Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЗАТВЕРДЖУЮ
к.т.н., доц. С.В.ТОЛЮПА
“ __ ” ______________ 201_ р.
для проведення заняття зі студентами
.
Розроблена у відповідності до навчальної програми 201_ р., розглянута на засіданні кафедри РРМ і рекомендована для використання в навчальному процесі.
Протокол № __ від “ ___ ” _________ 201__ р.
Навчальна мета: вивчити основні терміни і визначення теорії електромагнітної сумісності радіоелектронних засобів і систем та причини виникнення в них взаємних завад.
Виховна мета: сформувати почуття наполегливості до вивчення дисципліни.
Час: 2 години.
Матеріальне забезпечення: дошка, крейда, указка.
Література:
Навчальні питання та розрахунок часу
І. Вступна частина 5 хв.
- приймаю доповідь чергового навчальної групи;
- перевіряю наявність особового складу, зовнішній вигляд та готовність до заняття;
- оголошую предмет та завдання дисципліни, розподіл навчального часу за видами занять; тему заняття, його цілі, літературу.
ІІ. Основна частина 80 хв.
1. Електромагнітна сумісність та електромагнітна обстановка, основні визначення та терміни теорії ЕМС- 45 хв.
2. Основні причини виникнення взаємних завад та їх вплив на роботу РЕЗ - 35 хв.
ІІІ. Заключна частина 5 хв.
Організаційно-методичні вказівки:
Заняття доцільно проводити у навчальній аудиторії, призначеній для проведення занять з однією навчальною групою на протязі двох годин.
Предметом навчальної дисципліни «Основи електромагнітної сумісності РЕЗ» є:
взаємні радіозавади, причини їх виникнення та вплив на функціонування РЕЗ;
параметри інформаційних систем, які впливають на сумісність потенційно несумісних РЕЗ;
технічні та організаційні міри забезпечення електромагнітної сумісності;
принципи розподілу частотного ресурсу;
методики організації ЕМС в телекомунікаційних системах.
Завдання навчальної дисципліни «Основи електромагнітної сумісності РЕЗ»:
- знати теоретичні основи електромагнітної сумісності;
- знати причини виникнення взаємних завад та їх джерела;
- вміти знаходити при сумісній роботі РЕЗ причини виникнення взаємних радіозавад та їх джерела;
- вміти оцінювати вплив взаємних радіозавад на ефективність роботи РЕЗ;
- вміти використовувати технічні міри забезпечення ЕМС при розробці апаратури систем телекомунікацій;
- вміти забезпечувати ЕМС при експлуатації телекомунікаційних систем;
- вміти користуватися КПА при оцінюванні РЕЗ та ефективності заходів по забезпеченню ЕМС;
- бути ознайомленими з розробленими в Україні і світі стандартами з ЕМС;
- бути ознайомленими з перспективними напрямками розвитку систем захисту систем телекомунікацій від взаємних радіозавад.
На вивчення дисципліни «Основи електромагнітної сумісності РЕЗ» у 8 семестрі відводиться всього 108 годин, з яких:
лекції – 14 год.;
практичні заняття – 12 год.;
лабораторні роботи – 12 год.;
МК – 2 год.;
самостійна робота – 66 год.
В конці семестру здається залік З ОЦІНКОЮ?.
На тему №1 «Основні причини виникнення взаємних завад та їх вплив на роботу РЕЗ» учбовою програмою відводиться 5 годин, з яких 2 години – лекция, а 3 години – самостійна робота..
Учбові питання лекції:
1. Електромагнітна сумісність та електромагнітна обстановка, основні визначення та терміни теорії ЕМС
2. Основні причини виникнення взаємних завад та їх вплив на роботу РЕЗ
ІІ ОСНОВНА ЧАСТИНА
2.1 Електромагнітна сумісність та електромагнітна обстановка, основні визначення та терміни теорії ЕМС
Перш за все слід звернути увагу на те, що в технічній літературі, ДСТУ та Законах України і Постановах Кабінету Міністрів України щодо ЕМС існує ряд визначень та понять щодо ЕМС, які відрізняються не тільки повнотою, але й термінами (завада, перешкода):
А. Електромагнітна сумісність - здатність радіоелектронних засобів і радіовипромінювальних пристроїв одночасно функціонувати з обумовленою якістю в реальних умовах експлуатації з урахуванням впливу на них ненавмисних радіозавад і не створювати недопустимих радіозавад іншим радіоелектронним засобам і радіовипромінювальним пристроям.
З А К О Н У К Р А Ї Н И Про радіочастотний ресурс України (Стаття 1 ) N 1770-III 1 червня 2000 року м. Київ
Б. Електромагнітна сумісність - здатність радіоелектронних засобів і радіовипромінювальних пристроїв одночасно функціонувати з обумовленою якістю в реальних умовах експлуатації з урахуванням впливу на них ненавмисних радіоперешкод і не створювати недопустимих радіоперешкод іншим радіоелектронним засобам і радіовипромінювальним пристроям.
МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ УКРАЇНИ Н А К А З Про затвердження Правил авіаційного електрозв'язку в цивільній авіації України (Правила, п.1.5) 23.09.2003 N 736
В. Електромагнітна сумісність - здатність обладнання задовільно функціонувати в його електромагнітній обстановці, не створюючи неприпустимих електромагнітних завад іншому обладнанню в цій обстановці.
КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ П О С Т А Н О В А Про затвердження Технічного регламенту з електромагнітної сумісності обладнання (Технічний регламент, п.5) від 29 липня 2009 р. N 785 м. Київ
В п. 5 цієї Постанови терміни, що вживаються у Технічному регламенті, мають таке значення:
1) апаратура - будь-який конструктивно завершений пристрій або поєднання пристроїв, доступні на ринку у вигляді окремої функціональної одиниці, призначеної для споживача та/або користувача і здатної створювати електромагнітні завади або на функціонування якої можуть вплинути такі завади. До апаратури також належать комплектувальні вироби або вузли, призначені для вмонтування в апаратуру споживачем та/або користувачем, які здатні створювати електромагнітні завади або на функціонування яких можуть впливати такі завади, а також мобільні установки - поєднання апаратури та у разі потреби інших пристроїв, які призначені для переміщення та використання в різних місцях;
2) електромагнітна завада - будь-яке електромагнітне явище, що може погіршити функціонування обладнання. Електромагнітною завадою може бути електромагнітний шум, небажаний сигнал або зміна в самому середовищі розповсюдження;
3) електромагнітна обстановка - усі електромагнітні явища, що спостерігаються у певному місці;
4) електромагнітна сумісність - здатність обладнання задовільно функціонувати в його електромагнітній обстановці, не створюючи неприпустимих електромагнітних завад іншому обладнанню в цій обстановці;
5) завадостійкість - здатність обладнання функціонувати за призначенням без погіршення його роботи за наявності електромагнітних завад.
В подальшій роботі в учбових цілях будемо користуватися поняттям завада та такими основними визначеннями понять електромагнітна сумісність та електромагнітна обстановка:
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА СУМІСНІСТЬ, або ЕМС, - це здатність радіоелектронних засобів (РЕЗ) і радіовипромінюючих приладів (РВП) спільно і одночасно функціонувати з обумовленою якістю в реальних умовах експлуатації з урахуванням впливу на них ненавмисних радіозавад без створення недопустимих радіозавад іншим РЕЗ і РВП.
ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ОБСТАНОВКА, або ЕМО – це сукупність електромагнітних полів у певній частині простору, смуги частот та інтервалу часу, що впливають на якість функціонування РЕЗ і РВП.
