Диссертация (Методология моделирования сертификационных испытаний радиоэлектронных средств по эмиссии излучаемых радиопомех), страница 12

Например,в руководстве пользователя для системы MMANA [57] указано, что плоскость землидолжна быть удалена от излучающей конструкции не менее чем на 0,16λ, где λ — рабочаядлина волны. РЭС, тестируемой в части излучения радиопомех располагается надпластиной заземления на фиксированной высоте, равной 0,8 м. Таким образом, получениекорректных результатов может быть гарантировано только для длин волн менее 5 м, чтосоответствует частотам от 60 МГц. Поэтому результаты для диапазонов А и В по СИСПРнельзя будет считать достоверными.Кроме того, необходимо учитывать, что многие РЭС имеют существенно большиеразмеры,чемстандартныеустройстваСВЧ,поэтомупространственнаясетка,используемая при расчете излучений [58] будет иметь намного больше ячеек дляобеспечения сходимости численных методов. Поэтому для анализа излучаемых помехнеобходимо использовать систему приближений и упрощений, позволяющих снизитьразмерностьвычислительнойзадачи.Этомуспособствуетитотфакт,что49электромагнитное поле при сертификационных испытаниях должно рассчитываться длявыбранной точки наблюдения.Из изложенного следует, что на сегодняшний день широко используемые системыэлектродинамического моделирования следует признать малопригодными для решениязадач ЭМС РЭС в части оценки помехоэмиссии.

Однако методы, заложенные в них, вособенности в части упрощений, вполне могут быть взяты за основу при развитиитеоретической базы виртуальной сертификации. Следовательно, на текущем этаперазвития средств автоматизации отсутствуют системы, пригодные для реализациипроцедуры виртуальной сертификации РЭС по уровню излучаемых радиопомех.Обоснованиевозможностиосуществлениявиртуальнойсертификацииоборудования по уровню излучаемых помех.

Как отмечалось выше, при оценке эмиссиикондуктивных и излучаемых радиопомех используют разные методы. Из краткогоописания методов исследования кондуктивных радиопомех следует, виртуальнаясертификацияпоихуровнюможетбытьосуществленасиспользованиемсхемотехнического моделирования, однако с применением дополнительных мер поупрощениюобъектамоделированиеисследования.некоторогофрагментаНаиболееперспективнымпринципиальнойсхемы,представляетсянепосредственнорасположенного вблизи порта РЭС. Сопряженные части схемы должны заменяться намакромодельные эквиваленты, построение которых является отдельной задачей и требуетдополнительных исследований исходной принципиальной схемы РЭС. Это позволитупростить оценку уровня кондуктивных радиопомех для РЭС со сложной схемотехникой.ДляреализациипроцедурывиртуальнойсертификацииРЭСпоуровнюкондуктивных радиопомех следует совместно промоделировать на основе схемногопредставленияобъектисследованийиизмерительныйприемник,атакжевспомогательные устройства, например, эквивалент сети или пробник тока [10].Реализация виртуальной сертификации по уровню излучаемых помех представляетсобой существенно более сложную задачу.

В данном случае помехи формируются токами,протекающими в общем случае во всех проводниках, т.е. недопустимо ограничиватьсхемотехническое моделирование локальным фрагментом РЭС. Следовательно, дляоценки уровня помехоэмиссии необходимо рассчитать токи во всех проводниках РЭС.Учет влияния конструкции на формирование кондуктивных помех долженвыполняться путем введения в схему замещения РЭС соответствующих элементов. Этоозначает, что на уровне методологии анализ кондуктивных помех не зависит отконструкции РЭС.

Уровень кондуктивных помех, формируемых в месте подключения50измерительного устройства, определяется самой структурой схемы замещения РЭС,которая обеспечивает сложение парциальных помеховых сигналов во времени.Излучаемые помехи в точке наблюдения формируются по принципу суперпозицииэлементарных составляющих поля. При этом следует учитывать их последовательнуютрансформацию при взаимодействии с элементами конструкции, которая заключается вослаблении компонентов поля, а также в изменении направления распространения за счетпреломления. В электродинамике введено понятие элементарных излучателей, к которымотносят линейный элемент и элементарный контур с током, а также малый фрагментизлучающей плоскости.

