Диссертация (1136166), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Современные электронныесредства обычно имеют небольшие размеры, что позволяет их легко перемещать впространстве. Поэтому оказывается, что классический подход к выявлению требований постойкости к радиопомехам, основанный на упомянутых выше картах, принципиально неможет обеспечить учет индустриальных помех в области потенциального размещенияпроектируемых РЭС, а позволяет говорить только о некоторых характерных уровняхэлектромагнитных полей. Это приводит к необходимости обеспечения строгогосоответствия РЭС нормам по эмиссии радиопомех.Условия работы любых РЭС, включая радиоприемные, ухудшаются при наличиииндустриальных радиопомех, порождаемых различного рода электрическими системами иустановками, не имеющими своим назначением излучение электромагнитной энергии.Экспериментальные исследования показали, что уровни излучений в одной и той жеполосе частот могут значительно отличаться даже для близко расположенных местностей.Естественно, что наиболее высокие уровни индустриальных радиопомех наблюдаются вбольших городах из-за большого количества одновременно функционирующих РЭС.С точки зрения генерации радиопомех устройствами, не предназначенными дляизлучения радиоволн, обычно используется следующая классификация [1].
К первойгруппе относятся РЭС, формирующие относительно регулярные высокочастотныеколебания, не предназначенные для излучения. Помехи, излучаемые такими РЭС,представляют собой колебания, близкие к синусоидальным, как для основной частоты, таки для гармоник. Вторая группа источников радиопомех является более широкой ивключает различные устройства, не вырабатывающие периодические высокочастотныеколебания. Сюда следует отнести практически всю современную электронику широкогоприменения и дополнительно электроискровые устройства [8], системы зажиганияавтомобилей и линии электропередач. Многолетние исследования в части составарадиопомех позволили установить, что «удельный вес» этих групп в формированииэлектромагнитного фона можно считать приближенно одинаковым [9].Потенциальная опасность радиопомех для РЭС определяется их спектральными иэнергетическимихарактеристиками.Излученияпервойгруппы,какправило,20узкополосные, характеризуются значительными энергиями, что увеличивает вероятностьвозникновения сбоев в функционировании РЭС.
Хотя эти помехи могут быть достаточнолегко выявлены после определения характерных частот излучений путем спектральногоанализа, защита от них представляет серьезную проблему.Вторая группа источников радиопомех характеризуется умеренной энергетикойизлучений и значительной шириной спектров. Такие изучения способны искажатьэфирные информационные сигналы и ухудшать их качество, а при значительномуровне — приводить к сбоям в функционировании РЭС.Таким образом, на сегодняшний день единственный способ обеспечения ЭМС каксовместной бессбойной работы множества РЭС заключается в том, чтобы онисоответствовалинормампомехоэмиссии,установленнымдляразличныхтиповрадиоэлектронных средств. Далее для определенности будем считать, что речь идет о РЭСинформационных технологий как получивших широкое распространение.Современныйвременнымипроцессрамками,проектированияограничениямипоРЭСстоимостихарактеризуетсяидругимижесткимитребованиями,определяемыми условиями свободного рынка.
Разработчики и конструкторы РЭС, какправило, не уделяют должного внимания проблеме ЭМС [10], ориентируясь насхемотехнику, функциональность, эргономику и другие аспекты проектирования, всовокупности обеспечивающие конкурентоспособность изделия. Такое положение дел вчасти практической реализации мер по обеспечению ЭМС обусловлено также иотсутствием универсальных методик и алгоритмов, позволяющих достичь требуемыехарактеристики по помехоэмиссии.
Однако в охарактеризованных выше условияхэлектромагнитная совместимость не может отодвигаться на второй план.В настоящее время основным способом проверки соответствия РЭС норма попомехоэмиссии является экспериментальный. Он состоит в том, что после завершенияпроектирования и конструирования РЭС изготавливают опытный образец, которыйподвергается лабораторным исследованиям [10] в нормированных стандартами условиях.Проводится частотно-селективная оценка излучаемых или кондуктивных помех в полосечастот, предусмотренной для данного класса оборудования.
Как правило, охватываемыйтакими измерениями диапазон частот составляет от 9 кГц до 18 ГГц для излучаемых и от9 кГц до 300 МГц для кондуктивных помех, однако для РЭС специального назначения этиинтервалы могут быть значительно расширены.В случае сертификационных испытаний по уровню излучаемых радиопомехлабораторные оценки их уровня сравнивают с нормами, установленными для данногокласса оборудования. Превышение установленных норм означает недопустимый уровень21эмиссии радиопомех и провал на сертификационных испытаниях, который влечет засобой невозможность законного вывода продукции на рынок.Таким образом, та цена, которую платит разработчик за формальных подход кпроблеме ЭМС и отсутствие методики прогнозирования помехоэмиссии, состоит внеопределенности исхода сертификационных испытаний для новых образцов РЭС.
