автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование и разработка методов и средств повышения внешней помехозащищенности телевизионных приемников

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

на правах рукописи экз. N_

ЕЫСТРУ1ЖИН КОНСТАНТИН НИКОЛАЕВИЧ

"ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ВНЕШНЕЙ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРИЕМНИКОВ"

Специальность 05.12.17-"Радиотехнические и телевизионные

устройства и системы".

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

МОСКВА 1990 г.

/ ^ у о /

Работа выполнена в Московском институте электронного машиностроения

Научный руководитель д. т. н., проф. Петров Б. В.

Официальные оппоненты:

д. т. н. , проф. Новаковский С. В. к. т. н. ,доц. Хабарова Л. К

Ведущее предприятие-Ленинградское отделение НШР (ЛОНИИР)

Защита состоится на заседании специализированного совета К. 063.68. 04. при ШЭМ по адресу: 109028, г. Москва, Б. Вузовский пер. д. 3/12. 2? декабря 1990 г. в 16 часов.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ.

Автореферат разослан ноября 1990 г.

Ученый секретарь

специализированного совета К. 053.68. 04

к. т. н.

Грачев Е Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В связи с быстрым ростом количества радиоэлектронных средств (РЭС) и мощности излучаемых ими электромагнитных полей, развитием электронно-вычислительной техники и других цифровых устройств электромагнитная обстановка (ЗМО) в настоящее время крайне обострилась, особенно в крупных городах и промышленных центрах, и продолжает быстро ухудшаться. Недооценка важности этой проблемы может привести к появлению массовых жалоб населения на помехи телевизионному приему. Поэтому задача реализации высоких технических характеристик радиоэлектронной бытовой аппаратуры, в том числе и телевизионных приемников, является весьма актуальной. Особая важность этой проблемы в настоящее время вызвана также появлением новых нетрадиционных источников помех: персональных компьютеров, видеомагнитофонов , бытовых СВЧ печей и т. д. В этих условиях невозможно полностью реализовать потенциально высокие технические характеристики современных телевизоров в реальной ЭМО, так как помехи телевизионному приему сводят на нет улучшение качества их работы.

Появление новой элементной базы (мощные СВЧ транзисторы) и требование получения высокого качества изображения и звука в зоне уверенного приема, а также необходимость увеличения зоны обслуживания телевизионного передатчика, привели к тому, что мощности телевизионных передатчиков значительно возросли. Соответственно выросли и напряженности излучаемых ими электромагнитных полей в месте расположения телевизоров. Напряженности полей телевизионных передатчиков нередко достигают величины 110-120 дБ(мкВ/м). Б связи с тем, что к 2000-ому году вся территория СССР должна быть охвачена 4-5 общесоюзными телевизионными программами,количество телевизионных передатчиков резко возрастет,поэтому прогнозируемая

ЭМО еще более осложнится.

Проблема повышения помехозащищенности телевизионных приемников в условиях постоянно усложняющейся ЗМО является актуальной для всех промьшленно развитых стран.

Изучением вопросов помехозащищенности аппаратуры, разработкой методов измерения и норм на параметры ее помехозащищенности занимается Специальный Международный Комитет по Радиопомехам (СЯСЛР), который является подкомитетом Международной Электротехнической Комиссии (МЗК). На основе рекомендаций и публикаций СИСПР разрабатывается национальные стандарты на параметры помехозащищенности аппаратуры, в том числе и телевизоров. Требования этих стандартов постоянно ужесточаются,что, в частности, осложняет экспорт отечественных телевизоров.

В связи с важностью проблемы повышения помехозащищенности телевизоров и другой радиоэлектронной аппаратуры ее решением заняты многочисленные ученые и специалисты как в СССР, так и за рубежом. Среди них необходимо отметить советских ученых и специалистов: академика В. А. Котельникова, профессора А. Д. Князева, д. т. н. И. С. Гурвича, к. т. н. В. П. Певницкого, к. т. н. Г. К. Бороничева, к. т. н. В. М. Соколова, к. т. н. Г. В. Бабука, Л И. Ыиколайтиса, а также зарубежных исследователей: Д. Уайта, а Еерсъе, Г. Оберндофера и др. Следует отметить большую роль д. т. н., профессора А. Ы. Чернушенко в подготовке ряда высококвалифицированных специалистов в области обеспечения ЭМС радиоэлектронной аппаратуры.

Однако, в связи с резким усложнением ЭМО, становится очевидным, что помехозащищенность серийно выпускаемых в СССР телевизоров не соответствует-предъявляемым к ней требованиям не только в прогнозируемой, но и в современной ЗШ. Низкая помехозащищенность современных телевизоров стала реальным тормозом дальнейшего повышения качества телевизионного приема . Учитывая особую важность решения этого вопроса, Государственная Комиссия по Радиочастотам

СССР(ГКРЧ СССР) приняла ряд решений по развертыванию в СССР работ по повышению помехозащищенности бытовой радиоэлектронной аппаратуры. в гсм числе л телевизионных приемников ( Режения ГКРЧ СССР ОТ 20.10. 82 Г.; 24.12.84 г.-, 25.01.88 г.; 15.07. 89 г.; 30.01.90 г.). По этому вопросу было принято также постановление ГОССТАНДАРТа СССР N3767 от 29. 09. 87' г. , которое предусматривает проведение в СССР работ по нормированию параметров помехозащищенности бытовой радиоэлектронной аппаратуры.

