Приложение А (справочное). Обоснование выбора модуляции при испытаниях, относящихся к устойчивости ТС в условиях эмиссии помех от цифровых радиотелефонов

Приложение А
(справочное)

Обоснование выбора модуляции при испытаниях, относящихся к устойчивости ТС в условиях эмиссии помех от цифровых радиотелефонов

А.1 Обзор различных методов модуляции

На частотах свыше 800 МГц возможная эмиссия помех связана прежде всего с цифровыми радиотелефонами, использующими модуляцию с непостоянной огибающей излучаемого сигнала (см. 3.20).

При разработке настоящего стандарта были рассмотрены следующие методы модуляции испытательного сигнала:

- амплитудная модуляция синусоидальным сигналом частотой 1 кГц при глубине модуляции 80%;

- амплитудная модуляция сигналом, имеющим форму меандра со скважностью 2 и частотой повторения 200 Гц при глубине модуляции 100%;

- импульсный радиочастотный сигнал, приближенно моделирующий характеристики различных систем радиосвязи, например скважность 8 при частоте повторения 200 Гц для системы GSM, скважность 24 при частоте повторения 100 Гц для портативного оборудования системы DECT и т. д. (см. сведения о системах GSM и DECT в приложении G);

- импульсный радиочастотный сигнал, точно моделирующий характеристики конкретной системы [например, для системы GSM: скважность 8, частоту повторения 200 Гц, а также вторичные эффекты, такие как режим прерывистой передачи (частота модуляции 2 Гц), и связанные с многокадровой структурой сигнала (компонента частотой 8 Гц)].

Результаты качественного сопоставления соответствующих методов модуляции обобщены в таблице А.1.

Таблица А.1 - Сравнение методов модуляции испытательного сигнала

Метод модуляции	Преимущества	Недостатки
Амплитудная модуляция синусоидальным сигналом	1 Эффекты нарушения функционирования ТС, как показывают эксперименты, в целом, одни и те же при использовании сигналов с различными видами модуляции с непостоянной огибающей при условии, что максимальное среднеквадратичное значение сигнала одинаково. 2 Нет необходимости устанавливать и измерять время нарастания импульсов TDMA. 3 Данный вид модуляции принят в настоящем стандарте и ГОСТ 30804.4.6. 4 В наличии имеется оборудование для генерирования и измерения параметров испытательного поля. 5 При испытаниях аудиотехники с аналоговой обработкой сигнала на выходе ИТС в результате демодуляции возникает аудиосигнал, который может быть измерен узкополосным измерительным прибором при малом уровне шумов. 6 Была показана эффективность данного вида модуляции при моделировании воздействия на ТС сигналов с другими видами модуляции (частотной, фазовой, импульсной)	1 Не моделирует TDMA (см. 3.21). 2 Приводит к незначительному повышению жесткости испытаний для отдельных ТС. 3 При использовании данного вида модуляции могут быть не выявлены некоторые процессы воздействия на ТС, приводящие к отказам в работе
Амплитудная модуляция сигналом в форме меандра	1 Подобна TDMA. 2 Может применяться в качестве универсальной модуляции. 3 Может обеспечить обнаружение неизвестных процессов воздействия, приводящих к отказам в работе ТС (чувствительных к быстрым изменениям огибающей радиочастотного сигнала)	1 Не в полной мере моделирует TDMA. 2 Требует применения нестандартного оборудования для генерирования сигнала. 3 При демодуляции в ИТС возникают широкополосные аудио сигналы, измерение которых необходимо осуществлять широкополосными измерительными приборами при повышенном уровне шумов. 4 Необходимо регламентировать время нарастания импульсов
Радиочастотные импульсы	1 Возможно точное моделирование TDMA. 2 Может обеспечить обнаружение неизвестных процессов воздействия, приводящих к отказам в работе ТС (чувствительных к быстрым изменениям огибающей радиочастотного сигнала)	1 Требует применения нестандартного оборудования для генерирования сигнала. 2 Необходимо иметь возможность изменять параметры модулирующих сигналов, что бы привести их в соответствие с характеристиками каждой из конкретных систем (GSM, DECT и т.д.). 3 При демодуляции в ИТС возникают широкополосные аудиосигналы, измерение которых необходимо осуществлять широкополосными измерительными приборами при повышенном уровне шумов. 4 Необходимо регламентировать время нарастания импульсов

