03 февраля 2016г.
Увеличение количества и типов радиоэлектронных средств в телекоммуникационных сетях приводит к существенному усложнению электромагнитной обстановки, что вызывает необходимость оценки влияния внешних помех на качество функционирования средств и комплексов связи с учетом конкретных условий сигнально-помеховой обстановки в местах их размещения. На основе анализа существующих подходов и исследований в этой области, в статье предлагается относительно универсальная методика экспериментальной оценки влияния взаимного влияния РЭС, устанавливаемых на объектах телекоммуникационных сетей.
Современные радиоэлектронные средства (РЭС) в телекоммуникационных сетях функционируют в условиях электромагнитной обстановки (ЭМО) с возрастающим уровнем непреднамеренных помех от других РЭС, электрических устройств различного назначения, природных факторов, что сделало актуальной проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) РЭС. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств характеризуется совокупностью их собственных свойств и условиями работы, которые обеспечивают функционирование РЭС с требуемым качеством, при исключении недопустимого уровня помех для других радиоэлектронных средств и внешних природных факторов.
Основными видами помех являются [2]:
- излучения сторонних РЭС на частотах, близко расположенных к рабочему частотному диапазону приемных устройств;
- побочные и внеполосные излучения посторонних передатчиков, вызывающие интермодуляционные помехи;
- индустриальные радиопомехи;
- электромагнитные излучения природных факторов.
Сложность и многофакторность решения этой проблемы потребовало развития соответствующих нормативных документов в данной области. В настоящее время рассматривается вопрос о введении в РФ европейской системы технического регулирования в области ЭМС. В качестве российских государственных стандартов были уже введены наиболее важные международные и европейские стандарты в области ЭМС, разработанные ТК 77 МЭК, СИСПР, другие ТК МЭК, СЕНЭЛЕК, ЕТСИ [2].
В основу предлагаемой методики приняты следующие основные положения:
- влияние помехи от источника помехи (ИП) на качество функционирования исследуемых приемных устройств оценивается по ухудшению показателей их чувствительности;
- в качестве показателя чувствительности выбрана предельная чувствительность – напряжение полезного сигнала на входе приемного устройства (Uс вх), равная напряжению собственных шумов приемного устройства, приведенной к его входу (Uш вх) [1]. Проявление на входе приемного устройства внешних шумов даже самого низкого уровня приводит к ухудшению его функционирования.
На Рисунке 1 обозначены: Uс - напряжение полезного сигнала, Uрч - реальная чувствительность приемного устройства, Uш вх - предельная чувствительность приемного устройства, DUш пред - предельная разница между собственными шумами приемного устройства и шумами источника помехи (ИП), не существенно влияющая на качество приема, Uш ист - напряжение источника помехи на входе приемного устройства, D Uс0 и D Uс0 - запас высокочастотного уровня, D ДК - порог деградации качества;
Рис.1. Диаграмма напряжений шумов и полезного сигнала,
-
предельно допустимое значение
напряженности электромагнитного поля помехи от источника
помехи (Е пом пред) оценивается по отношению (К) напряжение шумов на входе приемника
при включенном источнике помехи (Uш вх + Uш ген) и напряжения собственных шумов по входу приемника
(Uш
вх) [1].
где Кдоп – предельное значение
отношения шумовых сигналов.
Предельное значение отношения шумовых
сигналов определено с учетом положений Рекомендацией МСЭ-R S.1323-2 (Рекомендации, пункт № 9, «суммарная помеха не должна
превышать 6% от собственных шумов системы более чем на 10% времени»
[4])
Kдоп = 1,06 .
- Отношение шумовых сигналов на входе приемных устройств измеряется по отношению шумовых сигналов на их линейных выходах
Значение величины Uвых, соответствующее предельной чувствительности устанавливается (проверяется) в приемном устройстве в результате выполнения операций по измерению его реальной чувствительности (Uрч)
где D – требуемое значение отношения сигнал – шум на выходе приемных устройств с аналоговыми выходными сигналами или отношение допустимый коэффициент ошибок – шум для приемных устройств с цифровыми выходными сигналами.
− Стохастичность Uш вх и Uш ист требует усреднения результатов их измерения. Методика предполагает усреднение измерение по времени в одном сеансе с дальнейшим усреднением результатов не менее трех таких сеансов.
− Исследуемым источником помехи может быть любое радиоэлектронное средство, организационно доступное для управления его режимом работы. Последствия влияния ИП с любыми мешающими сигналами на исследуемые приемные устройства, рассматриваются как дополнительные шумы на выходе их линейных трактов.
Систематизация операций по реализации методики представлена в виде алгоритма.
На первом этапе проводится анализ соответствия электромагнитной обстановки (ЭМО) и климатических факторов условиям нормального функционирования исследуемых приемных
устройств РЭС. Напряженность ЭМП от внешних источников в диапазоне измеряемых частот должна
быть ниже напряженности ЭМП источника помехи в раскрыве антенны
и предельной чувствительности исследуемого приемного устройства. При несоответствии ЭМО уточняется время проведения экспериментальной оценки по результатам анализа зависимости ЭМО от времени суток. Если есть возможность выбора
разрешенных частот для исследуемых приемных устройств, то с использованием анализатора спектра типа R&S®FSP30 определяется частота настройки по минимальной мощности побочных помех в ее области.