Проблема забезпечення електромагнітної сумісності (ЕМС) радіоелектронних засобів (РЕЗ) виникла з дійсних потреб радіоелектроніки, що розвивається. Першими результатами розв’язання проблеми ЕМС були успіхи по ослабленню впливу ненавмисних електромагнітних завад (НЕМЗ). Потім проблема ЕМС поширилася на усі види радіоелектронних і електронних засобів. Стало очевидним, що не можна проектувати, конструювати, робити й експлуатувати згадані засоби без урахування забезпечення їх ЕМС. Виявилося, що для подальшого розвитку радіоелектроніки задача забезпечення ЕМС має не менше значення, чим забезпечення апаратурної надійності роботи або мініатюризація тих же засобів. Тому будь-який фахівець в області радіоелектроніки повинний знати принципи забезпечення ЕМС і застосовувати свої знання в цій області при розробці, виробництві й експлуатації засобів. Усе це говорить про те, що проблема забезпечення ЕМС перетворилася в новий самостійний науково-технічний напрямок сучасної радіоелектроніки.
Характерна риса нового напрямку - його комплексність, що полягає в тому, що проблема забезпечення ЕМС проникає майже в усі існуючі напрямки радіоелектроніки, установлює взаємозв'язки між ними і навіть поєднує них з позицій цілісності радіоелектроніки як галузі господарства.
У кожному конкретному випадку задача забезпечення ЕМС вирішується шляхом системного підходу, що також є особливістю нового напрямку. «Системність» різних технічних засобів, що мають електромагнітні властивості, характеризується «параметрами ЕМС». Їхнє вивчення і використання у практичній діяльності збагачує теоретико-практичну базу радіоелектроніки.
Задача боротьби з НЕМЗ виникла майже одночасно з радіотехнікою, але в той час самостійного значення не мала й особливих труднощів для свого розв’язання не представляла. Труднощі з'явилися зі збільшенням кількості радіозасобів, ускладненням їх функцій і створенням засобів нового призначення.
Значні труднощі стали відчуватися після другої світової війни, хоча в цей період активно освоювалися нові високочастотні діапазони, на яких ще не було помітного рівня НЕМЗ. При цьому практика показала, що навіть при перспективності нових діапазонів процес використання вже освоєних діапазонів не тільки не зменшується, але ще більш зростає, що спричиняє і зростання рівня НЕМЗ.
Майже століття назад з'явилися перші електронні засоби (ЕЗ) самостійного функціонального призначення, спочатку обчислювальні, а потім для обробки сигналів (приведення їх до заданого виду) і засоби електронної автоматики.
Трохи пізніше були створені засоби нового виду - радіоелектронні, що представляють собою сукупність радіозасобів, що діють на принципах радіотехніки, і електронних, діючих на принципах електроніки. Така сукупність, у якій радіозасоби використовуються для передачі і прийому сигналів за допомогою радіохвиль, а електронні - для обробки сигналів і перетворення їх у визначений вид повідомлень, має єдине функціональне призначення.
Радіоелектронні засоби значно складніше радіозасобів, але ця складність дозволяє реалізувати нові функції в порівнянні з функціями радіозасобів, чому сприяють і феноменальні успіхи електроніки в області напівпровідникової мініатюризації.
Разом з удосконалюванням РЕЗ розвивалася і проблема забезпечення ЕМС РЕЗ. Розглядаючи етапи розвитку цієї проблеми, можна відзначити їхню відповідність філософським категоріям. Процес розвитку, у якому протилежності (протиріччя) є джерелом розвитку, чітко проглядається в сутності проблеми ЕМС РЕЗ. Безперервне збільшення кількості радіоелектронних, електронних і електротехнічних засобів (що є наслідком науково-технічного прогресу) і безперервне зменшення можливості користування ресурсом радіоканалів (що є наслідком природної обмеженості цього ресурсу) представляються суперечливими факторами, тобто джерелами розвитку проблеми ЕМС РЕЗ. Недосконалість технічних засобів, що виявляється: у небажаних радіовипромінюваннях, що непродуктивно завантажують ресурс радіоканалів, і в зайвій сприйнятливості до випромінювань, що відрізняється від корисних,- є безпосередньою причиною їхнього розвитку (удосконалення).
Безперервне збільшення кількості РЕЗ, ЕЗ і електротехнічних засобів привело до їхньої нової якості, тобто до нової властивості, що ще раз підтверджує діалектичний закон переходу кількості в якість. Нова якість полягає в розвитку необхідної властивості спільного функціонування з іншими засобами. Без цієї якості в багатьох випадках засоби вже не можуть існувати технічно, тобто знаходитися в експлуатації.
Старі технічні й організаційні рішення в області забезпечення спільної роботи різних засобів звільняють дорогу більш досконалим рішенням на нових ступенях радіоелектроніки. Прикладом може служити еволюція процесу користування ресурсом радіоканалів. На ранніх етапах цього процесу основною задачею був розподіл радіочастот між регіонами, країнами й окремими видами радіослужб. Коли ж весь ресурс був розподілений, виникла необхідність у більш раціональних методах користування радіочастотами, наприклад шляхом застосування односмугових систем у дециметровому діапазоні хвиль. В даний час задача більш раціонального користування ресурсом радіоканалів переросла в задачу керування ресурсом, під якою розуміють комплекс організаційних і технічних заходів, спрямованих на спільне використання ресурсу різними радіоелектронними системами без неприйнятних завад від однієї системи до іншої.
Інший приклад - розвиток методів і розширення області боротьби з індустріальними завадами. До 40-х рр. ці методи застосовувалися, головним чином, у системах радіомовлення. Після другої світової війни вони стали застосовуватися в системах телебачення, рухливого радіозв'язку і, радіоелектронних комплексів, наприклад літакових і корабельних. На даний час методи боротьби з індустріальними завадами поширюються і на ЕЗ, наприклад на ЕОМ і засоби обробки сигналів, оскільки такі засоби є не тільки джерелами НЕМЗ, але і самі сприйнятливі до НЕМЗ.
Проблема ЕМС РЕЗ і ЕЗ може вирішуватися шляхом реалізації комплексу технічних і організаційних заходів.
Технічні заходи в загальному випадку спрямовані на послаблення (придушення) НЕМЗ у джерелах їхнього виникнення (середовища поширення) і на захист різних пристроїв від їхнього впливу. Реалізація таких заходів приводить до удосконалювання технічних параметрів радіоелектронних, електронних і електротехнічних пристроїв, що у тому або іншому ступені впливають на забезпечення їх ЕМС.
Організаційні заходи включають розподіл радіочастот по відповідних службах, вибір і призначення частот, установлення частотно-просторового розносу між РЕЗ, визначення місця розміщення РЕЗ і інші заходи, у загальному випадку зв'язані з правильним урахуванням технічних параметрів різних засобів, що впливають на забезпечення ЕМС.
Застосування в господарстві країни технічних пристроїв з незадовільними характеристиками, що впливають на ЕМС, не тільки порушує нормальну роботу багатьох радіоелектронних і електронних засобів, що завдає економічної шкоди, але й ускладнює, а в ряді випадків виключає можливість користування ресурсом радіоканалів новими засобами, що вводяться в експлуатацію. Навпаки, застосування засобів з більш досконалими характеристиками ЕМС дозволяє інтенсивніше користуватися наявним ресурсом радіоканалів і, отже, на тій самій ділянці діапазону експлуатувати збільшене число засобів без завад одного засобу іншому.