А.2 Экспериментальные результаты

Для определения зависимости между используемым методом модуляции испытательного сигнала и производимым воздействием на ТС была проведена серия экспериментов. При этом проверяли следующие методы модуляции:

a) амплитудную модуляцию синусоидальным сигналом частотой 1 кГц при глубине модуляции 80%;

b) импульсный радиочастотный сигнал, подобный сигналу системы GSM, со скважностью 8, частотой повторения 200 Гц;

c) импульсный радиочастотный сигнал, подобный сигналу системы DECT, со скважностью 2, частотой повторения 100 Гц (базовая станция);

d) импульсный радиочастотный сигнал, подобный сигналу системы DECT, со скважностью 24, частотой повторения 100 Гц (портативное оборудование).

Результаты проверки обобщены в таблицах А.2 и А.З.

Таблица А.2 - Относительные уровни воздействия (см. примечание 1)

Метод модуляции (см. примечание 2)		Амплитудная модуляция синусоидальным сигналом частотой 1 кГц при глубине модуляции 80%, дБ	Импульсный радиочастотный сигнал, подобный сигналу системы GSM, со скважностью 8, частотой повторения 200 Гц, дБ	Импульсный радиочастотный сигнал, подобный сигналу системы DECT со скважностью 24, частотой повторения 100 Гц, дБ
Вид ИТС	Выходной аудиосигнал
Слуховой аппарат (см. примечание 3)	Соответствующий огибающей 21 Гц -21 кГц	0*	0	-3
	Учитывающий частотную зависимость акустического усиления	0	-4	-7
Аналоговый телефонный аппарат **	Соответствующий огибающей 21 Гц -21 кГц	0*	-3	-7
	Учитывающий частотную зависимость акустического усиления	-1	-6	-8
Радиоприемник***	Соответствующий огибающей 21 Гц -21 кГц	0*	1	-2
	Учитывающий частотную зависимость акустического усиления	-1	-3	-7
Примечания 1 За уровень воздействия помехи принят уровень аудиосигнала на выходе ИТС при воздействии электромагнитного поля. Низкий уровень воздействия эквивалентен высокому уровню помехоустойчивости ТС. 2 Амплитуда несущего сигнала регулируется так, чтобы максимальное среднеквадратичное значение (см. 3.19) испытательного (воздействующего ) сигнала было одинаковым при всех методах модуляции. 3 При воздействии внешнего электромагнитного поля частотой 900 МГц. Выходной аудиосигнал представляет собой акустический выходной сигнал слухового аппарата, измеренный с применением искусственного уха, подсоединенного с помощью трубки длиной 0,5 м. _____________________________ * Выбран в качестве опорного уровня выходного аудиосигнала, т. е. соответствует 0 дБ. ** При воздействии радиочастотного тока, наведенного в телефонном кабеле на частоте 900 МГц. Выходной аудиосигнал представляет собой напряжение звуковой частоты, измеренное в телефонной линии. *** При воздействии радиочастотного тока, наведенного в кабеле электропитания на частоте 900 МГц. Выходной аудиосигнал представляет собой акустический сигнал громкоговорителя, измеренный с помощью микрофона.

Таблица А.3 - Относительные уровни помехоустойчивости (см. примечание 1)

