Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое поэтапная оценка эмс , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое поэтапная оценка эмс , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электромагнитная совместимость.
Ранее рассмотрены математические модели дифференциального и интегрального вклада, используемые для оценки совместимости совокупности РЭС (Радиоэлектронных средств). Наибольшее практическое значение имеет модель дифференциального вклада, которая позволяет установить опасность помехи для конкретного радиосредства и указать источник помехи.
При этом необходимо, чтобы она позволяла определять отношение сигнал помеха, приведенное ко входу приемника в необходимой полосе частот приемника. Следует задаться параметрами всех элементов радиоканала, определяющих вероятный уровень помехи. Этой цели служит подробная информация о характеристиках излучений источников помех, антенн рассматриваемых радиосредств и параметрах побочных каналов приема в достаточно широкой полосе частот. Объем исходных данных, необходимых в общем случае для анализа ЭМС (Электромагнитной совместимости) , зависит от того, какова цель исследования и используемые математические модели элементов радиоканала.
Суть анализа ЭМС заключается в поэтапной ориентировочной оценке всех возможных составляющих помехи и исключении на различных этапах тех, которые в данном приближении не влияют на уровень помехи.
При анализе ЭМС широко применяется пороговый критерий отбора, а именно: для мешающего сигнала устанавливают порог, превышение которого свидетельствует об опасности помехи. Так, для систем радиосвязи, телевизионного и звукового вещания широко используют нормы на величину защитных отношений сигнал-помеха, рекомендуемые в документах МСЭ-Р. Если уровни мешающих сигналов ниже порога, то их не анализируют и считают неопасными.
Рассмотрим некоторую распределенную совокупность РЭС. Исходными данными для анализа являются:
Некоторые параметры и характеристики должны быть известны в широкой полосе частот. Если информация о них отсутствует, то можно использовать результаты статистической обработки измерений характеристик аналогичных РЭС или нормативные документы, относящиеся к необходимым характеристикам.
Для различных сочетаний видов модуляции полезных и мешающих излучений и требуемого качества работы РЭС должны быть указаны критерии оценки совместимости и показатели ЭМС, например, требуемые величины защитных отношений.
Анализ ЭМС может, например, включать в себя несколько последовательно выполняемых этапов отбора и оценки условий ЭМС:
Этапы пространственного и частотного отбора являются необходимыми для предварительно «отсева» потенциально неопасных источников помех. Так на этапе пространственного отбора оценка возможных механизмов распространения мешающих сигналов позволяет отобрать из многочисленных вероятных источников помех только те, которые расположены в ограниченной части окружающего пространства.
На этапе частотного отбора можно исключить из рассмотрения потенциальные источники помех, составляющие спектра излучения которых не находятся в пределах каналов совпадающих с основным, соседними и побочными каналами приема анализируемых радиоприемных средств. В простом варианте частотного отбора учитывается возможность возникновения помех только в основном и соседних каналах приема. Этап частотного отбора может предшествовать этапу пространственного отбора.
На этапе амплитудного отбора производится амплитудная оценка помехи, которая состоит в определении уровней полезного сигнала и потенциальных помех и анализе соотношения этих уровней на входе радиоприемного средства. В результате для последующего анализа отбираются опасные помехи, а неопасные исключаются из рассмотрения.
На следующем этапе – частотной оценки помехи (ЧОП) анализу подвергаются и учитываются частотные соотношения между отдельными парами источник-рецептор помех.
На этапе комплексной оценки помехи оценивается воздействие на условия ЭМС совокупности мешающих излучений, в том числе влияние нелинейных эффектов. Комплексная оценка основывается на предыдущих этапах анализа ЭМС, она наиболее сложна в реализации и требует максимальных затрат расчетного времени.
Основной характеристикой помехи является зависимость спектральной плотности мощности от частоты. Помехи, воздействующие на системы автоматизации, имеют спектр от постоянного тока до единиц гигагерц (см. рис. 3.1) . Помехи, лежащие в полосе пропускания аналоговых систем автоматики, имеют частоты до десятков килогерц. На цифровые цепи воздействуют помехи в полосе до сотен мегагерц. Помехи гигагерцевого диапазона непосредственного влияния на системы автоматизации не оказывают, однако после преобразования в нелинейных элементах или вследствие алиасного эффекта они могут порождать низкочастотные помехи, лежащие в границах воспринимаемого спектра.
