CC BY
571
УДК 666
ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС
М.А. Ромащенко
В статье рассматриваются основные аспекты современного состояния проблемы обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, дан их краткий обзор, сравнительный анализ и распределение по степени важности при решении задач обеспечения электромагнитной совместимости
Ключевые слова: электромагнитная совместимость, качество, надежность, конструирование
Рассмотрение вопросов обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) в современной радиоэлектронике становиться все актуальнее, из-за непрерывного увеличения числа сложных радиоэлектронных систем и комплексов, активно внедряющихся во все области жизни современного общества. Так, для обеспечения качества изделия при его разработке, современный конструктор-технолог просто обязан учитывать требования обеспечения ЭМС и возможность воздействия внешних источников электромагнитных помех (ЭМП). На практике уделение недостаточного внимания таким аспектам обусловлено как по формальным причинам, из-за отсутствия требований в техническом задании (ТЗ), так и по неясности причин возникновения ЭМП и степени их влияния, а также отсутствия методик позволяющих оптимально и эффективно проектировать РЭС с учетом ЭМС.
Анализ современного состояния проблемы обеспечения ЭМС РЭС показывает, что можно выделить основные аспекты, которые определяют ее научно-техническую основу. Рассмотрим содержание этих аспектов.
1. Радиочастотный ресурс (РЧР). Изучение
условий пользования радиоканалами различными радиослужбами и разработка принципов управления ресурсом, включая экономические концепции; установление закономерностей дальнейшего использования РЧР (прогнозирование);
совершенствование международной и национальной нормативно-технической документации (НТД), относящейся к пользованию ресурсом.
Международный документ «Регламент радиосвязи», определяющий возможную загрузку отдельных полос частот во всех диапазонах РЧР, подчеркивает принципиальную ограниченность этого ресурса и устанавливает необходимость его защиты «от загрязнения» помехами. Согласованные организационные мероприятия являются составной частью комплекса мероприятий по обеспечению ЭМС РЭС [1, 2].
2. Непреднамеренные электромагнитные помехи (НЭМП). Выявление источников и опреде-
Ромащенко Михаил Александрович - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (4732) 43-77-06, е-шай: [email protected]
ление энергетических, частотных и временных характеристик НЭМП, статистический анализ, обусловленный вероятностным характером помех, моделирование и изучение влияния среды на их распространение; изучение особенностей влияния НЭМП на работу различных приемников; совершенствование методов и средств измерений помех; создание НТД на допустимые уровни помех и реализация соответствующих стандартных требований. Очевидно, что число систем, использующих радиоканалы и устройства электронной техники, будет непрерывно возрастать, что приведет к возрастанию НЭМП и трудностям пользования РЧР вследствие его ограниченности, что влечет за собой необходимость совершенствования методов и способов помехозащиты.
3. Характеристики ЭМС. Выявление характеристик ЭМС различных радиоэлектронных, электротехнических и электронных средств, определение значений их величин, в том числе статистических, классификация и моделирование характеристик; создание НТД, регламентирующей допустимые характеристики, и реализация требований такой НТД в процессах разработки, производства и эксплуатации различных средств.
Технические характеристики любого РЭС можно разделить на две группы: функциональные, определяющие способность изделия (т. е. качество изделия как пригодность удовлетворять потребностям) и влияющие на ЭМС, определяющие способность изделия функционировать совместно и одновременно с другими изделиями в некоторой системе (выражающие системное качество изделия). К первой группе, например, можно отнести мощность радиопередатчика и чувствительность приемника. Ко второй - мощность побочного излучения на частоте гармоники передатчика и восприимчивость приемника к помехе на частоте побочного канала приема. Одной из причин возникновения проблемы ЭМС является несовершенство характеристик ЭМС различных РЭС.
Анализ характеристик ЭМС различных РЭС, включая их экспериментальные исследования, привел к созданию инженерных методов расчета и научному обоснованию возможности
совершенствования таких характеристик.
Подход к определению роли и значения какой-
либо характеристики ЭМС при решении задачи обеспечения ЭМС зависит от уровня, на котором решается задача. Принято рассматривать три уровня: межсистемной ЭМС - обеспечение ЭМС между отдельными автономными системами (например, системой космической радиосвязи и радиорелейной системой); внутрисистемной ЭМС -обеспечение ЭМС внутри сложного радиоэлектронного комплекса (например, между отдельными средствами, входящими в оборудование летательного аппарата); внутриаппаратурной ЭМС -обеспечение ЭМС внутри отдельного прибора (блока) между его узлами и компонентами (например, внутри блока радиопередатчика или внутри ЭВМ). Учет требований к ЭМС в процессе конструирования РЭС относится главным образом к двум последним уровням обеспечения ЭМС.
Качество РЭС надо оценивать по совокупности удовлетворения требований к функциональным характеристикам и характеристикам ЭМС. Последние требования должны закрепляться стандартами на характеристики (параметры) ЭМС.
4. Электромагнитная обстановка (ЭМО). Определение реальных электромагнитных условий, в которых функционирует или должно функционировать конкретное средство при наличии или отсутствии полезного сигнала на его сигнальном входе в случае действия (или возможного действия) НЭМП через этот вход или помимо него. Установление параметров ЭМО может быть аналитическим (прогнозирование) с помощью вероятностных, детерминированных или комбинированных и экспериментальных моделей ЭМО посредством измерения электромагнитных полей сигналов и помех, а также напряжений (токов) в цепях электропитания и коммутационных цепях в заданных частотных, пространственных и временных условиях. В соответствии с тремя уровнями обеспечения ЭМС рассматриваются и три вида ЭМО - созданные между системами, внутри системы (в которой функционируют ее элементы) и внутри аппарата (в которой функционируют его элементы).