В данной работе рассмотрены вопросы, связанные с внешней помехозащищенностью телевизоров, под которой понимается их свойство работать без ухудшения качества в присутствии электромагнитных помех, проникающих в них любыми путями, исключая сигнальные входы и антенну, в том числе по цепям питания, управления и коммутации.

Согласно проведенному анализу современной и прогнозируемой ЗМО и статистики жалоб населения на помехи телевизионному приему именно недостаточно высокая внешняя помехозащищенность современных телевизоров является в настоящее время основной причиной возникновения помех телевизионному приему .

Цель работы. Целью работы является повышение качества телевизионного приема в современной и прогнозируемой ЭКЮ путем разработки научно-обоснованных норм и методов измерения параметров помехозащищенности телевизоров, проведения исследований по повышению помехозащищенности телевизоров до соответствия ими требований этих норм и внедрение результатов исследований в разрабатываемые и серийно выпускаемые телевизоры.

Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе решен ряд задач, основными из которых являются: - проведение анализа современной и прогнозируемой ЭМО, а тага© анализа воздействия на телевизоры различных видов радиопомех и определение основных требований к внешней помехозащищенности

телевизоров;

- разработка метода расчета норм на помехозащищенность телевизоров через статистические характеристики параметров ЭЫО и помехозащищенности телевизоров с учетом производственных разбросов параметров телевизоров, обеспечивающий требуемую вероятность нормальной работы телевизоров в заданной ЭМО. Метод должен учитывать изменение параметров помехозащищенности телевизоров при различной величине сигнала на их антенном входе вследствие работы схемы АРУ телевизора;

- создание математической модели помехозащищенности телевизоров, учитывающей изменение помехозащищенности в широкой полосе частот вследствие работы схемы АРУ телевизора,а также разработка алгоритма и программного обеспечения анализа на ЭВМ параметров помехозащищенности телевизоров;

- проведение математического моделирования воздействия типовой ЭМО на телевизионные приемники с различной степенью помехозащищенности и определение норм на помехозащищенность телевизоров с помощью разработанного метода расчета норм;

- проведение исследований по повышению помехозащищенности телевизоров при помощи математической модели помехозащищенности телевизоров и схемы переноса помех, разработка по результатам этих исследований рекомендаций по повышению помехозащищенности телевизоров;

- разработка автоматизированного метода измерений параметров помехозащищенности телевизоров в полосе частот 0,15-1000 МГц, учитывающего требования ЫЗК и СИСПР к методам измерений с возможностью проведения сертификации отечественных телевизоров по параметрам ЭМС;

- внедрение результатов исследований и рекомендаций по повышению помехозащищенности телевизоров в промышленность и нормативно-техническую документацию ( Нормы ГКРЧ СССР и Государственные

стандарты).

- б -

Методы ¡¡следования

Для решения поставленных задач в работе применялись: теория радиотехнических цепей и сигналов; теория электромагнитного поля; методы теории вероятности и математической статистики; экспериментальные исследования. Правильность теоретических расчетов подтверждена экспериментально.

К защите представляются следующие основные научные результаты:

- разработка и практическое применение метода расчета норм на параметры помехозащищенности телевизоров, основанного на проведении математического моделирования воздействия типовой ЭМО на телевизоры с различной степенью помехозащищенности. При этом значения помехозащищенности телевизоров вычисляются путем расчета математической модели помехозащищенности телевизоров, параметры этой математической модели зависят от величины сигнала на их антенном входе, что моделирует работу схемы АРУ телевизора Статистические характеристики параметров помехозащищенности телевизоров,необходимые для расчета норм,рассчитываются при помощи математической модели помехозащищенности с учетом производственных разбросов параметров телевизоров методом статистических испытаний (методом Монте-Карло). Норма на параметры помехозащищенности телевизоров определяется в соответствии с правилами МЭК (СИСПР) из условия обеспечения вероятности нормальной работы телевизоров не менее 0. 95;

- математическая модель помехозащищенности телевизоров, позволяющая рассчитать значения параметров помехозащищенности телевизо-

ров в широкой полосе частот при различной величине сигнала на антенной входе телевизора .построенная на основе схем переноса помех в телевизор и математической модели радштракта телевизора;

- автоматизированный метод измерения параметров помехозащищенности телевизоров от внешних электромагнитных полей в полосе частот 0,15-1000 МГц, удовлетворяющий требованиям ШК к методам измерения, позволяющий проводить сертификацию отечественных телевизоров по параметрам ЭМС;

- научно-обоснованные нормы на параметры помехозащищенности телевизоров.

Практическая ценность работы заключается в :

- разработке рекомендаций по повышению помехозащищенности серийно выпускаемых и перспективных моделей телевизоров, полученных на основе анализа механизмов проникновения помех в телевизор при помощи математической модели помехозащищенности телевизоров ;

- возможности разработки мероприятий по повышению качества телевизионного приема в современной и прогнозируемой ЭШ на этапе проектирования телевизоров на основе предложенной математической модели помехозащищенности телевизора, позволяющей прогнозировать вероятность нормальной работы проектируемого телевизора в современной и прогнозируемой ЗМО с учетом производственных разбросов параметров телевизоров;

- возможности сравнения различных вариантов схемы и конструкции телевизора с точки зрения его помехозащишэнности при помощи разработанной математической модели помехозащищенности телевизоров на этапе их проектирования;

- вычислении вероятности нормальной работы телевизоров в любом населенном пункте и прогнозировании появления помех телевизшнно-

му приему при заданной ЭМО, а также отработка наиболее целесообразного варианта их устранения ;

- автоматизации процедуры измерения параметров помехозащищенности телевизоров с возможностью проведения сертификации параметров их помехозащищенности ;

- существенном удешевлении и ускорении разработок новых моделей телевизоров за счет исключения многочисленных, трудоемких и дорогостоящих измерений при экспериментальной доработке телевизоров до соответствия ими требований норм по помехозащищенности.

