CC BY
274
Современные требования и методы испытаний на помехоустойчивость средств радиосвязи
Ключевые слова:
радиоэлектронная аппаратура, помехоустойчивость, методы испытаний средств радиосвязи, модели помех, 1.аЬУ1ем
Цель исследования - анализ существующих методов испытаний радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на устойчивость к электромагнитным помехам и разработка адекватной модели электромагнитных помех, соответствующей условиям эксплуатации РЭА. Причиной сбоев, прерываний связи может быть то, что в условиях эксплуатации помехи, воздействующие на РЭА, существенно отличаются от моделей помех, применяемых при испытаниях.При испытаниях с применением моделей существующие методики исследования помехоустойчивости ориентированы, в основном, на гауссовскую помеху. Традиционно закладываемая в технические требования РЭА характеристикасигнал/шум, справедлива только для нормальной помехи.В реальных условиях преобладающими помехами в диапазоне метровых и дециметровых волн являются индустриальные и атмосферные помехи. Такие помехи имеют квазиимлульсный характер с преобладающей импульсной компонентой.
В имитационной модели помехи осуществлялось формирование реализации импульсной составляющей помехи на основе распределений длительности выбросов помехи и интервалов между ними. Импульсная составляющая описывалась как логонормальная модель квазиимпульсных радиопомех. Интервалы между импульсами заполнялись нормальным коррелированным шумом. Реализация модели помех, описанная выше, предпринята с помощью программы 1аЬУ!е№ с применением алгоритма математического моделирования.
Проклов Р.В.,
инженер; кафедра метрологии, стандартизации и измерений в технике связи,
ФГОБУВПО МТУСИ,
Строганова Е.П.,
профессор, кафедра метрологии, стандартизации и измерений в технике связи,
ФГОБУВПО МТУСИ
В настоящее время в России введена в действие серия национальных стандартов ГОСТ Р 52459.1-2009 - ГОСТ Р 52459.322009, гармонизированных с международными и европейскими стандартами, которые регламентируют объем современных требований и методов испытаний на помехоустойчивость средств радиосвязи (СР). Появление этих стандартов связано с широким распространением СР в различных областях: бытовой, медицинской, производственной и т.п, а также с возрастанием уровня и расширением частотного диапазона электромагнитных помех. Принималась во
внимание и необходимость устранения барьеров в международной торговле. Соблюдение требований указанных стандартов при разработке, производстве и испытаниях СP во многом определяет продвижение СP на внутреннем и внешнем рынках.
Виды испытаний на помехоустойчивость перечислены в ГОСТ P 52459.1-2009 [1] и представлены на рис.1. Все последующие стандарты описывают ряд критериев, касающихся данного конкретного вида СP и вспомогательного оборудования, зависящих от назначения и технических особенностей СВ таких как радиооборудование станций фиксированной службы, радиолокационное оборудование для зондирования, оборудование для активных медицинских имплантатов и тд
Для СP малого радиуса действия испытания проводятся в лабораторных условиях либо на испытательных стендах. В то же время СВ относящиеся к системам спутниковой связи, требуют сложных испытательных схем и моделирования реальных условий работы. Испытываемые параметры зависят от вида СВ так, для систем GSM (ГОСТ P 52459.8-2009) или цифровых линий видеосвязи (ГОСТ P 52459.28-2009) одним из ключевых критериев является коэффициент ошибок BER, а для аналоговых СP параметром является постоянство сигнала в полосе частот.
Вид помех, применяемых в стандартизованных методиках и имитаторах помех [2], [3], показан на рис. 2, 3(а, б).
P№. 1. Виды испытаний СP на помехоустойчивость
Pm 2. Параметры импульсов помех по ГОСТ P 51317.4.2.
T-Comm, #8-2012
Б7
Однако в реальных условиях эксплуатации действующие на РЭА помехи существенно отличаются от принятых моделей помех. В реальных условиях преобладающими непреднамеренными помехами в диапазоне метровых и дециметровых волн являются индустриальные и атмосферные помехи. Помехи типа атмосферных и индустриальных характеризуются большой изменчивостью и специфическими характеристиками, приведенными в Рекомендации Р372-8 Международного союза электросвязи (1С11) [4], а также [5], и в литературе приведены полные статистические характеристики таких помех.
Таким образом, причиной сбоев и прерываний связи может быть то, что в условиях эксплуатации действующие на РЭА помехи существенно отличаются от моделей помех, применяемых при испытаниях аппаратуры. Для обеспечения достоверности результатов испытаний требуется применять адекватное моделирование естественных помех, действующих на РЭА в конкретных условиях ее эксплуатации.
Имитационная модель помех [6] основывается на том, что, во-первых, помеха состоит из негауссовой импульсной и нормальной фоновой составляющих (что является стандартным приемом при
Рис. 3а. Параметры импульсов помех по ГОСТ Р 51317.4.4
импульсов ЛООмс
Рис. 3б. Параметры импульсов помех по ГОСТ Р 51317.4.4
описании квазиимпульсных помех) и, во-вторых, что в пределах выбросов помехи фаза остается постоянной и равномерно распределенной. Это следует из того, что время появления очередного выброса помехи случайная величина, а влияние на фазу других факторов кроме самого выброса мало вследствие значительного превышения выбросом уровня фона помехи. В имитационной модели помехи осуществлялось формирование реализации импульсной составляющей помехи на основе распределений длительности выбросов помехи и интервалов между ними. Импульсная составляющая описывалась как логонормальная модель квазиимпульсных радиопомех. Интервалы между импульсами заполнялись нормальным коррелированным шумом.
Реализация модели помех, описанная выше, предпринята с помощью программы LabView с применением алгоритма математического моделирования. LabView обладает широкими возможностями сбора, обработки и анализа данных, управления приборами, генерации отчетов и обмена данных через сетевые интерфейсы, а также поддерживает огромный спектр оборудования различных производителей и имеет в своем составе и позволяет добавлять многочисленные библиотеки компонентов для подключения внешнего оборудования по наиболее распространенным интерфейсам и протоколам (RS-232, GPIB 488, TCP/IP и пр.), для удаленного управления ходом эксперимента, для генерации и цифровой обработки сигналов, для визуализации данных и результатов их обработки. Применение такого универсального инструмента как LabView позволит в дальнейшем широко развить технику испытаний СР на помехоустойчивость с использованием реализованной модели помех.
Литература
1. ГОСТ Р 52459.1 -2009. Совместимость технических средств электромагнитная. Технические средства радиосвязи. Часть 1. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 2010. — 32 с.
2. ГОСТ Р 51317.4.2-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний. - М.: Издательство стандартов, 2000. — 33 с.
3. ГОСТ Р 51317.4.3-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Требования и методы испытаний. — М.: Издательство стандартов, 2000. — 28 с.
4. Recommendation P. 372-8. Radio noise // International Telecommunication Union. Radiocommunication Assembly (ITU-R). Geneva, 2003. — 75 p.
5. Disney R.T., Spaulding A.D. Amplitude and time statistics of atmospheric and man-maid radio noise. Report ERL- 15-ITS-98 / U.S. Department of commerce. — Washington, Febr. 1970.
6. Строганова Е.П. Имитационная модель реальной помехи для моделирования испытаний по помехоустойчивости // Труды Российского НТОРЭС им. А.С. Попова. Серия: 64-я научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LXIV — М.: НТОРЭС им. А.С. Попова, 2009. — С.402-403.
58
T-Comm, #8-2012
