Тороид. Производство электротехнической продукции
(925) 790-73-23
toroid2011@mail.ru

Главная Продукция и услуги Статьи Полезная информация Сертификаты Награды Отзывы Контакты

Продукция и услуги

Ефанов В.И., Тихомиров А.А.
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники

Учебное пособие
для студентов по дисциплине «Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств», обучающихся по направлениям подготовки 210300 «Радиотехника», 210400 «Телекоммуникации» и по специальностям Радиотехника- 210302, Радиоэлектронные системы и комплексы - 210601

Томск - 2012

Рецензенты:
доктор физ.-мат. наук, профессор Нагорский П.М., Томский государственный урниверситет
кандидат техн. наук, доцент, зав. кафедрой радиотехнических устройств СВЧ Саломатов Ю.П., Красноярский государственный технический университет
доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой радиотехнических систем Шарыгин Г.С., Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Ефанов В.И., Тихомиров А.А. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем. Учебное пособие. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. - 228 с.

Приводятся общие представления об электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств. Рассматриваются проблемы ЭМС на межсистемном и внутриаппаратурном уровнях. Описаны принципы обеспечения ЭМС космических и наземных радиослужб, систем мобильной радиосвязи, а также методы и средства измерения характеристик ЭМС. Излагаются вопросы международного регулирования по использованию радиочастот и управления радиочастотным спектром.

Учебное пособие предназначено для студентов по дисциплине «Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств», обучающихся по направлениям подготовки 210300 «Радиотехника» и 210400 «Телекоммуникации» и по специальностям Радиотехника-210302, Радиоэлектронные системы и комплексы - 210601 очной, заочной, очно-заочной форм обучения. Пособие может быть использовано для повышения квалификации специалистов радиочастотных центров.

© Томский гос. ун-т, систем управления и радиоэлектроники, 2012

Содержание книги
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем

Введение

1. Электромагнитная обстановка в совокупности средств
1.1. Причины возникновения проблемы ЭМС 10
1.2. Основные термины и определения 10
1.3. Источники и рецепторы электромагнитных помех 13
1.4. Математическое описание основных видов помех и их статистические характеристики 16
1.5. Нормативно-техническая документация и стандарты в области ЭМС 17
1.6. Принципы расчетов ЭМС 22
1.7. Роль измерений в области ЭМС 25
1.8. Государственное регулирование в области радиосвязи с учетом ЭМС

2. ЭМС блоков, устройств и систем РЭС
2.1. Представление помех на уровне источников 32
2.1.1. Классификация излучений радиопередатчиков 32
2.1.2. Виды побочных излучений 34
2.1.3. Нормируемые параметры основного, внеполосного и побочного излучений 35
2.1.4. Управление основными параметрами сигнала с целью обеспечения ЭМС 40
2.1.5. Измерение параметров ЭМС радиопередатчиков 44
2.1.6. Контактные помехи 46
2.1.7. Источники индустриальных помех 47
2.2. Представление антенн и каналов распространения в задачах ЭМС 49
2.2.1. Требования к антеннам по параметрам ЭМС 49
2.2.2. Параметры антенн, влияющие на ЭМС и ЭМО 49
2.2.3. Особенности описания диаграмм направленности антенн в задачах ЭМС 54
2.2.4. Коэффициент связи двух антенных устройств в зависимости от их параметров и ориентации 60
2.2.5. Распространение сигналов мешающих передатчиков 63
2.2.6. Особенности распространения радиоволн в городских условиях 65
2.3. Описание рецепторов помех 68
2.3.1. Восприимчивость радиоприемника по основному и побочным каналам 68
2.3.2. Блокирование, перекрестные искажения и интермодуляция

3. Принципы обеспечения электромагнитной совместимости
3.1. Организационно-технические методы обеспечения ЭМС 86
3.1.1. Задачи и средства обеспечения ЭМС 86
3.1.2. Радиочастотный ресурс 86
3.2. Энергетические оценки некоторых параметров систем связи
3.2.1. Энергетический потенциал радиолинии
3.2.2. Обеспечение ЭМС в системах подвижной радиосвязи 92
3.3. Международное регулирование использования радиочастот 95
3.3.1. Распределение частот в совокупности РЭС 95
3.3.2. Международные организации распределения частот и регламент радиосвязи 95
3.3.3. Распределение полос частот по видам радиослужб 97
3.4. Обеспечение ЭМС на различных стадиях создания и эксплуатации РЭС 100
3.4.1. Общие сведения 100
3.4.2. Обеспечение ЭМС на различных уровнях функциональной иерархии 101
3.4.3. Обеспечение ЭМС на различных стадиях создания РЭС