Болеетого, если при их проведении будет показан выход излучений за спектральные маски, тоэто не укажет точного направления доработки образца. Многие зарубежные фирмы,занимающиеся сертификационнымииспытаниямиРЭС поэмиссиирадиопомех,практикуют порядок, согласно которому измерения проводятся только до первогонарушения, при котором фиксируется положение антенны, ориентация по поляризации ипространственное положение образца РЭС. Такой подход оправдан, т.к., во-первых,образец уже не прошел сертификационные испытания, и, во-вторых, эксплуатацияизмерительных комплексов по ЭМС, в особенности автоматизированных, дорога из-за ихвысокой стоимости, которая может достигать нескольких миллионов долларов.ПоследоработкиобразецРЭСдолженподвергатьсясертификационнымиспытаниям повторно, однако использование тех же методов проектирования иконструирования может по-прежнему не гарантирует их успешное прохождение.Следовательно, для РЭС значительной сложности может осуществляться несколько такихитерационных циклов, что неприемлемо ни с временной, ни с экономической позиции.Единственный подход к разрешению данного противоречия состоит в развитииметодологии прогнозирования помехоэмиссии РЭС на стадии создания их проекта, в т.ч.
ирезультатов сертификационных испытаний. Несмотря на то, что каждый отдельно взятыйобразец РЭС будет обладать своими характеристиками в части ЭМС, оценочный расчетрезультатовсертификационныхиспытанийпозволитвзначительнойстепенигарантировать её прохождение в лабораторных условиях. Перевод сертификационныхиспытаний в виртуальную плоскость, как следует считать, не отменит их проведения впривычной форме, т.е. для реальных образцов РЭС, а станет дополнительным этапом впоследовательности проектирования как составляющей жизненного цикла электронныхустройств.Следует чуть более подробно остановиться на часто используемом ниже понятии«виртуальная сертификация». Как известно, сертификация продукции в части ЭМСпредполагает выполнение лабораторных измерений в аккредитованных организациях.
Порезультатам таких испытаний выдается заключение, имеющее юридическую значимость.Вслучаевиртуальнойсертификацииеерезультатыдолжныиспользоватьсяразработчиками для оценки действенности и достаточности схемотехнических и22конструкторских мер по ограничению помехоэмиссии. Строго говоря, в этом случае речьидет не о сертификационных испытаниях как таковых, а о воспроизведении ихрезультатов методами математического моделирования для последующего использованияв процессе проектирования в плане подготовки к лабораторным сертификационнымиспытаниям.
Поэтому понятие «виртуальной сертификации» следует рассматривать какуказывающее на эту взаимосвязь и подчеркивающее ее. Таким образом, его использованиево многом условно, но другие, альтернативные обозначения не позволяют краткосформулировать суть развиваемой тематики. Поэтому ниже речь будет вестись именно овиртуальной сертификации.В качестве основы для выполнения виртуальной сертификации РЭС попомехоэмиссии следует использовать математическое моделирование, позволяющееохарактеризовать проект РЭС с учетом конструкции, и нормированные условиявыполнения измерений и свойства измерительных средств.При таком изменении подхода к проблеме обеспечения ЭМС разработчик получитвозможность последовательно дорабатывать схемотехнические и конструкторскиерешения проекта до тех пор, пока виртуальная сертификация не даст приемлемыхрезультатов, которые будут отвечать допустимым нормам помехоэмиссии.
После этогоопытный образец РЭС можно подвергать лабораторным исследованиям.Общий эффект, ожидаемый от развития и внедрения теории виртуальнойсертификации, будет зависеть от того, в какой степени её результаты будутиспользоваться на практике. Если признать соответствие её результатов лабораторнымиспытаниям, то последние можно исключить полностью, по крайней мере, для РЭС стиповой конструкций и схемотехникой средней сложности. Ориентация на результатывиртуальной сертификации позволит избежать многократных циклов доработки РЭС.Однако существует и ряд других преимуществ, обусловленных синергетикой сочетаниялабораторных и виртуальных исследований по помехоэмиссии.В частности, возможны:— значительноесокращение объемаработидлительностилабораторныхисследований образцов РЭС за счет анализа излучений только в критических полосахчастот, в которых по результатам виртуальной сертификации наблюдается значительнаяэмиссия радиопомех;— формирование предварительных рекомендаций по режимам измерений прианализе радиопомех и определение предполагаемых направлений максимальногоизлучения РЭС;23— использование результатов виртуальной сертификации для прогнозированияЭМО в месте предполагаемого размещения РЭС в составе комплекса;— оценканастадиипроектированияРЭСобщегоуровнярадиопомех,учитывающего собственную помехоэмиссию в условиях конкретной ЭМО;— оценка эффективности конструкторских и схемотехнических решений в частиснижения эмиссии радиопомех для отдельных модулей на стадии их проектирования.Следует отметить также, что помимо нарушения функционирования РЭС,электромагнитные помехи могут воздействовать и на другие объекты, например, онимогут приводить к возгоранию легковоспламеняющихся газообразных сред.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
