Материал: Ю.Е.СЕДЕЛЬНИКОВ - Электромагнитная совместимость

2. Наличие нелинейности амплитудных характеристик элемен­ тов передатчика (усилитель, модулятор, элементы фидера). В ре­

зультате в спектре выходного колебания присутствуют дополни­ тельные частотные составляющие, обусловленные биениями час­

тот отдельных спектральных составляющих передаваемого сигна­ ла, как в пределах необходимой полосы частот (нелинейные иска­

жения сигнала),так и вне ее (внеполосные излучения).

К аналогичным результатам приводит наличие нелинейнос­ ти фазовых характеристик. Зависимость фазы выходного напря­ жения от амплитуды входного сигнала, присущая многим прибо­ рам диапазона СВЧ, вызывает существенное расширение спектра

выходного колебания. Так, при амплитудной модуляции сигнала в усилителях на ЛЕВ возникает паразитная фазовая модуляция,

которой соответствует более широкий спектр. В импульсных маг­

3. Наличие нелинейности в тракте формирования модулирую­ щих сигналов. Данное явление вызывает расширение полосы час­ тот модулирующего сигнала вследствие образования дополнитель­ ных спектральных составляющих. Модулирующий сигнал в этом случае занимает более широкую полосу частот, что неизбеж­ но приводит к расширению спектра радиоизлучения. Наличие перемодуляции, т.е. использование модулирующих сигналов чрезмер-

41

но высокого уровня или ограничение их амплитуд улучшает неко­ торые индивидуальные характеристики радиопередатчиков и ши­ роко применяется, например, в подвижных РЭС. Однако при этом существенно расширяется спектр модулированных радиосигналов. Так, повышение уровня модулирующего сигнала на 17% по отно­ шению к уровню 100%-ной амплитудной модуляции может привес­ ти к возрастанию боковых составляющих вида/, ± 3FM0A до 8дБ.

4. Использование квантования также вызывает расширение спек­ тра по сравнению со случаем, когда квантование не используется.

2.2.3. Шумовые излучения

Шумовое излучение радиопередающего устройства - неже­

лательное радиоизлучение, обусловленное собственными шумами и паразитной модуляцией генерируемого колебания шумовыми процессами радиопередатчика. Для него характерны уровни на 60.. 80 дБ ниже уровня основного излучения и весьма широкая по­ лоса частот, превышающая необходимую в десятки и сотни раз. Несмотря на относительно низкий уровень, шумовые излучения могут в ряде случаев нарушать работу близкорасположенных ра­ диосредств, использующих соседние радиоканалы.

Источниками шумовых излучений являются различные эле­ менты передатчика: электровакуумные или твердотельные прибо­ ры в выходных автогенераторах или усилителях мощности, возбу­ дитель, низкочастотные тракты модуляторов, источники электро­ питания. Шумы, возникшие в передатчиках, могут проводить к

амплитудной и фазовой модуляциям основного колебания шумо­ вым процессом, что и обусловливает шумовые излучения. Важно

отметить, что в мощных приборах шумовые излучения нередко

проявляются в отсутствие основного излучения.

Одной из причин наличия интенсивных шумовых излучений

является то, что требования достижения высокого КПД и малых шумов оказываются, как правило, противоречивыми. Например, в генераторах на диодах Ганна обеспечивается уровень шумового излучения на 10 ...15 дБ меньше, чем в генераторах на лавинно­ пролетных диодах (ЛПД). Однако по КПД они заметно уступают автогенераторам на ЛПД. Аналогичное положение имеет место и

42

при использовании в диапазоне СВЧ биполярных и полевых тран­ зисторов (последним свойствен уровень шума, меньший пример­ но на 20 дБ).