Поскольку основным элементом конструкции РЭС в настоящеевремя являются печатные узлы, имеющие в большинстве случаев линейные проводники,то в качестве теоретической основы для оценки помехоэмиссии целесообразноиспользовать точные соотношения, полученные из решения уравнений Максвелла длялинейного элемента с током.Таким образом, при анализе помехоэмиссии необходимо учитывать процессыизлученияэлектромагнитныхволнотдельнымиучасткамипроводниковиихпространственную трансформацию. Расчет показаний измерительного приемника какосновногосредстваоценкиуровнярадиопомехдолженосуществлятьсяпутемсхемотехнического моделирования при входном сигнале, рассчитанном во временнойобласти.

Для расчета напряженности электромагнитного поля, формируемого РЭС,должен использоваться принцип суперпозиции, а также, при необходимости, должнаучитываться планируемая пространственная ориентация антенны.Из изложенного следует, что на пути к развитию теории виртуальнойсертификации до уровня практической применимости нет потенциально непреодолимыхпрепятствий.

Средства схемотехнического моделирования в настоящее время хорошоразвиты и в значительной степени оптимизированы [26], проработаны теоретическиеположения, связанные с взаимодействием электромагнитных волн с веществами,обладающими разными электрофизическими свойствами.В постановочных работах [44, 45] был предложен алгоритм реализации процедурывиртуальной сертификации по уровню излучаемых радиопомех в том виде, в котором онпредставлялся на начальном этапе разработки тематики. В качестве основных пунктов онпредусматривает перечисленные выше, однако в дальнейшем он был уточнен искорректирован, поэтому здесь не приводится.Такимобразом,сертификации являются:ключевымимоментамивразвитиитеориивиртуальной51— построениемоделейизмерительныхсредств,вовлеченныхвпроцесссертификационных испытаний, с учетом требований стандартов;— переход к формальному представлению РЭС, позволяющему построить егоэлектродинамическую модель, сообразную решаемой задаче;— разработка методов моделирования условий выполнения измерений присертификационных испытаниях РЭС.Физическаяправомочностьпереходаотлабораторныхиспытанийкихмоделированию обеспечивается использованием моделей, адекватно отражающих всесущественные особенности рассматриваемого поцесса.Эти базисные моменты нашли отражение в перечне задач, которые необходиморешить для достижения цели диссертационной работы, сформулированной в разделе 1.6.Однако перед их формулировкой следует проанализировать современные методымоделирования РЭС и установить их применимость на разных этапах реализациивиртуальной сертификации, поскольку схемное моделирование РЭС и средств измеренияявляется неотъемлемой ее частью.1.5.

Анализ современных методов моделирования РЭСКак отмечалось выше, реакцию измерительных приемников на входные сигналы,рассчитываемые на основе анализа пути распространения радиоволн от фрагментовпроводников до точки наблюдения, планируется осуществлять на базе схемотехническогомоделирования. Для оценки возможности использования существующих методовсхемотехническогомоделирования применительнокизмерительнымприемникамнеобходимо выполнить их анализ, а затем, при необходимости, определить направлениедоработки. Указанные методы будут рассмотрены применительно к РЭС в целом.О практическом применении моделирования при проектировании РЭС.

ПрииспользованиисредствавтоматизациивсестадииразработкиРЭСобъединяетиспользование моделей и моделирования как перспективного средства исследований.Роль моделирования в решении практических задач трудно переоценить даже для стадииконцептуальной проработки. Если проанализировать начальные этапы проектирования[59], то в них всегда заключено построение некоторой модели, назначением которойявляется получение оценочных количественных решений для разных вариантов.

Припостроении модели на стадии, когда информации об объекте проектирования недостаточно, обычно стремятся к предельной простоте, отбрасывая все несущественные иуточняющие детали. Обычно в основе такой модели лежит концептуальная идея илифизический принцип; получаемые с её помощью результаты, естественно, не могутсчитаться точными, однако позволяют наметить направления дальнейшего развития52разработок и сформулировать сопутствующие качественные рекомендации. Для раннихэтапов проектирования могут оказаться весьма полезными экспериментальные модели, вособенности для принципиально новых систем. В качестве допущения здесь принимаетсявозможностьнеполногосоответствияэкспериментабудущемуобъекту.Иногдаэкспериментальные методы используются в сочетании с аналитическими.