Анализ нормативных требований к побочным излучениям и индустриальным радиопомехам в различных диапазонах частот

В ГОСТ Р и нормативно-технической документации СИСПР нормирование напряженности поля, излучаемого от источника помех,  производится в четко определенных условиях, которые могут быть  воспроизведены при измерениях. (То есть при соблюдении одинаковых условий измерений, методики измерений и применении аттестованных и поверенных средств измерений и испытательного оборудования гарантируется погрешность измерения в заданных пределах вне зависимости от места и времени измерения.)

Важнейшими параметрами норм на излучения являются расстояние от источника излучения и допустимое значение напряженности поля, выраженное в дБ(мкВ/м). Традиционно для проведения измерений используются расстояния из ряда: 1, 3, 10 м.

Нормы на индустриальные радиопомехи

К индустриальным радиопомехам относят электромагнитные помехи, которые создаются различными электрическими и электронными устройствами, применяемыми в технике, науке, быту и т.д., и могут оказывать действие, мешающее радиоприему. К ним не относятся излучения, создаваемые высокочастотными трактами радиопередатчиков. Каждый источник индустриальных радиопомех содержит один или несколько помехообразующих элементов, вызывающих излучение электромагнитной энергии.
Источники индустриальных радиопомех можно разделить на две группы:

1. Устройства, генерирующие колебания высокой частоты (высокочастотные установки для промышленного, медицинского и научного применения, гетеродины радиоприемных устройств, системы разверток электроннолучевых трубок и др.).
2. Устройства, не предназначенные для генерации высокой частоты, но создающие при своей работе радиопомехи. К данной группе относятся различные виды транспорта (городской – автомашины, трамваи, троллейбусы, метрополитен, железнодорожный – электропоезда и поезда с электрической тягой), высоковольтные линии электропередач, электротехнические и коммутационные приборы, выпрямители, инверторы и т.д.

Радиопомехи от устройств первой группы излучаются как на рабочей частоте, так и на гармониках этой частоты. Помехи этой группы носят периодический характер (синусоидальные и близкие к ним слабо затухающие помехи).

Радиопомехи от источников второй группы, носящие апериодический характер (импульсные помехи), появляются из-за резких изменений (бросков) рабочего тока и напряжения в электрических цепях этих устройств. Это приводит к появлению токов высокой частоты в широкой полосе частот. Амплитуда таких токов, как правило, уменьшается с увеличением частоты радиопомех и зависит от величины бросков тока. Индустриальные радиопомехи от источников этой группы в полосе частот ниже 20 МГц представляют собой апериодические серии прямоугольных импульсов искаженной формы, в полосе частот 150 – 500 МГц – случайные импульсы небольшой длительности и небольшой частоты повторения.

В промышленных, медицинских и научных высокочастотных установках помехи возникают как на основной частоте излучения, так и на гармониках. Помехи от высокочастотных промышленных установок аналогичны помехам от медицинских и научных высокочастотных установок.

Для обеспечения электромагнитной совместимости разрабатываются нормы, направленные на ограничение уровня радиопомех. Количественные значения допускаемых уровней индустриальных радиопомех приведены в таблицах 1 – 9 .

Рис. 1. Напряженность поля радиопомех в полосе частот 0,15 – 30 МГц для линий электропередач и их электрических подстанций

Таблица 1

Радиопомехи индустриальные от электротранспорта

Таблица 2

Радиопомехи индустриальные оборудования и аппаратуры, устанавливаемых совместно со служебными радиоприемными устройствами гражданского назначения

Таблица 3

Радиопомехи индустриальные от линий электропередачи и электрических подстанций

Таблица 4

Радиопомехи индустриальные от радиовещательных приемников, телевизоров и другой бытовой радиоэлектронной аппаратуры

Таблица 5

Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий

Таблица 6

Радиопомехи индустриальные и устойчивость к электромагнитным помехам. GSM-900 и DCS-1800 МГц

Таблица 7

Радиопомехи индустриальные от промышленных, научных, медицинских и бытовых высокочастотных устройств
для группы 1 классов А и Б и класса 2 группы Б

Таблица 8

Радиопомехи индустриальные от промышленных, научных, медицинских и бытовых высокочастотных устройств
для группы 2 класса А

Примечание.