На основе проведенных исследований были разработаны и внедрены:

- Нормы 21-85 ГКРЧ СССР "Временные Общесоюзные нормы помехозащищенности ЕРЭА к внешним электромагнитным полям. Методы измерений. Допустимые величины " и Дополнение М1 к ним. Введены : Нормы 21-86 ГКРЧ СССР с 1.01.88 г., Дополнение N1 с 1.07. 89 г.

- Нормы 24-88 ГКРЧ СССР " Общесоюзные нормы на защитные отношения для системы вещательного телевидения". Введены с 1. 07. 88г.

Результаты исследований использованы при подготовке новых редакций стандартов: ГОСТ 18198-89 "Телевизоры. Общие технические условия" ; ГОСТ 9021-88 "Приемники телевизионные черно-белого и цветного изображения. Методы измерения".

Реализация в промышленности.

Результаты проведенных исследований в виде рекомендаций по повышению помехозащищенности серийных телевизоров были направлены на головные завода-изготовители телевизоров и внедрены в производство, что подтверждается приложенными к диссертации актами

внедрения от головных заводов-изготовителей телевизоров.

Ш результатам проведенных исследований с помощью обобщенной схемы переноса помех в телевизор был разработан ряд новых комплектующих изделий, внедренных в серийно выпускаемые телевизоры, в том числе радиочастотный кабель типа РК-75-1,5-31 и новое телевизионное гнездо типа САТ-2Г с повышенной помехозащищенностью.

Полученные в диссертационной работе результаты теоретических исследований были использованы НПО "Еанга" при разработке нового селектора каналов повышенной помехозащищенности типа СКМ-24-5 (акт внедрения N 1020.3210.2615/13 от 29.06.89 г.). Е настоящее время идет подготовка его серийного производства.

Внедрение разработанных в диссертации рекомендаций позволило увеличить помехозащищенность серийно выпускаемых телевизоров типа УСЦГ на частотах каналов настройки диапазона 11В на 15 дБ, а помехозащищенность от электромагнитных полей передатчиков диапазона ДМВ при приеме программ в диапазоне Ж - на 40 дБ.

Проведенные экспериментальные исследования в условиях крайне сложной ЗШ в г. Риге показали, что у телевизионных приемников с внедренными рекомендациями по повышению их помехозащищенности отсутствуют помехи телевизионному приему в реальной ЭМО. Результаты теоретических исследований и математического моделирования, а также разработанные на их основе рекомендации по повышению помехозащищенности телевизоров были учтены при проектировании новейших отечественных телевизоров 5-6 поколений типов ТЦИ-АЦ и ТЦИ-2Ц.

Разработанный метод изменения параметров помехозащищенности телевизоров внедрен на радиополигоне ЛТПО "Еанга", на котором проводится контроль помехозащищенности серийно выпускаемых телевизоров ( акт внедрения !! 1320. 3217.2703/13 от 7. 07.89 г.) .

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы обсуждались на заседаниях научно-технической школы специалистов на ВДНХ СССР : "ЭМС в современной радиоэлектронике" НТОРЭС им. А. С. Попова в 1984 и 1989 г. , на научно-техническом семинаре "Перспективы развития БРЗА и акустической аппаратуры" Всесоюзного общества "Знание" в г. Москве в 1988 г.,на межотраслевых конференциях "Развитие и совершенствование телевизионной техники" в г.Львове в 1989 и 1990 г.,на заседаниях секции ИЗ НТС МНИГЙ в 1985,1987 и 1988 г. .заседаниях кафедры РТУиС ЮШ В 1987-1990 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам диссертации опубликовано 15 печатных работ. Результаты проведенных исследований были использованы при составлении трех научно-технических отчетов по НИР.

ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения,пяти глав, заключения, списка литературы и приложения (тексты программ, акты внедрения результатов диссертации) и имеет 154 страницы текста, 28 иллюстраций, списка литературы 101 наименования и приложение на 14 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проведен анализ современной и прогнозируемой ЭМО, рассмотрены современные методы измерения и способы расчета норм на параметры помехозащищенности телевизоров. Показана необходимость разработки автоматизированного метода измерения помехозащищенности телевизоров и метода расчета норм, учитывающего изменение помехозащищенности телевизоров вследствие работы схемы АРУ телевизора.

Проведенный анализ современной и прогнозируемой ЭЮ, а также

- и -

статистика жалоб населения на помехи телевизионному приему, показывают, что в большинстве случаев эти помехи возникают при воздействии на телевизоры электромагнитных полей различных радиопередатчиков:

-в КБ диапазоне в полосе частот 30-40 МГц, совпадающей с полосой частот отечественного телевизионного стандарта (ГОТ 7845-79), источниками мешающих полей являются радиопередатчики различных транспортных средств;

-на частотах каналов настройки в диапазоне ИВ источниками помех телевизионному приему при недостаточно высокой помехозащищенности телевизоров могут стать электромагнитные поля самих телевизионных передатчиков диапазона Ш, создавая помеху типа "опережающий поетор"; -в диапазоне ДМВ источниками помех телевизионному приему могут стать телевизионные передатчики 21-60 каналов диапазона ДМВ вследствие нелинейных преобразований в смесителе селектора каналов МЕ.