В даний час у всіх промислово розвинутих країнах проводиться велика робота з забезпечення ЕМС радіоелектронних і електронних засобів. Щорічно скликаються міжнародні і національні конференції і симпозіуми, на яких розглядаються наукові аспекти проблеми. У цих матеріалах мається безліч нових фактів наукового характеру, сутність яких, як правило, виходить за межі сталих представлень в області радіоелектроніки. При цьому наукові аспекти проблеми ЕМС безупинно розвиваються, оскільки в сучасних умовах не представляється можливим знайти розв’язання багатьох задач по забезпеченню ЕМС РЕЗ і ЕЗ без досить глибоких досліджень.
Розглядаючи сучасний стан проблеми забезпечення ЕМС радіоелектронних і електронних засобів, можна конкретно сформулювати абстраговані напрямки, на які розчленовується проблема, і навколо яких концентруються наукові матеріали наростаючого потоку літератури, що характеризують поступальний розвиток проблеми в цілому.
Графічна інтерпретація таких напрямків представлена на рис.1, де показані їхні зв'язки з проблемою ЕМС у цілому і з існуючою практикою забезпечення ЕМС радіоелектронних і електронних засобів.
1. Радіочастотний ресурс (РЧР) – це сукупність можливих для використання радіочастотних електромагнітних полів, створюваних з метою передачі (прийому) інформації.
Теоретичні аспекти:
вивчення особливостей ресурсу і розробка ефективних методів його використання, у тому числі принципів керування ресурсом, включаючи економічні концепції;
наукові основи розширення міжнародного і національного частотного планування й удосконалювання відповідної нормативно-технічної документації (НТД); прогнозування подальшого використання РЧР [3,4].
До практики відноситься контроль користування радіоканалами відповідно до прийнятих правил, збір інформації про використання РЧР і реалізація вимог міжнародної і національної нормативно-технічної документації (НТД) в області користування РЧР.
Рисунок 1 - До пояснення сучасного стану проблеми забезпечення ЕМС радіоелектронних засобів
2. Ненавмисні електромагнітні завади.
Виявлення джерел і визначення параметрів (характеристик) НЕМЗ - спільна задача і теоретичного аналізу, і практики.
Крім того, до теорії відносяться:
вивчення і моделювання НЕМЗ, їхня класифікація і статистичний аналіз;
вивчення джерел і шляхів поширення НЕМЗ, а також особливостей їхнього впливу на корисні сигнали;
розробка методів вимірів і принципів нормування припустимих рівнів НЕМЗ.
До практики відноситься виявлення джерел і шляхів поширення НЕМЗ, розробка і реалізація вимог до їхнього нормування, збір інформації про типи і характеристики НЕМЗ, проведення вимірів і експериментальні дослідження НЕМЗ.
3. Параметри (характеристики) ЕМС різних технічних засобів виражають ознаку системної властивості радіоелектронних, електронних і електротехнічних засобів, тобто можливості кожного такого засобу функціонувати одночасно і разом з іншими технічними засобами в системі (системах).
Цією ознакою параметри ЕМС кожного з перерахованих засобів відрізняються від функціональних параметрів того ж засобу, що виражають здатність виконання їм свого призначення.
До практики відносяться експериментальне вивчення параметрів ЕМС, включаючи їхні кількісні, у тому числі статистичні, значення, і реалізація вимог НТД до таких параметрів у процесі створення засобів і їхньої експлуатації.
До теорії відноситься моделювання параметрів ЕМС із метою створення інженерних методів розрахунку і наукового обґрунтування шляхів удосконалювання параметрів ЕМС, а також дослідження при розробці НТД, що регламентує припустимі кількісні значення параметрів (характеристик) ЕМС технічних засобів.
4. Методи і способи забезпечення ЕМС. Про зміст такого напрямку говорить його назва.
Можна відзначити задачі забезпечення ЕМС на трьох рівнях радіоелектронних і електронних засобів. Перший рівень - забезпечення ЕМС між системами, наприклад космічного радіозв'язку, другий - забезпечення ЕМС всередині складного радіоелектронного комплексу, наприклад повітряного апарата, і третій - забезпечення ЕМС всередині блоків (приладів) між їхніми вузлами і компонентами, наприклад всередині блоку передавача або ЕОМ.
По методах і способах забезпечення ЕМС накопичений значний практичний досвід як у виді загальних технічних розв’язків задачі послаблення НЕМЗ у їхніх джерелах і середовищі поширення, наприклад шляхом застосування фільтрів, екранів, раціонального монтажу, ефективного заземлення, так і у виді чисельних часткових розв’язків схемного і конструктивно-технологічного характеру при створенні конкретних пристроїв захисту від завад і їх подавлення. Ефективність таких розв’язків підвищується, якщо вони передбачаються на початкових етапах розробки і виробництва виробів.
До теоретичних аспектів задачі забезпечення ЕМС відносяться аналіз, прогнозування і розрахунки ЕМС засобів на всіх згаданих вище рівнях. Це, наприклад, методи аналітичного визначення частотно-просторових розносів між засобами конкретної радіослужби, методи теоретичного аналізу прогнозованих НЕМЗ усередині складного радіоелектронного комплексу або між вузлами блоку (приладу) і методи інженерного розрахунку ефективності пристрою завадоподавления. Такі аспекти в багатьох випадках підкріплені програмами розв’язків на ЕОМ.
Методи і способи забезпечення ЕМС зв'язані також і з розробкою (реалізацією) різної НТД, у тому числі стандартної, котра має важливе значення для області ЕМС, оскільки регламентує вимоги до організаційних і технічних заходів щодо забезпечення ЕМС.
5. Виміри й випробування в області ЕМС.
Розвиток проблеми ЕМС супроводжує потреба в особливих методах вимірів і випробувань радіоелектронних, електротехнічних і електронних засобів і в особливих типах вимірювальної апаратури й випробувального устаткування. Відповідно виникають і нові задачі в техніці вимірів:
- виміри несинусоїдальних і нерегулярних, у тому числі рідкоімпульсних, НЕМЗ у діапазонах від декількох десятків герців до декількох гігагерц;
- виміри завад у ближній (індукційній) зоні;
- виміри побічних коливань радіопередавачів у хвилеводних трактах, де поле поширюється багатьма типами (модами) хвиль;
- антенні виміри в межах декількох октав частот;
- виміри загасання між близько розміщеними антенами;
- виміри шумових випромінювань передавачів;
- виміри ефективності екранування джерел НЕМЗ і пристроїв, сприйнятливих до різних видів завад;
- виміри сприйнятливості до імпульсних нерегулярних НЕМЗ, у тому числі створеним нестаціонарними процесами в мережах електроживлення, і ряд інших видів вимірів.
З апаратури нового типу варто особливо виділити автоматизовані вимірювально-обчислювальні комплекси. Нові задачі виникли при стандартизації методів вимірів і випробувань, а також у метрологічному забезпеченні відповідної вимірювальної апаратури, зокрема в створенні зразкових і перевірочних засобів.
6. Методологія створення й експлуатації засобів з урахуванням ЕМС.
Зміст цього напрямку - організаційні і технічні заходи щодо забезпечення ЕМС різних технічних засобів на всіх етапах їхнього життєвого циклу: проектування, конструювання, виробництва, випробувань і експлуатації.
Найважливішим висновком з накопиченого досвіду є економічна концепція про вигідність урахування вимог до забезпечення ЕМС при розробці засобів, починаючи із самого раннього етапу - складання технічного завдання на розробку.
