Электромагнитная совместимость


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
им. проф. М.А. БОНЧ- БРУЕВИЧА
ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ


ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА







Выполнил студент группы Р-21з

№ студенческого билета ****21







САНКТ ПЕТЕРБУРГ

2008

Задача 1. Расчет допустимых энергетических характеристик передатчиков радиорелейных систем (РРС) и спутниковых систем (СС)

Таблица 1 Исходные данные задача 1

№ студенческого билета

023221

fррс, ГГц

4,2

fзс, ГГц

5,7

A

1,5

fсс, ГГц

10,7

βо, град

0.7


Схема образования помех между радиорелейными системами (РРС) и спутниковыми (СС) приведена на рисунке 1, где буквой П с индексами обозначены взаимные мешающие излучения передатчиков РРС и СС на приемники соответственно СС и РРС. Использование одинаковых частот приводит к необходимости предусматривать ряд ограничений на допустимую мощность сигналов, используемых в передатчиках упомянутых систем.

Рисунок 1 Схема образования помех между радиорелейными системами (РРС) и спутниковыми (СС)

1. Для РРС по рекомендациям международного союза электросвязи (МСЭ) таким ограничением является максимально допустимая мощность передатчика РРС:


13, fррс ≤ 10 ГГц

Р[дБВт] =

≤ 10, fррс > 10 ГГц


Возьмем для РРС 4.2 ГГц. Р[дБВт] = 13 (20 Вт).

Величина эквивалентно изотропно излучаемой мощности (ЭИИМ):

ЭИИМ = РG

ЭИИМ[дБВт] = 10lg(Р[Вт]G),

где G – коэффициент усиления передающей антенны.

Для передатчиков РРС должно выполняться условие:

ЭИИМ[дБВт] ≤ 55.

Задавшись максимально допустимой мощностью передатчика РРС, находим максимально допустимую площадь раскрыва передающей антенны.

Для этого нужно рассчитать максимально допустимую величину коэффициента усиления передающей антенны:


G[дБ] = ЭИИМ[дБВт] – Р[дБВт] = 55 - 13 = 42


Далее выполнить расчет коэффициента усиления антенны


G = 100,1G[дБ]= 100,1 42 = 10 4,2 = 15, 8 103


Площадь раскрыва антенны передатчика РРС при использовании максимально допустимой мощности передатчика.

Подставляем в

S = Gλ2 / 4 π = 15.8 103 ( 7 10-2)2/ 4 3.14 = 6.28 м2

где λ – длина волны для частоты РРС fррс (Табл 1).

2. Для земных передающих станций ограничение мощности определяется углом возвышения антенны βо к горизонту. Согласно рекомендациям МСЭ предельно допустимая мощность передатчика . Для βо = 0.7о

Рзс [дБВт] = (40 + 3 βо), 00 ≤ βо ≤ 50.

Рзс [дБВт] = (40 + 3 0.7) = 42.1

Рассчитать максимально допустимую мощность передатчика земной станции в кВт для частоты fзс.

Рзс = 100,1 42.1 = 16.2 кВт

3. Для бортовых передатчиков СС основным является предельно допустимая величина плотности мощности сигнала в полосе частот 4 кГц (в частности, мощность несущей), создающей существенные помехи для РРС. Требуется рассчитать предельно допустимую ЭИИМ передатчика спутника в зависимости от вышеупомянутого параметра для спутника, находящегося на геостационарной орбите на расстоянии r = 37000 км.

Мощность передатчика спутника

Р [Вт] = АРдс,

где Рдс – мощность сигнала в полосе частот 4 кГц,

А≥ 1 – коэффициент, приведенный в табл 1, согласно варианту расчета. А=1.5, если модуляция сигнала отсутствует.

Максимально допустимая ЭИИМ передатчика спутника

PG = 4πr2pдопА,

где pдоп - предельно допустимая величина плотности потока мощности сигнала на Земле, которая для углов βо ≤ 50 приведена в табл. 2

Таблица 2

рдоп, дВВт/ м2, для полос частот fсс, ГГц

3,4……7,55

10,7……11,7

12,5……12,75

–152

–150

–148

Величина ЭИИМ должна быть рассчитана в дБВт. Пусть А = 1.5. Получим PG [дБВт] = 10 log (4 π 1.5) + 20 log (37 103 103) – 150 = 14 (25Вт)

Задача 2. Расчет уровней излучений передатчиков на гармониках и субгармониках.

Таблица 3 Исходные данные задача 2

№ студенческого билета

023221

№ гармоники и субгармоники n

3

Частота основного излучения, МГц

1500

Мощность основного излучения, дБмВт

70

  1. Частоты гармоники и субгармоники в соответствии с вариантом задания согласно табл. 3

  2. Уровень средней мощности излучения на гармониках и субгармониках, пользуясь аппроксимирующей функцией:

Рги(fn) = Рои(fот) + Vги lg n + A ги,

где Рги(fn) – мощность излучения на частоте fn = n fот; Рои(fот) – мощность основного излучения; Vги – коэффициент, характеризующий скорость убывания спектра гармоник; A ги – постоянный коэффициент (табл. 4). № =3, Ризл = 70дБм, Полоса частот > 300 МГц

Рги(fn) = 70 - 60 log3 – 40 = 1.37 дБм

Уровень излучения должен быть пересчитан в мВт. 100,1 Рги(fn) [дБм] = 100.137 = 1.37 мВт

  1. Пределы изменения уровней излучений гармоник и субгармоник, определяемые среднеквадратичной величиной отклонения σ (табл 4). Для нормального распределения это гарантирует пределы изменения в 84% случаев. Рассчитать пределы изменений уровней излучений гармоник в мВт относительно расчетного.

