Критерии ЭМС - раздел Электротехника, Анализ электромагнитной совместимости Критерий Эмс Определяет Правило, Согласно Которому Выносят Решение О Наличии ...
Критерий ЭМС определяет правило, согласно которому выносят решение о наличии или отсутствии электромагнитной совместимости в анализируемой совокупности РЭС. Критерии ЭМС обычно носят пороговый характер и связаны с требуемым качеством работы. Пороговый характер означает, что заранее устанавливается значение критерия, при котором еще имеет место ЭМС. Далее, по исходным данным задачи получают расчетное значение критерия и сравнивают его с установленным. Правило определяет, должно ли расчетное значение превышать установленное или быть ниже его, чтобы имела место совместимость и средство функционировало с качеством не хуже заданного.
Используемые на практике критерии ЭМС можно разделить на две категории:
1. Критерии, непосредственно связанные с процессами, которые происходят в приемнике при наличии внешних помех.
2. Критерии, которые характеризуют качество работы РЭС, содержащей РПУ, не акцентируя внимание на явлениях, происходящих в приемнике при действии внешних помех.
Первая категория критериев учитывает раздельно влияние на качество работы РПУ, входящих в состав РЭС:
– помех по основному и побочным каналам приема;
– помех, вызывающих эффект блокирования;
– интермодуляционных помех, возникающих в приемнике.
В принципе, располагая рабочими характеристиками РЭС и задаваясь необходимым качеством работы РЭС, можно использовать эти характеристики для оценки действия помех по ОКП и ПКП. Тем более, что эти характеристики получают при уровнях помех, не вызывающих эффектов блокирования или интермодуляции в приемнике. На практике, как отмечалось ранее, рабочие характеристики заменяют порогами, разделяющими шкалу качества работы РЭС на пять градаций, определяя защитные отношения для каждой градации качества.
Критерий защитного отношения является основным критерием, который используется при оценке ЭМС, когда помеха действует по основному или побочным каналам приема. При использовании этого критерия по исходным данным задачи рассчитывают отношение сигнал/помеха на входе приемника и сравнивают его с защитным отношением, определяющим требуемое качество работы РЭС. Если расчетное отношение сигнал/помеха не меньше защитного отношения, то требуемое качество будет иметь место, а следовательно, ЭМС будет обеспечена. В противном случае принимается решение об отсутствии ЭМС.
Значение защитного отношения может быть получено либо из рабочей характеристики (если таковая имеется), либо расчетным путем, либо посредством измерений. Поскольку рабочая характеристика зависит от вида помехи и ее расстройки относительно рабочей частоты приемника, то и защитное отношение зависит от этих параметров. В стандартах на радиотехнологии и в Рекомендациях МСЭ защитное отношение указывают для помех по основному каналу приема. Наиболее часто приводят значение защитного отношения для помехи, имеющей структуру, аналогичную структуре полезного сигнала, т. е. для помехи класс излучения и параметры излучения которой совпадают с классом излучения и параметрами полезного сигнала. Такого рода помехи возникают в сетях связи определенного назначения, например, в сетях радиовещания или телевидения, сетях сухопутной подвижной связи, где все станции сети используют один стандарт определенной радиотехнологии.
При оценке межсистемной ЭМС необходимо располагать защитными отношениями для разных сочетаний полезного сигнала и помехи. Поскольку таких сочетаний очень много, то не всегда имеется информация о защитном отношении для нужной комбинации сигнал/помеха. В этом случае используют значение защитного отношения для однотипных сигнала и помехи. Значение защитного отношения обычно приводят для помехи по совмещенному каналу. Если зависимость защитного отношения для определенного вида помехи от ее расстройки не известна, то возможны два варианта оценки степени опасности помехи. В обоих случаях следует оценить коэффициент частотной коррекции для мешающего сигнала. Далее можно, либо рассчитать уровень эквивалентной помехи на частоте настройки приемника и воспользоваться защитным отношением для ОКП, либо пересчитать значение защитного отношения, изменив его на величину коэффициента частотной коррекции. Однако в некоторых случаях, например, между станциями службы радиовещания, помехи, имеющие небольшую расстройку относительно рабочей частоты приемника, могут потребовать большего значения защитного отношения, чем помехи, частота которых совпадает с частотой полезного сигнала. Эту ситуацию демонстрирует рис. 12.7. Из него, в частности, видно, что при стереофоническом радиовещании, как постоянная, так и тропосферная помехи при расстройке 25 кГц требуют защитного отношения на 4 дБ выше, чем помеха по совмещенному каналу.