5. Методы и способы обеспечения ЭМС систем и устройств. Чтобы обеспечить ЭМС РЭС реализуется комплекс организационных и технических мероприятий. Первые из них относятся главным образом к уровню межсистемной ЭМС и заключаются в рациональном выборе (распределении) частот радиоканалов для различных радиослужб, установлении частотнопространственного разнесения между РЭС с конкретными характеристиками ЭМС, определении места размещения средств и т. д. При этом выполняются соответствующие расчеты с учетом функциональных характеристик и характеристик ЭМС применяемых РЭС, а также ЭМО.
Технические мероприятия делятся на конструкторско-технологические и
схемотехнические. Первые из них реализуются в основном на уровнях внутрисистемной и внутриаппаратурной ЭМС, вторые - на всех
уровнях обеспечения ЭМС систем и устройств. Такие мероприятия могут быть аналитическими (анализ, расчеты, прогнозирование) и
практическими на всех уровнях с учетом реальной ЭМО, в которой функционирует РЭС или ее элементы. Это, например, аналитическое определение частотно-пространственных
разнесений между РЭС конкретной радиослужбы в так называемых парных и групповых ситуациях действия помех от радиостанций, прогнозирование помех внутри сложного комплекса средств (например, в бортовом комплексе самолета) или между узлами блока (прибора), расчет эффективности устройств помехоподавления и пр.
Методы и способы обеспечения ЭМС во многих случаях связаны с реализацией требований специальной НТД, в том числе стандартов, регламентирующих соответствующие организационные и технические мероприятия.
6. Измерения и испытания в области ЭМС. Развитие комплексной проблемы обеспечения ЭМС систем и устройств привело к новым задачам измерения значений радиотехнических и электротехнических величин, определяющих ЭМО и характеристики (параметры) ЭМС. Новые задачи привели к необходимости создания и промышленного выпуска нетрадиционной измерительной техники и особого испытательного оборудования. Это, например, анализаторы статистических распределений характеристик помех, стандартные измерители индустриальных помех и нестандартные регистраторы и имитаторы помех от нестационарных процессов в сетях питания, а также специальные камеры для испытаний устройств на создаваемые помехи и на влияние НЭМП от имитаторов помех с регламентированными характеристиками. Возникла также потребность в разработке особых методов измерений и испытаний радиоэлектронных, электротехнических и электронных средств. Это, например, статистические методы измерений, позволяющие определять законы распределения вероятностей значений энергетических, частотных и временных характеристик НЭМП от различных источников.
Особые задачи в измерительной технике стали неизбежными также из-за того, что измерения в области ЭМС при использовании аппаратуры с обычным ручным управлением оказались очень трудоемкими и неоперативными. Это привело к необходимости создания и широкого применения автоматизированных измерительно-
вычислительных комплексов (АИВК) для измерения помех, например, при экспериментальном определении ЭМО, и восприимчивости различных устройств к помехам, в том числе при серийном выпуске РЭС.
Новые научно-технические задачи появились и в области стандартизации методов и средств измерений и испытаний, а также при разработке метрологического обеспечения таких средств.
7. Методология создания и эксплуатации
средств с учетом ЭМС. Общая концепция методологии основана на системном подходе к решению задачи обеспечения ЭМС, т. е. на выявлении всех факторов, влияющих на ЭМС при совместном функционировании разрабатываемых (эксплуатируемых) РЭС с другими средствами (элементами) заданной системы, определении причин возникновения таких факторов и установлении связей и взаимодействия между ними. Системный подход приводит к многоплановости решения задачи обеспечения ЭМС на различных уровнях (системы, комплексы, аппаратура, элементы) и комплексности решений в двух основных направлениях - повышения помехозащищенности (и помехоустойчивости) приемников и снижения энергии помех в их источниках и среде распространения.
Частные концепции методологии учета ЭМС существенны для всех этапов разработки, производства и эксплуатации любых РЭС. Например, на каждом этапе необходимо составлять план работ по обеспечению ЭМС. К важным методологическим концепциям относится экономическая целесообразность учета ЭМС с самого начала разработки РЭС, реализация требований НТД в части ЭМС на всех этапах разработки изделий, создание более совершенной НТД, обеспечение контролепригодности РЭС по их параметрам ЭМС, функционирование специальных служб ЭМС, распространение знаний о научнотехническом направлении ЭМС, в том числе
изучение методов и способов обеспечения ЭМС в технических учебных заведениях и т. д.
К настоящему времени действует обширная номенклатура НТД в области ЭМС. Ее разработка проводилась на опережающей основе, что характерно как для международной, так и для национальной НТД. Она устанавливает нормы (требования) на характеристики ЭМС и на методы контроля продукции в части соответствия нормам. Стандартизация методов контроля и требований к измерительной аппаратуре позволяет обеспечивать повторяемость результатов контроля характеристик ЭМС в одинаковых условиях. При этом целесообразность практического внедрения стандартных норм должна определяться на экономической основе. Однако экономическая оценка до сих пор не проводится с необходимой полнотой, несмотря на то, что обеспечение ЭМС является экономическим фактором, нуждающимся во всестороннем обосновании.
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.
Воронежский государственный технический университет THE BASIC ASPECTS OF THE CURRENT STATE OF THE PROBLEM OF MAINTENANCE ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY RADIOELECTRONIC MEANS M.A. Romashchenko
In article the basic aspects of a current state of a problem of maintenance of electromagnetic compatibility of radio-electronic means are considered, their short review, the comparative analysis and distribution on importance degree is given at the decision of problems of maintenance of electromagnetic compatibility
Key words: electromagnetic compatibility, quality, reliability, designing
1
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
