ИЗМЕРЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОПОМЕХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АМПЛИТУДНО-ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Л.А. Переверзев, Э.Ф. Хамадулин

ВНИИФТРИ,
Московская обл., Менделеево

В настоящее время в качестве основной характеристики интенсивности индустриальных радиопомех (электромагнитных помех радиоприему) используется квазипиковое значение напряжения радиопомех. В стандарте на приборы для измерения индустриальных радиопомех (ГОСТ 11001-80, ГОСТ Р 51319-99) предусмотрено измерение пикового, квазипикового, среднеквадратического и среднего значения напряжения радиопомех.

Квазипиковое значение напряжения в начальный период развития техники измерения радиопомех применялось как оценка помех амплитудно-модулированной радиотелефонии в диапазоне частот до 30 МГц. В основе измерительного приемника (ИП) этого диапазона использовался приемник с полосой звукового вещания равной 9 кГц и вольтметр на его выходе с постоянной времени, имитирующей инерционные свойства человеческого уха (квазипиковый детектор).

С появлением других видов радиоприема и увеличивающейся чувствительностью технических средств к воздействию радиочастотных полей, целесообразность измерения квазипикового значения напряжения в смысле соответствия результата измерения помехи ее мешающему действию потеряло в определенной мере свою актуальность. Указанная характеристика помехи в виде одного значения – квазипикового напряжения – оказалась недостаточной для предсказания поведения различных видов рецепторов.

При низких частотах повторения напряжения радиопомех менее 1 Гц исчезает зависимость измеренных значений от частоты повторения радиопомех. Для этой цели были разработаны методы и аппаратура для измерения квазипикового напряжения радиоимпульсных кратковременных (редко повторяющихся) помех. В этой методике проявилась другая крайность по сравнению с измерением и нормированием радиопомех на более высоких частотах повторения, так как пришлось оговаривать целый ряд параметров и видов радиоимпульсных помех, попадающих или не попадающих под действие норм на эти помехи. При измеренных квазипиковых значениях напряжения радиопомех требуется значительный диапазон линейности ИП, что не всегда технически возможно реализовать. Еще больший запас линейности необходим при измерении среднего и среднеквадратического значений напряжения радиопомех.

По предсказуемости времени появления и формы различают случайные (вероятностные) и регулярные помехи. Вероятностные импульсные помехи представляют широкий класс сигналов, являющихся следствием функционирования технических средств и проявляющихся, например, в результате дребезга контактов коммутирующих устройств, многочисленных отражений в сети, внешними наводками от источников помех искусственного происхождения. Вследствие указанных причин представляется целесообразным получение значений напряжения радиопомех в виде функции распределения помех как случайного процесса. Практический интерес представляет использование параметров этих функций, т.е. их числовых характеристик.

Наиболее полезную информацию для изучения вероятностных характеристик радиопомех дает амплитудно-вероятностное распределение (АВР), а точнее – характеристики АВР, как математическое ожидание (среднее значение), второй начальный момент – среднеквадратическое значение. Вычисляя их по результатам АВР помех можно аналоговое детектирование заменить цифровым, что позволяет снизить требования к линейности ИП и тем самым расширить диапазон анализируемых частот повторения помех в область нижних частот 10 … 0,1 Гц.

С учетом указанных достоинств можно ограничиться вычислением среднеквадратического значения напряжения АВР.

Для экспериментальных исследований данного метода был разработан анализатор амплитуд, функциональная схема которого приведена на рис. 1.



Рис. 1

На вход анализатора амплитуд сигнал подается с выхода ПЧ ИП. Использование в анализаторе амплитуд АЦП позволяет определить достаточно большое количество уровней напряжения, так что ошибка из-за “шумов квантования” может быть пренебрежимо мала.

На рис. 2 приведена гистограмма, полученная экспериментально для определенной последовательности откликов на выходе ИП. По оси абсцисс отложен уровень напряжения в относительных единицах, по оси ординат – вероятность пребывания напряжения на этом уровне. Максимумы гистограммы 1, 2, 3 соответствуют медленным участкам отклика с выхода ПЧ ИП. Для калибровки гистограммы по оси абсцисс подается известное синусоидальное напряжение Umax, его гистограмма соответствует максимуму 4.



Рис. 2

Среднеквадратическое значение напряжения вычисляется по формуле:

, где

- среднее относительное напряжение между уровнями (i – 1) и i;
- относительное количество колебаний с амплитудой от U(i-1)о.е. Ui;
- количество синусоидальных колебаний ПЧ за время измерения .

Второй член формулы определяется как коэффициент пиковости.

,

или в логарифмических единицах .

Величина Umax дБмкВ имеет самостоятельное значение как пиковое напряжение.

Выводы:
  1. При измерении радиопомех целесообразно использовать аналоговую часть ИП, с выхода ПЧ которого отклик преобразовывать в цифровую форму с использованием анализатора амплитуд и производить расчет параметров АВР помех по приведенным выше формулам.
  2. Возможно расширение частотного диапазона для определения среднеквадратического значения при сохранении линейности приемника при частотах повторения радиопомех до 1 Гц вместо 10 Гц при использовании традиционного подхода к измерению радиопомех.

Содержание конференции | Секция9