- •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
Заключение
Появление новых радиотехнологий, позволяющих более эффективно использовать радиочастотный спектр, не снимает задачи обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, использующих эти технологии. Наоборот, специфика работы РЭС в новых условиях требует постоянного развития методологии и методов оценки ЭМС РЭС различного назначения.
Анализ ЭМС аналоговых систем испытывает значительные трудности, поскольку в спецификациях на аналоговые РЭС отсутствует ряд параметров РЭС, необходимых для оценки влияния помех на качество приема полезного сигнала, особенно при оценке нелинейных эффектов в приемной и передающей аппаратуре. Этот недостаток, как правило, компенсируется использованием эмпирических моделей и статистических данных, необходимых для работы с моделями, полученных на ограниченном множестве РЭС. Анализ основывается на допущении, что характеристики исследуемых РЭС укладываются в рамки используемой статистики.
Совершенствование стандартов на цифровые радиотехнологии позволяет проводить более полные исследования совместимости, так как в описаниях технологий появились характеристики и параметры РЭС, необходимые для анализа внеполосных сигнальных и шумовых излучений передатчиков и нелинейных эффектов в радиоприемной аппаратуре. Однако организация работы современных систем связи значительно усложнилась. А это влечет за собой разработку специфических алгоритмов анализа ЭМС РЭС, отображающих принципы функционирования этих средств и сетей связи.
В настоящее время наметилась тенденция к использованию статистического имитационного моделирования для анализа ЭМС РЭС, расположенных в дальней зоне на относительно больших расстояниях друг от друга, и детерминированных моделей для РЭС, размещаемых на одном объекте. Рассмотренные в данной работе подходы к исследованию электромагнитной совместимости РЭС используются как в статистических, так и в детерминированных методиках анализа ЭМС, развитие которых непрерывно продолжается.
Список литературы
McDowell R. K. High Dynamic Range Receiver Parameters. WJ Tech. Note. Watkins-Johnson Company, March/April 1980. Vol.7, № 2.
ГОСТ 23611–79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Термины и определения. М.: Изд–во стандартов, 1979.
Бадалов А. Л., Михайлов А. С. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС: Справ. – М.: Радио и связь, 1990.
Watson R. E. Guidelines for Receiver Analysis (Receiver Dynamic Range, Pt. 1).// Microwaves &RF., Dec. 1986. Vol. 25, № 13. P. 113122.
Hausman H. Estimate Multiple Carrier Interference.// Microwaves &RF. May, 2004. Vol. 43, № 5 P. 88–98.
Goyal P. Theory and Practical Considerations for Measuring Phase Noise Better Than 165 dBc/Hz. Pt. 1.// Microwave Journal, Oct. 2004. Vol. 47 № 10 P. 62–78.
Goyal P. Theory and Practical Considerations for Measuring Phase Noise Better Than 165 dBc/Hz. Pt. 2.// Microwave Journal, Nov. 2004. Vol. 47 № 11 P. 70–90.
Grebenkemper C. J. Local Oscillator Phase Noise and its Effect on Receiver Performance. WJ Tech. Note, Watkins-Johnson Company, Nov./Dec. 1981. Vol. 8, № 6
Betts J. A., Ebenezer D. R. Intermodulation interference in mobile-transmission communication systems operating at high frequencies (3 – 30 MHz). // Proc. of the IEE. Nov. 1973. Vol. 120, № 11. P.1337–1343.
Михайлов А. С. Измерение параметров ЭМС РЭС. – М.: Связь, 1980.
Barkley K. Two Tone IMD Measurement Techniques.// RF Design. June, 2001. P. 36–52.
Duclercq J. GSM Base Station Power Amplifier Module Linearity.// Microwave Journal. April, 1999. Vol. 42, № 4. P. 116–127.
Sagers R. S. Intercept Point and Undesired Responses.// IEEE Trans. Veh. Tech. Feb. 1983. Vol. VT-32, № 1. P. 121–133.
Norton D. E. The Cascading of High Dynamic Range Amplifiers.// Microwave Journal. June, 1973. Vol. 16, №6. P. 57, 58, 70, 71.
Jacobi J. H. IMD: Still unclear after 20 years.// Microwaves &RF. Nov. 1986. Vol. 25, №12. P. 119–124, 126.
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Составитель Д. Р. Ж. Уайт, Джермантаун, Мериленд, 1971-1973. Вып. 1. Общие вопросы ЭМС. Межсистемные помехи. Сокращ. пер. с англ. / Под ред. А. И. Сапгира. Послесловие и комментарии А. Д. Князева. М.: Сов. Радио, 1977.
Gavan J. J., Shulman M. B. Effects of Desensitization on Mobile Radio System Performance. Pt. I: Qualitative Analysis.// IEEE Trans. Veh. Tech. 1984. Vol. VT-33, № 4. P. 285–289.
Gavan J. J., Shulman M. B. Effects of Desensitization on Mobile Radio System Performance. Pt. II: Quantative Analysis.// IEEE Trans. Veh. Tech. 1984. Vol. VT-33, № 4. P. 291–300.