Анализ известных методов измерения отечественны:-: и зарубежных стандартов показал, что в настоящее время в связи с широким применением в современных телевизорах синхронного детектирования наблюдается тенденция перехода от односигнальных к двухсигналышм методам измерения помехозащищенности телевизоров. Показана необходимость разработки нового метода измерения,предусматривающего автоматизацию процедуры измерения, и сформулированы требования к методу измерения.

Известный статистический способ расчета норм, предложенный к.т.н. Еороничевым Г. К.,позволяет рассчитать значение нормы на помехозащищенность телевизоров через статистические характеристики параметров ЭМО и помехозацшцености телевизоров . Однако этот метод Не учитывает изменение помехозащищенности телевизоров

Q ТТТ»- Т-» ГЧ r/»r-* Г> ГГЛ»ГЛЛ|П ТЧГ\ПГГЧ-\ТТУ nnTIQITillflTJf«^ ПЙ^П Т U ADU TTfy п.-. Г»Т»»"»Г> Г»1-» т\пп-

о шп^иаип uw.uuu<r чаи iux лилтди хашъ раииi ¡ж ел±. j хслсоис-и^а iiyjtl poo

личной величине сигнала на антенном входе телевизора. Была показана необходимость разработки метода расчета норм на параметры помехозащищенности телевизоров, основанного на применении математической модели помехозащищенности телевизоров,позволяющего учесть работу схемы АРУ телевизора и производственные разбросы на параметры телевизоров, и сформулированы требования к нему.

При построении математической модели помехозащищенности телевизоров учтены современные концепции построения отечественных и зарубежных перспективных моделей телевизоров. Приведены функциональные схемы базовой модели отечественных телевизоров на XII-XIII пятилетки типа УСЦТ,а также перспективных аналого-цифровых и цифровых телевизоров 5-го и б-го поколений типа ГЦИ-АЦ и ТЦИ-2Ц, которые были использованы при построении обобщенной схемы переноса помех внешних электромагнитных полей ко входу активных элементов радиотракта телевизора .

ЕО ВТОРОЙ ГЛАВЕ сформулированы основные принципы построения математической модели помехозащищенности телевизоров и приводится разработанная согласно этим принципам математическая модель радиотракта современного телевизора. Разработано соответствующее программное обеспечение для проведения при помощи ЭВМ расчетов параметров помехозащищенности телевизоров в широкой полосе частот при различной величине сигнала на антенном входе телевизора.

Математическая модель внешней помехозащищенности телевизора должна связывать значения параметров внешнего электромагнитного поля с заметностью помехи телевизионному приему. Эта задача решается в два этапа:

-по известным значениям параметров внешнего электромагнитного поля определяется наводимая этим полем ЭДС помех на входе активных элементов радиотракта телевизора;

-по известным значениям величины телевизионного сигнала в различных точках схемы радиотракта телевизора,а также определенным ранее величинам ЭДС помех на входе активных элементов телевизора рассматривается прохождение смеси сигнала и помехи через радиотракт телевизора. При этом параметры радиотракта телевизора: усиление УВЧ и УПЧИ,эффективность преобразования смесителя селектора каналов на частотах гетеродина и его гармоник,частоты паразитных каналов приема - являются функциями частоты принимаемого телевизионного сигнала и его величины на антенном входе телевизора. Заметность помехи телевизионному приему в каналах видеосигнала и звукового сопровождения определяется при помощи защитных отношений для вычисленного отношения сигнал/помеха на выходе радиотракта телевизора

За величину параметра помехозащищенности телевизора принята напряженность внешнего электромагнитного поля, при воздействии которого на телевизор отношение сигнал /помеха на выходе телевизора Судет равно защитному отношению,соответствующему кривой 4.5 баллов шкалы МККР для данной растройки частоты помехи и сигнала. Так как большинство измерителей напряженности электромагнитного поля в полосе частот 30-1000 МГц измеряют напряженность электрической составляющей электромагнитного поля Е, она принимается в качестве параметра ЭМО и помехозащищенности телевизора.

Для определения величины ЭДС помех элементы схемы и конструкции телевизоров были представлены в виде электрических и магнитных диполей,в которых соответственно электрическая и магнитная составляющие электромагнитной волны наводят ЭДС помех,величина которых на фиксированной частоте могут быть выражены фукциями вида:

е пр. с * и ( Ьд,Е1,К1> е ам * Г2 ( (1)

где е пр. 1-ЭДС помех,наведенная в Ьом проводнике электрической составляющей внешнего электромагнитного поля с напряженностью Е1; Ьд-действующая высота"антенны" проводника; К1-ко-эффициент,учитывающий расположение проводника 1 в поле; е пр. ;|-ЭДС помех в контуре площадью £?к, наведенная в нем магнитной составляющей электромагнитного поля с напряженностью Н1;Щ-коэффициент,учитывающий расположение контура йс в поле. Представляя импедансы элементов схемы и конструкции телевизоров в виде сосредоточенных элементов, были построены схемы переноса помех внешних электромагнитных полей ко входу активных элементов радиотракта телевизора (вход микросхем,транзисторов, напряжение на варикапе и т. д.). Эти схемы использованы для качественного изучения процессов перелоса помех в телевизор при разработке рекомендаций по повышению помехозащищенности телевизоров. Значение эквивалентной ЭДС , приведенной ко входу селектора каналов,на входе смесителя селектора каналов и входе УПЧИ определяется путем расчета схемы переноса помех методами теории цепей.

На рис.1 приведена обобщенная схема переноса помех ко входу смесителя селектора каналов, построенная с учетом изложенных принципов.

