Квазипиковое значение напряжения радиопомех это

Детекторы пиковых, средних, среднеквадратических и квазипиковых значений

Быстрый и надежный поиск измерительным приемником источников электромагнитных помех (ЭМП) производится с помощью детекторов.

Различают следующие детекторы значений ЭМП:

• пиковый детектор;
• средний детектор;
• среднеквадратический детектор;
• квазипиковый детектор.

Наличие детекторов зависит от опций оборудования и его возможностей. Как правило, измерительное оборудование высокого класса имеет все указанные типы детекторов.

Для эффективной работы измерительное оборудование должно обладать максимальной чувствительностью. При этом уровень собственных шумов снижается и появляется возможность обнаружения слабых по мощности сигналов.

Уровни помех определяются в зависимости от требований того или иного нормативного документа и позволяют представить общую картину излучения от оборудования или на объекте измерения. Как правило, все измерительное оборудование «рисует» на своем экране спектр или осциллограмму измеренного сигнала. Точки этих спектров или осциллограмм и являются значениями, которые затем сравнивают с пределами, установленными в стандартах и нормативных документах.

Следует также помнить, что пиковые значения измеренной величины всегда больше или равны значению, измеренному квазипиковым детектором, а квазипиковые значения всегда больше или равны измеренным средним или среднеквадратичным значениям помех.

Задачи, решаемые детектором ЭМП

К задачам, решаемым с помощью детекторов электромагнитных помех (пикового, среднего, среднеквадратического, квазипикового) в рамках ЭМС-тестирования, относятся:

• отслеживание источников ЭМП;
• определение «ошибки» (контрмеры);
• предварительные испытания по ЭМС и др.

Детектор пиковых значений

Напряжение на выходе детектора пиковых значений характеризуется довольно быстрым нарастанием при заряде и снижением при разряде. В связи с этим, когда приемник ЭМС будет настроен на определенную частоту, данный детектор фактически будет выделять огибающую сигнала. Из этого следует его другое название – детектор огибающей.

Детекторы средних и среднеквадратических значений

Иногда детектирование мгновенного (пикового) значения не предоставляет всей необходимой информации, так как при нем в рамках одного блока частот сохраняется только одно из значений, а остальные отбрасываются.

Детектор средних значений использует все собранные данные частотного блока. При детектировании среднего в измерительных приемниках происходит пропускание сигнала детектора огибающей через фильтр низких частот с гораздо меньшей, чем полоса разрешения, шириной полосы. Фильтром интегрируются (усредняются) ВЧ-компоненты, например, шум.

Детектор среднеквадратических значений в некоторых приборах называют детектором средних значений. В нем усреднение происходит на основании среднеквадратичного значения.

Детектор квазипиковых значений (квазипиковый детектор)

По сути, квазипиковое детектирование является взвешенной формой пикового детектирования. Измеренная в данном режиме величина спадает, когда снижается повторяемость измеряемого сигнала. Взвешивание сигнала производится с помощью особых постоянных заряда, разряда и времени отображения, определенных CISPR.

Рекомендуем

Для проведения испытаний по ЭМС рекомендуем использовать измерительные приемники новой серии TDEMI производства компании GAUSS INSTRUMENTS. Для приборов данной серии возможно проведение одновременных измерений по четырем детекторам (пиковому, среднему, среднеквадратическому, квазипиковому). Такое одновременное измерение позволяет получить статистически репрезентативный результат в отношении исследуемого источника, а также сэкономить время. Вычисление значений и их документирование производится в соответствии с CISPR.

Источник

ПАРАМЕТРЫ

Для определения отношения сигнал-шум при воздействии на рецептор необходимо знание параметров помех. Для детерминированных НЭМП (регулярные помехи одного источника или внеполосные излучения через антенну радиопередающего тракта) представления эти параметры — мощность, напряжение, ток, напряженность ноля, энергетический спектр и др.

В случае нестационарных электромагнитных процессов или одновременного использования помех от нескольких источников для описания для описания необходимо несколько параметров. Такими параметрами является усредненная за определенное время мощность Р_ср помехи, измеренная в эффективной полосе частот Δf, и соответствующее этой мощности эффективное значение напряжения U_эфф помехи.