Защитные отношения для систем радиовещания и телевидения, работающих в диапазонах ОВЧ и УВЧ, учитывают вид распространения радиоволн, посредством которого помеха от передатчика поступает в приемное устройство. Если антенна приемника располагается в пределах радиогоризонта мешающего передатчика, то помеху, создаваемую излучением передатчика, относят к категории постоянной помехи. Помеху, создаваемую передатчиком, расположенным за пределами радиогоризонта, рассматривают как тропосферную. При частотном планировании сетей ТВ вещания и оценке внутрисетевой ЭМС защитные отношения, относящиеся к тропосферной помехе, выбирают соответствующими третьей градации качества, принятой МСЭ, т. е. условию, когда помеха оказывает легкое раздражение при приеме полезного сигнала. Защитные отношения для этой категории помехи считаются приемлемыми, только если помеха имеет место в течение малого процента времени. Процент времени считают малым, если он находится в пределах от 1 до 10 %.
Для постоянной помехи защитные отношения соответствуют четвертой градации категории качества: присутствует небольшая помеха, не вызывающая раздражения при приеме полезного сигнала. Если значение защитного отношения для постоянной помехи неизвестно, его можно получить из защитного отношения для тропосферной помехи, увеличив последнее на 10 дБ.
Радиовещательные телевизионные системы могут различаться шириной полосы канала, шириной полосы, используемой для передачи изображения, отстройкой несущей звукового сопровождения, остаточной боковой полосой, полярностью модуляции изображения, видом модуляции звукового сопровождения и некоторыми другими параметрами. МСЭ определил схему идентификации радиовещательных телевизионных (ТВ) систем. Каждой системе черно-белого ТВ приписывается буква, которая в комбинации с указателем цветной системы (NTSC, PAL, SECAM) полностью определяет все используемые монофонические аналоговые ТВ системы. В табл.12.1 представлены защитные отношения для 625 строчных ТВ систем, работающих в соседнем канале [41].
Таблица 12.1
Все темы данного раздела:
Радиоэлектронных средств
Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизац
Список использованных сокращений
АМ – амплитудная модуляция;
АРУ – автоматическая регулировка усиления;
АС – абонентская станция;
АФТ – антенно-фидерный тракт;
БЛ – боковой лепесток (диаграммы н
Причины появления проблемы ЭМС
Можно указать несколько факторов, которые приводят к появлению проблемы ЭМС РЭС.
1. Основной причиной, порождающей проблему электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, являетс
Источники и рецепторы электромагнитных помех (ЭМП)
2.1 Классификация ЭМП по связям с источником помехи и некоторые их характеристики
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств определяется качеством работы
Естественные ЭМП.
· Земные ЭМП:
Атмосферная помеха – естественная помеха, источником которой являются электрические разряды в атмосфере. Частоты, на которых атмосферная помеха ока
К электростатическому разряду
№ п/п
Полупроводниковый прибор
Чувствительность к ЭСР, В
Полевые транзисторы (МОП-структуры)
1
Искусственные ЭМП
Станционная помеха – это непреднамеренная электромагнитная помеха, создаваемая излучениями выходных каскадов радиопередатчиков через антенну.