Устройства, в которых происходит переключение уровня тока или напряжения за короткий промежуток времени, являются источниками широкополосных помех (двигатели, выключатели, реле и контакторы, трамвайные токосъемники и т. п.). Устройства, в которых происходит периодическое изменение тока или напряжения с ограниченной скоростью нарастания, дают узкополосные помехи (например, сотовые телефоны, радиопередатчики, генераторы сигналов, микроволновые печи, микропроцессорные системы).
Рис. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 3.1. Относительный уровень спектральной плотности мощности и частота основных источников электромагнитных помех
. Рисунок 2.8 – Упрощенная схема анализа помех
На рисунке 2.8 представлена упрощенная схема анализа помех, проникающих через основной и побочные каналы приема
Задачей этапа ЧОП является отбор помех удовлетворяющих частотному критерию (ЧК) и определение частотных параметров канала проникновения помех.
Для этого необходимо осуществить перебор относительно каждого р - го
излучения всех s - х каналов приема и осуществить проверку ЧК для каждой комбинации
(2.72)
где
- средняя частота p-го излучения;
- средняя частота s - го канала приема;
- ширина полосы частот р-го излучения на уровне Хз;
- ширина полосы частот s - го канала приема на уровне Sз;
В сигнальных цепях и цепях заземления систем автоматизации содержится весь спектр возможных помех. Однако паразитное влияние оказывают только помехи, частоты которых лежат в полосе пропускания устройств автоматики.
В процессе парной оценки ЭМС в рассматриваемой совокупности РЭС для анализа вначале выбирают приемник, после чего определяют уровень полезного сигнала (дБ) на его входе по формуле, индекс S означает принадлежность соответствующей величины полезному сигналу
. (9.1)
Здесь PRS – мощность полезного сигнала на входе приемника; \
PTS - мощность источника полезного сигнала;
GTS , GRS – максимальные коэффициенты усиления передающей и приемной антенн вдоль трассы распространения полезного сигнала,
μTS и μRS - КПД передающего и приемного фидерных трактов (дБ);
fS - частота полезного сигнала,
A Σ – суммарные потери на трассе распространения (дБ).
Аналогичные соотношения используются при вычислении уровня помехи, обозначения здесь такие же, как и в (9.1), причем индекс I означает принадлежность соответствующей величины мешающему сигналу
(9.2)
где PRI – мощность помехи на входе приемника;
PTI - мощность источника помехи;
fI - частота мешающего сигнала,
δRI - коэффициент, учитывающий несовпадения поляризаций приемной антенны и мешающего сигнала;
kSI – коэффициент частотной коррекции, учитывающий избирательность радиоприемного средства (дБ).
Следует иметь в виду, что в формуле (9.2) GTI и GRS - это коэффициенты усиления обеих антенн вдоль трассы распространения помехи,
ηTI и ηRI - КПД передающего и приемного фидерных трактов (дБ), причем в данной ситуации следует учитывать эффект рассогласования приемной антенны с фидером на частоте помехи.
Значения коэффициента RI , учитывающего несовпадения поляризаций приемной антенны и радиоволны мешающего сигнала приведены в табл.9.1.
Таблица 9.1 - Поправочный коэффициент поляризационных потерь RI
Формулы (9.1) и (9.2) следует применять в случае, когда источник помехи находится в дальней зоне антенны радиоприемного устройства. Если расстояние между ними менее 10, то мощность помехи на входе приемника рассчитывают по формуле:
, (9.3)
где
- коэффициент, учитывающий развязку между антеннами;
PTa - мощность на входе антенны источника помех,
PRa - мощность на выходе антенны рецептора помех.