При формуванні загальної методології створення й експлуатації технічних засобів по показниках ЕМС доцільно користуватися аналогією з методологічними принципами забезпечення надійності тих же засобів. За аналогією можна вважати, що сутність методології полягає в тому, щоб на всіх етапах життєвого циклу будь-якого засобу виявлялися фактори, що впливають на спільно-одночасну роботу сукупності засобів, розкривалися їхні причини і розроблялися такі заходи, що заважали б появі неприпустимих НЕМЗ і забезпечували нормальне функціонування кожного засобу при впливі на них НЕМЗ якогось (припустимого) рівня. До цієї методології відноситься проведення специфічних випробувань, метою яких є контроль реалізації вимог до забезпечення ЕМС, а також збір і статистична обробка інформації про фактори, що впливають на забезпечення ЕМС, створення і практичне впровадження різної НТД і особливо - стандартних вимог до параметрів ЕМС. На етапах виробництва й експлуатації різних технічних засобів у загальні принципи методології входять заходи технічної діагностики засобів по параметрах їх ЕМС.
Системний підхід при розробці таких засобів приводить до необхідності вважати, що в сукупність властивостей кожного технічного засобу, що володіє параметрами ЕМС, повинна входити цілеспрямована властивість функціонувати разом з іншими засобами, не порушуючи їхню нормальну роботу. З цього погляду удосконалення НТД і економічних концепцій в області ЕМС сприяє переходу якості продукції на новий, більш високий рівень. Іншими словами, до показників якості продукції [1,3,4,6,9,11] треба відносити також і показник забезпеченості ЕМС. Ця обставина здобуває особливе значення в зв'язку з необхідністю атестації промислової продукції (у даному випадку володіючої електромагнітними властивостями). Очевидно, що визначення категорії якості повинно проводитися з урахуванням характеристик ЕМС такої продукції, для чого повинні бути розроблені необхідні технічні вимоги. Для формування розглянутої методології важливу роль грає наукова обґрунтованість застосовуваної термінології.
Застосування в області ЕМС відомих і розповсюджених математичних методів або, точніше, відсутність необхідності в залученні або розробці нового математичного апарата варто пояснити тим, що в цій області глибоко досліджуються в принципі відомі електромагнітні явища і процеси, для вивчення яких можна користуватися вже розробленим математичним апаратом.
При формуванні нового наукового напрямку необхідно виявляти ознаки його відмінності від інших напрямків. У даному випадку істотно виявити лінію розділу між теоріями ЕМС РЕЗ і стійкості до завад прийому.
Головна концепція теорії стійкості до завад - вивчення впливу флуктуаційних завад на сигнал, прийнятий по основному каналу, і в зв'язку з цим розробка оптимальних методів радіоприйому. Ця концепція, що виникла в 1947 р. у виді теорії потенційної стійкості до завад, вивчає закономірності випадкових процесів зміни параметрів корисного сигналу, закони розподілу флуктуаційних завад окремо і разом із сигналом, а також принципи побудови оптимальних (тобто найкращих у сенсі послаблення впливу флуктуаційних завад) приймачів з ефективним способом обробки сигналів, включаючи раціональний (по способу такої обробки) вибір методів модуляції і кодування при передачі. З кінця 60-х рр. в області теорії стійкості до завад почали з'являтися роботи, у яких поряд із впливом флуктуаційних завад на прийнятий сигнал враховувалися завади станційні й індустріальні. Однак при цьому відчувалася недостатність теорії стійкості до завад. Так, наприклад, не розглядаються моделі індустріальних імпульсних завад негаусовського виду, що представляють собою нестаціонарні випадкові процеси. Відповідно не розглядаються й особливості спільного проходження флуктуаційних і імпульсних завад через приймач, що є оптимальним при впливі тільки флуктуаційних завад. Аналогічні аспекти відносяться і до особливостей впливу станційних завад.
Далі варто помітити, що в літературі поряд з терміном «стійкість до завад» розповсюджений термін «завадозахищеність», причому іноді обидва терміни застосовуються без істотного розходження між поняттями, що виражаються ними, хоча в ряді випадків ці терміни означають різні поняття. Дамо їм визначення. Стійкість до завад пристрою - це його здатність протистояти внутрішнім (флуктуаційним) і зовнішнім завадам, що залежить від основного принципу його побудови. Цей термін можна відносити і до системи (наприклад, «стійкість до завад радіозв'язку»), коли зазначена здатність протистояти завадам визначається ще й обраною структурою переданого сигналу, оптимальною по ряду ознак.
Завадозахищеність - це здатність того ж пристрою протистояти зовнішнім і внутрішнім завадам, що залежить від спеціально застосовуваних додаткових схемотехнічних і конструктивних засобів і способів, що не порушують основні принципи побудови пристрою. Прикладом завадозахищеності пристрою є застосування в ньому засобів послаблення (фільтри й екрани) індустріальних радіозавад, що проникають через ланцюги живлення. Відповідні теоретичні обґрунтування до застосування таких засобів і розрахунки не розглядаються в теорії стійкості до завад. У цілому, поняття «завадозахищеність», що виражає цілеспрямовану властивість пристрою або системи, відноситься до області забезпечення ЕМС.
7. Електромагнітна обстановка (ЕМО) – це сукупність електро-магнітних полів у певній частині простору, смуги частот та інтервалу часу, що впливають на якість функціонування РЕЗ і РВП.
ЕМО може бути зовнішньою або внутрішньою стосовно засобів конкретного призначення у визначених просторових умовах, діапазонах і смугах частот.
До практики визначення ЕМО відносяться виміри електромагнітних полів корисних сигналів і завад, а також напруг (струмів) у мережах первинних джерел електроживлення в заданих частотних і просторово-тимчасових умовах у залежності від потреб у функціонуванні деякого технічного засобу. До практики відносяться також збір і аналіз інформації про використання радіоканалів із заданими частотами, про параметри (характеристики) НЕМЗ (енергетичних, частотних і тимчасових) і параметри (характеристики) засобів, що функціонують у заданому пункті простору. Усе це необхідно для аналізу ЕМС засобів будь-якої радіослужби.
До теорії визначення ЕМО відносяться методи аналітичної оцінки можливої ЕМО і прогноз ЕМО для засобу конкретного призначення. З цією метою створюються моделі ЕМО - імовірнісні, детерміновані і комбіновані, у ряді випадків що дозволяють врахувати динаміку зміни ЕМО і можливість адаптації засобів до змін.
Зовнішня ЕМО окремого пристрою, наприклад радіоприймального, визначається впливом завад і корисного сигналу через антену. Внутрішня ЕМО системи в багатьох випадках, особливо на частотах нижче 300 МГц, характеризується полями ближньої зони завад і струмами завад у ланцюгах живлення, комутації й заземлення. Відповідно можна розглядати зовнішню й внутрішню ЕМО стосовно окремого приладу, блоку або вузла.
Інформація про ЕМО необхідна в багатьох випадках, наприклад для визначення ступеня використання РЧР, обґрунтування вибору частоти деякому засобу, розрахунку ЕМС засобів певного виду, прогнозу НЕМП у місці розміщення засобу.
Визначають ЕМО розрахунковими, або експериментальними методами, або їх сукупність. Коло питань, пов'язаний з аналізом ЕМО, ілюструє рис. 2.
