Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В связи с быстрым ростом количества радиоэлектронных средств (РЗС) и мощности излучаемых ими электромагнитных полей, развитием электронно-вычислительной техники и других цифровых устройств электромагнитная обстановка (ЭМО) 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 помахи 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 общесошными телевизионными программами,количество телевизионных передатчиков резко возрастет,поэтому прогнозируемая
- з -ЭМО еще более осложнится.
Проблема повышения помехозащищенности телевизионных приемников б условиях постоянно усложняющейся ЗМО является актуальной для всех промьшенно развитых стран.
Изучением вопросов помехозащищенности аппаратуры, разработкой методов измерения и норм на параметры ее помехозащищенности занимается Специальный Международный Комитет по Радиопомехам (СЙСПР), который является подкомитетом Международной Электротехнической Комиссии (МЭК). 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. JL С. Гурвича, к. т. н. В. IL Швницкого, к. т. н. Г. К. Бороничева, к. т. н. В. Ы. Соколова, к. т. н. Г. В. Бабука, Л И. Ыиколайтиса, а также зарубежных исследователей: Д. Уайта, ЕБерсье, 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 ЭШ. Низкая помехозащищенность современных телевизоров стала реальным тормозом дальнейшего повышения качества телевизионного приема . Учитывая особую важность решения этого вопроса, Государственная Комиссия по Радиочастотам
- 4 -СССР(ГКРЧ СССР) приняла ряд решений по развертыванию в СССР работ по повышению помехозащищенности бытовой радиоэлектронной аппаратуры, в тем числе л телевизионных приемников ( Решения ГКРЧ СССР от 20.10. 82 Г. ;. 24.12.84 г.-, 25.01.88 г.: 15.07.89 г.: 30.01.90 г.). По згому вопросу было принято также постановление ГОССТАНДАР-Та 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, проникающие в них любыми путями, исключая сигнальные входы и антенну, в том числе по цепям питания, управления и коммутации. Согласно проведенному анализу современной и прогнозируемой ЭМО 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 ЭМО 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 также 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 ЭМО 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 програшного 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 МЭК 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
- б -стандарты).
Методы исдедодання
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-
- 7 -ров в широкой полосе частот при различной величине сигнала на антенной входе телевизора .построенная на основе схем переноса помех в телевизор и математической модели радиотракта 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 ЭМО 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;
возмсмности сравнения различных вариантов схемы и конструкции телевизора с точки зрения его помехозащищенности при помощи разработанной математической модели помехозащищенности телевизоров на этапе их проектирования;
вычислении вероятности нормальной работы телевизоров в любом населенном пункте к прогнозировании появления помех телевизионно-
- 8 -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 21-86 ГИРЧ СССР "Временные Общесоюзные нормы помехозащищенности ЕРЭА к внешним электромагнитным полям. Методы измерений. Допустимые величины " и Дополнение Ml 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 прилозкенными 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 FK-75-1,5-31 и новое телевизионное гнездо типа САТ-2Г с повышенной помехозащищенностью.
Полученные в диссертационной работе результаты теоретических исследований были использованы НПО "Банга" 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 кз частотах каналов настройки диапазона MB на 15 дБ, а помехозащищенность от электромагнитных полей передатчиков диапазона ДМВ при приеме программ в диапазоне ЫВ - на 40 дБ.
Проведенные экспериментальные исследования в условиях крайне сложной ЭШ в г. Риге показали, что у телевизионных приемников с внедренными рекомендациями по повышению их помехозащищенности отсутствуют помехи телевизионному приему в реальной 3-Ю. 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 введення, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.
АПРОБАЦІЙ 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 МНИТЯ в 1985,1987 и 1988 г. .заседаниях кафедры РТУиС 1ЛИЭМ В 1987-1990 г.
ІГУБЛИКАЦШ. 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.