Характерным параметром случайной стационарной помехи (флуктуационный шум) является «эффективная шумовая температура антенны» радиоприемного устройства («антенная температура»), т.е. усредненная спектральная плотность мощности шума, выраженная как температура в градусах Кельвина некоторого сопротивления, равного входному сопротивлению антенны, которое выделяет на входе источника такую же мощность, что и внешний источник помех. При значительном уровне внешних шумов собственной шумовой температурой пренебрегают и «антенная температура» определяется как

где Р_Ш — средняя мощность шума на согласованной нагрузке, Вт; k — постоянная Больцмана (Дж/К); Т — температура, К; — эффективная полоса пропускания приемника, Гц. Антенную температуру флуктуационных помех измеряют с помощью измерителя напряженности поля с малым уровнем собственных шумов. Показания его выходного прибора U_эфф необходимо пересчитывать на величину напряженности поля, связывая с измеряемой мощностью помех на соответствующей частоте. Принятая извне антенной мощность шума

где G — коэффициент усиления антенны; — длина волны, м, — действующая высота антенны (м).

Среднее значение мощности атмосферных помех зависит от времени суток, сезона, частоты и географического местоположения. Как правило, атмосферные помехи характеризуются быстрыми изменениями, но если их мощность усреднять по крайней мере в течение нескольких минут, то средние величины за этот отрезок времени измерений изменяются примерно в пределах ±2 дБ, т. е. практически оказываются постоянными при условии, что измерения не выполняются при местной грозе или во время восхода и захода солнца.

При измерении широкополосного флуктуационного шума «антенная температура» определяется с помощью узкополосного измерителя напряженности поля, при этом эффективное значение напряжения U_эфф помехи пропорциональны , поскольку составляющие шума некогерентны. Если помеха регулярная, например, повторяющиеся с определенной тактовой частотой импульсы, параметр U_эфф пропорционален полосе измерителя.

Другим важным параметром НЭМП является пиковое значение U_n напряжения помехи. Например, импульсные приемные устройства и цифровые средства электронной техники, действующие на импульсном принципе (устройства электронной автоматики, ЭВМ и др.), реагируют не только на усредненную мощность импульсной помехи, но и на максимальную амплитуду импульса. Влияние помех на электронные устройства следует оценивать в первую очередь но параметру Un помехи, особенно в тех случаях, когда помеха имеет явно выраженный импульсный характер. Этот параметр измеряют с помощью пикового вольтметра, детекторная цепь которого имеет очень малое значение постоянной времени заряда и большое (до 100с) — постоянной времени разряда. Квазипиковое значение напряжения импульсных индустриальных радиопомех измеряют квазипиковым вольтметром с детектором, нагрузка которого имеет стандартные значения постоянных времени заряда тэ и разряда.

Квазипиковое значение U_кп напряжения — это показание инерционного вольтметра, постоянные времени которого близки к величинам задержки во времени, характерной для инерционности реакции человеческого слуха на появление и исчезновение звукового импульса.

При измерениях флуктуационных помех квазипиковый вольтметр показывает значения, превышающие U_эфф. При измерениях кратковременных (длительностью менее 200 мс) импульсных помех, например коммутационных в виде серии коротких импульсов слученного характера, квазипиковый вольтметр действует как накопитель энергии и значение U_кп зависит от таких факторов, как число импульсов в пачке, отношение между частотой повторения импульсов и полосой пропускания линейного тракта измерителя, раздельное или с перекрытием по времени прохождение импульсов через тракт и других [51]. Вследствие вероятностной природы коммутационных помех для определения их значений U_эфф и U_ср посредством квазипикового вольтметра необходимо проводить специальный анализ.

Среднее значение Ucp напряжения является усредненным значением мгновенных уровней огибающей помехи за время T, достаточное для выявления ее статистических свойств. Многие регистрирующие приборы, например в оборудовании летательных аппаратов, включенные на выходе РЭС, более восприимчивы к воздействию Ucp, чем Un

Для определения степени «импульсности» помехи вводят параметр U_имп=20lg(U_эфф/U_ср), если его значение U_имп5 дБ, помеху можно считать импульсной.

Кондуктивные помехи характеризуются током помехи , определяемом токосъемником и измеряемом в дБмкА (узкополосные помехи) или в дБмкА/кГц (широкополосные помехи) при выбранном в зависимости от предъявляемых требовании пиковом, эффективном или среднем значении величины тока.

Поскольку НЭМП носят вероятностный характер для более полной информации о свойствах НЭМП необходимы характеристики, выражающие распределение вероятностей того или иного параметра, как правило, в функции времени, отсчитываемого в непосредственной или косвенной форме. Такой характеристикой является интегральная функция распределения параметра помехи, превышающего пороговое значение за время Т, достаточное для определения статистических свойств помехи.

Статистические характеристики параметров НЭМП имеют большое значение для количественного описания их свойств, обеспечения возможности создания стандартных требований на допустимые уровни помех от их источников и оценки их действия на рецепторы различных типов при определении отношений сигнал-помеха, допустимых на входе устройства конкретного типа.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Квазипиковое значение напряжения радиопомех это

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.

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.

Среднеквадратическое значение напряжения вычисляется по формуле:

— 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.

Источник