Индустриальная помеха – это элек
Рецепторы ЭМП. Внутрисистемная и межсистемная ЭМС
Рецептором называют техническое средство, которое реагирует на электромагнитный сигнал или электромагнитную помеху. По аналогии с источниками помех рецепторы делят на естественные и искусств
Измерение кондуктивных помех и восприимчивости к ним
Измерение помех, распространяющихся по проводам, должно происходить без разрыва цепей, в которых измеряют эти помехи. Основным прибором, который используется в качестве датчика при измерениях помех
Измерение помех излучения и восприимчивости к ним
Эталонная методика измерения напряженности электромагнитного поля в диапазоне частот 30….1000 МГц предписывает использование открытой измерительной площадки с идеальным проводящим покрытием,
Экранирование
Экранирование является средством защиты от помех излучения. Оно может быть использовано для снижения уровня помех, поступающих в окружающее пространство от источников помех, или для повышения помех
Фильтрация
Фильтры используют для борьбы с кондуктивными помехами. Фильтрация помех в каскадах радиоэлектронной аппаратуры препятствует передаче помех в другие узлы и устройства по проводам, соединяющим эти у
Заземление
Заземление выполняет важную функцию в электротехнических и радиоэлектронных устройствах, на промышленных предприятиях. Системы заземления несут обратные токи сигналов и питания, образуют опорные ур
Радиочастотный спектр и диапазоны частот
Рекомендация Международного союза электросвязи (МСЭ) V.431-7 [58] разбивает спектр электромагнитных колебаний, частоты которых лежат в пределах от 0,03 Гц до 3000 ТГц, на диапазоны частот. Каждый д
Диапазоны частот электромагнитных колебаний
Номер диапазона
Наименование диапазона
(частотное)
Условное
обозначение
(частотное)
Диапазон
частот
Наименовани
Стандартизация и международная кооперация в области ЭМС
Электромагнитные волны не признают административных границ и могут создавать помехи радиоэлектронным средствам другой страны. Одним из путей смягчения проблемы ЭМС является стандартизация параметро
Требования к методам анализа ЭМС
Анализ ЭМС должен проводиться на всех этапах жизненного цикла РЭС, начиная с этапа разработки РЭС, ввода РЭС в эксплуатацию и в процессе функционирования РЭС. На этапе разработки изделие должно быт
Анализ параметров ЭМС систем на стадии разработки
Для анализа параметров ЭМС системы на стадии разработки может быть использован модульный подход, который дополняет существующие методологии конструирования электронных систем. Для этого разрабатыва
Анализ внутрисистемной и межсистемной ЭМС РЭС
Проблема ЭМС возникает тогда и только тогда, когда есть источник помехи, есть рецептор помехи и есть путь, по которому помеха поступает
Основные направления по решению проблемы ЭМС
К основным направлениям, по которым идет решение проблемы ЭМС, можно отнести:
1. Улучшение параметров ЭМС радиоаппаратуры.
Улучшение параметров ЭМС радиоаппаратуры может быть дост
Виды излучений радиопередатчиков
Если изобразить спектр излучений передатчика, то в общем случае он будет иметь вид похожий на вид, представленный на рис. 7.1.
Параметры и модели основного и внеполосных излучений
Основное излучение решает задачи функционального назначения РЭС. Однако при этом оно может создавать непреднамеренные помехи другим РЭС. Учитывая, что основное излучение является наиболее мощным из
И необходимой ширины полосы частот
Диапазон рабочих частот
Узкополосный случай
Bн < BL
BL ≤ Bн &#
Параметры модели (7.1)
Вид модуляции
Номер участка маски спектра, i
Граница участка, Dfi
M(Dfi),
дБ
Побочные излучения радиопередатчиков
В этом разделе рассмотрим способы описания побочных излучений радиопередатчиков на гармониках, субгармониках и комбинационные излучения. Интермодуляционные излучения рассматриваются при изучении не
Параметры модели (7.9)
Рабочая частота передатчика, f0T
Коэффициенты и СКО модели (7.9)
f < f0
Предельные значения мощности побочных излучений в контрольной полосе
Радиослужба или тип оборудования
Максимально допустимая мощность побочных излучений, дБм, в контрольной полосе
Все службы, за исключен
Шумовые излучения передатчика
Шумовые излучения передатчиков находятся за пределами необходимой полосы частот передатчика и непосредственно примыкают к ней. Уровень мощности шумовых излучений значительно меньше уровня мощности
Параметры эмпирической модели, представленной выражением (7.10)
Отстройка Δf
от центральной частоты, МГц
Диапазон рабочих частот передатчика, МГц
25…76
150…174
Основной канал приема радиоприемника и его описание
К параметрам ОКП, которые используются при анализе ЭМС, относятся частота основного канала приема и чувствительность РПУ. Кроме того, для оценки степени подавления помехи в радиоприемном устройстве
Побочные каналы приема и их описание
Побочные каналы приема (ПКП) образуются в смесителях приемника. ПКП можно разделить на:
- комбинационные побочные каналы приема;
- субгармонические побочные каналы приема;
Параметры модели (8.9)
Рабочая частота приемника, f0R
Коэффициенты и СКО модели (8.9)
f < f0
Оценка коэффициента частотной коррекции
При анализе ЭМС РЭС помеху, поступающую в приемник по основному или побочному каналам приема, обычно заменяют эквивалентной помехой, лежащей в полосе пропускания ОКП приемника на частоте его настро
Анализ нелинейных явлений в каскадах радиоаппаратуры
Нелинейные явления, которые влияют на качество работы РЭС и их электромагнитную совместимость (ЭМС), могут иметь место как в радиоприемных устройствах (РПУ), так и в радиопередатчиках (РПД).
