют нежелательное воздействие электромагнитной энергии, которое ухудшает качество функционирования РЭС. Радиопомеха - электромагнитная помеха, соот

Физические основы естественных радиопомех
В диапазоне частот ниже 30 МГц преоб­ладают атмосферные радиопомехи (АЭМП), вызванные электрическими разрядами во время гроз, при этом АЭМП распростра­няются на расстояние несколько тысяч километро

Внеполосные излучения.
Внеполосное радиоизлучение определяется как нежелатель­ное в полосе частот, примыкающей к необходимой полосе радио­частот, и является результатом модуляции. Оно может быть вы­звано рядом причин, к

Шумовые радиоизлучения.
Шумовое излучение радиопередающего устройства - неже­лательное радиоизлучение, обусловленное собственными шумами и паразитной модуляцией генерируемого колебания шумовыми процессами радиопередатчика

Физические основы индустриальных помех
Исторически сложившийся термин «индустриальные радиопо­мехи» (ИРП) объединяет широкий круг электромагнитных помех, создаваемых различными электронными и электротехническими устройствами, применяемы

Источники индустриальных радиопомех
Помехи от систем запуска автомобилей. Мощными источниками индустриаль­ных помех являются различные системы запуска (зажигания) дви­гателей внутреннего сгорания (авиационных, морских, наземны

Каналы проникновения помех в радиоприемных устройствах
  Радиоприемные устройства (РПУ) предназначены для выделения сигналов из радиоизлучений. Идеальный с точки зрения ЭМС радиоприемник должен иметь только один основной канал

Частотная избирательность и чувствительность радиоприемного устройства
Избирательные свойства приемной антенны и приемника позволяют отличать и выделять полезный радиосигнал на фоне мешающих излучений за счет разности в направлении прихода радиоволн и (или) их поляриз

Характеристика каналов приема
Основной канал приема РПУ. Полоса пропускания приемника по основному каналу В3 ограничена двумя частотами (f1 и f2 на рис. 3.2), на кото

Характеристики антенн, влияющие на ЭМС
  Антенны РЭС имеют значительное разнообразие как по типам, так и по характеристикам. Вместе с тем все антенны можно подразделить на две группы: антенны осевого из­лучения и апертурны

Пути распространения НЭМП
  Электромагнитные процессы, соответствующие помехам, могут воздействовать на устройства-рецепторы различным обра­зом: излучением электромагнитных волн антеннами радиопереда­ющих устр

Особенности распространения радиоволн разных диапазонов частот
При работе систем радиосвязи в земных условиях уровень радиосигнала, принятого после его прохождения по трассе распространения от передающей антенны, зависит от характеристик местности на трассе, а

Метод расчета напряженности поля в диапазонах ОВЧ и УВЧ
Можно выделить два основных типа моделей, используемых в сухопутной связи. Первый тип, где в качестве основных параметров, характеризующих местность и условия распространения сигналов, являются эфф

Модели распространения, рекомендованные МСЭ
Для расчета напряженности поля РЭС различных служб в диапазоне от 30 МГц до 1000 МГц в МСЭ была разработана рекомендация ITU-R P.370. Кроме того имеется рекомендация непосредственно для сухопутной

Метод расчета напряженности поля на основе рекомендации Р-370
На неровной местности в точках приема, удаленных на одинаковое расстояние от пере­дающей станции, напряженность поля сигнала является случайной величиной. Она изменя­ется от точки к точке вследстви

Метод расчета напряженности поля на основе рекомендации Р-1546
Кривые распространения обобщают результаты многочисленных полевых измерений, выполненных в Европе и Северной Америке. Они построены для разных диапазонов (100 МГц, 600 МГц и 2000 МГц) и при различн

Модель Okumura-Hata
Среди многочисленных экспериментальных исследований, связанных с прогнозом распространения радиоволн для мобильных систем, исследования Okumura считаются наиболее исчерпывающими. На основе измерени

Задачи и средства обеспечения ЭМС
Обеспечение ЭМС широкого круга РЭС пред­ставляет собой сложную задачу. Даже для сравни­тельно узких областей применения успешно решать задачи обеспечения ЭМС можно только на основе проведения мероп

Конструкторско-технологические меры обеспечения ЭМС
Цель принятия конструкторско-технологических мер обеспе­чения ЭМС состоит в снижении уровней создаваемых помех ИП, восприимчивости рецепторов помех и повышении затухания элект­ромагнитных полей на

Общая характеристика
Для целей наземного аналогового ТВ вещания (вещательные стандарты D и К) в России выделено ограниченное число частотных ТВ каналов (ЧК) в пяти полосах метровых (I, II, III) и дециметровых (IV, V) в

Емин, Азащ
В ТВ радиовещании энергетическая оценка полезного радиосигнала и радиопомех основана на расчете напряженности поля в точке размещения приемника. В качестве критерия ЭМС при воздействии шумов естест

Критерии ЭМС РЭС наземного звукового радиовещания
В качестве критерия ЭМС при воздействии шумов естественного и индустриального характера принято нормировать минимальное используемое поле в

Расчет зоны обслуживания и зоны помех ОВЧ ЧМ станции
Зона обслуживания ОВЧ ЧМ радиовещательной станции (РВС) определяется как территория, на которой обеспечивается выполнение условий качественного приема сигналов радиовещательной станции для заданног

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги