Радіорелейні і супутникові системи передачі, лекція тринадцята

Основи електромагнітної сумісності радіозасобів

Основні поняття і класифікація

Розвиток радіоелектронних засобів (РЕЗ) різного призначення веде до перевантаження радіоспектра. Тому раціональне використання радіоспектра з метою нормального функціонування всіх радіоелектронних засобів є однією з найважливіших задач. Воно повинно вестися на науковій основі, складовою частиною якої є забезпечення електромагнітної сумісності РЕЗ, тобто будь радіоелектронний засіб:
1. Не повинно створювати ненавмисних перешкод нормальному функціонуванню інших радіоелектронних пристроїв.
2. Саме повинно нормально працювати при включених джерелах радіосигналів.

У міжнародному масштабі ЕМС в розрізі частотного і територіального розносу РЕМ проводиться Міжнародним союзом по електрозв'язку (МСЕ). Розроблений регламент цим союзом охоплює діапазон від 10 кГц до 275 ГГц і передбачає виділення смуг частот 38 наземним і космічним радіослужбам, а також їх територіальний рознос.

У кожній державі створюється відповідно Державна комісія з радіочастот (ГКРУ), яка розподіляє частоти РЕЗ. І рішення цієї комісії обов'язково, не виконання карається законом.

Радіоперешкоди в залежності від характеру джерела перешкод класифікуються на природні (природні) і технічні (індустріальні).

До перших відносяться шуми викликані атмосферною електрикою, космічні шуми, радіовипромінювання планет.

Другі можуть бути як широкосмуговими, так і вузькосмуговими.

Широкосмуговими є:
- іскровий, дуговий і коронний розряд.

вузькосмуговим:
- випромінювання викликані технічними засобами. До них відносяться внеполосное випромінювання, тобто випромінювання яке знаходиться поза смуги робочих частот і побічна випромінювання, тобто випромінювання які відповідають гармоникам основного випромінювання.

За характером ці перешкоди можуть бути імпульсивними і безперервними. Потім вони діляться на зовнішні, що впливають через антену і фідерні лінію від джерел, розташованих в дальній зоні випромінювання і внутрішні - від джерел розташованих поруч, тобто внутрішньосистемні В.М., в РРЛ вплив сусідніх стовбурів.

Взаємні перешкоди так само розрізняють як створювані РЕМ працюють в загальній смузі частот і працюють в різних смугах частот. В останньому випадку боротьба повинна вестися на місці виникнення перешкод, за рахунок вдосконалення апаратури з метою ліквідації побічних випромінювань, а також шляхом фільтрації сигналів, що заважають.

У першому ж випадку ці методи не прийнятні і боротися з ними можна, тільки зменшуючи чутливість приймача.

Критеріями РЕМ з точки зору ЕМС є:
1. стабільність частоти;
2. інтенсивність позасмугових і побічних випромінювань;
3. ступінь придушення сигналів на прийомі у всій смузі частот, крім робочої;
4. коефіцієнт ослаблення сигналу, що заважає (КОП), який характеризує ослаблення цього сигналу від входу приймача до його виходу.

В теорії ЕМС використовуються ряд специфічних термінів, основні з них такі:
1. Необхідна ширина смуги частот - мінімальна смуга частот, яка достатня для передачі інформації із заданою швидкістю і якістю.
2. Основне випромінювання - випромінювання в необхідної смузі частот.
3. внеполосной спектри - частина спектральної щільності потужності випромінювання, яка знаходиться за межами необхідної смуги частот.
4. внеполосной випромінювання - вся потужність, яку випромінює на частотах внеполосного спектра.
5. Ширина займаної смуги частот - на кордонах якої середні випромінюються потужності рівні кожна певного відсотку повної середньої потужності випромінювання.
6. Ширина смуги частот спектра на рівні Х дБ - за межами якої дискретна складова або спектральна щільність потужності має ослаблення не менше ніж на Х дБ щодо заданого вихідного рівня.

Побічні і позасмугових випромінювання передавача СВЧ

Джерелами побічних і позасмугових випромінювань передавача є рис. 52.

Позасмугових випромінювання виникають:
1. В процесі модуляції несучого коливання за частотою формується ЧС сигнал. У цього сигналу, як відомо, спектр нескінченний і ті складові які виходять за межі робочої смуги вважаються позасмугових випромінюваннями.
2. У разі перемодуляціі, також виникають позасмугових випромінювання.
3. При перетворенні сигналу через недосконалість фільтрує пристроїв і наявності нелінійності в тракті виникають гармонійні складові. Вони також є внеполосной випромінюванням.