4. ЭМС наземных и космических радиослужб
4.1. Краткая характеристика космических радиослужб 107
4.1.1. Земные и космические станции радиосвязи 107
4.1.2. Классификация космических радиослужб 108
4.1.3. Глобальные космические системы радиосвязи 113
4.2. Проблемы ЭМС спутниковых систем связи с наземными системами и космических служб между собой 115
4.2.1. ЭМС наземных и космических радиослужб 115
4.2.2. ЭМС спутниковых систем связи 117
4.2.3. Справочные диаграммы направленности антенн спутниковых систем связи 118
4.2.4. Расчет космической линии радиосвязи 120
4.3. Критерии ЭМС наземных и космических радиослужб и условия их выполнения 125
4.4. Методы обеспечения ЭМС при проектировании радиорелейных линий и земных станций спутниковых систем связи 127
4.4.1. Оценка электромагнитной обстановки 127
4.4.2. Определение пространственного разноса ЗС и РРС

5. Внутриаппаратурная ЭМС
5.1. Элементная база РЭС с учетом ЭМС 132
5.1.1. Пассивные электрорадиоизделия и их поведение на высоких частотах 132
5.1.2. Активные радиоэлементы 137
5.1.3. Рекомендации по выбору пассивных и активных ЭРИ с учетом ЭМС 143
5.2. Помехи в одиночных линиях связи 145
5.2.1 Модели линий связи 145
5.2.2. Короткие и длинные линии связи 147
5.2.3. Параметры некоторых внутриаппаратурных линий связи 148
5.2.4. Искажения сигнала в линиях связи 149
5.2.5. Длинная линия с нелинейной нагрузкой 152
5.2.6. Вопросы согласования линий связи 154
5.3. Индуцированные помехи в линиях связи 156
5.3.1. Взаимные электрические параметры линий связи 156
5.3.2. Помехи во взаимодействующих линиях связи 158
5.3.3. Анализ для коротких линий связи 159
5.3.4. Методы уменьшения перекрестных помех 163
5.3.5. Индуцированные помехи в длинных линиях связи 164
5.3.6. Рекомендации по конструированию линий связи 166
5.4. Экранирование 168
5.4.1. Основные характеристики экранирования 168
5.4.2. Экранирование электромагнитного поля 170
5.4.3. Экранирование магнитного и электрического полей в ближней зоне 172
5.4.4. Анализ эффективности электромагнитного экранирования 173
5.4.5. Конструктивное исполнение экранирования 177
5.5. Фильтрация помех 185
5.5.1. Общие сведения 185
5.5.2. Эффективность фильтрации 187
5.5.3. Помехоподавляющие элементы 189
5.5.4. Фильтрация цепей питания 191
5.6. Заземление 193
5.6.1. Принципы построения системы заземления 193
5.6.2. Схемы заземления 195
5.6.3. Особенности схем "заземления" на подвижных объектах

6. Методы и средства измерения характеристик ЭМС
6.1. Экспериментальные методы исследования характеристик ЭМС 199
6.2. Технические задачи радиоконтроля 202
6.3. Измерение напряженности поля и плотности потока мощности 203
6.4. Радиоприемные устройства средств радиоконтроля 206
6.5. Антенные системы 211
6.6. Технические характеристики измерительно-пеленгационных комплексов 215
6.7. Многофункциональные комплексы автоматизированного радиоконтроля


Заключение
Список литературы

Введение

Широкое внедрение радиоэлектронных средств в различные сферы человеческой деятельности приводит к возрастанию уровня электромагнитных полей, создаваемых ими в окружающем пространстве. Эти поля являются помехами для других подобных устройств, ухудшая условия их функционирования и снижая эффективность применения. Для обеспечения совместного функционирования различных радиоэлектронных средств при дальнейшем развитии техники требуется преодоление этой тенденции. Направление радиоэлектроники, обеспечивающее одновременную и совместную работу различного радиотехнического, электронного и электротехнического оборудования получило название электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС).

Обострение проблемы ЭМС обусловлено следующими причинами:

• возрастание общего числа одновременно действующих радиотехнических устройств, в особенности, устанавливаемых на подвижных объектах;

• повышение мощности радиопередатчиков, при достижении некоторыми типами десятков мегаватт;

• расширение полосы частот, используемых многими современными радиосредствами;

• увеличение загрузки диапазона радиочастот;

• широкое внедрение электронных средств автоматического управления, контроля диагностики и т.д. на основе аналоговой и цифровой техники (ЭВМ и спецпроцессоры);

• увеличение оснащенности подвижных объектов радиоэлектронными средствами, в особенности кораблей, самолетов и космических аппаратов, при возрастании плотности компоновки аппаратуры;

• ухудшение условий функционирования РЭС, установленных на летательных аппаратах, которые оказываются в зоне прямой видимости наземных РЭС, расположенных на значительной территории;

• расширенное развитие сотовой радиотелефонной связи.