Фазовый шум генератора
Фазовый шум является мерой кратковременной стабильности генератора в частотной области. На сигнал генератора гармонических колебаний влияют шумы различного происхождения. Сюда входят, прежде всего,
Перенос шумов гетеродина
В идеальном случае в смесителе приемника пр
Интермодуляция
9.5.1. Порядок интермодуляции. Наиболее опасные порядки интермодуляции
Интермодуляция – самый общий случай нелинейного преобразования электромагнитных колебаний. Инте
Интермодуляция в радиопередатчиках
Рекомендация МСЭ-Р SM.1146 [22] выделяет пять типов интермодуляции, которые могут возникать в радиопередатчиках.
Тип 1. Интермодуляция в одиночном передатчике. Интермодуляцио
Измерение и расчет точек пересечения
Точка пересечения является удобным параметром для оценки уровней интермодуляционных продуктов, возникающих в радиотехнических устройствах. Недостаток точки пересечения состоит в невозможности ее пр
Перекрестные искажения
Перекрестные искажения в РПУ – это изменение спектрального состава полезного сигнала на выходе радиоприемного устройства при наличии на его входе модулированной радиопомехи, частота которой не лежи
Оценка эффекта блокирования РПУ
Один из подходов к оценке эффекта блокирования радиоприемного устройства состоит в количественной оценке снижения отношения сигнал/шум на выходе приемника. Предполагается, что отношение сигнал/шум,
Характеристики блокирования приемников некоторых цифровых систем связи
Отстройка по частоте
GSM 400, GSM 900
DCS 1800 & PCS 1900
MC, дБм
БC, дБм
MC, дБм
Оценка интермодуляции в радиоприемниках
Интермодуляционные продукты в РПУ могут быть образованы очень большим числом частот, которые присутствуют в эфире. В связи с этим возникает вопрос, в какой полосе частот относительно частоты настро
Границы частотных интервалов для анализа нелинейных эффектов в приемнике
Частота настройки приемника f0R
f0R < 30 МГц
30 £ f0R
Эмпирические модели для оценки эффекта интермодуляции в радиоприемниках
№ п/п
Вид интермодуляции
Мощность продукта интермодуляции, дБм
1.
2f1 – f2
Оценка перекрестных искажений
Перекрестные искажения от модулированных мешающих сигналов проявляются в форме перекрестной амплитудной модуляции, амплитудно-фазовой конверсии или комбинации указанных видов искажений.
Ам
ДНА в области рабочих частот.
В этой области форма ДНА изменяется в допустимых пределах, и при расчетах эти изменения не учитывают, считая, что форма ДНА в рабочей полосе частот антенны не изменяется.
