Эти обстоятельства требуют внимания к проблеме ЭМС со сторо ны не только профессиональных ученых и организаторов этого профиля, но и самого широкого круга инженеров и специалистов, занятых разработкой, производствам, эксплуатацией РЭС и даже коммерческой деятельностью в области электротехники и радио
электроники
1.2. Понятие радиочастотного ресурса
Любое техническое средство, использующее в процессе фун кционирования электромагнитные процессы, генерирует электри ческие колебания определенного вида с целью воздействия ими на другие технические средства (или их элементы или биологические объекты) Эти воздействия преследуют те или иные цели, связан ные с передачей информации, ее обработкой, разрушением инфор мации, изменением свойств материалов и т д В любом случае со
здаваемые ими электромагнитные поля должны существовать в пределах определенной области пространства, например в зоне
работы телевизионного центра, в пределах платы микропроцессо ра или рабочей камеры СВЧ-печи Эти электромагнитные процес сы должны иметь определенный спектральный состав, соответству
ющий выполнению задач, а также создаваться в пределах опреде
ленных временных интервалов.
Таким образом, любое техническое средство, использующее электромагнитную энергию для выполнения своих прямых функ ций, создает электромагнитные поля, локализованные в пределах
определенной области пространства, полосы частот и интервала
16
вать большие и сверхбольшие интегральные цифровые микросхе мы невысокой стоимости. Этот прогресс вызвал бурное развитие средств цифровой вычислительной техники, включая ее примене ние для управления многочисленными техническими средствами -
автомобилями, бытовой аудио-телеаппаратурой, медицинской электроникой и т д.
Наконец, прогресс микроэлектроники привел к перевороту в технике телекоммуникаций, в том числе проводной и мобильной
связи Роль вопросов ЭМС на данном этапе остается исключитель ной важной Более того, усилилась роль международной коорди нации усилий стлан в части технической политики в области ЭМС
реагировать на них, если их уровни превышают некоторое поро говое значение, соответствуют определенной полосе частот и про странственному положению и ориентации Можно считать, что любое техническое средство, являющееся объектом внешнего элек тромагнитного воздействия, обладает определенной избиратель ностью по частоте, времени и пространственным координатам Это интерпретируется как существование некоторой области Qpri; в пространстве V-F-T, в пределах которой данное средство спо собно реагировать на внешние электромагнитные воздействия
Рис 1 1 Области, занимаемые ИП и РП в пространстве V-F-T
----- — |
- соответствуют области |
в которых интенсивность ЭМП |
|
превышает фоновый уровень |
- - - |
- полосы «прозрачности» рецепторов |
|
17
времени Введем в рассмотрение многомерное пространство, ко ординатами которого являются пространственные координаты, частота и время. Функционирование некоторого z-го техническо го средства, создающего электромагнитные поля, можно интер претировать как использование им определенной области QHni в этом пространстве (рис 1 1) Указанная область соответствует ча сти этого пространства, для которой уровень электромагнитного поля превышает некоторую заданную величину, например, уро
вень естественного фона электромагнитного поля С другой стороны, техническое средство, подвергающееся
действию извне некоторых электромагнитных полей, способно
Таким образом, область Qp представляет собой полосу «про зрачности» рецептора как фильтра с определенной избирательно стью по частоте во времени и пространственным координатам. Если некоторое i-e средство - источник, создающее электромаг нитные поля, осуществляет намеренное воздействие на i-e средстворецептор, этому соответствует пересечение областей £1ИП; и ОрП;:
П ^РП; |
(1-1) |
здесь о - знак пустого множества.
Таким образом, факту намеренного воздействия соответству ет пересечение одноименных областей, занимаемых источником и соответствующих рецептору. Соответственно, если в паре г-й ис точник - у-й рецептор, намеренное воздействие не должно иметь место, но возникает в силу тех или иных причин, чему соответ
ствует пересечение разноименных областей ОИП; и Е>рП/:
(1-2)
Это можно интерпретировать как нарушение электромагнит
ной совместимости у-го рецептора с z-м источником. Соответственно, при отсутствии воздействия:
^ИП; Г) |
~ 0’ |
(1-3) |
что можно интерпретировать как совместимость указанной пары — «z-й источник -у-й рецептор».