Проблемы электромагнитной совместимости становятся актуальными в связи с бурным ростом числа новых РЭС, используемых в коммерческих и административных целях, а также находящихся в личном пользовании. Кроме того, предстоящее вступление России в ВТО ставит перед создателями радиоэлектронной аппаратуры обеспечение ее соответствия требованиям международных стандартов в области ЭМС.

Проблема ЭМС РЭС является одной из важнейших проблем радиоэлектроники. Невозможно заниматься проектированием, созданием и эксплуатацией РЭС различного назначения без учета условий их ЭМС. Специалист в области радиоэлектроники должен знать принципы обеспечения ЭМС РЭС и использовать эти знания в практической деятельности. Для дальнейшего развития радиоэлектроники задача обеспечения ЭМС имеет не меньшее значение, чем обеспечение надежности или миниатюризация РЭС.

При рассмотрении ЭМС должен охватываться широкий круг вопросов - от специфических особенностей радиотехнических систем до конструирования и технологии производства, причем с учетом технических, экономических, метрологических и организационных аспектов.

Цель дисциплины - изучение закономерностей и процессов, происходящих в радиоэлектронных средствах и системах, обусловленных электромагнитным взаимодействием ее элементов при наличии помех, а также методов и способов обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) аппаратуры и ее составных частей.

Целью данного учебного пособия является изложение необходимого минимума знаний в области ЭМС РЭС. В результате освоения данного курса студент должен:

• изучить проблемы ЭМС; причины возникновения помех; методы описания источников и рецепторов помех, а также каналов распространения помехонесущих полей;

• понять закономерности и процессы, происходящие в РЭС и обусловленные взаимодействием его составных частей и элементов при наличии помех; особенности обеспечения ЭМС на различных иерархических уровнях;

• получить представление о свойствах и характеристиках различных элементов РЭС, влияющих на процессы создания помех, и подверженности этих элементов помехам;

• изучить принципы, основные методы и средства анализа показателей ЭМС;

• освоить основные направления обеспечения ЭМС; технические и организационные мероприятия обеспечения ЭМС;

• получить представления об эффективном использовании радиочастотного ресурса; о методах организации управления в совокупностях РЭС с целью обеспечения совместимости; об организационных аспектах, стандартах и нормативных документах в области ЭМС; о метрологическом обеспечении и измерениях в области ЭМС.

Изучение курса ЭМС РЭС должно способствовать выработке системы взглядов, заключающейся в необходимости учета создаваемых помех и подверженности им при решении любых задач разработки, конструирования, производства и эксплуатации РЭС.

Данная дисциплина опирается на знания, полученные в курсах "Радиотехнические цепи и сигналы", "Электродинамика и распространение радиоволн", "Радиоприемные устройства", "Радиопередающие устройства", "Устройства СВЧ и антенны".

Последние монографии и учебники по курсу ЭМС РЭС [1-11] выпущены до 1991 г.

Отсутствие новых изданий по проблеме электромагнитной совместимости обусловило необходимость написания данного учебного пособия.

Данный курс входит в учебные планы специальностей 200700 - "Радиотехника", 201200 - "Средства связи с подвижными объектами", 201600 - "Радиоэлектронные системы", 201800 - "Защищенные системы связи". Полезно данное пособие будет для студентов специальности 201100 - "Радиосвязь, радиовещание и телевидение" и других специальностей радиоэлектронного профиля, а также для операторов станций радиоконтроля, специалистов радиотехнического профиля.

В.И. Ефановым написаны подразделы: 1.8; 2.2.6; 3.2.2; 4.2.3 и раздел 6; А.А. Тихомировым - подразделы 1.1-5-1.4; 1.6; 2.1; 2.2.1^-2.2.4; 2.3; 3.1; 3.3; 3.4; 4.1; 4.2.1-5-4.2.2; 4.3; 5.1; 5.4-^5.6; совместно авторами написаны: введение, заключение и подразделы 1.5; 1.7; 2.2.5; 3.2.1; 4.2.4; 4.4; 5.2; 5.3.

Авторы выражают благодарность Генеральному директору ФГУП «Радиочастотный центр Сибирского федерального округа» Ю.Г. Нужному, за финансовую поддержку в издании пособия. Авторы также признательны сотрудникам Филиала ФГУП РЧЦ СФО по Томской области за техническую информацию по вопросам радиоконтроля, полезные советы и ценные замечания.

Скачать книгу Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012


143500, МО, г. Истра, ул. Шнырева, д. 57. Тел. (925) 790-73-23. E-mail: toroid2011@mail.ru