Исследование механизмов образования и оценка уровней контактных помех радиоприему

Введение

Современное общество невозможно представить без информационных технологий. Одним из ключевых аспектов, формирующих нашу жизнь, является коммуникация. Прием и передача радиоволн – это один из самых популярных и распространённых способов передачи информации. Сейчас радио – это не только источник информации или вид развлечения. Радиоволны применяются для радиоуправления, радионавигации, а также определения местоположения объектов в пространстве. Благодаря этому радиокоммуникация нашла широкое применение во многих отраслях, в частности в военной и промышленной сферах.
Одной из основной задач современной коммуникационной инженерии является проектирование систем, имеющих наилучшую устойчивость к внешним воздействиям и максимальную энергоэффективность. Особое значение при создании таких систем имеет их способность наиболее эффективно функционировать под воздействием радиопомех (помехозащищённость системы). Радиопомехи оказывают непосредственное влияние на процесс приема и передачи сигнала, поэтому их воздействие необходимо сводить к минимуму. Одним из наименее изученных видов радиопомех являются контактные помехи. Воздействие данного вида помех оказывает особое влияние на радиосредства, установленные на подвижных объектах специального назначения. Такие объекты характеризуются наличием большого количества радиоприёмных и радиопередающих устройств, близким расположением и постоянной работой электронно-вычислительных машин. В таких условиях воздействие помех на радиоприем может быть критическим. Поддерживать устойчивость радиосвязи на таких объектах весьма затруднительно, особенно в ситуациях, когда данные объекты находятся в движении.

На данный момент не существует единого подхода к решению задач по прогнозированию контактных помех радиоприему, а также полной и хорошо структурированной теоретической базы. Существует программа для расчета контактных радиопомех [5], однако не было найдено подтверждений факта ее применения для решения реальных практических задач. Кроме того, более поздние работы [10] свидетельствуют о том, что все ещё остро стоит вопрос изучения контактных помех и создания стендов для их измерения. Для формирования комплексного подхода к решению задач помехозащищенности систем необходимо наличие наиболее полного представления о природе возникновения и путях воздействия контактных помех на прием радиосигналов. Кроме того, важной задачей для эффективной работы аппаратуры является создания решений, способных усовершенствовать процесс прогнозирования, и как следствие, повышения защищенности радиосистем от данного вида помех.
Целью данной работы является усовершенствование методологии повышения защищенности от контактных помех радиосистем, обеспечивающих связь на подвижных объектах.

Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи:

• изучение электромагнитной обстановки на подвижных объектах;

• классификация обнаруженных на сегодняшний день радиопомех;

• исследование особенностей контактных радиопомех;

• исследование предпосылок к появлению контактных помех на подвижных объектах;
• изучение процесса формирования контактных помех;

• исследование моделей образования контактных помех;

• определение факторов, влияющих на формирование контактных помех;

• создание программы для расчета полного электрического сопротивления контактного соединения;
• получение зависимостей ПКПТ от параметров контактов;

• исследование особенностей проведения измерений и испытаний на контактные помехи;

• изучение методов оценки уровней воздействия радиопомех;

• исследование методов борьбы с контактными помехами.

В данной работе нами предложена структурированная теоретическая база, относящаяся к вопросу механизмов образования и оценки уровней контактных помех радиоприему, способная улучшить методологию прогнозирования контактных помех.

Для решения практических задач (расчетов и получения зависимостей) была выбрана среда PTC Mathcad. Данное программное обеспечение было выбрано в связи

с тем, что выполнение расчетов связано с использованием большого количества весьма громоздких формул. PTC Mathcad позволяет упростить работу с ними, а также хорошо знаком исполнителям данной научно-исследовательской работы.
Ожидаемыми результатами научно-исследовательской деятельности являются:

• структурированная теоретическая информация по вопросу контактных радиопомех;

• описанный процесс формирования контактных помех с приведением разных математических моделей описания этого процесса;
• перечень факторов, влияющих на уровень и полосу поражения контактных радиопомех;
• рекомендации по методике измерения спектрально-энергетических характеристик контактных помех;

• программа для расчета полного электрического сопротивления контакта;

• рекомендации по снижению контактных радиопомех.

ОглавлениеВведение...............................................................................................................................6
1.Изучение электромагнитной обстановки на подвижных объектах............................9

1.1.Классификация радиопомех .................................................................................10

1.2.Выводы по главе ....................................................................................................13
2.Контактная помеха........................................................................................................14
3.Контактные помехи на различных подвижных объектах .........................................16

3.1.Контактные помехи радиоприему в автоматизированных системах

управления тактического звена ..............................................................................................16

3.2.Контактные помехи радиоприему на морских суднах.......................................18

3.3.Контактные помехи радиоприему на других подвижных объектах

специального назначения ........................................................................................................22

3.4.Выводы по главе ....................................................................................................22
4.Процесс формирования контактных радиопомех......................................................24

4.1.Линейная модель образования контактных радиопомех ...................................26

4.2.Нелинейная модель образования контактных радиопомех ...............................27

4.3.Дуговая модель образования контактных радиопомех......................................30

4.4.Выводы по главе ....................................................................................................31
5.Испытания и измерения в области контактных радиопомех....................................32