На рис.1 обозначены: еэ-эквивалентная ЭДС помех на входе смесителя селектора каналов; йэ-импеданс источника эквивалентной ЭДС; гвх. см. ,2вх. кДвх. упчи-входные импедансы смесителя селектора каналов, к-ого входа разъема селектора каналов и УПЧИ; гвых. скм, 2вьи. скд- выходные импедансы СЕМ и СКД; гр-ц-импеданс печатных проводника или элемента конструкции телевизора между узлами р и я; 1съ. к-импеданс связи к-ого входа селектора со смесителем; XI-импеданс проводника жгута от БУ до платы МРК (селектора); Ипр. 1,Кнав. ь Илом, с-ЭДС помех в х-ом проводе, наведенные в нем электромагнитным полем непосредственно, и ЭДС помех,наведенная

еелектора каналов.

в ней за счет индуктивной и емкостной связи с другими проводниками жгута;ИГ-у-разность потенциалов между узлами Г и «;^и 12-токи в контурах 2-2-3-3 и 2-5-5-6-3' образующихся при подключении селекторов каналов и УПЧИ к плате МРК.

Бри построении математической модели раднотракта телевизора были учтены следующие положения:

- согласно результатам проведенных экспериментов заметность помехи телевизионному приему определяется действующими значениями сигнала и помехи и практически не зависит от фазы сигнала и помехи;

- во всех рассматриваемых случаях известны параметры телевизионного сигнала и пределы его изменения ;

- из проведенного анализа ЭЮ известны вид и параметры сигналов источников мешающих электромагнитных полей -радиопередатчики различных служб.

Все эти сигналы помех можно рассматривать как узкополосные , энергия и мешающее действие которых в основном определяется уровнем несущей,что подтверждено экспериментально. Поэтому при моделировании сигналов помех применялся гармонический сигнал. По определению параметра помехозащищенности помеха не должна превышать порога ее заыетности,что означает малый уровень помехи относительно величины сигнала. Это позволяет рассматривать прохождение сигнала и помехи через радиотракт телевизора аддитивно, при этом параметры радиотракга телевизора с учетом работы схемы АРУ полностью определяются значениями параметров принимаемого сигнала.

В результате анализа известных способов построения математических моделей радиотракта телевизора принято решение о моделировании радиотракта телевизора формульным методом на основе функциональной схемы телевизора. Параметры радиотракта телевизора являются функциями величины сигнала на антенном входе телевизора

и описываются функциями вида:

Кувч=Р1 (Укес,Ивх,Кару с)

Кем -Р2( %Ьес, ¥г, пУг, Иувч, Иг) (2)

Кугч»РЗ< Пару упч; Нем)

Кцетшцрсв/г^.

Иаду с-Р4СИс,ИЗад-аиг с)

где «Нес-частота несущей принимаемого ТВ канала; Иг-частота гетеродина ; пУг - частота п-ой гармоники гетеродина; Мару с-напряжение АРУ селектора каналов; Ив*, И сы.йс-уровень ТВ сигнала на антенном входе.входах смесителя и' видеодетектора телевизора; Изад. ару с. - порог срабатывания задержанной АРУ селектора.

Численные значения функций (2) при различной величине телевизионного сигнала на антенном входе телевизора для разных каналов настройки телевизоров были получены экспериментально и приводятся в диссертации.

Значения параметров помехозащищенности телевизоров при помощи математической модели вычисляются по следующей процедуре:

- по известным параметрам внешнего электромагнитного поля определяется ЭДС помех на входе активных элементов радиотракта телевизора;

- по заданным параметрам телевизионного сигнала на антенном входе телевизора вычисляются значения параметров радиотракта телевизора и определяются величины сигнала и помехи на выходе телевизора;

- заметность помехи телевизионному приему определяется при помощи защитных отношений, при этом за параметр помехозащищенности телевизора принимается напряженность поля на данной частоте, при которой отношение сигнал/помеха на выходе телевизора равно за-

- 18 -

щитному отношению 4. 5 балла.

Для проведения расчетов на ЭВМ параметров помехозащищенности телевизоров в широкой полосе частот для раличных каналов настройки телевизора и заданной величины сигнала на антенном входе телевизора разработаны алгоритм расчета и программа "РотесЬа". Программа написана на языке "Паскаль" для персонального компьютера типа 1ВМ РС.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приведены результаты экспериментальных исследований, проведенных с целью получения исходных данных для расчетов помехозащищенности телевизоров при помощи математической модели.

Были измерены и рассчитаны статистические характеристики для параметров помехозащищенности 50 экземпляров телевизоров типа УСЦТ при различной величине сигнала на их антенном входе.

Величина эквивалентной ЭДС помех на входе активных элементов радиотракта телевизора определялась методом замещения: телевизор подвергался воздействию испытательного электромагнитного поля,при котором помеха регистрировалась на пороге эаметности. Затем выход генератора испытательного сигнала подключался через блоки связи ко входу соответствующего активного элемента радиотракта телевизора. Выходной сигнал испытательного генератора изменялся до величины, при которой помеха регистрировалась на пороге ее эаметности. Это напряжение генератора помех численно равно эквивалентной ЭДС помех на входе активных элементов радиотракта телевизора, а выходной импеданс блоков связи равен импедансу источника эквивалентной ЭДС. По результатам экспериментов были рассчитаны значения коэффициентов связи напряженности внешнего электромагнитного поля помех и эквивалентной ЭДС помех. Значения этих коэффициентов были занесены в память ЭВМ.

