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

Приложение А
(справочное)

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

А.1 Обзор методов модуляции

На частотах выше 800 МГц возможная помехоэмиссия связана с цифровыми радиотелефонами, использующими модуляцию с непостоянной огибающей излучаемого сигнала.

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

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

- амплитудная модуляция сигналом прямоугольной формы 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;

- импульсный радиочастотный сигнал, точно моделирующий характеристики каждой 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 мультикадровой структурой сигнала (компонента с частотой 8 Гц).

Результаты качественного сопоставления соответствующих систем 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 в ГОСТ Р 51317.4.6 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 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 прямоугольной формы	1 Аналогична TDMA 2 Может иметь широкое применение 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, которые должны быть из мерены 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 Параметры модулирующих сигналов необходимо изменять, чтобы привести их в соответствие с характеристиками каждой из конкретных систем (GSM, DECT и т. д.) 3 При демодуляции в ИТС возникают широкополосные аудиосигналы, которые должны быть измерены 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:

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

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

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

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

Результаты обобщены в таблицах А.2 и А.3.

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

Метод модуляции (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
ИТС	Выходной аудиосигнал
Слуховой аппарат (примечание 3)	Детектор огибающей	0 (примечание 4)	0	-3
	Квазипиковый детектор	0	-4	-7
Телефонный аппарат аналогового типа (примечание 5)	Детектор огибающей	0 (примечание 4)	-3	-7
	Квазипиковый детектор	-1	-6	-8
Радиоприемник (примечание 6)	Детектор огибающей	0 (примечание 4)	1	-2
	Квазипиковый детектор	-1	-3	-7
Примечания 1 За уровень воздействия помехи принят уровень аудиосигнала на выходе ИТС при воздействии поля. Низкий уровень воздействия эквивалентен высокому уровню помехоустойчивости ТС. 2 Амплитуда несущего сигнала регулируется таким образом, чтобы максимальное среднеквадратичное значение (см. раздел 4) испытательного (воздействующего) сигнала было одинаковым для всех методов 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. 4 Выбран в качестве опорного уровня выходного аудиосигнала, т. е. 0 дБ. 5 При воздействии радиочастотного тока, наведенного в телефонном кабеле на частоте 900 МГц. Выходной аудиосигнал представляет собой напряжение звуковой частоты, измеренное в линии телефона. 6 При воздействии радиочастотного тока, наведенного в кабеле электропитания на частоте 900 МГц. Выходной аудиосигнал представляет собой акустический сигнал громкоговорителя, измеренный с помощью микрофона

Таблица A.3 - Относительные уровни помехоустойчивости (примечание 1)

Метод модуляции (примечание 2)		При амплитудной модуляции 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
ИТС	Характер воздействия
Телевизионный приемник (примечание 3)	Заметное	0 (примечание 4)	-2	-2
	Сильное	+4	+1	+2
	Изображение отсутствует	+19	+18	+19
Цифровой терминал (примечание 5)	Искажения на видеоэкране	0 (примечание 4)	0	-
	Искажения данных	> +16	> +16	-
Модем с интерфейсом (примечание 6)	Искажения данных (ввод помехи в телефонный кабель)	0 (примечание 4)	0	0
	Искажения данных (ввод помехи в кабель интерфейса)	> +9	> +9	> +9
Регулируемый лабораторный источник электропитания (примечание 7)	Погрешность установки уровня постоянного тока 2%	0 (примечание 4)	+3	+7
Примечания 1 Цифры в таблице представляют собой относительные измеренные максимальные среднеквадратичные значения (см. раздел 4 настоящего стандарта) испытательного (воздействующего) сигнала, необходимые для обеспечения одной и той же степени воздействия при различных методах модуляции. Высокий уровень, выраженный в децибелах, эквивалентен высокому уровню помехоустойчивости. 2 Испытательный сигнал регулируется таким образом, 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. 4 Выбран в качестве опорного уровня помехоустойчивости, соответствующего 0 дБ. 5 При воздействии радиочастотного тока, введенного в кабель интерфейса на частоте 900 МГц. 6 При воздействии радиочастотного тока, введенного в телефонный кабель и в кабель интерфейса на частоте 900 МГц. 7 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;

- обучающая система с микропроцессором;

- терминал для кредитных карт с модемом;

- цифровой мультиплексер (2/34 Мбайт).

Все отказы были связаны с аналоговыми функциями устройств.

А.3 Вторичные эффекты модуляции

При точном моделировании модуляции, используемой в цифровых радиотелефонных системах, важно не только моделировать первичную модуляцию, но также учесть влияние любой вторичной модуляции, которая может иметь место.

Например, применительно к системам GSM и DCS 1800 имеются эффекты, связанные с мультикадровой структурой сигнала, вызываемые подавлением пачки импульсов каждые 120 мс (что создает частотную составляющую приблизительно 8 Гц). Может присутствовать также дополнительная модуляция на частоте 2 Гц при режиме прерывистой передачи (режим DTX).

А.4 Выводы

Испытанные образцы реагировали на помехи при всех используемых методах модуляции. При сравнении эффектов воздействия при различных видах модуляции важно обеспечить, чтобы испытательные сигналы имели одно и то же максимальное среднеквадратичное значение.

При наличии существенных различий между эффектами воздействия при различных видах модуляции испытания с использованием амплитудной модуляции синусоидальным сигналом были всегда наиболее жесткими. В случае, если для ТС конкретного вида отмечается различный характер воздействия при использовании амплитудной модуляции синусоидальным сигналом и импульсной модуляции, это различие может быть скорректировано при установлении соответствующего критерия качества функционирования в стандарте для 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 амплитудной модуляции испытательного поля синусоидальным сигналом. Рекомендуется, чтобы технические комитеты по стандартизации, ответственные за ТС конкретного вида, применяли иной метод модуляции лишь при наличии особых причин.