Рисунок 2 - Основні аспекти аналізу ЕМО
Знання зовнішньої ЕМО необхідно для багатьох відомств і підприємств, що розробляють й експлуатують радіоелектронні комплекси, системи й окремі РЕЗ. Розрахунки зовнішньої ЕМО мають свої особливості для кожної радіослужби. Вихідними даними при цьому є відомості про просторове розміщення засобів, привласнених частотах, місці розташування джерел ЕМП, припустимих відношеннях сигнал-завада, умовах поширення сигналів, що заважають, координаційних зонах й ін. Така інформація може бути отримана з аналізу ТУ на пристрої, що створюють ЕМП, розрахунків поширення ЕМП, літературних матеріалів, а також результатів експериментальних спостережень ступеня використання відповідних смуг частот і робочих каналів. У ряді випадків зовнішня ЕМО може бути досить складною. Наприклад, у великих аеропортах зовнішня ЕМО являє собою сукупність станційних завад від наземних засобів УВС, бортових засобів літальних апаратів, що переміщаються в зоні аеропорту, і завад від РЕЗ, що нерідко перебувають у безпосередній близькості до аеропорту, але йому не приналежних. При розміщенні радіоприймальних пристроїв у промислових центрах у розрахунках зовнішньої ЕМО враховують усереднений «тло індустріальних радіозавад», характеристики якого вивчаються особливо; при виборі площадок для космічних центрів зв'язку або астрономічних спостережень враховують, наприклад, необхідність виключення ЕМП від пристроїв автомобільного запалювання й т.д.
Знання внутрішньої ЕМО необхідно для визначення умов забезпечення ЕМС у складних системах і комплексах. Чим складніше система і її функції, тим ретельніше треба аналізувати внутрішню ЕМО, щоб уникнути зниження ефективності системи й обмеження можливості користування виділеними для неї радіоканалами. Особливою складністю характеризується внутрішня ЕМО в комплексі радіоелектронного встаткування літаків, морських судів й інших рухливих об'єктів. Наприклад, у літаковому комплексі, що має у своєму составі кілька десятків РЕЗ різного призначення й до 30...40 прийомних і передавальних антен, можна виявити майже всі види ЕМП, що поширюються в далекій і ближній зонах шляхом випромінювань через антени й крім них, а також шляхом поширення в провідних середовищах, у тому числі в проводах монтажної схеми комплексу. і т.д.
Істотне значення для забезпечення ЕМС РЕЗ варто надавати визначенню ЕМО на початкових стадіях їхньої розробки. Доцільно при цьому становити матрицю потенційних джерел і рецепторів ЕМП й уточнювати її на всіх наступних етапах. Для оцінки ЕМО важливі збір й обробка даних про ЕМО, характерної для різних прототипів розроблювальних засобів, особливо якщо ці дані отримані експериментально.
Найважливіша особливість ЕМО - її імовірнісний характер, що приводить до необхідності статистичної про
Інженерні розрахунки по визначенню ЕМО (зовнішньої і внутрішньої) базуються на великій кількості приватних моделей джерел, рецепторів й умов поширення ЕМП. У ряді випадків на різних етапах розробки виробів прибігають до фізичного моделювання ЕМО шляхом натурних випробувань окремих РЕЗ й/або їхнього комплексу при імітації реальних особливостей ЕМО. Результати аналізу ЕМО використають для розробки організаційно-технічних заходів щодо уточнення частотних і просторових розносів засобів, поліпшенню параметрів ЕМС устаткування, вибору способів завадозахисту, складанню монтажної схеми комплексу оцінки факторів, що визначають ЕМО. При аналізі внутрішньої ЕМО статистична оцінка, як правило, визначається статистично стійкими факторами, тобто ЕМП, параметри яких хоча й випадкові (залежать від режиму джерела, екземпляра джерела, зовнішнього середовища, часу і т.д.), але мають певну однорідність. У переважній більшості випадків такі параметри ЕМП відповідають заданим нормам, що дозволяє вважати їхні вибіркові значення приналежними до стійкої генеральної сукупності випадкових величин. Це означає принципову можливість визначення середніх значень і дисперсій параметрів ЕМП, отже, і прогнозу ЕМО на основі апріорно відомих факторів.
При аналізі зовнішньої ЕМО статистична оцінка ускладнюється.
З одного боку, можна виділити фактори, що також володіють статистичною стійкістю, а саме станційні завади від відомих джерел, розміщених на відомих відстанях від рецептора, що дозволяє здійснювати їхню статистичну оцінку. При поширенні таких завад у різних умовах земної поверхні вважається, що їхні рівні з достатнім для практики наближенням відповідають нормальному розподілу ймовірностей. З іншого боку, ЕМО може визначатися факторами, статистично невизначеними або нестійкими, як, наприклад, у системах рухливих служб радіозв'язку, де велика ймовірність виникнення інтермодуляційних завад, статистична оцінка яких скрутна. ЕМО в таких системах може характеризуватися невизначеністю числа сигналів, що заважають, і їхніх рівнів.
Як відзначалося, поняття про ЕМО пов'язане із впливом завад на функціонування технічного засобу. Нормальне функціонування засобу оцінюється критерієм (числовим показником) забезпечення його ЕМС із джерелом ЕМП або, навпаки, джерела ЕМП із засобом, підданим дії ЕМП. У загальному випадку «критерій ЕМС» - це припустиме відношення сигнал-завада на вході пристрою (S/I)вх за умови, що його чисельне значення (дБ) визначається по припустимому ефекті впливу завади на корисний сигнал на виході пристрою, тобто по припустимому чисельному значенню (дБ) відносини (S/I)вих. У свою чергу, це значення визначається припустимою величиною втрати інформації в корисному сигналі, що залежить від призначення системи передачі сигналу й вимог до якості сигналу при його використанні.
В загальному випадку критерій забезпечення ЕМС виражається залежністю
(S/I)вх = к (S/I)вих,
де к - коефіцієнт ослаблення дії завади при її спільному із сигналом проходженні від входу до виходу пристрою.
Однак при визначенні критерію ЕМС доводиться зважати на власний шум пристрою. Якщо зовнішніх завад немає, то необхідна якість корисного сигналу повинне забезпечуватися при припустимому відношенні [(S + N)/N]вх, де S - середня потужність корисного сигналу, дБ;
N - середня потужність шуму власного пристрою, дБ.
У випадку дії станційної завади I необхідна якість сигналу повинна забезпечуватися при припустимому відношенні
[(S + N + I)/(N + I)]вих,
де I - середня потужність завади на вході пристрою, дБ. При цьому
(S/I)вх =(S/N)вх - (I/N)вх.
Такі співвідношення очевидні, коли станційна завада (заважаючий сигнал) діє в основному каналі прийому, повністю або частково збігаючись зі смугою частот корисного сигналу. Однак критерій ЕМС використається й в інших випадках, коли завада діє по неосновному каналу прийому, наприклад по сусідньому, комбінаційному або інтермодуляційному. Завада може діяти й крім сигнального входу пристрою, наприклад по ланцюгах живлення. У такому випадку необхідно особливо розглядати критерій ЕМС як припустиме відношення потужностей сигналу, завади й власних шумів при відповідному перерахуванні, приймаючи це відношення як кількісне значення критерію. У загальному випадку саме відношення сигнал-завада на вході й/або виході пристрою може розглядатися як якісну ознаку критерію ЕМС.
2 Причини і шляхи виникнення електромагнітних завад
Електромагнітні випромінювання будь-якого радіопередавача зосереджені як у смузі його робочої частоти (основне випромінювання), так і за межами цієї смуги (неосновне випромінювання). І основне, і неосновне випромінювання при використанні, наприклад, направлених антен можуть поширюватися як у головній пелюстці діаграми направленості, так у бокових, і в задній. Не зважаючи на те, що підсилення сучасних направлених антен по головній пелюстці досягає 50 дБ, рівні задньої та бокових пелюсток їх діаграми направленості залишаються досить високими (від мінус 20 до мінус 40 дБ), внаслідок чого, наприклад, потужні радіолокаційні станції можуть випромінювати по задній та бокових пелюстках потужності, що сягають 1 кВт і більше.