Численные значения параметров радиотракта телевизора (2) для каналов настройки телевизора диапазона МБ при различных уровнях

телевизионного сигнала на антенном входе телевизора были определены экспериментально. Численные значения этих параметров,а также диапазоны их изменения, рассчитанные согласно правилам СИСПР (раздел IX Публикации 16 СИСПР)для выборки телевизоров ограниченного объема, были занесены в память ЭВМ.

Для определения заметности различных помех телевизионному приему при различных относительных расстройках частот сигнала и помехи били измерены (согласно Рекомендации N 500-1 МККР) защитные отношения 9 типов телевизоров,в том числе у телевизоров с синхронным детектором и фильтром ПАВ. Кривые защитных отношений были получены после статистической обработки результатов измерений. ' Полученные экспериментальные данные позволили проводить математическое моделирование на ЭВМ воздействия внешних электромагнитных полей на телевизор.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена разработке метода расчета норм на параметры помехозащищенности телевизоров через статистические характеристики параметров ЭШ и статистические характеристики помехозащищенности телевизоров, определяемые при помощи математической модели помехозащищенности телевизоров.

Так как значения параметров помехозащищенности телевизоров и параметров ЭЮ являются случайными величинами, задача определения норм на параметры помехозащищенности телевизоров является статистической и заключается в обеспечении заданной вероятности нормальной работы телевизоров в реальной ЭШ. Согласно принятому в МЭК правилу .норма на параметры помехозащищенности телевизоров рассчитывается через статистические характеристики параметров помехозащищенности телевизоров,у которых вероятность нормальной работы не менее 0. 95.

Из анализа современной и прогнозируемой ЭМО следует,что наибольшей сложностью характеризуется ЭМО крупных городов и промыш-

ЛёННЫХ центров. Так как наибольшее количество телевизоров также находится в крупных городах, в качестве типовой ЭМО была принята усредненная ЭШ крупного города.

Определение требований к статистическим характеристикам параметров помехозащищенности телевизоров проводится по результатам математического моделирования воздействия типовой ЭМО на телевизоры с различной степенью помехозащищенности с учетом производственных разбросов параметров телевизоров.

Математическое моделирование проводилось в предположении,что плотность распределения N телевизоров по площади города постоя-на. Количество телевизоров N I, находящихся в электромагнитных полях с напряженностью от Егц до ЕН-.Д (где л -шаг изменения напряженности электромагнитного поля), определялось через плотность распределения помехозащищенности телевизоров Ы(Е):

Б1+Л

N1 (Ei-Д f Ei+Ä )= N

KJ

V(£)dE (3)

Ei-A

Количество телевизоров Min, находящихся в этих электромагнитных полях и подверженных помехам телевизионному приему, определялось следующим образом.

Значение параметров математической модели каждого из Ni телевизоров выбирается случайным образом из диапазонов изменения этих параметров с учетом законов их распределения. Значения помехозащищенности телевизоров вычисляют при помощи математической модели помехозащищенности телевизоров. Величина Nin определялась подсчетом телевизоров, у которых помехозащищенность Ej < Е i.

Проведя аналогичную процедуру для всех значений напряженности электромагнитных полей от Е min до Е max с шагом д , подсчитывается

общее количество телевизоров, имеющих помехи телевизионному приему - К п. Вероятность нормальной работы телевизоров Ро(Т) на частоте Г определяется по формуле:

Ро(П = (н - на / ч (4)

Минимальное количество моделируемых телевизоров определялось из условия,чтобы погрешность вычисления вероятности нормальной работы телевизоров из-за ограниченного объема моделируемой выборки телевизоров с вероятностью 0. 95 не превысила 1 % определяемой величины . По результатам проведенных расчетов минимальное количество моделируемых телевизоров должно быть 27000 экземпляров.

Статистические характеристики параметров помехозащищенности телевизоров для расчета норм на каждой нормируемой частоте с учетом производственных разбросов параметров телевизоров определялись методом Монте-Карло по следующему алгоритму:

- вычисляется вероятность нормальной работы телевизоров в типовой ЭМО - Ро(Г);

- если'Ро(П > 0.95 ,то помехозащищенность телевизоров на данной частоте удовлетворяет требованиям МЭК . Определяются статистические характеристики телевизоров,необходимые для расчета норм

( м. о. и с. к. о.) , при фиксированной величине сигнала на антенном входе (1 мБ),принятой в методах измерения помехозащищенности телевизоров;

- если Ро(Г) с 0.95,то значение помехозащищенности всех моделируемых телевизоров увеличивается на величину шага-1 дБ и повторяют расчет Ро(Г) до тех пор,пока Ро(П не станет больше 0.95. Статистические характеристики параметров помехозащищенности телевизоров .необходимые для расчета норм определяются аналогично предыдущему случаю,увеличив математическое ожидание параметров помехозащищенности телевизоров (м. о.) на полученное число шагов.

Полученные б результат© математического моделирования статистические характеристики были использованы для расчета норм на параметры помехозащищенности телевизоров согласно правилам СИСПР (Публикация N16); -.

Л = }1Т + 4 , (5)

норма на параметры помехозащищенности телевизоров, и.о. параметров помехозащищенности телевизоров,имеющих вероятность нормальной работы в типовой ЭМО > 0.95 (определяется по результатам моделирования); с. к. о. параметров помехозащищенности телевизоров

(по результатам моделирования)," •• --......-:•;

квантиль допустимой доли телевизоров, параметры которых ниже требований норм (согласно СИСПР-20Х).