Представление множества технических средств областями «передачи» и «приема» в пространстве, с координатами «частота, время, пространственные» и приведенная интерпретация наличия или отсутствия воздействий источников на рецепторы позволяет сделать следующие выводы:
-совокупность возможностей размещения в пространстве, по частоте и во времени непересекающихся областей, соответствую
щих электромагнитным полям отдельных технических средств, определяется понятием «радиочастотный ресурс»;
-любое техническое средство, использующее электромаг нитные процессы в диапазоне радиочастот и ниже, занимает по частоте, во времени и в пространстве область конечных разме ров, которая не может быть использована другими технически ми средствами. Таким образом, любое упомянутое здесь техни
18
ческое средство использует в некоторой его части радиочастот ный ресурс;
- радиочастотный ресурс является ограниченным природным ресурсом, требующим экономного обращения;
— проблема электромагнитной совместимости технических
средств в значительной мере состоит в организации и обеспечении
эффективного использования техническими средствами радиоча стотного ресурса.
Обратимся к интерпретации понятия «эффективное использо вание радиочастотного ресурса». Различным функционирующим техническим средствам соответствует определение области в про странстве «пространство-частота-время», пересечения которых со ответствуют возможности нарушения совместной работы. Потому одно из принципиальных направлений усилий для обеспечения ЭМС состоит в организации рационального использования ресурса раз личными средствами, что может интерпретироваться как рациональ
ное «размещение» областей Qlffll и 0РП/ соответственно простран ственным координатам в частотной области и во времени.
Другим, не менее важным направлением является сокраще ние, по возможности, протяженности областей ОИП; и Т>рп„ т.е. раз меров областей, занимаемых электромагнитными полями источ ников, и областей, соответствующих полосам прозрачности рецеп торов по частоте, в пространстве и во времени. Для выполнения основных функций каждому техническому средству-источнику
требуется создать электромагнитные поля требуемой интенсивно сти в пределах вполне определенной, заданной области простран ства (и времени). Спектральный состав этого поля определяется характером и параметрами передаваемой информации, причем
существует определенное значение ширины занимаемой полосы частот, необходимой для выполнения основных функций.
Таким образом, каждому техническому средству соответству ет некоторая область ^ип,„ минимальной протяженности. В реаль
ных условиях размеры занимаемых областей |
всегда превыша |
ют необходимые значения Qm„,. Аналогичное можно сказать и о свойствах рецепторов, для каждого из которых можно определить значение минимально необходимой протяженности области £1РПнГ В реальных условиях всегда имеет место превышение размеров
19
занимаемой области ОРП„7 над необходимым значением ОРПн7. Ука занные превышения, очевидно, ухудшают возможности обеспече ния совместной работы различных средств. Завышенные значения занимаемых полос частот и областей пространства, в принципе, мо гут быть снижены без ухудшения выполнения техническими сред ствами своих основных функций, так как они являются в той или иной мере следствием технического несовершенства устройств-ис точников и устройств-рецепторов. Напротив, размеры необходимых
областей |
и ОРПн7 не могут быть сокращены без ухудшения фун |
кциональных показателей при выбранном принципе действия. Любое техническое средство, выполняющее некоторые фун
кции, имеет две группы показателей:
-функциональные, определяющие выполнение заданных фун кций с требуемым качеством в отсутствие воздействия помех со стороны других средств;
-показатели ЭМС, определяющие возможность создания непреднамеренных помех и степень подверженности их действию со стороны других технических средств.
Приведенное разделение, несмотря на некоторую условность, отражает весьма важную сторону: функциональные показатели непосредственным образом определяют качество выполняемых функций, показатели ЭМС, напротив, не имеют прямого отноше ния к выполнению основных функций, они определяют возмож ность создания непреднамеренных помех источниками и подвер женность рецепторов действию помех.
1.3. Факторы, влияющие на ЭМС технических средств
Воздействие непреднамеренных помех на устройства, являю щиеся рецепторами, (рис. 1.2) определяется следующими обстоя тельствами:
• существуют источники помех, характеризуемые значения ми мощностей Pmj, создающие помехи на любых частотах, в том числе и на рабочих. Электромагнитные поля, создаваемые РЭС, можно условно разделить на основные, определяемые функцио нальным назначением данного средства, и нежелательные, обус ловленные его техническим несовершенством. Например, радио передающие устройство должно создать излучение только в опре
20