Побічні випромінювання виникають:
1. Для отримання максимальної потужності вихідний підсилювач працює в нелінійному режимі. В результаті виникають гармоніки основної частоти. Вони послаблюються фільтрами, проте через недосконалість частина проходить на вихід і випромінюється.
2. У передавачі може випадково виникнути умови самозбудження на побічних частотах.
3. При роботі декількох передавачів на одну антену, через зміну параметрів потужного каскаду одного передавача під впливом коливань іншого передавача виникає інтермодуляція.
4. Шумові випромінювання передавача є причиною внеполосного і побічного випромінювання. Джерелом шумового випромінювання є задають автогенератори і умножители. Спектр їх широкосмуговий.

В результаті внеполосного і побічного випромінювання загальна панорама частот сигналу на виході передавача має вигляд рис. 53.

Тут δf - необхідна ширина смуги частот, де зосереджується основне випромінювання.

В решті смузі випромінюються позасмугових і побічні складові. Відповідно до рекомендацій МСЕ величина позасмугових і побічних випромінювань регламентується. За рівнем цих випромінювань контроль веде спеціальна служба.

Забезпечення електромагнітної сумісності РЕЗ

У тому випадку, якщо одна і та ж смуга частот використовується для роботи різних РЕЗ, то для їх нормальної роботи вони повинні бути рознесені по простору. У цьому просторі кожна система займає відповідний обсяг. Який визначається потужністю передавача, смугою частот, характеристикою антени, умовами поширення радіохвиль, рельєфом місцевості і т.д. Мал. 54.

Дана система зв'язку знаходиться в просторі випромінювання і характеризується потужністю Рпд. смугою δf. частотою f. а також ряд джерел перешкод з несучими fi смугою δfi і потужністю Pi.

Приймальний пристрій характеризується простором прийому випромінювання, яке визначається властивостями антени і чутливістю прийому як за основним, так і за не основним каналам, а також здатністю приймача придушувати небажані сигнали.

Якщо вважати, що Земля являє собою гладку сферичну поверхню, то при ненаправленої антени лінія рівної потужності Рдоп є окружність, радіус якої визначається як:

Використовуючи дану формулу і здався Рдоп. можна розрахувати на якій відстані повинна знаходитися РЕМ працюють в загальній смузі частот.

Для реальних умов (земля не гладка, антени спрямовані і т.д.) розрахунок ускладнюється, однак він не представляє великої складності і досить добре розроблений.

ЕМС РРЛ і ССС

Відповідно до рішення ВАКР в діапазоні 1 - 10 ГГц найбільш легко поєднати роботу серцево-судинної системи з РРЛ. Тому було прийнято також рішення в 1963 р У цьому випадку можливо чотири шляхи створення взаємних перешкод (рис. 55).

У зв'язку з тим, що земні станції СС мають значно більші електричні показники, ніж РРС, а також те, що СС охоплюють випромінюванням величезні території, прийняті наступні обмеження на технічні параметри і розташування станцій при спільному використанні смуг частот:
1. Обмеження потужності і напрямки земних станцій ССС. Еквівалентна изотропно випромінювана потужність земних станцій в діапазоні 1 - 15 ГГц в будь-який смузі частот шириною 4 кГц не повинна перевищувати +40 дБ Вт при вугіллі місця випромінювання антени δ≤0 і (40 + 3δ) дБ Вт при 0≤δ ≤5 ° і без обмеження при δ> 5 °.
2. Обмеження потужності та напрямку станцій РРС: еквівалентна изотропно випромінювана потужність станції РРС в діапазоні 1 - 30 ГГц не повинна перевищувати +55 дбвт і ін. Параметри регламентуються.
3. Обмеження щільності потоку потужності Ф створюваної у поверхні Землі випромінюванням супутника зв'язку. Залежно від діапазону частот, величина Ф регламентується для смуги частот шириною 4 кГц.

Якщо виконуються всі умови рекомендовані МСЕ по ЕМС, то забезпечуються взаємно прийнятні умови роботи ССС і РРЛ.

До теперішнього часу вирішені ще не всі питання пов'язані з ЕМС і подальшим розвитком теорії ЕМС є:
1. Розробка методів розрахунку, які дозволяли б раціонально розміщувати радіозасоби як в просторі так і по частоті.
2. Розробка пристроїв і методів, спрямованих на зниження взаємних перешкод.
3. Розробка апаратури для швидких і точних вимірювань параметрів, що впливають на ЕМС.
4. Моделювання на ЕОМ і фізичне моделювання електромагнітної обстановки.