Тема 9. Измерение мощности сигналов, шумовых параметров устройств и параметров электромагнитных помех.

Измерение мощности электрических сигналов относится к одной из важных проблем систем связи, компьютерной техники, радиотехники и любых радиоэлектронных средств. На практике мощность измеряют в широком частотном диапазоне – от постоянного тока до оптических волн, и в пределах уровней – от 10^-18 до 10⁸ Вт.

Среди многих задач телекоммуникационных систем особо выделяется задача обеспечения электромагнитной совместимости. Электромагнитная совместимость – способность электронных средств (ЭС) одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых таких же помех другим ЭС. Электромагнитной помехой называют нежелательное воздействие электромагнитной энергии, ухудшающее либо способное ухудшить показатели качества функционирования аппаратуры.

Комплекс проблем, возникающих при разработке и эксплуатации различных источников электромагнитных колебаний, и решение проблем ЭМС зачастую совпадают. И в первом и во втором случаях наиболее часто приходится иметь дело с измерением мощностей.

Измерение мощности в различных частотных диапазонах имеет определенные особенности. Измерители мощности промышленной частоты наряду со счетчиками энергии являются основой действующей системы учета потребления электрической энергии в быту и народном хозяйстве. Измерение мощности на постоянном токе, а также в диапазоне звуковых и высоких частот имеет ограниченное значение, поскольку на частотах до нескольких десятков мегагерц часто удобнее нее измерять напряжения, токи и фазовые сдвиги, а мощность определять расчетным путем.

На частотах свыше 300 МГц вследствие волнового характера процессов значения напряжений и токов теряют однозначность, и результаты измерений начинают зависеть от места подключения прибора. Поскольку поток мощности через любое поперечное сечение линии передачи всегда остается неизменным, то основным параметре характеризующим режим работы практически любого устрой СВЧ, становится мощность.

Радиопомехи и электромагнитная совместимость. Как уже отмечалось, при решении проблем электромагнитной совместимости телекоммуникационных систем (это касается сотовой, спутниковой, профессиональной (транкинговой), беспроводной и прочих систем связи, а также других типов ЭС) приходу измерять мощности электромагнитных помех. Электромагнитную помеху в полосе радиочастот называют радиопомехой.

Электромагнитные помехи представляют собой случайные процессы, которые действуют в свободном пространстве или проводящей среде и могут снижать качество приема сигналов. В теории рассматривают только непреднамеренные ЭМП, не предназначен для целенаправленного нарушения работы радиосредств. Действие ЭМП проявляется в виде искажений полезных сигналов, повреждения элементов радиоаппаратуры (полупроводниковых приборов, ИМС и др.), нарушения функционирования отдельных узлов.

По частотно-временным свойствам ЭМП могут быть сосредоточенными по спектру (узкополосными), во времени (импульсными) и флуктуационными. Понятия «узкополосности» и «сосредоточенности» помех относятся к величинам и , где – ширина по­лосы пропускания радиоприемника.

По характеру взаимодействия с полезным сигналом различают аддитивные и мультипликативныеЭМП. В первом случае помехи суммируются с сигналами, во втором – выступают в роли случайного «сомножителя» – коэффициента передачи канала связи.

В зависимости от источника помех, различают естественные и индустриальные радиопомехи и радиопомехи от излучения РЭС.

К аддитивным ЭМП естественного происхожденияотносятся космические шумы, атмосферные помехи, шумы теплового излучения Земли, собственные шумы радиоаппаратуры. Естественные ЭМП возникают из-за теплового излучения Земли и ее атмосферы, при грозах, магнитных возмущениях ионосферы, в результате галактических шли солнечных излучений и пр.

Индустриальными ЭМП считаются излучения, возникающие при работе электротехнических устройств, высокочастотных установок, систем зажигания транспортных средств, компьютеров. Характер индустриальных радиопомех имеют и излучения от внутренних частей в блоков радиоэлектронных устройств: генераторов строчной развертки, импульсных блоков питания и т. п.

Наиболее сложным видом радиопомех, с которыми приходится сталкиваться при решении вопросов ЭМС, являются излучения передающих устройств различных РЭС, в том числе и телекоммуникационных систем.

Литература: [2], с. 152-221, 254-304; [3], с. 265-285; [6], с. 316-332.