Причому, і в головній, і в бокових пелюстках випромінюються електромагнітні хвилі як з робочою поляризацією, так і з поляризацією, параметри якої відмінні від робочої. В зв'язку з цим у приймальній антені і в трактах радіоприймального пристрою (РПП) для виділення електромагнітних коливань робочого радіоканалу необхідно застосовувати різні типи селекції -частотну, просторову, поляризаційну тощо.
Електромагнітна ситуація також залежить і від випромінювань, які супроводжують основне випромінювання радіопередавача і проявляються завдяки нелінійним властивостям вольт-амперних характеристик його окремих елементів, що додатково ускладнює реальну електромагнітну обстановку в місці прийому.
Таким чином, щоб домогтися ЕМС при забезпеченні спільної роботи якомога більшої кількості РЕЗ у тому ж радіочастотному просторі, необхідно підвищити електромагнітну ефективність РЕЗ, тобто поліпшити ті чи інші параметри випромінювання та/або прийому.
Завади штучного походження
Суттєвий внесок у формування електромагнітної обстановки вносять різного роду завади - електромагнітні випромінювання, які перешкоджають нормальному прийманню та/чи передаванню радіосигналів. Вони бувають штучного та природного походження.
Хоча під час проведення аналізу ЕМС потрібно враховувати всі можливі види завад, пошук джерел завад штучного походження має першорядне значення, тому що ці джерела, якщо вони виявлені, завжди можна усунути за допомогою технічних або організаційних заходів з забезпечення ЕМС, оскільки джерелами завад штучного походження являються пристрої, створені людиною.
За характером впливу завади штучного походження поділяються на ненавмисні та організовані (в даному виданні не розглядаються).
У свою чергу, ненавмисні завади за місцем їх походження поділяються на:
міжсистемні, що діють між РЕЗ різних радіосистем;
системні, що діють усередині систем, наприклад, в окремих трактах та/чи блоках одного і того ж РЕЗ;
індустріальні, що зобов'язані своїм походженням електричним та електронним пристроям, які не містять високочастотні тракти.
Міжсистемні завади поділяються на:
обумовлені основним випромінюванням РЕЗ призначеним для передачі сигналів і функціонування якого вчиняє шкідливий вплив на даний РЕЗ;
небажане випромінювання, яке виникає в РЕЗ за межами необхідної смуги частот.
Якщо поява міжсистемних завад пов'язана з випромінюванням, поширенням та прийманням електромагнітних хвиль, то системні завади наводяться всередині РЕЗ найрізноманітнішими шляхами, в тому числі через оточуючий простір за допомогою електромагнітних хвиль.
Системні завади поділяються на:
паразитні наводки, що обумовлені основним видом електромагнітних коливань в окремих вузлах радіосистеми;
завади, які виникають під впливом власного випромінювання РЕЗ;
контактні завади;
завади, обумовлені перехідними процесами в трактах РЕЗ та самозбудженням їх окремих вузлів.
Рисунок 3 - Класифікація завад штучного походження
Паразитні наводки - це електромагнітні коливання, які появляються в будь-яких частинах радіосистеми за рахунок зв'язків по електричних колах з іншими частинами цієї системи і не передбачені ні принципом дії, ні схемою, ні конструкцією.
Завади, обумовлені власним випромінюванням РЕЗ, поступають на вхід радіоприймача і в окремі його пристрої через оточуючий простір. Вони відрізняються від міжсистемних завад більш сильними зв'язками між передавальною антеною та приймачами завад, а від паразитних тим, що шлях зв'язку, по якому передається ця завада, включає до себе оточуючий простір та приймальну чи передавальну антену.
Контактні завади створюються внаслідок випромінювання струмопровідних контактів при дії на них електромагнітного поля. Найчастіше виникають при дії електромагнітного поля на контакти зі змінним опором РПП, що рухаються в ближній зоні цього поля, їх рівень та характер залежать від потужності та частотного спектра електромагнітного поля. Особливість цих завад - це те, що їх джерелами служать пасивні елементи. Механізмами утворення контактних завад є:
нелінійна залежність магнітної індукції від зміни напруженості зовнішнього магнітного поля, яка характерна для матеріалів на основі заліза;
нелінійні властивості напівпровідникових переходів, утворених оксидованими поверхнями та металевими контактами.
Контактні завади необхідно враховувати особливо при розміщенні РЕЗ та РВП на рухомих об'єктах.
Перехідні процеси викликають появу специфічних завад у багатьох колах РЕЗ, що обумовлено дуже широким спектром їх коливань, внаслідок чого росте кількість можливих шляхів передачі окремих складових спектра.
Завади, обумовлені самозбудженням, виникають внаслідок мимовільної генерації електромагнітних коливань електричними колами, які не призначені для цих цілей. Паразитне збудження порушує функціонування радіоелектронних вузлів, в яких воно виникає, і може стати джерелом наводок для інших блоків та пристроїв.
Індустріальні завади - це електромагнітні явища, спектральні складові яких знаходяться в смузі радіочастот, а джерелами є електричні й електронні пристрої різного призначення. Вони поширюються у відкритому просторі і по дротах та погіршують роботу обладнання й каналів передавання радіосистеми.
У відповідності з ГОСТ 16842 їх джерела поділяються на 11 груп:
електропристрої побутового, комунального та іншого призначення, які експлуатуються в житлових приміщеннях або підключаються до їх електромереж (пилососи, холодильники, електропраски, кухонні плити, швейні електромашини, електроінструменти, ліфти, касові апарати тощо);
наземний міський та залізничний електротранспорт (трамваї, тролейбуси, електровози, тягові підстанції тощо);
системи запалювання двигунів внутрішнього згоряння (автомобілів, мотоциклів, моторних човнів, бензинових пилок, газонокосарок тощо);
високочастотні установки промислового, наукового, медичного та побутового призначення;
лінії електропередач та електричні підстанції;
світильники з газорозрядними (люмінесцентними) лампами;
електричні пристрої, що живляться від промислових енергосистем і експлуатуються за межами житлових приміщень;
пристрої дротового зв'язку;
телевізійні та радіомовні приймачі;
електричні пристрої та обладнання, які експлуатуються разом із службовими РПП;
обладнання обчислювальної техніки та інформатики.
Системи запалювання двигунів внутрішнього згоряння генерують майже періодичні імпульсні сигнали складної форми. Цей вид завад особливо суттєвий на територіях шириною до 80 м, прилеглих до шляхів з Інтенсивним автомобільним рухом, причому напруженість їх електромагнітного поля різко зменшується на частотах понад 1 ГГц, а максимум знаходиться на частотах близько 30 МГц. Середнє значення напруженості поля випромінювань від групи автомобілів складає близько 10 дБмкВ/м.
Завади від ліній електропередач являють собою випадкові імпульси з більшою тривалістю і меншою частотою, ніж імпульси систем запалювання. Причиною їх походження є електричні розряди і високочастотні перехідні процеси. Максимальної інтенсивності рівень цих завад досягає при метеорологічних опадах і високій відносній вологості повітря. В сухих районах інтенсивність завад росте у зв'язку з ростом турбулентності потоків повітря і підвищеною сонячною радіацією. Завади поширюються вздовж лінії електропередачі, а їх спектр знаходиться в межах від міріаметрового діапазону (ДНЧ) до метрового (ДВЧ). Рівень напруженості електромагнітного поля завад від ліній електропередач змінюється в межах від 40 до 160 дБмкВ/м і залежить від рівня напруги в лінії та відстані від неї, спадаючи обернено пропорційно квадрату відстані.
