Материал: Ю.Е.СЕДЕЛЬНИКОВ - Электромагнитная совместимость

может привести к положительным обратным связям при отраже­ нии волн от концов или неоднородностей замедляющей системы.

В узкополосных усилительных приборах ЛОВ М- и О-типа условия паразитной генерации одновременно могут быть выпол­ нены за пределами полосы электронной перестройки в течение фронта или спада модулирующего напряжения.

Мощность и значение частоты паразитного излучения трудно

предсказуемы и могут иметь значительный разброс даже в группе

однотипных устройств. В последние годы достигнуты значительные успехи в разработке методов, направленных на исключения причин

возникновения паразитных колебаний или существенное ослабле­ ние их в ЭВП с длительным взаимодействием. Однако и во вновь разработанных ЭВП (в основном в приборах М-типа) отмечаются еще достаточно высокие уровни паразитных колебаний, нередко достигающие -30...-40 дБ относительно основного колебания.

Комбинационное радиоизлучение - побочное радиоизлучение, возникающее при воздействии на нелинейные элементы радиопе­ редающего устройства колебаний на частотах несущих или фор­

мирующих несущую частоту, а также гармоник этих колебаний. Комбинационные излучения имеют место главным образом в ра­ диопередатчиках, в которых применяется возбудитель, создающий сетку рабочих частот нелинейными преобразованиями вспомога­ тельных стабилизированных по частоте колебаний. Здесь на нели­ нейный элемент радиопередатчика поступают колебания с часто­

тами /р/,,/3, ..., находящиеся обычно в декадном соотношении: f2=lQfx,f3=10f2, ... В результате их смешения возникают различ­ ные комбинационные составляющие с частотами /ком6= |±

± m2f2±... |. Выходной фильтр выделяет необходимую частоту, осуществляя возбуждение широкополосного оконечного каскада

стабилизированным колебанием. Поскольку избирательные свой­

ства любого фильтра конечны, он лишь частично подавляет ос­ тальные неиспользуемые колебания. После усиления в оконечном устройстве (с учетом его избирательных свойств) эти колебания проявляются в виде нежелательных излучений с соответствующи­ ми частотами.

Другой причиной возникновения комбинационных излуче­ ний может быть многочастотный режим радиопередатчика. В мно-

36

гочастотном режиме работы усилителей мощности наиболее опас­ ными являются комбинационные колебания третьего порядка, возникающие из-за нелинейности характеристик усилителей на частотах:

Л_р/Р1-Л2,

где f v - несущие частоты первого и второго сигналов.

Физическая природа возникновения этих сигналов та же, что

ив возникновении интермодуляционных излучений. В режиме максимального кпд оконечных каскадов усилителя мощности от­ носительные уровни комбинационных составляющих третьего порядка практически не зависят от типа электронного прибора

имогут достигать значений порядка -10...-14 дБ.

Уровни комбинационных излучений имеют наибольшие зна­ чения в полосе частот, соответствующей полосе пропускания око­ нечного усилителя, и довольно быстро убывают за ее пределами. В ряде случаев значительные уровни комбинационных колебаний

на выходе радиопередатчика могут возникнуть на гармонике несущей частоты информационного сигнала, если частота гармо­

ники также попадает в полосу пропускания усилителя мощности. Амплитуды комбинационных составляющих зависят, в основном, от схемы синтезатора. Наиболее совершенные из них, использующие цифровые методы деления частоты и активные фильтры в виде кас­ кадов, охваченных частотной и фазовой автоподстройкой частоты, имеют уровни комбинационных излучений порядка 80 ... 120 дБ относительно мощности основного радиоизлучения.

Интермодуляиионное радиоизлучение - побочное радиоизлу­ чение, возникающее в результате воздействия на нелинейные эле­ менты высокочастотного тракта радиопередающего устройства

генерируемых колебаний и внешнего электромагнитного поля (от другого радиопередатчика). В определенном смысле они являют­

ся результатом нарушения работы радиопередающего устройства под влиянием радиопомех от других радиопередатчиков, имеющих

с рассматриваемым сильную связь. Такая ситуация соответствует либо близкому расположению нескольких радиопередающих уст­

ройств с раздельными антеннами на ограниченной территории,

37

например на корабле, самолете, узле связи, либо при работе не­ скольких радиопередатчиков на общую антенну. Воздействие вне­ шних электромагнитных полей из-за конечной частотной избира­ тельности антенн, фидера и выходных фильтров передатчика,

атакже вследствие недостаточного экранирования фидера и раз­ вязки по цепям электропитания может происходить через антен­ ны и помимо антенн, через корпуса и межблочные соединения,

атакже цепи электропитания.

