Глава 10. Методы обеспечения ЭМС РЭС и систем

Основой обеспечения ЭМС РЭС и систем бесспорно являются организационные меры, применяемые при планировании сетей и систем радиосвязи и объектов радиослужб других видов и обеспечивающие минимально возможный уровень межсистемных помех.

Основными техническими средствами снижения уровня межсистемных помех являются следующие:

- повышение частотной избирательности приемно-передающей аппаратуры по основному и побочным каналам приема;

- повышение уровня подавления внеполосных излучений передатчиков; - использование элементов “временной избирательности” (временное уплотнение, синхронизация передаваемого и принимаемого сигнала, применение временного бланкирования сигнала в приемнике, использование схем совпадения для установки строгой “временной дисциплины” устройств, от которых зависит выполнение требований ЭМСзаданного комплекса РЭС);

- рациональное расположение РЭС на местности, использование естественных и искусственных препятствий в качестве экранов от МС;

- использование антенн с “избирательностью по направлению” (применение остронаправленных антенн или антенн, способных формировать провал в ДН в направлении на источник помехи; применение схем углового бланкирования в приемнике);

- использование поляризационной избирательности антенн (применение антенн с низким уровнем кросс - поляризации);

- обеспечение качественного заземления и металлизации радиоприемного устройства, тщательный контроль за параметрами антенно-фидерных трактов РЭС- источников помех и РЭС- рецептора помех (качество согласования фидерного тракта и всех блоков аппаратуры, тщательный контроль за качеством соединений в межблочных отрезках линий передачи).

Однако, при необходимости улучшения ЭМС уже существующей инфраструктуры совокупности РЭС или проектируемых беспроводных систем и сетей задача может быть решена за счет применения различных технических методов, как правило не требующих организационных согласований и разрешений. Один из них – введение в систему радиосвязи различных видов помехоустойчивого кодирования – практически всегда используется при разработке новой радиосистемы. Однако, выигрыш от такого шага конечен, да и достигается он за счет относительного снижения скорости передачи полезной информации. Дальнейшего улучшения ЭМС данной системы радиосвязи с другими РЭС и системами можно достигнуть, используя специальные технические методы, не связанные с потреблением дополнительных частотных ресурсов. По принципу достижения улучшения ЭМС такие методы можно условно разделить на четыре группы: 1/ методы улучшения качества приема за счет ослабления МС на входе приемника – рецептора помехи; 2/ методы ослабления влияния МС посредством додетекторной обработки суммы ПС и МС; 3/ методы компенсации помех на выходе канала, вызванных МС, посредством последетекторной обработки суммы ПС и МС; 4/ методы полного разделения полезного и мешающего радиосигналов с равными или очень близкими несущими частотами, основанные на теории оптимального приема сигналов; 5/ методы разнесенного приема полезного сигнала; 6/ методы борьбы с влиянием импульсных МС.

1. Примеры методов первой группы -- улучшения качества приема за счет ослабления МС на входе приемника -- рецептора помехи

А. Использование поляризации ПС, ортогональной поляризации МС, и корректоров кросс-поляризационных помех.

Б. Методы коррекции диаграммы направленности приемной антенны, улучшающие отношение мощностей полезного и мешающего сигналов на входе приемника полезного сигнала. Простейший из таких методов, предлагавшийся автором в 70-е годы прошлого века для существенного ослабления интенсивных МС, воздействовавших на приемные устройства РРЛ, заключался в использовании следящей системы, осуществлявшей небольшое отклонение оси диаграммы направленности приемной антенны от направления на станцию своей РРЛ с энергетическими потерями порядка 1 дБ, но со значительно большим ослаблением МС, приходившего в антенну рецептора помех под углом в несколько градусов, на величину порядка 8-10 дБ или более даже в случае подвижных источников МС. Современные адаптивные фазированные антенные решетки (АФАР) позволяют не только существенно уменьшить коэффициент направленного действия приемной антенны рецептора помех в направлении на источник МС, но и получить форму диаграммы направленности этой антенны, близкую к оптимальной с учетом всех заданных требований к системе.

В. При отсутствии возможности упомянутой в п.Б пространственной селекции ПС и МС за счет формирования оптимальной диаграммы направленности приемной антенны можно использовать близко расположенные объекты, экранирующие рецептор от приходящего МС (например, устанавливая отражающие МС экраны, используя пассивные ретрансляторы полезного сигнала или смещая антенны рецептора в зону радиотени по отношению к МС с использованием зданий и других сооружений).