Завади від зварювальних апаратів та промислових нагрівальних пристроїв можуть мати високу інтенсивність, їх спектр частот займає гектометрові (СЧ) та декаметрові (ВЧ) діапазони, причому частоти гармонік, які генерують деякі зварювальні апарати, можуть досягати 1 ГГц. Найбільшої інтенсивності електромагнітне поле завад створюється в межах частот 750 кГц, 3 і 20 МГц. Напруженість поля радіозавад на відстані 300 м від джерела завади сягає 20 дБмкВ/м, причому їх рівень обернено пропорційний відстані від джерела до місця спостереження в ступені 3/2.
Завади від електротранспорту виникають при порушенні контакту між струмопровідними дротами і знімачами струму. Спектр завад міського електротранспорту досягає 30 МГц, а електропотягів зосереджується в діапазоні ДВЧ.
До інших джерел індустріальних завад відносяться різноманітні електромеханічні пристрої, які в процесі своєї роботи збуджують електромагнітні поля, в результаті чого велика кількість електротехнічних установок у містах та промислових центрах створює досить високий рівень індустріальних завад. Характерною особливістю цих електромагнітних полів є те, що їх інтенсивність зменшується з подвоєнням відстані до джерела не на 6 дБ, що властиво для поля випромінювання антени, а приблизно на 16 дБ.
На поширення хвиль від джерел радіозавад суттєво впливає рельєф земної поверхні, характер рослинності, наявність на шляху поширення сторонніх предметів тощо.
3. Завади природного походження
До завад природного походження відносяться електромагнітні завади, джерелами яких являються природні фізичні явища.
Внутрішні шуми - це електромагнітні коливання, виникнення яких обумовлено будовою речовини, фізичною сутністю електричних струмів електронних приладів, якістю та чистотою матеріалів, що застосовуються при виготовленні елементів електронних схем та електронних приладів. Шуми являють собою послідовність дуже коротких імпульсів, що повторюються хаотично й у великій кількості. Джерелами внутрішніх шумів являються всі елементи РЕЗ. Одним із джерел внутрішніх шумів є тепловий рух електронів, а завади, які виникають при цьому, називаються тепловим шумом.
Тепловий шум виникає у всіх елементах, які мають активний опір, внаслідок теплового хаотичного руху вільних електронів усередині цих елементів. Характеризується постійною густиною шумової напруги в дуже широкому частотному діапазоні (від нуля до міліметрових хвиль), суттєво залежить від температури.
Дробовий шум виникає в електронних лампах та напівпровідникових приладах і обумовлений флуктуаціями відносно деякого середнього значення струму, що протікає через них. Ці флуктуації пов'язані з дискретною природою електричного струму та випадковим характером емісії електронів (або дірок). Спектральна густина дробового шуму постійна в широкому частотному діапазоні.
Рисунок 4 - Класифікація завад природного походження
Шуми поверхневого ефекту проявляються в різних електронних пристроях, їх загальною характерною властивістю є обернено пропорційна залежність густини розподілу потужності від частоти f, тому ці шуми часто називають низькочастотними. Фізична природа цих шумів дуже різноманітна, так, наприклад, в електронних лампах виникнення поверхневих шумів (флікер-шумів або шумів мерехтіння катода) обумовлене змінами фізико-хімічного стану матеріалу катода. Оскільки при цьому змінюється емісійна здатність окремих ділянок катода, то нестабільність емісії призводить до низькочастотних флуктуацій струму. На частотах близько десятка Гц флікер-шуми переважають на декілька порядків дробові шуми, але на частотах понад 1 кГц уже дробові шуми переважають флікер-шуми. В напівпровідникових приладах поверхневі шуми помітні до частот 1...10 кГц. У композиційних резисторах та вугільних мікрофонах ці шуми виникають через недосконалість контактів між окремими сплавленими між собою частками матеріалу, а в різного роду перемикачах, контакторах та реле - внаслідок контактних з'єднань з різних матеріалів, тому ці шуми також називають контактними.
Шуми струморозподілу виникають в електронних приладах та лампах унаслідок хаотичних змін траєкторій електронів і викликаних цим флуктуацій коефіцієнтів струморозподілу.
Шуми вторинної емісії обумовлені випадковим характером виходу вторинних електронів з електродів, їх амплітуда розподілена по нормальному закону, а спектральна густина не залежить від частоти.
Імпульсний шум пов'язаний з виробничими дефектами напівпровідникових приладів та інтегральних схем і представляє собою неперіодичні імпульси тривалістю від декількох мікросекунд до секунд, середня швидкість повторення яких коливається від одного імпульсу за хвилину до декількох сотень імпульсів за секунду. Амплітуда імпульсів для конкретного напівпровідникового пристрою стабільна і набагато перевищує амплітуду теплових шумів. Густина розподілу потужності пропорційна 1/f2, Імпульсний шум усувається покращенням технології виробництва.
Шуми генерації та рекомбінації носіїв спостерігаються в напівпровідникових приладах, є широкосмуговими і обумовлені флуктуацією концентрації носіїв, пов'язаних із статистичним характером їх генерації та рекомбінації.
Джерела неземних шумів, як випливає з їх назви, знаходяться за межами Землі та її атмосфери.
Радіовипромінювання Сонця - найбільш інтенсивний шум. Розрізняють дві компоненти цього шуму: теплове радіовипромінювання спокійного Сонця та нетеплове спорадичне. Перша компонента - теплове радіовипромінювання іонізованої атмосфери Сонця є джерелом радіохвиль міліметрового, сантиметрового, дециметрового та метрового діапазонів. Воно є основним у періоди мінімуму сонячної активності. Нетеплове спорадичне проявляється шляхом раптового збільшення інтенсивності (сплесків) радіовипромінювання й охоплює практично весь РЧС, починаючи від сантиметрових хвиль.
Радіовипромінювання Місяця носять тепловий характер і охоплюють в основному діапазони сантиметрових та міліметрових хвиль.
Космічне радіовипромінювання поділяється на розподілене та радіовипромінювання дискретних джерел. Розподілене радіовипромінювання спостерігається з усіх точок небесної сфери. З дискретних джерел вирізняють джерела теплового радіовипромінювання, найбільш інтенсивними з яких є туманності Омеги та Оріону, та нетеплового радіовипромінювання залишків спалахів понад нових зірок та радіогалактик, які також є потужними ДРВ, і найбільш інтенсивними з яких є радіогалактики Лебідь-А та Діва-А. Наприклад, у метровому діапазоні хвиль радіогалактика Лебідь-А створює майже такий потік енергії, як і Сонце, хоча віддалена від Землі в 3*1013 рази далі.
Внесок космічного шуму може бути суттєвим у частині шумів, що приймаються антенами РЕЗ, які розміщені в районах із низьким рівнем шумів, наприклад, у високих широтах.
Радіовипромінювання планет Сонячної системи близьке за характером до теплового і займає міліметровий та сантиметровий діапазони.
Атмосферні завади своїм походженням зобов'язані фізичним явищам, які відбуваються в земній атмосфері.