Устройства группы 1 – устройства, в которых намеренно создается и/или используется кондуктивно связанная высокочастотная энергия, необходимая для функционирования самих устройств.

Устройства группы 1- устройства, в которых намеренно создается и/или используется высокочастотная энергия в форме электромагнитного излучения для обработки материалов (плавки металлов, нагревания пищевых продуктов, сушки древесины и т.п.), а также искровое электроэрозионное оборудование.

Устройства класса А - устройства, предназначенные для использования во всех помещениях, кроме применяемых для бытовых целей и тех, к которым непосредственно подведены низковольтные распределительные электрические сети.

Устройства класса Б – устройства, предназначенные для использования в помещениях для бытовых целей и тех, к которым непосредственно подведены низковольтные распределительные электрические сети

Таблица 9

Радиопомехи индустриальные от промышленных, научных, медицинских и бытовых высокочастотных устройств
для группы 2 классов А и Б

Нормы на побочные излучения

Побочные излучения радиопередающих устройств, введенных в эксплуатацию до 1 июля 2007 года, регламентированы «Общесоюзными нормами на побочные излучения радиопередающих устройств гражданского назначения» (Нормы 18-85), действующими до 31 декабря 2012 года. В соответствии с данными нормами, уровень любого побочного колебания, передаваемого передатчиком в антенно-фидерное устройство на частоте побочного излучения, не должен превышать относительного и абсолютного значений, указанных в таблице 10.

Таблица 10

Приведенные уровни мощности побочных колебаний соответствуют полосам, указанным в таблице 11.

Таблица 11

Для вновь устанавливаемых радиопередающих устройств действуют «Нормы 18-07. Радиопередающие устройства гражданского назначения. Требования на допустимые уровни побочных излучений. Методы контроля». Требования на побочные излучения для радиопередающих устройств, в соответствии с указанными выше нормами, приведены в таблице 25.

Кроме указанных норм на побочное излучения радиопередающих устройств существуют ОТТ, ТТ, ЕТТ, в которых определены требования к побочным излучениям различных средств. Ниже приводятся такие требования.

Требования к магистральным РРС

Уровень линейчатых составляющих спектра, соответствующих скорости передачи символов,  не более минус 40 дБм. 

Уровни побочных излучений передатчика не более  минус 50 дБм в диапазоне частот от 9 кГц до 21,2 ГГц и  не более минус 30 дБм в диапазоне частот от 21,2  до 110 ГГц.

Допустимые уровни всех других побочных излучений: 

1) в полосе частот приёма РРС не более  -90 дБм,
2) в полосе частот передачи не более  -60дБм.

Уровень излучения гетеродина не более -110 дБм.

Уровень излучений на fн±ПЧ не более -60 дБм, fн±2ПЧ не более -90 дБм, fн±3ПЧ не более -90 дБм.

Измерения производятся на антенном разъёме.

Требования к местным РРС (Нормы 18-85)

Для систем диапазона 1-3 ГГц

Уровни побочных излучений передатчика:

- не более  минус 60 дБм в диапазоне частот от 9 кГц до 21,2 ГГц;
- не более минус 30 дБм в диапазоне частот от 21,2  до 110 ГГц.

Для систем диапазона  выше 3 ГГц

Уровни побочных излучений передатчика:
- не более  минус 60 дБм в диапазоне частот от 9 кГц до 21,2 ГГц;
- не более минус 30 дБм в диапазоне частот от 21,2  до 110 ГГц.
Уровень излучения гетеродина не более -90… -110 дБм.