Значительные шумы создаются возбудителями, в особенно­ сти имеющими каскады умножения частоты, а также синтезато­ рами частоты, формирующими сетку опорных частот за счет нелинейных преобразований их ряда. В этих случаях на нелиней­ ных элементах схем действуют полезные колебания требуемых ча­ стот и собственные шумы. После преобразования на нелинейном элементе полезные сигналы образуют колебания требуемых час­ тот, а биения шумовых колебаний и гармонических составляю­ щих - шумовой процесс. Однако амплитуды преобразованных со­ ставляющих уменьшаются в большей мере, чем соответствующие плотности шумового спектра, в результате отношение сигналшум после преобразования ухудшается. Например, удвоитель частоты ухудшает это отношение приблизительно на 6 дБ, а утроитель - на 10 дБ. Аналогичные значения соответствуют и пре­ образованиям второго - третьего порядка при смешении частот двух колебаний. Таким образом, при многократных умножениях или преобразованиях частоты сигналы на выходе возбудителя могут иметь значительный уровень шумов, порождающих шумо­ вые излучения.

Интенсивность шумовых излучений (спектральная плот­ ность мощности, измеряемая при определенных значениях от­ стройки) зависит от схемы передатчика, его назначения, диапа­ зона частот, применяемой элементной базы и отстройки А/ от частоты /0 основного излучения. Так, для диапазонных транзис­ торных и ламповых радиопередатчиков при отстройках от f0 до 10 ... 15% наибольший вклад вносят оконечные каскады. Здесь скорость спада около 3 дБ на октаву, а уровень шумов от возбу­ дителя значительно меньше. При больших отстройках уровень шума практически постоянен и определяется лишь фильтрующи­ ми свойствами антенн передатчика и фидеров. В резонансных передатчиках при отстройках от f0 до 1 ... 2% преобладает влия­ ние шумов возбудителя (скорость спада до 15 ... 18 дБ на октаву). Скорость убывания огибающей энергетического спектра шумо­ вых излучения в этих случаях зависит от числа и качества изби-

43

рательных цепей в предварительных и выходных каскадах пере­ датчика. Например, полосовые фильтры в выходных цепях пере­ датчика дециметрового диапазона волн на основе коаксиальных резонаторов позволяют снизить его шумовые излучения с 15 до

185 дБ при отстройках от fQ в пределах ± 2МГц в полосе 3 кГц.

При больших расстройках от fQ преобладают шумы источников электропитания.

Наибольшее практическое значение имеет учет шумовых из­ лучений в системах радиосвязи. Возможные нарушения ЭМС для них связаны с тем, что они часто создают помехи приему в сосед­ них частотных каналах. Наличие‘шумовых излучений влияет на выбор частот соседних радиосредств, а также частот приемников

и передатчиков при организации дуплексной радиосвязи.

2.2.4. Параметры нежелательных излучений радиопередатчиков

Для количественной оценки уровней нежелательных излуче­ ний радиопередатчиков используется ряд их параметров. Выбор параметров, используемых в практике ЭМС, характеризующих неосновные (нежелательные) излучения радиопередатчиков, опре­

деляется следующими требованиями:

-используемые параметры должны быть в достаточной мере информативны и отражать основные свойства помех, влияющих на работу различных рецепторов;

-вводимые параметры должны допускать, по возможности,

простое представление, удобное для включения их в нормируемые показатели;

-эти параметры должны быть достаточно удобными с точки зрения возможности их контроля при непосредственном измерении.

Учитывая условия в качестве параметров радиоизлучений передатчиков, как правило, используют величины, характеризую­

щие интенсивности их в выходном тракте радиопередатчика. Для побочных излучений в качестве параметра используется

величина абсолютной или относительной (по отношению к мощ­ ности основного излучения) мощности наибольшего по уровню побочного излучения (рис. 2.7):

44

^=1018{ши(^,/;*),дБ.

Рис 2 7 К определению параметров побочных излучений

Внеполосные излучения характеризуются параметрами спект­ ра выходного колебания радиопередатчика. В качестве этих пара­ метров в большинстве практических случаев используется ряд зна­

чений полос частот - ВХ1, соответствующих относительным уров­

ням Xt дБ (рис. 2.8). Чаще всего это значение полос частот В3 и В60, соответствующих относительным уровням - 3 и — 60 дБ, реже - B-iW

соответственно уровню - 30 дБ.

Рис. 2.8. К определению параметров внеполосных излучений

45