Решение о необходимости предварительного измерения реальной
чувствительности приемного устройства принимается по следующим критериям:
-
Измерение
реальной чувствительности приемного
устройства требуется, если нет гарантии о соответствии значения
реальной чувствительности (РРЧ) требуемому значению по НТД на изделие и (или) при измерении реальной чувствительности необходимо проводить регулировку коэффициента усиления
трактов (Кус) до контрольной точки (КТ), в которой измеряется соотношение сигнал – шум.
- Измерение реальной чувствительности приемного устройства
не требуется, если есть
гарантия соответствия РРЧ требуемому значению по нормативно-технической документации (НТД) на изделие и нет регулировок Кус до контрольной точки (КТ), в которой измеряется соотношение сигнал – шум.
После
проведения измерения положения органов настроек, влияющих на уровень
собственных шумов в КТ для измерения соотношения сигнал – шум (ошибка BEB – шум) не изменяются. Приемные устройства переводятся в режиме
дежурного приема.
Измерение предельного значения уровня собственных шумов при выключенном ИП проводятся с использованием анализатора спектра типа R&S®FSP30 в контрольной точке на выходе линейного тракта приемного устройства:
-
для приемных устройств с аналоговыми
выходными портами, используется КТ, на
выходе линейного тракта
до детектирования;
-
для приемных устройств
с цифровыми выходными портами используется КТ на выходе линейного тракта до начала формирования цифровых
сигналов.
В некоторых типах приемных устройств (характерно для малогабаритных одноканальных радиостанций и приемных устройств) доступ
к контрольной точке на выходе
линейного тракта
затруднен. В этом случае в качестве контрольной точки для измерения
уровня собственных шумов
может использоваться разъем
выхода НЧ сигнала.
Для этого в исследуемом устройстве отключается (переводится в минимальное положение) шумоподавитель, отключаются все дополнительные устройства обработки
НЧ сигнала (выделение функциональных частот, цифровая
обработка).
Если приемное устройство такого типа обрабатывает сигналы с частотной или фазовой модуляцией, то для обеспечения работы демодуляционных трактов таких приемников необходимо использование дополнительного внешнего генератора для имитации несущей
частоты.
Для этого:
1.
Выполняется измерение реальной чувствительности устройства в соответствии с указаниями эксплуатационной документации. При проведении измерений реальной
чувствительности сигнал
от измерительного генератора, имитирующего полезный сигнал
на антенном входе устройства, подается
с использованием рамочной
антенны.
2.
По окончанию измерения реальной
чувствительности на измерительном генераторе, имитирующим полезный сигнал, модуляция отключается, что и обеспечивает возможность измерения
собственных шумов приемного устройства на его НЧ выходе.
С учетом стохастичности шумовых сигналов, измерения
проводится сеансами не менее трех раз. Длительность каждого сеанса не менее 100 секунд.
Если результаты измерений в сеансах различаются более чем на 10%, то количество сеансов увеличивается до 10. После измерений
рассчитывается среднее
значение уровня собственных шумов.
После включения
источника помех аналогично
проводятся измерения
интегрированного уровня собственных шумов приемника
и уровня помехи от ИП.
Если измерение напряжения шумов осуществляется в абсолютных единицах, то для расчета
отношения напряжения шумов на входе приемника при включенном источнике помехи
(Uш вх
+ Uш
ген) и напряжения собственных
шумов по входу приемника (Uш вх) используется выражение
Если измерение шумов осуществлялось в относительных единицах
(дБмВ), то для расчета отношения мощностей используется выражение
При значение К ≤ Кдоп =1,06 влияние
источника помехи
считается допустимым.
Если значение К превышает предельно допустимое значение, то при необходимости может быть определен допустимый уровень сигнала
от ИП, для чего:
-
на выход ИП до его антенны
включается регулируемый аттенюатор с рабочим
диапазоном по частоте, соответствующим исследуемому диапазону частот
(частоте);
-
плавно изменяя величину затухания аттенюатора, устанавливают допустимый уровень помехи.
В целях создания
информационной базы по ЭМС измеряется допустимое значение напряженности электромагнитного поля от источника помех в интересующих точках и на расстояниях, что позволяет накапливать информацию для принятия решений
при изменении положений антенн приемных устройств или установке
новых РЭС.
Список литературы
1. Ильюшенко С.Г.
Анализ и методика расчета электромагнитной
совместимости
в
системах
связи, радиолокации и телевидения: Учебное пособие.
– Петропавловск-Камчатский, Камчат
ГТУ, 2007. – 105с.
2. Малков Н.А., Пудовкин А.П.. Электромагнитная
совместимость
радиоэлектронных
средств:
Учебное пособие. – Тамбов, ТГТУ, 2007. – 90с.
3.
ГОСТ Р 51317.4.3-2006 (МЭК 61000-4-3:
2006) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний».
4. Рекомендация
МСЭ-R S.1323-2 «Предельно допустимые уровни помех
в
спутниковой сети
в фиксированной спутниковой службе, вызванные другими
сонаправленными сетями ФСС ниже 30 ГГц».