Требования к приёмо-передающему оборудованию диапазонов 146 МГц - 6 ГГц

Уровни побочных излучений передатчиков 146-928 МГц должны быть не более  минус 25 дБмкВт (-55 дБм)  в диапазоне частот от 70 МГц до 7,4 ГГц.

Для систем диапазона  выше 1 ГГц

Уровни побочных излучений передатчика не более  минус 40 дБ относительно максимума спектральной характеристики в диапазоне частот от 9 кГц до 1 ГГц и не более минус 30 дБ в диапазоне частот от 1 до 26,5 ГГц.
Уровень излучения гетеродина не более - 100 дБм.

Для систем диапазона выше 1 ГГц

Уровни побочных излучений приёмника не более минус 57 дБ относительно максимума спектральной характеристики в диапазоне частот от 9 кГц до 1 ГГц и не более минус 50 дБ в диапазоне частот от 1 до 26,5 ГГц.

ГОСТ 50842-95

Уровни побочных излучений передатчиков не более  - 70дБ но не более 1 мВт (25 мкВт).
Полоса пропускания измерительного приёмника 10 кГц.
Диапазон контроля уровней побочных колебаний для передатчиков составляет 0.5´fн до 5´fн.

Оборудование стандарта DECT 

Побочные излучения при переходных процессах не должны превышать 250 мкВт (-6 дБм) в первом канале, 40 мкВт (-14 дБм) во втором канале, 4 мкВт (-24 дБм) в третьем канале, 1 мкВт (-30 дБм) в остальных каналах.

Полоса измерения 100 кГц.

Уровень побочных излучений вне полосы частот выделенных оборудованию стандарта DECT в диапазоне до 1 ГГц не более  250 нВт (-34 дБм).

Полоса измерения составлет:
30 кГц для диапазона 0-5 МГц;
100 кГц для диапазона 5-10 МГц;
300 кГц для диапазона  10-20 МГц;
1 МГц для диапазона  20-30 МГц;
3 МГц для диапазона  30-12750 МГц.

Уровень побочных излучений  в режиме молчания  в диапазоне 1-12,7ГГц не более 20 нВт (-57 дБм) при полосе измерения 100 кГц.

Уровень мешающих сигналов в полосе частот канала (со-канальная помеха) не должен превышать -83 дБм на входе приёмника.

Оборудования стандарта GSM

Уровень побочных излучений передатчика вне полосы частот выделенных оборудованию в диапазоне 1-12.75 ГГц не превышает -30 дБм.

Уровень побочных излучений в дежурном режиме не более -53 дБм.

Допустимые уровни помех в диапазоне частот 1–10 ГГц

Сводная таблица максимально допустимых значений напряженности поля(а также соответствующие спектральные плотности мощности излучения), создаваемые различными устройствами, приведены в таблице 13.

Таблица 13

Максимально допустимые значения напряженности поля для различных устройств

В соответствии с ГОСТ Р 51319-99 «Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы для измерения индустриальных радиопомех» номинальная ширина полосы пропускания измерительного устройства (на уровне 6 дБ) при измерении индустриальных радиопомех должна составлять:

- 0,2 кГц при измерениях в диапазоне от 0,009 до 0,15 МГц;
- 9 кГц  при измерениях в диапазоне от 0,15 до 30 МГц;
- 120 кГц при измерениях в диапазоне от 30 до 1000 МГц.

Анализ значений допустимой спектральной плотности мощности излучения, приведенный в таблице 23, позволил сформировать маску спектральной плотности мощности излучения различных устройств в диапазоне частот от 30 МГц до 10 ГГц (рисунок 2). Данная маска будет использована в последующих разделах при разработке рекомендаций по выбору полос частот для использования внутриофисными системами передачи данных на основе СШТ. 

Рис. 2. Требования к спектральной плотности мощности излучения в диапазоне частот 30-10000 МГц