Публикации

Принципы построения мобильного измерительного комплекса контроля параметров электромагнитной совместимости

Коновалов А.Г., Коняхин К.Н., Чесноков О.Н.

ЗАО «СКАРД-Электроникс»

ул.Карла Маркса, д.70-Б, г.Курск – 305021, Россия


Аннотация – Предложены принципы построения мобильного измерительного автоматизированного комплекса. Показано, что аппаратно-программные средства, обеспечивающие высокий уровень автоматизации основных процессов измерения и обработки информации, наличие экранированной кабины, мобильность и автономность комплекса позволяют эффективно решать современные задачи метрологического обеспечения контроля параметров электромагнитных излучений радиоэлектронных средств.

 

I. Введение

В процессе создания радиоэлектронных комплексов различного назначения и на всех этапах его жизненного цикла измерение параметров электромагнитных излучений (ЭМИ) является неотъемлемой частью выполнения пунктов программ испытаний. Оценка параметров ЭМИ является доминирующей для выработки организационно-технических мероприятий по электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) различного назначения.

В настоящее время методология оценки эффективности и достаточности мер по ЭМС РЭС основана преимущественно на экспертно-аналитическом анализе заявленных производителем образца РЭС параметров. При этом использование средств измерений для определения фактических значений параметров ЭМИ РЭС используется незначительно.

Современный уровень развития РЭС характеризуется значительным ростом количества образцов РЭС, обладающих высокой степенью интеграции в своем составе разнородных радиоэлектронных систем, работающих в широком диапазоне частотного спектра со сложными видами модуляции радиосигналов и в условиях скоротечности протекающих процессов. Это выдвигает дополнительные требования как к созданию новых средств измерений и комплексов, так и к методологическому обеспечению процессов испытаний образцов РЭС. В связи с этим задачи испытаний РЭС, а также вопросы метрологического обеспечения контроля параметров ЭМС РЭС в полном объеме могут быть решены только при условии создания концептуально новых комплексов, обеспечивающих измерение ЭМИ сложной структуры в реальном времени с метрологической точностью и высокой степенью автоматизации всех процессов.

II. Основная часть

Проведенный анализ показал, что для эффективного решения задач метрологического обеспечения РЭС измерительный комплекс контроля параметров ЭМС должен обеспечивать:

  • панорамный поиск по частоте, измерение частоты и ширины спектра, уровней и отношений уровней напряженности и плотности потока энергии основных, побочных и внеполосных излучений (непрерывных и импульсных) радиопередающих устройств РЭС;
  • измерение спектральной плотности электромагнитных излучений;
  • измерение поляризационных характеристик принимаемых сигналов;
  • поиск электромагнитных излучений по направлению и определение пеленга на источник излучения;
  • измерение параметров и видов модуляции сигналов, в том числе непрерывной генерации, амплитудной модуляции, частотной модуляции, фазовой модуляции, импульсной модуляции;
  • измерение напряженности и плотности потока энергии непрерывных и импульсных электромагнитных полей высокой (с соблюдением санитарно-эпидемиологических норм по допускам уровней полей, воздействующих на обслуживающий персонал) и низкой интенсивностей.

Мобильный измерительный автоматизированный комплекс должен соответствовать требованиям, представленным в таблице 1.

Предлагаемый измерительный комплекс включает в себя:

-     средство подвижности;

-     контейнер унифицированный, в котором располагаются экранированная кабина и бытовой отсек с системой  автономного электроснабжения и системой жизнеобеспечения обслуживающего персонала;

-     экранированная кабина, обеспечивающая защиту операторов и измерительного оборудования от мощного электромагнитного излучения;

-     антенно-фидерную систему (АФС) на диапазон частот от 9 кГц до 40 ГГц, обеспечивающую обнаружение, пеленгование и измерение параметров источников радиоизлучения. Для расширения пропускной способности комплекса в диапазоне частот от 30 МГц до 40 ГГц в его состав введен комплект поисковых антенн, предназначенных для мгновенного частотного поиска ИРИ в круговом азимутальном секторе, а пространственный поиск и пеленгование обеспечивается путем вращения основных измерительных антенн по азимуту и углу места. В целом в состав антенно-фидерной системы входит одиннадцать сверхширокополосных антенн;

-     гетеродинные переносчики частоты и антенно-фидерный тракт, расположенные в экранированных контейнерах и обеспечивающие передачу принятых и преобразованных сигналов источников радиоизлучения к комплекту автоматизированных средств измерений. Гетеродинные переносчики частоты в зависимости от диапазона рабочих частот используют двойное или тройное преобразование частоты. А для повышения помехозащищенности и увеличения подавления внеполосных каналов приема используется специализированный преселектор;

-     комплект автоматизированных средств измерений, расположенный в экранированной кабине и сопряженный с устройством управления и обработки измерительной информации на базе ПЭВМ;

-     комплект средств служебной связи, обеспечивающий служебную связь измеряемого объекта с операторами в экранированной кабине;

-     система топопривязки, обеспечивающая автоматическое определение координат и ориентацию антенной системы комплекса на местности.

Таблица 1

Диапазон рабочих частот комплекса:

от 9 кГц  до  40 ГГц.

Подавление побочных каналов приема:– в диапазоне частот от  9 кГц до 18 ГГц

– в диапазоне частот от 18 ГГц до 40 ГГц

 не менее   100 дБ;

не менее    90 дБ.

Динамический диапазон:– мгновенный

– полный (с использованием  аттенюатора)

 80 дБ;

140 дБ.

Сектор обзора пространства:– по азимуту

– по углу места

 от 0 до 360 град.;

от минус 15 до плюс 30 град.