Gavan J. J. Cosited Radio System Main Interference Effects Analysis and Computation Methods.// Thirteenth Intern. Wrocław Symp. & Exhibition on EMC, 1996. P. 702–706.
Альтер Л. Ш. Аппроксимирующие функции характеристик восприимчивости приемников подвижной службы к помехам интермодуляции и блокирования. – Труды НИИР. 1980. №4. С. 106–109.
ETSI EN 300 910 V8.5.1 (2000-11) Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2+). Radio Transmission and Reception (GSM 05.05 Version 8.5.1 Release 1999). ETSI, 2001.
Rec. ITU-R SM.1446. Definition and Measurement of Intermodulation Products in Transmitter Using Frequency, Phase, or Complex Modulation Techniques. ITU, 2000.
Smith J. L., Maia P. P. A Method for Predicting Intermodulation Product Levels.// International Symp. EMC. 1985. Wakefield, USA. P. 408–411.
Smith J. L., Mandeville L. A. A Method to Predict the Level of Intermodulation Products in Broadband Power Amplifiers.// Microwave Journal. Feb. 2003. Vol. 46, № 2. P. 62–78.
Lustgarten M. N. Cosam (Co-Site Analysis Model).// IEEE EMC Symp. Record. 1970. Anaheim, Calif., USA. P. 32–37.
Maiuzzo M., Mackouse E. Transmitter Intermodulation Product Amplitudes.// Proc. IEEE Intern. Symp. EMC. 1981. Boulder, CO, USA. P. 133–138.
МККР Отчет 839. Процедура расчета продуктов взаимной модуляции в передатчике (ВМП).// Отчеты МККР. Приложение к т.1: Использование спектра и контроль. МСЭ, 1990.
Gavan J. Analysis of Intermodulation between Broadband Frequency Transmitters on Mobile Networks.// IEEE Intern. Symp. EMC. 1982. Santa-Clara, Calif., USA. P. 23–29.
Gavan J. Main Effects of Mutual Interference in Radio Communication Systems Using Broadband Transmitters.// Electromagnetic Compatibility. Nov. 1986. Vol. EMC-28, №4. P. 211219.
An Electromagnetic Compatibility Figure of Merit (EMC FOM) for Single-Channel, Voice Communication Equipment.// Electromagnetic Compatibility. 1976. Vol. EMC-17, № 1. P. 345.
McMahon J. H. Interference and Propagation Formulas and Tables Used in the Federal Communications Commission Spectrum Management Task Force Land Mobile Frequency Assignment Model.// IEEE Trans. Veh. Tech. 1974. Vol. VT-23, №4. P. 264268.
Duff W. G., Capraro G.. Adjacent Signal Interference.// IEEE EMC Symp. Record. 1968. Seattle, Washington. P. 8–15.
Виноградов Е. М., Винокуров В. И., Харченко И. П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. – Л.: Судостроение, 1986.
ETSI EN 300 113-1 V1.5.1 (2003-09) Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Land mobile service; Radio equipment intended for the transmission of data (and/or speech) using constant or non-constant envelope modulation and having an antenna connection; Part 1: Technical characteristics and methods of measurement. ETSI, 2003.
МККР Отчет 522-2. Процедура моделирования характеристик взаимной модуляции в приемнике.// Отчеты МККР. Приложение к т.1: Использование спектра и контроль. МСЭ, 1990. С. 74–85.
Rec. ITU-R SM.1134. Intermodulation Interference Calculations in the Land Mobile Service. ITU, 1995.
Agreement on the coordination of frequencies between 29.7MHz and 39.5GHz for the fixed service and the land mobile service.// HCM agreement. Annex 6. ERO, Vilnus, 2005.
Agreement on the coordination of frequencies between 29.7MHz and 39.5GHz for the fixed service and the land mobile service.// HCM agreement. Annex 8B. ERO, Vilnus, 2005.
Gavan J., Joffe E. B. RFI Effects Analysis of an Airport-Installed HF Transmitter on Aircraft COMM/NAV Receivers.// IEEE Intern. Symp. EMC. 1991. Cherry Hill, New Jersey. P. 212–213.
Hayes S. T., Carves R. V. Out-of-band Antenna Response.// IEEE Intern. EMC Symp. Record. 1987. Atalanta, USA. P. 428–434
Rec. ITU-R SM.851-1 Sharing between the Broadcasting Service and the Fixed and/or Mobile Service in the VHF and UHF Bands. ITU, 1993.
IEEE Standard Definitions of Terms for Antennas. – New York: IEEE, 1993.
Kanda M., Orr R. D.. Near-Field Gain of A Horn and An Open-Ended Waveguide: Comparison between Theory and Experiment.// Fifth Intern. Conference on EMC. 1986. York, England. P. 137–145.
Timiri S. RF Interference Analysis for Collocated Systems.// Microwave Journal. Jan. 1997. Vol.40, №1, P. 80–98.
ITU-R Rec. P.368-7. Ground-wave propagation curves for frequencies between 10 kHz and 30 MHz. ITU, 1992.
ITU-R Rec. P.1546-1. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz. ITU, 2003.