Таблица 4

Полоса частот, МГц

Коэффициенты и σ

ГИ (fn = nfот)

СИ (fn = fот /n)

Vги, дБ/дек

А, дБ

σ, дБ

Vги, дБ/дек

А, дБ

σ, дБ

<30

–70

–20

10

20

–80

10

30…..300

–80

–30

15

20

–80

10

>300

–60

–40

20

20

–80

10

Примечание. ГИ и СИ – излучения соответственно на гармониках и субгармониках

Пределы изменений уровней излучений гармоник в дБм относительно расчетного.

Рги + σ и Рги - σ или Рги + 20 и Рги - 20 или -6 + 20 и -6 – 20 или 14 и -26.

В мВт получим

100,1 14 и 100,1 -26 или 25 мВт и 0,0025 мВт

Излучения на субгармониках – излучение на частотах fn = fот / n. Они характерны для передатчиков, излучение которых формируется из низкочастотных колебаний гетеродинов, например, передатчиков РРС КУРС. Расчет проводиться по формуле (2.3)

Рги(fn) = 70 + -20 log3 – 80 = - 19.5 дБм

В мВт Рги = 0,011 мВт

Пределы изменений уровней излучений гармоник в дБм относительно расчетного.

Рги + σ и Рги - σ или Рги + 10 и Рги - 10 Аналогичный перерасчет дает пределы 0,0011мВт и 0,11мВт

Задача 3. Расчет восприимчивости побочных каналов приема (ПКП).

Таблица 5 Исходные данные задача 3

№ студенческого билета

023221

Частота настройки f, ГГц

8

Шумовая полоса Вш, МГц

2

Преобразование сигнала

fпч =fc –fг

Промежуточная частота fпч, МГц

1200

Частота настройки fc =8ГГц, fпч = 1200Мгц, Вш =2Мгц

  1. Рассчитать реальную чувствительность приемника (применительно к приемнику цифровой РРС):

РАр =kT0BшNшh2c,

где k = 1,38 10–23 Вт/Гц град - постоянная Больцмана, Т0 = 293 К, Вш – шумовая полоса, значение которой приведено в табл. 5; Nш – коэффициент шума приемника (для расчетов h2c = 26 дБ, Nш = 3).

РАр = 1,38 10-23 293 2 106 3 400 = 9.2 10-12 Вт или 9.2 10-9мВт

Пусть fпч = fc - fг

  1. Расчет частоты ПКП для преобразования помехи:

qfп + pfг = f пч ± Вш /2,

где q, p – любые целые числа положительные и отрицательные,

fп , fг – частоты помехи и гетеродина.

Для данной задачи:

q = –p = 1, –1, 2, –2, 3, –3, 4, –4.

qfп - qfг = f пч ± Вш /2.

Получим частоты ПКП:

fп = fг + (f пч ± Вш /2)/ q.

Привести частоты и рисунок панорамы побочных каналов согласно данным задания.

fпч = fс fг Панорама побочных каналов


2 1 0.66 0.5 0.5 0.66 1 2







5.6 6.2 6.4 6.5 6.8 7.1 7.2 7.4 8

  1. Рассчитать средние значения восприимчивости для значений частот ПКП, вычисленных в п. 2, при использовании аппроксимации:

Wв = Р0 (fOR) + Vв lg(f / fOR) + Ao,

Где Р0 (fOR) = РАр – реальная чувствительность приемника на частоте fOR, , дБмВт; коэффициент, характеризующий скорость убывания восприимчивости по мере удаления ПКП от частоты настройки fOR, дБ/дек.

В расчетах А0 = 80 дБ,


–20, f < fOR ,

Vв[дБ/дек] =

20, f > fOR

Значение восприимчивости ПКП определяется видом нелинейности преобразователя частоты и типом преобразователя частоты, которые не учитываются в данной задаче. Для зеркального канала А0 = 6 дБ.

Из fпч = fc - fг получим fг = fс- fпч = 8-1.2 = 6.8 ГГц

Ро дБмВт = 10 log (9.2 10-9) = - 80 Для частот f = fг + 0,5 fпч = 6.8 + 0.6 = 7.4 ГГц

и f = fг - 0,5 fпч = 6.8 – 0.6 = 6.2 ГГц

Wв = Р0 (fOR) + Vв lg(f / fOR) + Ao = -80 – 20 log(6.2/8) + 80 = 2.21 дБм. Они мало меняются, т.к. учитывается только входная цепь и не учитываются нелинейности ПРЧ.

Контрольные вопросы

  1. Чем обусловлена восприимчивость ПД к помехам?

  2. В чем заключаются особенности автоматизация управления использования РЧР?






Литература

  1. Буга Н.Н. и др. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств; Учеб. Пособие для вузов. М.: «Радио и связь», 1993. –240 с.

  2. Виноградов Е.М. и др. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Л.: Судостроение, 1986. –263 с.

  3. Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств М.: Радио и связь, 1984. –336 с.

  4. Калашников Н.И. и др. Системы радиосвязи . М.: Радио и связь, 1988. –325 с.

ċ
ЭМС_методичка.rar
(5689k)
alex zaharenkov,
19 сент. 2008 г., 14:17
Ċ
alex zaharenkov,
19 сент. 2008 г., 12:31
Comments