Научно-учебный центр по радиоконтролю и электромагнитной совместимости Северо-западного

Научно-учебный центр по радиоконтролю и электромагнитной совместимости Северо-западного региона

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Общие положения. Виноградов Евгений Михайлович к.т.н., доцент кафедры «Радиотехнические системы» (ГЭТУ/ЛЭТИ/).

Литература 1. Е. М. Виноградов. Анализ электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. Учеб. пособие. СПб.: Изд–во СПб ГЭТУ «ЛЭТИ», 2010. 2. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. Учеб. пособие/ Под ред. д.т.н., проф. М. А. Быховского. М.: Эко-Трендз, 2006. 3. Основы управления использованием радиочастотного спектра, т1–3 / Под ред. М. А. Быховского. М.: КРАСАНД, 2012 (т.2 Обеспечение электромагнитной совместимости)

Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств – способность радиоэлектронных средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных помех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным средствам.(ГОСТ 23611-79)

Помехоустойчивость РЭС – способность РЭС сохранять заданное качество функционирования при воздействии на него внешних помех с регламентируемыми значениями параметров в отсутствие дополнительных средств защиты от помех, не относящихся к принципу действия или построения РЭС. Помехозащищенность РЭС – способность ослаблять действие электромагнитной помехи за счет дополнительных средств защиты от помех, не относящихся к принципу действия или построения РЭС.

Причины появления проблемы ЭМС 1. Ограниченность освоенного радиочастотного спектра при непрерывном росте числа его потребителей. 2. Наличие у радиоэлектронных средств параметров ЭМС. 3. Влияние окружения на уровни и спектральный состав непреднамеренных помех. 4. Наличие внешнего фона.

Особенности изучения проблемы ЭМС РЭС 1. Рассматриваются только непреднамеренные помехи. 2. Неограниченный уровень помех. 3. Каждое РЭС рассматривается как возможный источник и рецептор помехи. 4. Доступность для управления некоторых параметров источников и рецепторов помех.

Классификация помех по связи с источником происхождения Электромагнитные помехи (ЭМП) Естественные ЭМП Искусственные ЭМП Земные ЭМП Внеземные ЭМП Станционные ЭМП Индустриальные ЭМП Контактные ЭМП Атмос ферные помехи Элект ростати ческие помехи Шумы каналообразующей аппара туры Искаже-ние сигналов в среде распространения Косми-ческие помехи

Чувствительность к электростатическому разряду (ЭСР) определяется максимальным потенциалом заряда, который может безопасно выдержать прибор

Рецептором называют техническое средство, которое реагирует на электромагнитный сигнал или электромагнитную помеху. Межсистемная помеха – это ЭМП, источник и рецептор которой находятся в разных системах. Внутрисистемная помеха – это ЭМП, источник и рецептор которой находятся в одной системе. Соответственно различают межсистемную и внутрисистемную ЭМС.

Пути проникновения помех. В общем случае можно выделить два способа проникновения помех в аппаратуру: либо посредством электромагнитного поля, либо через проводящие элементы. В связи с этим помехи делят на две категории: помехи излучения и кондуктивные помехи. Помехи излучения передаются через пространство. Кондуктивные помехи – помехи, распространяющиеся по проводам.

Пути кондуктивных помех

Симметричная и несимметричная помехи

Радиочастотный спектр и диапазоны частот Спектр электромагнитных колебаний, частоты которых лежат в пределах от 0,03 Гц до 3000 ТГц, разбит на диапазоны частот. Каждый диапазон соответствует полосе частот от 0,310N до 310N Гц (N = –1…15) и включает верхнюю границу. Диапазоны, соответствующие N от –1 до 11, имеют частотное и метрическое наименование. Для диапазонов частот, находящихся выше 300 ГГц (N  11), предложены только метрические наименования. К радиочастотному спектру (РЧС) относятся диапазоны частот с 4 до 12 включительно (3 кГц …3000 ГГц).

Понятия, связанные с использованием РЧС Служба радиосвязи – это «служба, включающая передачу, излучение и/или прием радиоволн для определенных целей электросвязи» (РР). Распределение (полосы частот) – это запись в Таблице распределения частот некоторой заданной полосы частот с целью ее использования одной или несколькими наземными или космическими службами радиосвязи или радиоастрономической службой при определенных условиях.

Понятия, связанные с использованием РЧС Выделение (радиочастоты или радиочастотного канала) – это запись определенного частотного канала в согласованном плане, принятом компетентной конференцией, для использования его одной или несколькими администрациями для наземной или космической службы радиосвязи в одной или нескольких указанных странах или географических зонах при определенных условиях; Присвоение (радиочастоты или радиочастотного канала) – это разрешение, выдаваемое администрацией какой-либо радиостанции на использование радиочастоты или радиочастотного канала при определенных условиях.