1ШГАЯ ГЛАВА посвящена разработке метода измерения помехозащищенности телевизоров от внешних электромагнитных полей в полосе частот 0.15-1000 МГц и проведению иследований по повышению помехозащищенности телевизоров до соответствия требованиям разработанных норм.

С учетом сформулированных в гл. 1 требований был разработан двухсигнальный метод измерения параметров помехозащищенности телевизоров, предусматривающий автоматизацию процедуры измерения.

В качестве источника испытательного электромагнитного поля в полосе частот 0.15-40 МГц применяется Т-камера открытого или закрытого типа, в полосе частот 40-1000 МГц-широкополосная излучающая биконическая антенна.Основное отличие разработанного метода измерения от методов МЭК заключается в применении фиксированной высоты излучающей антенны и замене вычисления напряженности испытательного электромагнитного поля процедурой ка-

где -

А"

8Т -V

либровкк измерительной площадки. В этом случае напряженность испытательного электромагнитного поля определяется по калибровочным кривым. Применение фиксированной высоты излучающей антенны позволило резко снизить трудоемкость проведения измерений,а применение программируемых генераторов и аттенюаторов -автоматизировать процедуру измерений.

Сравнение статистических характеристик параметров помехозащищенности телевизоров с требованиями разработанных норм показало,что они не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. При помощи обобщенной схемы переноса помех и математической модели памехозашданностк телевизоров были разработаны рекомендаций по повышению помехозащищенности телевизоров. В частности, был разработан новый радиочастотный кабель FK-75-1.5-31 с повышенной помехозащищенностью для применения во входных цепях телевизора, а также новое антенное гнездо типа САТ2-Г. Результаты проведеных в диссертации исследований были использованы ЛТГО "Банга" при разработке нового селектора каналов типа СКМ-24-5С (4-89-ОЭ2. 222. 015 ТУ),применение которого в телевизорах УСЦГ взамен селектора каналов СКМ-24-2С увеличивает их помехозащищенность от передатчиков диапазона ДМВ на 40 дБ. По результатам проведенных исследований были разработаны рекомендации заводам-изготовителям и разработчикам телевизоров по повышению помехозащищенности телевизоров,которые были направлены на головные заводы-изготовители телевизоров. Внедрение этих рекомендаций в серийно выпускаемые и разрабатываемые телевизоры увеличило их помехозащищенность на частотах каналов настройки диапазона МВ на 15 дБ, а помехозащищенность от передатчиков диапазона ДМЕ-на 40 дБ.Из рис.2 схематично показано внедрение разработанных рекомендаций по повышению помехозащищенности в телевизоры типа УСЦТ.а на рис.3 приведены значения помехозащищенности телевизоров типа УСЦТ в исходном состоянии,после внедрения разработанных рекомендаций,а также значения разработанных норм.

Унифицированное шасси

I

Кассета эбрабо'Еки

1

О

Касса та развар-ток

Рис. 2 Внедрение рекомендаций в телевизоры типа УСЦТ.

1-антенное гнездо типа САТ-2Г ; 4-селектор каналов СКМ-24-5;

2-экран на антенном гнезде; 5-прокладки под селектор;

3-радиочастотный кабель РК-75-1. 5-31; 6-шрокая шина заземления.

£2 С

ЮС

ВС

6С

401

Е дЕ(ыкВ/ы)

-г

2 з

30 40 " частоты каналов МВ 470

.2 ■з

-И,МГц

790

Рис.3 Помехозащищенность телевизоров типа УСЦТ. 1-до внедрения рекомендаций ; 2-после внедрения рекомендаций; 3-требования разработанных норм.

Рассмотрение Рис.3 показывает,что телевизоры с внедренными рекомендациями удовлетворяет требованиям разработанных норм. Эффективность предлагаемых рекомендаций была проверена е условиях сложной ЗМО г. Риги. Телевизоры с внедренными рекомендациям! практически не имели помех телевизионному приему,в то время как контрольные телевизоры оказались практически неработоспособными из-за сильны:-: помех телевизионному приему.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ заключаются в решении следующих задач:

- проведен анализ современной и прогнозируемой ЭМО, а также анализ воздействия на телевизоры различных видов радиопомех и определены основные требования к внешней помехозащищенности телевизоров;

- разработан метод расчета норм на помехозащищенность телевизоров через статистические характеристики параметров ЗМО и помехозащищенности телевизоров с учетом производственных разбросов параметров телевизоров, обеспечивающий требуемую вероятность нормальной работы телевизоров в заданной ЭМО. Метод учитывает изменение параметров помехозащищенности телевизоров при различной величине сигнала на их антенном входе вследствие работы схемы АРУ телевизора;

- разработана математическая модель помехозащищенности телевизоров, учитывающая изменение помехозащищенности в широкой полосе частот вследствие работы схемы АРУ телевизора ,а также разработаны алгоритм и программное обеспечение для анализа на ЭВМ параметров помехозащищенности телевизоров;

- проведено математическое моделирование воздействия типовой ЭМО на телевизионные приемники с различной степенью помехозащищенности и определены нормы на параметры помехозащищенности телеви зоров с помощью разработанного метода расчета норм;

- проведены исследования по повышению помехозащищенности телевизоров при помощи математической модели помехозащищенности телевизоров и схемы переноса помех , по результатам этих исследований разработаны рекомендации по повышению помехозащищенности телевизоров;

- разработан автоматизированный метод измерений параметров помехозащищенности телевизоров в полосе частот 0,15-1000 МГц, учитывающий требования ЮК и СИСПР к методам измерений и позволяющий проводить сертификацию отечественных телевизоров

по параметрам ЭМС;

- результаты проведенных исследований и рекомендации по повышению помехозащищенности телевизоров внедрены в промышленность и нормативно-техническую документацию ( Нормы ГКРЧ СССР и Государственные стандарты).