Пеленгование в диапазоне частотот 300 МГц до 40 ГГц, (опция от 100 МГц).
Метод пеленгования амплитудный.
Полоса одновременного анализа минимальная  – 100 Гц,максимальная – 100 МГц.
Скорость сканирования по частоте до 2 ГГц/сек.
Виды измеряемых сигналов: непрерывная генерация,амплитудная модуляция,

частотная модуляция,

фазовая модуляция,

импульсная модуляция.

Диапазон измерения частотных параметров:– несущая частота

– ширина спектра

 от 9 кГц  до  40 ГГц;

до 100 МГц.

Диапазон измерения временных параметров импульсных сигналов:– длительности импульсов

– интервала следования импульсов

– интервала следования серий импульсов

 от 0,05 до 1000 мкс;

от 2 мкс до 100 мс;

от  0,01 до 60 сек.

Электроснабжение комплекса: от внешней стационарной электрической сети или от собственных дизельных электроагрегатов переменного однофазного тока 220 В 50 Гц.
Потребляемая мощность (без кондиционера): 1,5 кВт.
Время  развертывания: 20 мин.
Условия эксплуатации: от минус 400С до плюс 500С.

Управление режимами работы антенно-фидерной системы, гетеродинными переносчиками, базовыми радиоприемными устройствами, измерительными устройствами, вычисление параметров спектра и пеленгов, отображение результатов контроля осуществляется общим для всех подсистем устройством управления и обработки измерительной информации.

Комплекс может функционировать при следующих режимах управления:

-  автономное (вручную с клавиатуры устройства управления  и вычисления);

-  автоматизированное по заданным программам работы с ЭВМ.

Применение измерительного комплекса контроля параметров ЭМИ позволит существенно расширить номенклатуру испытываемых РЭС, повысить эффективность (быстродействие, полноту и достоверность) проводимых измерений. При этом с помощью средств программного обеспечения комплекса в автоматизированном режиме работы решаются следующие измерительные задачи:

-     измерение энергетического потенциала радиопередающего устройства;

-     измерение эквивалентной чувствительности радиоприемного устройства;

-     оценка уровней внеполосных радиоизлучений РЭС;

-     проверка характеристик побочных излучений передающих устройств РЭС;

-     оценка уровней восприимчивости по побочным каналам приема радиоприемного устройства РЭС;

-     оценка параметров временной структуры сигнала;

-     измерения диаграмм направленности антенных систем РЭС;

-     измерение спектральной плотности мощности излучения;

-     оценка времени задержки постановки помехи.

Управление режимами работы антенно-фидерной системы, гетеродинными переносчиками, базовыми радиоприемными устройствами, измерительными устройствами, вычисление параметров спектра и пеленгов, отображение результатов контроля осуществляется общим для всех подсистем устройством управления и вычисления, выполненным на базе ПЭВМ.

Основными отличительными особенностями мобильного измерительного комплекса, позволяющего в полном объеме решать современные задачи метрологического обеспечения контроля параметров ЭМИ, являются:

-  модульность и открытость архитектуры построения, как аппаратных, так и программных средств комплекса, предполагающих возможность оптимизации их состава и возможностей под конкретные условия и задачи проведения измерений;

-  обеспечение основных процедур радиоизмерений (поиск, обнаружение сигналов, определение их параметров, идентификацию и т.д.) по широкому классу радиоизлучений;

-  высокий уровень автоматизации основных процессов измерения и обработки информации об источниках радиоизлучения, обеспечивающий возможность их эксплуатации лицам, не имеющим специальной профессиональной подготовки в области метрологии, и, при необходимости, возможность длительной работы без участия человека-оператора;

-  мобильность и автономность, для чего экранированную кабину с измерительной аппаратурой, антеннами, вспомогательным оборудованием и системой жизнеобеспечения, размещают на шасси высокой проходимости, оснащенным двумя автономными дизельными электрогенераторами;

-  наличие экранированной кабины с достаточно высокой эффективностью экранирования и блока входных аттенюаторов, что позволяет расширить динамический диапазон комплекса и увеличить максимальный уровень измеряемой плотности потока энергии. Одновременно с этим обслуживающий персонал без нарушений санитарно-эпидемиологических норм и требований имеет возможность проведения измерений электромагнитных полей РЭС непосредственно в местах их штатного размещения. Унифицированность измерительной аппаратуры и автоматизация процесса измерений позволяет снизить количество обслуживающего персонала;

-  малые габаритные размеры, эргономичность экранированной кабины, наличие системы кондиционирования воздуха, мест отдыха и приготовления пищи для обслуживающего персонала комплекса;

-  повышение чувствительности (минимально измеряемого уровня плотности потока энергии ЭМП) и существенное расширение диапазона частот измерения напряженности электрической и магнитной составляющей ЭМП.

 III. Заключение

 С учетом возрастающей актуальности в создании мобильного измерительного автоматизированного комплекса, обеспечивающего контроль параметров электромагнитной совместимости РЭС с широкими потенциальными возможностями в основу его функционально-структурной организации необходимо положить:

-       программные методы поиска радиоизлучений по пространству на основе многофункциональных многолучевых антенных решеток повышенной эффективности с открытой архитектурой;

-       малогабаритную приемо-анализирующую аппаратуру на базе нового поколения функциональной СВЧ радиоэлектроники;

-       современные цифровые технологии обнаружения радиоизлучений, пеленгования и измерения их частотно-временных параметров в полосе до 100 МГц;

-       методы анализа, обработки и интерпретации результатов измерений на базе современных ОС реального времени с использованием технологий объектно-ориентированного программирования.

Скачать Доклад

Новости

Уважаемые партнеры и клиенты!

Если вам необходим наш каталог в печатном или электронном виде, пожалуйста обратитесь в отдел маркетинга. Данные материалы будут предоставлены вам в кратчайшие сроки.

info@skard.ru