2. Примеры методов второй группы -- методов ослабления влияния МС посредством додетекторной обработки суммы ПС и МС

А. Применение в радиочастотном тракте адаптивных фильтров, повышающих отношение уровней ПС и МС перед демодуляцией. Б. Применение компенсаторов паразитной модуляции полезного радиосигнала, вызванной влиянием МС. В качестве примера такой додетекторной обработки смеси ПС и МС рассмотрим компенсаторы помех, вызванных наличием МС при приеме полезных радиосигналов с ЧМ и ФМ [17, 13]. Отметим, что один из этих компенсаторов помех -- чрезвычайно простое малогабаритное устройство -- был реализован на практике и дал превосходные результаты при испытаниях в случае воздействия МС значительного уровня на прием полезного ЧМ сигнала цветного телевидения стандарта SEKAM. Идея данного компенсатора состоит в использовании факта образования двух паразитных видов модуляции ПС при воздействии на него МС – угловой и амплитудной – для их взаимной компенсации.

3. Примеры методов третьей группы – методы компенсации помех на выходе канала, вызванных МС, посредством додетекторной или последетекторной обработки суммы ПС и МС.

А. Группа синтезированных на основе теории оптимального приема непрерывных сигналов методов компенсации влияния МС посредством разделения ПС и МС [1,2]. Задача разделения соизмеримых по уровню сигналов представляется более сложной, чем выделение одного сигнала из группы сигналов разного уровня. Видимо, в связи с этим обстоятельством компенсаторы этой группы получаются достаточно сложными. Б. Компенсатор помех, вызванных наличием МС при приеме полезного ЧМ или ФМ сигнала, основанный на том же принципе, что и устройство, рассмотренное в п.Б описания компенсаторов второй группы, но с компенсацией помехи от влияния МС на выходе детектора ПС [17,14].

4. Сложные методы четвертой группы – методы полного разделения ПС и и МС с угловой модуляцией соизмеримого уровня, работающих на одной несущей частоте или с незначительной расстройкой несущих частот -- заманчиво использовать для сокращения в два раза используемой полосы частот посредством одновременного приема в этой полосе двух полезных сигналов с сильно перекрывающимися спектрами. В данном учебном пособии такая задача не рассматривается, а интересующихся этой задачей отсылаем к [1,2].

5. Примеры методов пятой группы -- методов разнесенного приема полезного сигнала А. Пространственно-разнесенный прием полезного сигнала c использованием двух (или более) приемных устройств, антенны которых разнесены в пространстве на величину порядка 10 длин волн или более. Ослабление влияния МС на прием ПС обусловлено относительно слабой корреляцией замираний пар ПС и МС в каждой из разнесенных антенн и возможностью выбрать принятый сигнал от того приемника, в котором в данный момент времени выше соотношение Qвх. = Pпс/Pмс и, следовательно, лучше качество приема. Б. Частотно-разнесенный прием полезного сигнала c использованием двух (или более) приемных устройств, частоты которых разнесены таким образом, что замирания на них слабо коррелированы, ввиду чего можно выбрать принятый сигнал от того приемника, в котором в данный момент времени выше соотношение Qвх. = Pпс/ Pмс и, следовательно, лучше качество приема. 6. Методы шестой группы -- методы борьбы с влиянием импульсных МС – существенно отличаются от остальных методов, предполагающих достаточно продолжительное совместное присутствие ПС и МС на входе рецептора помех. Описание нескольких видов таких компенсаторов дано в [1-2]. Кроме рассмотренных выше методов уменьшения влияния непрерывных МС на качество приема ПС существуют и иные технические методы, применимые для решения специальных задач. В [1,2] также рассмотрены методы и устройства подавления импульсных помех различных типов. Несмотря на значительные возможности улучшения ЭМС РЭС и систем за счет применения компенсаторов помех они пока не получили широкого распространения и могут рассматриваться как существенный резерв, ждущий своей востребованности. В частности их использование представляется весьма перспективным для все большего уплотнения геостационарной орбиты Земли в недалеком будущем. Данная тема заслуживает, повидимому, обстоятельного специального рассмотрения в отдельном учебном пособии.