Решение этих задач позволило повысить качество телевизионного

приема в современной ЭМО путем устранения помех телевизионному

приему.

ОСНОЕНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

в слЕдгада работах

1. Быструшкин К. Н., Степаненко Л. К "Измерение внешней помехозащищенности телевизоров при различных уровнях телевизионного испытательного сигнала", "Техника средств связи",сер. ТТ, вып. 3, М., "Экое", 1986г. , стр. 114-117.

2.Быструшкин К.Н. "Вопросы измерения восприимчивости телевизоров к внешним электромагнитным полям",Тезисы научно-технической школы специалистов на ВДНХ СССР "ЭМС в современной радиоэлектронике", К .Центральное правление ЕНТОРЭС им. А. С.Попова, 1984 г. ,стр. 13

3. Еыструшкин К й "Методы измерения внешней помехозащищенности телевизоров в диапазоне частот 1,5-300 МГц" , Тезисы Всесоюзного научно-технического симпозиума по ЭМС, "Харьков-85", М. ."Радио и связь", 1935,стр. 130.

4. Еыструшкин К Н., Виг нанке р И. С. "Проблемы ЭМС аналого-цифрового телевизора"- "Техника средств связи",СерияТТ, вып.3, М. , "Экое", 1987 г.,стр. 11-18

5. Еыструшкин К. Н. "Повышение качества телевизионного приема в условиях усложнения электромагнитной обстановки и возросших помех телевизионному приему в СССР"- Тезисы семинара "Перспективы развития ЕРЭА и акустической аппаратуры",М. .общество "Знание", 1988 г. ,стр. 74-76.

6. Быструшкин К. Е , Степаненко X Е "Исследование помехозащищенности телевизоров при помощи модели переноса помех в телеви-зор"-"Техника средств связи",Серия ТТ, вып. 4, М. , "Экое ",1988 г., стр. 29-38.

7. Еыструшкин К. Е , Чернушенко А. М. "Разработка норм на параметры помехозащищенности аппаратуры от внешних электромагнитных полей с применением математической модели переноса помех"-Тезисы доклада на научно-техническом семинаре "ЭШ в современной радиоэлектронике" , Ы. , ВН10РЭС им. А. С. Попова, 1389 , стр. 26.

8. Быструшкин К Е,Степаненко Л.Е "Конкурентноспособность отечественных телевизоров в странах Западной Европы и стандарты в области ЭМС'-Тезисы доклада на межотраслевой научно-производственной конференции "Развитие и совершенствование ТВ техники", НИИТТ, Львов, 1989, стр. 25.

9. Быструшкин К. Е , Степаненко Л. Е "Вопросы электромагнитной совместимости телевизора ТЦИ-АЦ", "Средства связи",1989г, вып. 4, стр. 14-18, М,"Экос".

10. Быструшкин К. Е , Степаненко Л. Е "Основные направления повышения помехозащищенности современных телевизоров" -"Техника

- 28 -

средств связи", серия И,вып. 3,1,1 ,1987 г., стр. 11-18.

11. Еыструшкин К. Н. .Степаненко Л. К "Конкурентноспособность отечественных телевизоров в странах Западной Европы и стандарты стран Общего рынка на ЭЫС телевизоров", -Тезисы доклада на научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития современной отечественной ТВ техники", ВДНХ СССР, 15-16 марта 1990 г. ,стр 25-26.

12. Быструшкин К. К , Степаненко X Н. "Проблема качественного приема ТВ программ в реальной ЭШ" -Тезисы доклада на научно-технической конференции "Перспективы развития современной отечественной техники, ВДНХ СССР, 15-16 марта 1990 г., стр. 45-46.

13. У01701. НТО по НИР: "Разработка проекта Общесоюзных норм на параметры внешней помехозащищенности телевизоров. Допустимые величины .Методы измерений" -тема "Быт",1Л ,ЫНИТИ,1986 г. ,стр. 1-96.

14. У32744. НТО по НИР "Разработка проекта Общесоюзных норм на защитные отношения для системы вешдтельного телевидения", тема "Отношения ТВ",М., МНИТИ.1987 г.,стр. 1-101.

15. У47471. НТО по НИР "Разработка проекта Общесоюзных норм помехозащищенности телевизоров от внешних; электромагнитных полей"- тема "Еыт-1", II, МНИТИ, 1988г. ,стр. 1-103.

Результаты ,полученные в диссертационной работе ,были использованы при разработке:

-Норм 21-86 ГКРЧ СССР "Временные Общесоюзные нормы внешней помехозащищенности БРЭА. Допустимые величины. Методы измерений. ", ГКРЧ СССР, 11 ,1986 г. Введены с 1.01.1988 г.

-Дополнения N1 к Нормам ГКРЧ СССР 21-86 .Введено с 1.07.1988 г.

-Норм 24-88 ГКРЧ СССР "Общесоюзные нормы на защитные отношения для системы вешдтельного телевидения " , М., ГКРЧ СССР. 1988 г. Еведены с 1.01.1989 г.

- 29 -

-ГОСТ 18198-39 "Телевизоры. Общие технические условия", -ГОСТ 9021-88 "Приемники телевизионные черно-белого и цветного ^ изображения. Методы измерений"