ДНА на нерабочих частотах
В диапазоне частот, который для антенны рассматривается как диапазон ее рабочих частот, максимальное значение коэффициента усиления антенны считают постоянным. Его значение всегда указывают в специ
Статистическое описание диаграмм направленности антенн
Детерминированное описание ДНА не может учесть влияния всех факторов на параметры и форму диаграммы направленности, особенно в области боковых и задних лепестков. Изменчивость характеристик антенны
Потери в антенно-фидерном тракте и потери рассогласования
Потери при передаче сигнала от передатчика к антенне или от антенны к входу радиоприемного устройства (РПУ) складываются из потерь непосредственно в антенно-фидерном тракте (АФТ) и потерь рассоглас
Учет поляризационных характеристик антенн и сигналов
В дальней зоне излучения фронт электромагнитной волны становится плоским, а плоская волна является поляризованной. Поляризация электромагнитной волны определяется траекторией и направлением движени
Ближняя зона
Оценка взаимодействия антенн, размещаемых на одном объекте, носит специфический характер, поскольку ситуация требует расчета взаимодействия между близко расположенными антеннами, в том числе между
Общие положения
Модели, описывающие ослабление радиоволн на трассах распространения, находят применение при решении широкого круга задач: расчетах радиолиний, частотно- территориальном планировании РЭС, оценке ЭМС
Графические модели
Как отмечено выше, графические модели могут иметь разный вид. Рассмотрим в общих чертах две графические модели, которые рекомендованы Международным союзом электросвязи (МСЭ) для оценки напряженност
Аналитические модели
Как уже отмечалось, уровень сигнала в точке приема является случайной величиной, испытывающей медленные и быстрые флюктуации, величина которых зависит от ситуации. Аналитические модели, оценивают м
Расчетные соотношения, используемые в модели COST 231 Хата
Условия распространения
Формулы для расчета потерь, дБ
Город
L = 46.3 + 33.9 lg f – 13.82 lg hb
Расчетные соотношения, используемые в модифицированной модели Хата
Условия распространения
Формулы для расчета потерь, дБ
Диапазон частот, МГц
Расстояние, км
Близкая зона
Среднеквадратическое отклонение (СКО) потерь на трассах распространения
Значения СКО
Диапазон частот, МГц
Расстояния,
м
s = 3.5 дБ
30…3000
d £ 40
Оценка потерь на дифракцию
Как отмечалось раннее, явление дифракции состоит в огибании радиоволнами препятствий, встречающихся на пути их распространения. При этом потери сигнала на трассе распространения возрастают. Обычно
Зоны Френеля.
При распространении радиоволн над неровной поверхностью на величину потерь на трассе распространения влияют:
1) величина просвета между прямым лучом и неровностями поверхности или величина
Дифракция на клине
Первоначально в прямоугольной системе координат с помощью картографической базы данных строят топографический профиль трассы, используя инфо
Дифракция на цилиндре
В большинстве ситуаций препятствия, встречающиеся на местности, не похожи на простой клин и аппроксимация их клином недооценивает потери на дифракцию. Существуют различные способы решения этой зада
Рабочие характеристики и оценка качества работы РЭС
Решение о совместимости радиоэлектронных средств, входящих в некоторую совокупность РЭС, принимают на основе анализа качества работы каждого РЭС совокупности в электромагнитной обстановке, формируе
Системы радиосвязи.
Радиовещание и телефония. Качество работы аналоговой системы, используемой для приема речевой информации, оценивают показателем разборчивости (AS) и/или индексом артикуляции (AI
Цифровые системы.
В современных цифровых системах связи передача информации производится с помощью символов, каждый из которых может передавать несколько бит информации. Число символов М, используемых для пер
Защитные отношения для систем ТВ (625 строк), работающих в соседнем канале
Разность частот,
МГц
Защитное отношение, дБ
Постоянная помеха
Тропосферная помеха
ТВ системы
Защитные отношения для аналоговых каналов звукового сопровождения ТВ
Разность несущих частот полезного и мешающего сигналов, кГц
Полезный звуковой сигнал
Тропосферная помеха
Непрерывная поме
В зависимости от расстройки помехи, дБ
Полезный
сигнал
Помеха
Разность между несущими частотами сигнала и помехи (кГц)
Частотно-территориальное планирование
Электромагнитную совместимость РЭС обеспечивают, используя территориальный разнос их антенных систем и/или разнос их рабочих частот. Выбор необходимых частотно-территориальных разносов осуществляют
Управление параметрами радиосигналов
С целью обеспечения возможно большего числа пользователей качественной радиосвязью в мобильных сетях связи используют управление параметрами радиосигналов. Управление на системном уровне позволяет
Новости и инфо для студентов