Измерение эмиссии излучаемых помех РЭС в задачах обеспечения ЭМС

УДК 666

ИЗМЕРЕНИЕ ЭМИССИИ ИЗЛУЧАЕМЫХ ПОМЕХ РЭС В ЗАДАЧАХ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС

М. А. Ромащенко

В статье рассматриваются основные аспекты при проведении измерений на эмиссию излучаемых помех радиоэлектронных средств при решении задач обеспечения электромагнитной совместимости. Даны краткий обзор технических средств, необходимых для проведения измерений, и рекомендации по оборудованию испытательной площадки

Ключевые слова: электромагнитная совместимость, измерения, надежность, испытание

Один из аспектов обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС), который в значительной степени затрудняет овладение методами ее обеспечения, состоит в том, что проведение испытаний, связанных с обеспечением ЭМС, основано на использовании множества технических приемов.. Спектральные составляющие электромагнитных явлений, учитываемых при обеспечении ЭМС, могут иметь частоты,

значительно превышающие 1 ГГц, и поэтому обычные и хорошо известные методы измерений, применяемые для изделий работающих на низких частотах или цифровых методах обработки, оказываются совершенно непригодными. [1]

Измерение эмиссии радиочастотных помех Для облегчения измерений и анализа можно предположить, что эмиссия излучаемых радиочастотных помех преобладает на частотах выше 30 МГц, а эмиссия кондуктивных помех преобладает на частотах ниже 30 МГц. Это обусловлено типичными длинами соединительных проводников используемых в радиоэлектронных средствах (РЭС).

При проведении испытаний на помехоэмиссию необходимо, чтобы испытуемое РЭС было размещено в контролируемой электромагнитной обстановке и функционировало при нормальных рабочих условиях. Если задача состоит в том, чтобы провести испытания изделия как отдельного технического средства (не как части системы), то должно быть предусмотрено специальное экранирование подключаемого к испытуемому изделию оборудования (при его наличии) для его отделения от изделия и средств измерений. [2]

Режимы работы испытуемого РЭС, как правило, устанавливаются таким образом, чтобы уровень создаваемых помех был максимальным. Указанный режим работы не всегда легко определить заранее, поэтому возможно, проведение некоторых предварительных испытаний. Кроме того, при одном режиме работы испытуемого РЭС возможно создание значительных помех в одной части спектра, в то время как другой режим может привести к генерации значительных помех в иной полосе частот. В целом ответственность за

Ромащенко Михаил Александрович - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (4732) 43-77-06, e-mail: muratovav@kipr.vorsu.ru

установление рабочих условий при испытаниях несет изготовитель изделия.

Средства измерений

В качестве средств измерений при проведении испытаний РЭС на помехоэмиссию используются:

- измерительный приемник

- анализатор спектра

- преселектор

- следящий генератор

- детекторы пиковых, средних и

квазипиковых значений

При проведении любых измерений на помехоэмиссию РЭС необходимо преобразование измеряемой переменной величины в значение высокочастотного напряжения, которое может быть подано на вход измерительного прибора. Измеряемые переменные величины относятся к одному из трех видов:

- напряженность электромагнитного поля излученной помехи;

- напряжение кондуктивной помехи в кабеле;

- сила тока кондуктивной помехи в кабеле.

Такое преобразование осуществляется при

помощи преобразователей следующих видов:

- антенна, рамочная антенна, антенна Ван-

Вина

- эквивалент нагрузки

- поглощающие клещи и токосъемник

- пробник поля ближней зоны

- сканирующее устройство поля ближней зоны. [2]

Проведение измерений на эмиссию излучаемых помех

Испытания на соответствие нормам излучаемых радиочастотных помех предлагается проводить на открытой испытательной площадке. Такая площадка обладает установленными

характеристиками радиочастотного затухания между излучающей и измерительной антеннами (указанное затухание известно, как затухание площадки). Для того чтобы избежать нежелательного влияния на результаты измерений, поблизости от испытательной площадки не должно быть объектов, которые могут отражать радиочастотное электромагнитное излучение. Размеры испытательной площадки СИСПР показаны на рис. 1.

2Ь

1,73Ь

Граница зоны свободной от Максимальные

отражающих предметов размеры антенны

Рис. 1. Открытая испытательная площадка

Эллипс на рисунке определяет поверхность, которая должна быть плоской и свободной от отражающих объектов. На практике для обеспечения хорошей повторяемости результатов, получаемых на различных испытательных площадках, желательно, чтобы от отражающих объектов была свободна значительно большая площадь. Это означает, что помещения, в которых размещается контрольное и испытательное оборудование, должны быть расположены на определенном расстоянии от испытательной площадки. Альтернативным способом является размещение указанных помещений ниже уровня пластины заземления непосредственно под ней. Это достигается либо размещением этих помещений под землей, либо использованием в качестве испытательной площадки плоской крыши существующего здания.