Мощность шумов на входе радиоприемного средства находят с использованием выражения
, (9.4)
где PN эквивалентная мощность шумов на входе (дБВт),
NR коэффициент шума приемной системы (дБ), учитывающий тепловые и космические шумы,
BR ширина полосы частот основного канала приема по уровню 3 дБ (МГц).
С учетом выражений (9.1) … (9.4) можно определить отношения сигнал/помеха и сигнал/шум. Однако, в отличие от сигнала (9.1), анализ выражения (9.2) производится поэтапно.
На этом этапе решаются следующие основные задачи:
Формула для расчета уровня помехи получается из (9.2), если исключить из нее слагаемое kSI ( fS , fI ), характеризующее селективные свойства приемника.
Поскольку члены равенства (9.2) зависят от частоты, то, вводя эту зависимость в явном виде и, записывая основное соотношение для вычисления среднего уровня помехи относительно чувствительности приемника PR0 , на этапе амплитудного отбора получим
. (9.5)
Каждое из слагаемых описывается соответствующей математической моделью, рассмотренной ранее.
Допустимую мощность мешающего сигнала PRI
доп на входе анализируемого приемника при детерминированной оценке качества функционирования РЭС вычисляют по формуле
,
где Aдоп допустимое минимальное защитное отношение, равное отношению средних мощностей полезного и мешающего сигналов при котором обеспечивается нормальное функционирование РЭС.
Для упрощенной оценки ЭМС при групповой помехе она может заменяться одной эквивалентной помехой. С этой целью из совокупности помех выделяют одну основную помеху с наибольшим отношением ее мощности PIk к допустимому значению мощности PIkдоп для этой радиопомехи. Мощности всех помех суммируют с весовыми коэффициентами в виде отношений допустимых мощностей 
каждой из помех
где n - число одиночных помех в суммарном помеховом сигнале.
На этапе частотного отбора учитывают селективные свойства приемника по частоте и основные задачи при этом следующие:
Коэффициент частотной коррекции kSI , учитывающий избирательность радиоприемного средства можно определить, используя соотношение
Здесь α1- коэффициент, учитывающий ослабление воздействия помехи из-за несовпадения центральной частоты спектра мешающего сигнала с частотой настройки приемника,
α2 - коэффициент, учитывающий ослабление помех за счет проникновения по побочным каналам приема
где S( f ) - нормированный спектр мощности помехи;
расстройка центральной частоты помехи относительно частоты настойки приемника;
g( f ) - амплитудночастотная характеристика радиоприемника – рецептора помех;
PR0 - чувствительность приемника по основному каналу приема,
PRn - восприимчивость по n -му побочному каналу приема.
Возможность возникновения интермодуляции в радиоприемнике проверяют только в том случае, если на его входе действуют помехи от нескольких источников и хотя бы одна из них является непрерывной или импульсной с малой скважностью.
Анализ интермодуляции включает в себя:
Эквивалентную мощность помехи, приведенной ко входу радиоприемника PRинт для интермодуляции третьего порядка , возникающей при действии на его входе двух сигналов, частоты которых fI1, fI2 не совпадают с частотой основного fR и побочных каналов приема, вычисляют по формуле
где PI1 и PI2- мощности мешающих сигналов на входе радиоприемника;
kинт - коэффициент интермодуляции,
P( fI1, fI2) - уровень двух одинаковых сигналов на входе, создающих интермодуляцию при заданном значении kинт(рекомендуется брать равным 10-7 ...10-5 Вт) При учете явлений блокирования и перекрестных искажений допустимые мощности
мешающего сигнала 
и 
вычисляют по формулам
где Dбл и Dпи - динамические диапазоны радиоприемного средства по блокированию и по перекрестным искажениям.
При этом оценка эффекта блокирования проводится только для мешающих сигналов, выделенных на этапе амплитудного отбора как потенциально опасных по соседнему каналу. Оценка эффектов перекрестной модуляции производится только для АМ сигналов с двумя боковыми полосами.
Исследование, описанное в статье про поэтапная оценка эмс , подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое поэтапная оценка эмс и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электромагнитная совместимость
Комментарии
Оставить комментарий
Электромагнитная совместимость
Термины: Электромагнитная совместимость