При наличии нелинейности любой природы, например вы­ ходного активного прибора или элементов фидера, происходит взаимодействие внешнего колебания с частотой /п и генерируемо­ го. В результате появляются дополнительные составляющие на

случае образования гармоник, имеют значение нелинейности ам­ плитудных и фазовых характеристик, причем последняя наиболее характерна для приборов СВЧ диапазона. Например, для усили­ телей мощности, выполненных на ЛБВ, уровень интермодуляци­ онных составляющих равен -20 ...—40 дБ относительно уровня ос­

новного излучения даже в том случае, когда воздействующий сиг­

нал на 5 ... 10 дБ меньше уровня насыщения.

Число и амплитуды интермодуляционных составляющих за­ висят от степени нелинейности: чем сильнее выражены нелинейные свойства, тем больше образуется интермодуляционных составляю­ щих и тем выше их амплитуды. Интенсивность интермодуляцион­

ных составляющих зависит также от порядка преобразования ^Чптт= I т\ + mi I и убывает, как правило, с ростом этой величины.

Если разность частот генерируемого и мешающего колеба­ ний невелика, интермодуляционные колебания могут возникнуть из-за свойства автогенератора синхронизироваться приложенны­ ми к нему внешними колебаниями. Указанный механизм в прин­

ципе возможен в любых типах автогенераторов, но наибольшее значение имеет для устройств СВЧ диапазона, в частности для ав­ тогенераторов на магнетронах. При воздействии на них внешних колебаний, не вызывающих существенного изменения энергетичес­ ких характеристик, но имеющих малую расстройку от генерируе­ мой частоты, происходит частичный захват частоты. Действие

38

помехи в этом случае приводит к модуляции основного колебания по амплитуде и частоте, а также к смещению частоты основного колебания и изменению его мощности. При этом выходной спектр оказывается несимметричным относительно центральной часто­

ты и содержит ряд боковых частот, отстоящих от основной на

(п = 1,2, ...). Величина Л/Х11Т имеет порядок разности частот основного и мешающего колебаний: I/, - I; ее точное зна­

чение, а также амплитуды спектральных составляющих зависят от относительной амплитуды внешнего сигнала, расстройки и пара­ метров автогенератора. Полоса частот, в пределах которой еще возможен указанный механизм интермодуляции, при относитель­

ном уровне помехи -20 ... -30 дБ может быть значительной и пре­ восходить в 15 ...25 раз полосу синхронизации автогенератора. При этом относительный уровень интермодуляционных составляющих может доходить до значений -30 ... -35 дБ, а при меньших рас­

стройках - даже до -10 ... -15 дБ.

Второй механизм возникновения интермодуляционных излу­ чений часто называют параметрическим. Электромагнитное поле на частоте помехи изменяет параметры электронного прибора во времени (крутизну вольтамперной характеристики сеточных ЭВП и транзисторов, параметр группировки электронов в ЭВП СВЧ),

что приводит к модуляции сигнала на рабочей частоте и появле­ нию в спектре выходного сигнала колебаний на комбинационных частотах.

Кроме отмеченных механизмов возникновения интермодуля­ ционных излучений, связанных непосредственно с процессами в ак­ тивных устройствах, как и в случае излучений на гармониках, воз­ можно образование их из-за нелинейных свойств элементов фидера и различных элементов конструкции. Из интермодуляционных ко­ лебаний наиболее интенсивными являются колебания третьего по­ рядка на частотах 2/п -f0 и 2fQ -fn, уровень которых нередко дости­ гает -35. ..-20 дБ при уровне внешнего сигнала -20...-15 дБ.

При воздействии двух и более мешающих колебаний интер­ модуляционные частоты/ивт = |± mJz± /и,/п1 ± m,fn3± ... |. а их

общее число оказывается значительным. Например, 10 работаю­

щих передатчиков могут генерировать около 100 составляющих второго порядков (N^ = 2) и 800 - третьего порядка (Nm = 3) .

39

Все сказанное относится к немодулированным основным ко­ лебаниям. При наличии модуляции передаваемого сигнала могут оказаться модулированными и некоторые составляющие побоч­ ных излучений. В зависимости от механизма возникновения по­ бочного излучения его спектр либо подобен спектру основного

радиоизлучения, либо занимает более широкую полосу частот.

2.2.2. Внеполосные излучения

Внеполосное радиоизлучение определяется как нежелатель­ ное в полосе частот, примыкающей к необходимой полосе радио­ частот, и является результатом модуляции. Оно может быть вы­ звано рядом причин, к наиболее существенным из которых можно отнести следующие.

1. Передача сигналов с более широкой полосой частот, чем это требуется для нормальной работы. Например, для импульсной пе­ редачи с чрезмерно крутыми фронтами полоса частот, в которой сосредоточена основная доля мощности, может превышать необхо­ димую полосу частот. Как видно из рис. 2.5, сигналы прямоуголь­ ной формы по сравнению с сигналами другой формы при одной и той же длительности импульсов характеризуются замедленным убы­ ванием спектральных составляющих, а значит, занимают более широкую полосу частот. Ограничение длительности фронта импуль­ са, скругление их вершин приводят к существенному уменьшению

40