Egli J. J. Radio Propagation Above 40MC Over Irregular Terrain.// Proc. of the IRE. October, 1957. P. 1383–1391.
Okumura Y., et al. Field Strength and Its Variability in VHF and UHF Land-Mobile Radio Service – Review of the Electrical Communication Laboratory. Sept.-Oct. 1968. Vol. 16, Numbers 910.
Hata M. Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services.// IEEE Trans. Veh. Technol., vol. VT-29, No 3, Aug. 1980.
ERC Report 68. Monte Carlo Simulation Methodology. – ERC Naples, February 2000 revised in Regensburg, May 2001 and Baden, June 2002.
Häggman Sven-Gustav. Review of mobile channel modeling. – Helsinki University of Technology, 2001.
Wong H. K. Field Strength in Irregulal Terrain – the PTP Model – http://www.fcc.gov/oet/fm/ptp/report.pdf
ITU-R Rec. P.526-7. Propagation by diffraction. ITU, 2003.
Power P. Dont let RFI disrupt your operations.// Instrumentation & Control Systems. August 1995. I&CS, Vol.68, № 8. P. 65–68
Grish R. J., Bruninga R. E. Electromagnetic environment engineering – a solution to the emi pandemic.// Naval engineer journal. 1987. USA, Vol.99, № 3. P. 202–209
Dash G., Straus I. Radiated EM Field Immunity Standards.// Compliance Engineering. Reference Guide, 1995. P. A-39–A-42.
Родионов Б., Новиков Н. Тактика действия авиации против кораблей. – Морской сборник. 1982. №12. С. 80–87.
Rec. ITU-R V.431-7 Nomenclature of the Frequency and Wavelength Bands Used in Telecommunications. ITU, 2000.
Регламент радиосвязи – МСЭ, 2004.
Rec. ITU-R SM.1138 Determination of necessary bandwidths including examples for their calculation and associated examples for designation of emissions. ITU, 1995.
Rec. ITU-R SM.329-10 Unwanted emissions in the spurious domain. ITU, 2003.
Rec. ITU-R SM.1541-1 Unwanted emissions in the out-of-band domain. ITU, 2002.
Rec. ITU-R SM.1539-1 Variations of the boundary between the out-of-band and spurious domains required for the application of Recommendations ITU-R SM.1541 and ITU-R SM.329. ITU, 2002.
ETSI TS 145 005 Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Radio transmission and reception (3GPP TS 45.005 version 6.14.0 Release 6). ETSI, 2006.
Прозван В. С., Рубинштейн Г. Р. Статистическая оценка уровней мощности побочных излучений передатчиков сухопутной подвижной службы.// Труды НИИР. 1983. №4. С. 33–35.
Князев А. Д., Пчелкин В. Ф. Проблемы обеспечения совместной работы радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Сов. Радио, 1971.
Бабанов Ю. Н., Силин А. В. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных систем. – Горький: ГГУ, 1976.
ETSI EN 300 392-2 Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 2: Air Interface (AI). ETSI 2005.
Егоров Е.И., Калашников Н.И, Михайлов А.С. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. – М.: Радио и связь, 1986.
Отчет 526-1. Измерение характеристик передачи речевых сигналов, применяемые для анализа электромагнитной совместимости.// Отчеты МККР. Приложение к т.1: Использование спектра и контроль. МСЭ, 1990. С. 16–23.
Rec. ITU-R BT.500-11 Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures. ITU, 2002.
Rec. ITU-R BT.654 Subjective quality of television pictures in relation to the main impairments of the analogue composite television signal. ITU, 1986.
CISPR 16-1: Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods. Pt 1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus. IEC, Geneva, 1993.
Nave M. Stopping radiated emission at the source.// Instrumentation & Control Systems. March 1995. I&CS, Vol. 68, № 3. P. 61– 66.
Armstrong E. I. K. Design Techniques for EMC. Pt 3: Filters and Surge Protection Devices.// UK EMC Journal. June, 1999. P. 9–16.
Князев А. Д., Кечиев Л. Н., Петров Б. В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. – М.: Радио и связь, 1989.
Нормы 18-07. Радиопередающие устройства гражданского назначения. Требования на допустимые уровни побочных излучений. Методы контроля (решение ГКРЧ №07-19-07-001). – М.: ГКРЧ, 2007.
Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. Учеб. пособие. /Под ред. д.т.н., проф. М. А. Быховского. М.: Эко-Трендз, 2006.
SEAMCAT. Software Version 2.1. User Manual. ERO, February 2004.
Методика расчета ЭМС основных типов (групп) систем СПС с другими типами (группами) РЭС гражданского назначения, работающими в общих полосах частот в диапазонах 160 МГц, 450 МГц, 900 МГц и 2 ГГц. – М.: ГКРЧ, 2005.
Методы расчета поля в системах связи дециметрового диапазона. / Е. Р.Милютин, Г. О.Василенко, М. А.Сиверс и др. СПб.: Триада, 2008.
Rec. ITU-R SM.1235 Performance functions for digital modulation systems in an interference environment. ITU, 1997.
Виноградов Евгений Михайлович