Поскольку исключить отражения от земли при использовании испытательной площадки

невозможно, этим отражениям придается регулярный характер за счет применения пластины заземления. Желательно изготавливать пластину заземления из сплошных металлических листов, сваренных между собой, хотя это и может быть непрактичным. Пригодна электрически соединенная проволочная сетка, так как она легко высыхает после дождя и сопротивляется короблению при высоких температурах. Отверстия или зазоры не должны превышать 0,1X. Обычная проволочная сетка непригодна, если отсутствует электрическое соединение при каждом перекрещивании проволок.

Измерительное расстояние ё между испытуемым изделием и приемной антенной

определяет общие размеры испытательной площадки и, следовательно, ее стоимость. Существует три общепринятых измерительных расстояния Ь 3, 10 и 30 м. [3]

Нормализованное затухание площадки

Затухание площадки представляет собой вносимое затухание, измеряемое между зажимами двух антенн, расположенных на испытательной площадке, при условиях, что высота установки одной из антенн изменяется в определенных пределах и обе антенны имеют одну и ту же поляризацию. Величина затухания измеряется в децибелах для каждой частоты, на которой проводятся измерения. Из указанной величины вычитаются коэффициенты калибровки передающей и приемной антенн для того, чтобы получить нормализованное затухание площадки, которое должно характеризовать лишь качество самой площадки вне всякой связи с применяемыми антеннами или измерительными приборами.

Нормализованное затухание площадки измеряется как для горизонтальной, так и для вертикальной поляризации. Передающая антенна устанавливается на высоте 1 м (для широкополосных антенн), высота установки приемной антенны изменяется в определенных пределах (от 1 до 4 м). Цель изменения высоты приемной антенны при измерении затухания площадки, так же как и при проведении испытаний продукции, заключается в том, чтобы нулевые значения принимаемого сигнала, вызванные воздействием на антенну в противофазе прямого и отраженного от земли лучей, были исключены из процесса измерений. Заметим, что

изменения высоты приемной антенны как при измерении затухания площадки, так и при проведении испытаний продукции на соответствие нормам эмиссии излучаемых помех, не преследуют цели измерить или правильно воспроизвести зависящие от высоты антенны изменения уровня сигнала, излученного непосредственно от источника.

На рис. 2 показана установка для измерения нормализованного затухания площадки. В соответствии с рисунком процедура измерений заключается в том, чтобы зафиксировать значение сигнала, когда кабели в точках 1 и 2 соединяются друг с другом, что дает значение V , и когда

DIRECT

кабели подключены к антеннам и приемная антенна

сканирует по высоте, что дает значение VSITE.

Значение нормализованного затухания площадки NSA в децибелах определяется выражением NSA — V — V — A — A где A A -

lyusi г DIRECT v SITE лFT лFR’ F^ ^FR

коэффициенты калибровки передающей и приемной антенн. Испытательная площадка должна рассматриваться в качестве приемлемой, если нормализованное затухание площадки, измеренное при горизонтальной и вертикальной поляризации, находится в пределах ±4 дБ от теоретического значения нормализованного затухания.

Большое внимание должно быть уделено методу измерений нормализованного затухания площадки.

2

прямая волна

отраженная

волна

выход

следящего

генератора

Вход

анализатора

спектра

Рис. 2. Установка для измерения нормализованного затухания площадки

І

Важнейшими аспектами здесь являются:

- коэффициенты калибровки, которые должны соответствовать применяемому методу измерений, связанному с отражениями от земли;

- симметрия антенн и расположение кабелей, которые должны обеспечить минимальное влияние антенных кабелей;

- ошибки, вызванные рассогласованием, для минимизации которых необходимо использовать аттенюаторы на зажимах каждой антенны.

Литература

1. Регламент радиосвязи. Междунар. Союз

Электросвязи. М.: Радио и связь, 1985. Т.1. 511 с.

2. Регламент радиосвязи. Приложения, резолюции и рекомендации. Междунар. Союз Электросвязи. М.: Радио и связь, 1986. Т.2. 747 с.

3. Уильямс Т. ЭМС для разработчиков продукции. М.: ИД «Технологии» , 2003. 540 с.

Воронежский государственный технический университет

THE MEASUREMENT OF ISSUE OF RADIATED HINDRANCES RADIOELECTRONIC MEANS IN PROBLEMS OF MAINTENANCE ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY

M.A. Romashchenko

In article the basic aspects are considered at carrying out of measurements on issue of radiated hindrances of radioelectronic means at the decision of problems of maintenance of electromagnetic compatibility. The short review of necessary means of measurements necessary for carrying out and the recommendation about the equipment of a test platform is given

Key words: electromagnetic compatibility, measurements, reliability, test

Служебный адрес - 394026, Воронеж, Московский пр-т, 14, ВГТУ, кафедра КИПРА. Тел - 43-77-06

Домашний адрес - 394053, Воронеж, Московский пр-т, д.95, кв.42, Ромащенко М. А. Тел - 66-89-92