Метод модуляции (см. примечание 2)	м	Амплитудная модуляция синусоидальным сигналом частотой 1 кГц при глубине модуляции 80%, дБ	Импульсный радиочастотный сигнал, подобный сигналу системы GSM, со скважностью 8, частотой повторения 200 Гц, дБ	Импульсный радиочастотный сигнал, подобный сигналу системы DECT со скважностью 24, частотой повторения 100 Гц, дБ
Вид ИТС	Характер воздействия
Телевизионный приемник (см. примечание 3)	Заметное ухудшение изображения	0*(1)	-2	-2
	Сильное ухудшение изображения	+4	+ 1	+2
	Изображение отсутствует	+ 19	+ 18	+ 19
Цифровой терминал с интерфейсом RS 232*(2)	Искажения на видеоэкране	0*	0	-
	Искажения данных	>+16	>+16	-
Модем с интерфейсом RS 232*(3)	Искажения данных (ввод помехи в телефонный кабель)	0*	0	0
	Искажения данных (ввод помехи в кабель интерфейса RS 232)	>+9	>+9	>+9
Регулируемый лабораторный источник электропитания*(4)	Погрешность установки уровня постоянного тока 2%	0*	+3	+7
Примечания 1 Цифры в таблице представляют собой относительные измеренные максимальные среднеквадратичные значения испытательного (воздействующего) сигнала (см. 3.19), необходимые для обеспечения одной и той же степени воздействия при различных методах модуляции. Высокий уровень испытательного сигнала, выраженный в децибелах, эквивалентен высокому уровню помехоустойчивости. 2 Испытательный сигнал регулируется так, чтобы характер воздействия был одинаковым при всех методах модуляции. 3 При воздействии радиочастотного тока, введенного в кабель электропитания на частоте 900 МГц. Характер воздействия определяется степенью нарушения изображения на экране телевизионного приемника. Оценка имеет в значительной степени субъективный характер, так как параметры ухудшения изображения различны при различных методах модуляции. _____________________________ *(1) Выбран в качестве опорного уровня помехоустойчивости, соответствующего 0 дБ. *(2) При воздействии радиочастотного тока, введенного в кабель интерфейса RS 232 на частоте 900 МГц. *(3) При воздействии радиочастотного тока, введенного в телефонный кабель и в кабель интерфейса RS 232 на частоте 900 МГц. *(4) При воздействии радиочастотного тока, введенного в выходной кабель постоянного тока на частоте 900 МГц.

В ходе проведенных экспериментов были испытаны при воздействии электромагнитного поля напряженностью до 30 В/м с использованием как амплитудной модуляции синусоидальным сигналом, так и импульсной модуляции со скважностью 2 следующие образцы цифрового оборудования:

- осушитель рук (электрическое полотенце) с микропроцессорным управлением;

- модем (скорость передачи 2 Мбайт, 75-омный коаксиальный кабель);

- модем (скорость передачи 2 Мбайт, 120-омная симметричная линия);

- промышленный контроллер с микропроцессором, видеодисплеем и интерфейсом RS 485;

- обучающая система с микропроцессором;

- терминал для кредитных карт с модемом;

- цифровой мультиплексер (2/34 Мбайт);

- повторитель Ethernet (10 Мбайт/с).

Все отказы были связаны с аналоговыми функциями испытуемого оборудования.

А.3 Вторичные эффекты модуляции

При точном воспроизведении модуляции, используемой в цифровых радиотелефонных системах, важно не только моделировать первичную модуляцию, но также учесть влияние любой вторичной модуляции.

Например, применительно к системам GSM и DCS 1800 возникают эффекты, связанные с многокадровой структурой сигнала, вызываемые подавлением пачки импульсов каждые 120 мс (что создает частотную составляющую приблизительно 8 Гц). Возможна также дополнительная модуляция на частоте 2 Гц при режиме прерывистой передачи (DTX, см. приложение G, раздел G.2).

А.4 Выводы

Испытанные образцы ТС реагировали на помехи при всех используемых методах модуляции. При сравнении эффектов воздействия при различных видах модуляции важно обеспечить одно и то же максимальное среднеквадратичное значение испытательных сигналов.

При наличии существенных различий между эффектами воздействия при различных видах модуляции испытания с использованием амплитудной модуляции синусоидальным сигналом были всегда наиболее жесткими.

Если для ТС конкретного вида отмечается различный характер воздействия при использовании амплитудной модуляции синусоидальным сигналом и импульсной модуляции, то это различие может быть скорректировано при установлении соответствующего критерия качества функционирования в стандарте на ТС конкретного вида.

В целом амплитудная модуляция синусоидальным сигналом имеет следующие преимущества:

- измерение выходных сигналов в аналоговых системах, возникающих в результате воздействия помех, возможно с помощью узкополосных измерительных приборов при малом уровне шумов;

- универсальность применения, так как нет необходимости моделировать характеристики источника помех;

- возможность применения модуляции с одними и теми же параметрами на всех частотах;

- всегда обеспечивается, по крайней мере, такая же жесткость испытаний, как и при импульсной модуляции.

Учитывая вышеизложенное, в настоящем стандарте установлен метод воздействия испытательным электромагнитным полем при амплитудной модуляции синусоидальным сигналом. Рекомендуется, чтобы техническими комитетами по стандартизации, ответственными за разработку стандартов для ТС конкретного вида, иной метод модуляции применялся лишь при наличии особых причин.