Спектральный анализ сигналов стандарта МЭК и модернизированной пачки импульсов МЭК, страница 3

Из анализа спектра одиночного сигнала МЭК видно, что спектр является сплошным. Однако наибольшее количество энергии спектра сосредоточено в начале частотного диапазона. Необходимо использовать сигнал, энергия спектра которого распределена по частотному диапазону более равномерно.

Пачка импульсов стандарта МЭК

     Чтобы решить проблему адекватности следует  сопоставить пачку  импульсов  “МЭК”  с  реальным  процессом  коммутации  с индуктивной  нагрузкой.    Для    микроэлектронных    систем обеспечения безопасности  движения  поездов  это  тем  более важно,  поскольку  в  большинстве   своем    исполнительными механизмами  этих  систем  являются  реле  первого    класса надежности,  имеющие    величину    индуктивности    порядка нескольких  сотен  генри.  Коммутация   такой    индуктивной нагрузки создает значительные импульсные помехи в виде пачек с   числом  импульсов  от  десятков  до  нескольких    сотен, амплитудой до 1000  вольт,  с  крутыми  фронтами  и  высокой частотой следования импульсов в пачке.

     Из условий  эквивалентности  одиночного импульса и пачки  таких  импульсов  следует,  что  амплитуда одиночного  эквивалентного  импульса  должна   быть    равна произведению количества  импульсов  в  пачке  на  амплитуду. Техническая реализация такого имитатора на основе одиночного эквивалентного  импульса  не  целесообразна,  поэтому    для имитаторов пачек помех следует искать другое решение.

     Проанализировав  во  временной  и  частотной    области реальный процесс коммутации индуктивной нагрузки приходим  к выводу,  что  стохастический  характер   полного    процесса коммутации  и  громоздкость  выражения   для    спектральной плотности  спектрального  процесса  практически    исключает возможность получения  приемлемого  для  практических  целей аналитического  выражения  для  полного  процесса.    Однако основываясь на представлении процесса коммутации во временной области, физике процесса и основных  теоремах  спектрального метода, можно сделать следующие выводы:

·  активная  ширина  спектра  полного  процесса    будет определятся первыми, самыми короткими импульсами,  поскольку они имеют больше высокочастотных составляющих;

·  в силу того, что длительности импульсов изменяются по мере  возрастания номера импульса, распределение  энергии  по спектру  будет более или  менее равномерным, без  значительных выбросов и провалов.

     Рассмoтрим  теперь,  что  из  себя представляет энергетический спектр "пачки" МЭК. Из спектрального анализа известно, что  для  получения  спектра пачки  импульсов  помех следует осуществить операцию свертки  временных  функций  одиночного импульса  и  решетки  дельта- импульсов    или перемножить их спектры в частотной  области.  Следовательно, спектральная функция пачки импульсов имеет вид:

   Фп(f),                                                                  

     где  Т  -  период следования импульсов в пачке,

N  -  количество  импульсов  в пачке,

F1(w)- спектральная функция одного импульса МЭК.

     Это связано с тем, что по мере  возрастания  количества импульсов  в  пачке,  спектр  из  непрерывного  стремится  к линейчатому, и лепестки с наибольшей  концентрацией  энергии становится  все  более  узкими,  а  между  ними   образуются дополнительные зоны с малой концентрацией энергии.

Если  в  процессе  испытаний   на    помехозащищенность "пачкой" МЭК окажется, что  паразитный  канал  проникновения помехи будет иметь резонанс  в  зоне  минимума  концентрации энергии в пачке, то это не  будет  выявлено  при  испытании, изделие будет аттестовано на соответствие стандарту  IEC-801 и   тем  самым    будет    совершена    ошибка.    Проводимые многочисленные испытания имитатором пачек помех подтверждает сделанные выводы.