Грозові розряди відбуваються між хмарами та землею під дією статичних високих напруг, які досягають мільйонів вольт, внаслідок чого струм електричного розряду може досягати декількох сотень тисяч ампер і створювати інтенсивні електромагнітні поля. Тривалість розряду знаходиться в межах τ=(0,1...0,3)мс. Амплітуда спектральних складових імпульсу із збільшенням частоти спадає. Найбільше значення амплітуди відповідає частоті f=1/τ, яка знаходиться в межах від З до 10 кГц. Для місцевих гроз інтенсивність завади падає з ростом частоти. Основним джерелом завад цього типу являються тропічні грози екваторіальних Америки й Африки та району Зондських островів. Радіохвилі, що виникають в процесі гроз, поширюються на значні відстані. На частотах, більш високих, ніж максимальна частота радіохвилі, яка відбивається від іоносфери, джерелами завад є місцеві грози. Тому атмосферний шум вважають вузькосмуговим і залежним від географічних координат пункту прийому. В різних регіонах земної кулі в будь-який момент відбувається близько двох тисяч гроз, що обумовлює квазістаціонарний характер завад від грозових розрядів. Рівень грозових шумів повільно змінюється протягом доби та року. Для прогнозу рівня завад користуються спеціальними картами, на які нанесені медіанні рівні завад на частоті 1 МГц для чотирьох пір року та шести добових інтервалів часу.
Статичні розряди виникають при накопиченні електричних зарядів під час метеорологічних опадів та при електризації приймальних антен. ЦІ завади широкосмугові, залежать від особливостей конструкції приймальної антени та умов її роботи, їх інтенсивність пропорційна силі вітру і найчастіше вони виникають в РПП літальних апаратів.
Радіовипромінювання атмосфери найбільш відчутні в діапазоні метрових та більш коротких хвиль. Джерелами електромагнітного випромінювання атмосфери є молекули кисню та водяної пари. Атмосферні шуми у діапазоні від 10 до 20 ГГц переважають над космічними.
Теплове випромінювання Землі за характером походження близьке до теплового випромінювання атмосфери,
Завади природного походження, пов'язані з поширенням радіохвиль. Їх дія проявляється в коливаннях (затуханнях) рівня сигналу, що приймається, та його спотворенні.
Затухання, що обумовлені відбиттям та розсіюванням радіохвиль, відбуваються внаслідок інтерференції хвиль у місці їх приймання. При відбитті радіохвиль від об'єктів, положення яких змінюється з часом або змінюються їх електричні параметри та конфігурація, спостерігається так звана дискретна флуктуаційна багатопроменевість. В місці приймання напруженість поля визначається шляхом інтерференції деякої (порівняно невеликої) кількості радіохвиль, що приходять різними шляхами. Внаслідок нестабільності умов відбиття змінюється кількість радіохвиль, що приходять, а також їх фазові та амплітудні співвідношення, в результаті електромагнітне поле в місці приймання зазнає більш-менш глибоких коливань амплітуди напруженості поля. Радіозавади цього типу інтенсивно проявляються в діапазонах гектометрових та декаметрових хвиль. Наприклад, в гектометровому діапазоні напруженість поля сигналу змінюється в десятки разів, а тривалість затухань досягає десятків секунд. На хвилях коротших 10м завади, викликані відбиттям радіохвиль, спостерігаються в районах з інтенсивним рухом транспорту. Поширення радіохвиль, внаслідок їх відбиття, багатьма траєкторіями, призводить до додаткових завад та спотворень сигналів. Через відмінність довжин шляхів поширення радіохвиль один сигнал може настільки запізнюватися по відношенню до другого, що виникають повторення сигналів, які порушують роботу фототелеграфних та радіотелеграфних систем.
При розсіюванні радіохвиль спостерігається дифузійна багатопроменевість. Типовим прикладом завад такого типу є затухання сигналу в каналах зв'язку, що використовують розсіювання радіохвиль неоднорідностями тропосфери або іоносфери. Зміна напруженості поля в місці приймання при тропосферному поширенні радіохвиль має нестаціонарний характер, а при іоносферному розсіюванні спостерігається швидка флуктуація сигналу.
Крім затухань, виникають спотворення сигналів, які обумовлені неодночасністю приходу радіохвиль. При цьому спостерігаються флуктуації групового часу запізнення та амплітудно-частотні спотворення.
Завади, обумовлені флуктуаціями поглинання радіохвиль, виявляються у виді завмирань. Причинами флуктуацій поглинання радіохвиль є зміни інтенсивності метеорологічних опадів уздовж шляху їх поширення, коливання коефіцієнта поглинання при зміні стану різних шарів атмосфери, флуктуації довжини шляху поширення радіохвиль в поглинальних шарах тощо.
Обертання площини поляризації відбувається при поширенні радіохвиль в іоносфері внаслідок ефекту Фарадея. Оскільки електронна концентрація іоносфери на шляху поширення радіохвиль безперервно змінюється, то в місці приймання радіохвиля має випадкові поляризаційні характеристики, тому використання лінійно-поляризованих антен спричинює поляризаційну неузгодженість і рівень сигналу коливається.
У тропосфері внаслідок різноманітних причин метеорологічного характеру відбувається зміна вертикального градієнта діелектричної проникності, що призводить до зміни умов рефракції радіохвиль, при цьому також змінюються траєкторії променів. Якщо радіохвилі в пункт приймання попадають, поширюючись поблизу якихось перешкод, то девіація траєкторії викликає зміну рівня напруженості поля. Повільні завмирання сигналу, що обумовлені дифракційним ослабленням унаслідок зміни траєкторії променю, досягають 20...30 дБ і тривають від кількох десятків хвилин до декількох годин. Більш швидкими є завмирання, що обумовлені інтерференцією між прямим і відбитим від поверхні Землі променями, їх. тривалість не перевищує декількох десятків хвилин.
Спотворення сигналів за рахунок ефекту Доплера спостерігаються в лініях радіозв'язку, що використовують розсіювання радіохвиль на неоднорідностях іоносфери або ретрансляцію на штучних супутниках Землі. У зв'язку зі швидким переміщенням супутника або турбулентних неоднорідностей в іоносфері відбувається зміна частоти сигналу внаслідок ефекту Доплера - доплерівський зсув частоти. Максимальний зсув на частоті 50 МГц може скласти 6 кГц. При проведенні радіозв'язку через штучні супутники допплерівський зсув частоти змінюється закономірно і може враховуватися завчасно.
Джерела виникнення індустріальних завад та завад природного походження мають бути детально розглянуті на СРС.
Завідувач кафедри РРМ
ДТН, СНС В.А. ДРУЖИНИН
Практика забезпечення ЕМС РЕЗ та ЕЗ
Електромагнітна обстановка
Параметри ЕМС
етодологія розробки і експлуатації РЕЗ з урахуванням ЕМС
Виміри й випробу вання в області ЕМС
Методи і способи забезпечення ЕМС
Ненавмисні ЕМ-завади (НЕМЗ)
Радіочатотний ресурс
Теорія забезпечення ЕМС РЕЗ та ЕЗ
Електромагнітна обстановка
Критерії
ЕМС
Зовнішня ЕМС
Внутрішня ЕМО
Критерії
ЕМС
Критерії
ЕМС
Внутрішня ЕМО
Зовнішня ЕМС
Критерії
ЕМС
Вихідні дані по радіо-комплексах
Теоретичний аналіз, прогнози
Теоретичний аналіз, прогнози
Вихідні дані по радіо-
службах
Вихідні дані по окремих
РЕЗ
Розрахунки ЕМО для окремих радіокомплексів
Розрахунки ЕМО для окремих радіослужб
Вихідні дані по окремих
РЕЗ
Експериментальне визначення ЕМО
Збір інформації і аналіз
Збір інформації і аналіз