5.1.Испытания ..............................................................................................................32

5.2.Измерение контактных радиопомех ....................................................................33

5.3 Выводы по главе .....................................................................................................36
6.Факторы, влияющие на формирование контактных помех ......................................37

6.1.Выводы по главе ....................................................................................................41
7.Расчет полного переходного сопротивления .............................................................42

7.1.Расчет полного переходного сопротивления в PTC MathCad ...........................44

7.2. Выводы по главе.................................................................................................................................................. 48
8. Зависимость полного коэффициента передачи по току от параметров контактов. 49
8.1. Расчет полного коэффициента передачи по току..................................................................... 49
8.2. Построение графиков зависимости полного коэффициента передачи по току
от параметров контактов........................................................................................................................................................ 50
8.2.1 Зависимость от частоты      50
8.2.2 Зависимость от класса чистоты обработки        51
8.2.3 Зависимость от материала контактов      52
8.3. Выводы по главе.................................................................................................................................................. 53
9. Метод оценки устойчивости электронных средств к контактным помехам.................. 55
9.1. Оценка уровней КРП........................................................................................................................................ 56
9.2. Выводы по главе.................................................................................................................................................. 57
10. Методы повышения помехозащищенности.......................................................................................... 58
10.1. Выводы по главе............................................................................................................................................... 59
11. Методы подавления контактных радиопомех.................................................................................... 61
11.1. Выводы по главе............................................................................................................................................... 62
12. Рекомендации по снижению контактных помех............................................................................... 63
13. Результаты....................................................................................................................................................................... 65
13.1 Вклад и результаты участников............................................................................................................ 65
Заключение.............................................................................................................................................................................. 68
Перечень используемых сокращений................................................................................................................ 70
Список источников............................................................................................................................................................ 71
Приложение............................................................................................................................................................................ 73

Добрый день! Уважаемые студенты, Вашему вниманию представляется дипломная работа на тему: «Исследование механизмов образования и оценка уровней контактных помех радиоприему»

Оригинальность работы 90%


Аннотация

В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению плотности размещения радиосредств и расширению занимаемой ими частотной полосы, что приводит к увеличению уровня взаимных помех. В таких условиях невозможно обойтись без комплексного изучения механизмов формирования всех видов возможных радиопомех. Данная работа представляет собой пособие по повышению защищенности от контактных помех подвижной радиоаппаратуры. Исследование проводилось с целью усовершенствования подхода к прогнозированию и борьбе с контактными помехами. В ходе работы был сформирован перечень факторов, влияющих на формирование контактных радиопомех, создана программа расчета полного сопротивления контактных соединений и полного коэффициента передачи по току в них, сформулированы рекомендации по измерению спектрально-энергетических характеристик контактных помех, приведена методология оценки уровней шумов и перечень мер по снижению их воздействия. Описанные в работе подходы и методы могут быть использованы при проектировании систем, обеспечивающих двухстороннюю радиосвязь на подвижных объектах. Работа состоит из 72 страниц и включает 17 рисунков, 9 таблиц, 9 приложений. В ходе исследования было использовано 11 источников.

Список источников
N. Grachev, "Development and Analysis of a Linear Model of Contact Interference in Radio Reception," 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Sochi, Russia, 2020, pp. 1-8, doi: 10.1109/ICIEAM48468.2020.9111881.
Грачев Н.Н., Лазарев Д.В. Г 99 Теория и практика прогнозирования, измерения и подавления контактных радиопомех: Учебное пособие / Моск. гос. ин-т электроники и математики. М., 2008, 100 с. ISBN 5-230-16215-5
Григорьев А.Г., Матисен А.И., Патрин В.С. Защита радиоприема на судах от помех. – Л.: Судостроение, 1973. – 208 с.
Клементенко А.Я., Панов Б.А., Свешников В.Ф. Контактные помехи радиоприему. М: Воениздат МО РФ, 1979. 119 с.
Лазарев, Д.В. Прогнозирование флуктуационных линейных и нелинейных контактных радиопомех для обеспечения внутрисистемной электромагнитной совместимости на подвижных объектах радиосвязи: диссертация по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук
Малков Н.А. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: Учебное пособие / Н.А. Малков, А.П. Пудовкин. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. – 88 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-0659-2.
Пудовкин, А.П. Электромагнитная совместимость и помехозащищённость РЭС : учебное пособие / А.П. Пудовкин, Ю.Н. Панасюк, Т.И. Чернышова. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. – 92 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-1194-7.
РД 50-726-93. «Совместимость технических средств, размещаемых на морских подвижных объектах, электромагнитная. Нормы, правила обеспечения и методы комплексной оценки» - 88 с.
Системы и средства радиосвязи морской подвижной службы: Справочник / К.К. Венскаусас, С.Г. Каргополов, С.А. Михайлова, Д.П. Степаненко. – Л.: Судостроение, 1986. – 432 с.

10.Сурганов Н.В. Контактные помехи радиоприему в автоматизированных системах управления тактического звена// Военная Мысль. 2012. №12. С.38–44 ISSN 0236-2058
11.Харлов Н.Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное
пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 207 с