Регулирование использования РЧС в РФ 1. Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) при Министерстве связи и массовых коммуникаций Российской Федерации (Минкомсвязи) Основная задача: обеспечение эффективного и надлежащего использования радиочастотного ресурса, находящегося под юрисдикцией РФ, в интересах всех пользователей в соответствии с установленными приоритетами В отношении ЭМС: определение и реализация технической политики в области обеспечения ЭМС РЭС Полномочия (относительно ЭМС): определять необходимость проведения НИР в области использования РЧС и обеспечения ЭМС РЭС различных радиослужб устанавливать критерии и методы оценки ЭМС РЭС утверждать нормы параметров радиоизлучений (приема) РЭС и нормы параметров защиты радиоприемных устройств РЭС от радиопомех

Регулирование использования РЧС в РФ ГКРЧ разрабатывает проекты национальной ТРЧ и плана перспективного использования РЧС радиоэлектронными средствами Национальная ТРЧ: диапазон частот 9 кГц…1000ГГц Категории полос частот в национальной ТРЧ: ГР – полоса радиочастот, предназначенная для преимущественного пользования РЭС гражданского назначения ПР – полоса радиочастот, предназначенная для преимущественного пользования РЭС, работающих для нужд государственного управления, в том числе президентской связи, правительственной связи, нужд обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка СИ – полоса радиочастот совместного пользования РЭС любого назначения

Регулирование использования РЧС в РФ Присвоение (назначение) частот производится в пределах полос, выделенных ГКРЧ : Категория ПР  радиочастотные органы Минобороны или ФСО России Категория ГР  Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Присвоение (назначение) частоты может производится на первичной или вторичной основе Категория СИ  вопрос о выделении полосы решает ГКРЧ совместно со всеми сторонами, заинтересованными в использовании этой полосы

Регулирование использования РЧС в РФ 2. Роскомнадзор. Проводит присвоение частот в пределах полос частот категории ГР, а также в пределах полос частот, выделенных ГКРЧ для РЭС гражданского назначения, которые, в общем случае, могут принадлежать любой категории 3. Радиочастотная служба (Ее деятельность организует Роскомнадзор). Осуществляет организационные и технические меры по обеспечению использования радиочастот или радиочастотных каналов и РЭС гражданского применения в соответствии с решениями ГКРЧ. Дает экспертное заключение о возможности присвоения частоты для РЭС гражданского назначения. Определяет необходимость проведения расчетов и проводит расчеты ЭМС РЭС, а также определяет необходимость проведения международной координации относительно использования присвоений радиочастот или радиочастотных каналов 4. Радиоконтроль. Обеспечивает Радиочастотную службу информацией, необходимой для присвоения частот радиоэлектронным средствам.

Цели анализа ЭМС Оценка того, что анализируемое устройство или совокупность РЭС соответствуют требованиям ЭМС; Обеспечение разработчиков изделия или частотно-территориального плана (ЧТП) размещения совокупности РЭС информацией, достаточной для устранения любого предсказываемого несоответствия требованиям ЭМС.

Информация, получаемая от ПО анализа ЭМС

Основной элемент структурной схемы, используемой для анализа ЭМС РЭС Источник помехи Рецептор помехи АФТ – антенно-фидерный тракт (передатчика и приемника соответственно) PT - мощность, подводимая к антенне передатчика I(f) – уровень помехи на входе РПУ

Обобщенная структурная схема анализа ЭМС совокупности РЭС

Основные этапы расчета 1. Расчет уровней помех от отдельных РПД на входе выбранного РПУ I(f) = PT + GTR(f) + GRT(f)  L(f) +  2. Отбор потенциально опасных помех (не обязательный этап) 3. Выделение подмножества сигналов потенциально опасных с точки зрения возможных нелинейных эффектов в РПУ 4. Для оставшихся помех определение канала приема, по которому помехи представляют потенциальную опасность 5. Оценка коэффициента частотной коррекции для помех по ЛКП 6. Оценка эквивалентных уровней помех, действующих по ЛКП 7. Оценка ЭМС по выбранному критерию для ЛКП 8. Оценка нелинейных эффектов в РПУ 9. Оценка ЭМС по выбранным критериям для нелинейных эффектов 10. Выдача информации об источниках помех и путях их воздействия на качество приема полезного сигнала

Основные направления решения проблемы ЭМС 1. Улучшение параметров ЭМС радиоаппаратуры посредством использования :  новых схемотехнических решений и электронных компонентов с улучшенными электрическими характеристиками для построения электрических схем  новых, более совершенных технологий разработки, конструирования и изготовления радиоаппаратуры  всех методов подавления помех в радиоаппаратуре в местах их возникновения и на путях распространения, таких как экранирование, фильтрация и заземление 2. Рациональное использование радиочастотного ресурса (оптимальное частотно-территориальное планирование) 3. Правильное конструирование и качественное изготовление объектов-носителей РЭС 4. Оптимальное размещение РЭС и антенных устройств на объектах