5.1 Классификация источников помех

Источники электромагнитной энергии классифицируются в основном по картине их проявления в диапазоне частот, иными словами, по излучаемому ими высокочастотному спектру. Различают узкополосные и широкополосные источники. Как уже отмечалось, процесс называется узкополосным, когда энергия спектра сосредоточена в основном в относительно узкой полосе частот около некоторой фиксированной частоты ω₀ или широкополосным, если указанное условие не выполняется (рисунок 5.1).

Дадим количественные оценки определения широкополосного и узкополосного источника для чего введем понятие энергетического спектра импульсного или периодического процесса.

Для импульсного процесса энергетический спектр определяется формулой:

,

где Т – длительность импульса.

Для периодического процесса

,

где при n=0 и при .

Пусть энергетический спектр процесса имеет максимальное значение при частоте равное . Тогда шириной полосы энергетического спектра назовем величину площади под кривой энергетического спектра, отнесенную к величине энергетического спектра на частоте :

.

Эту величину можно трактовать как ширину равномерного в полосе энергетического спектра процесса, эквивалентного данному по средней мощности.

С учетом введенного определения условие узкополосности процесса определяется количественно, как . Если данное условие не выполняется, процесс следует рассматривать как широкополосный.

Источники узкополосных помех, как правило, являются искусственно созданными человеком. Это, например радиопередатчики, которые на предоставленных им частотах излучают больше мощности, чем допустимо, любительские радиопередатчики, устройства, излучающие высшие гармоники, возникающие вследствие нелинейности элементов передатчиков, медицинские и промышленные высокочастотные генераторы или просто электросеть частотой 50 Гц. Такие источники характеризуются амплитудой или действующим значением помехи при соответствующей частоте (линейчатый спектр).

Рисунок 5.1 - Разделение передатчиков электромагнитной энергии на узкополосные и широкополосные источники

Широкополосные помехи обладают спектром с очень плотно или даже бесконечно близко расположенными друг к другу спектральными линиями (непрерывный спектр, спектральная плотность распределения амплитуд). Типичные представители - это естественные помехи (например, космический шум), а также все непериодические переходные процессы.

Источники широкополосных помех целесообразно подразделить также на источники шумовых и переходных помех. Шумовые помехи состоят из многих, вплотную соседствующих или перекрывающихся импульсов различной амплитуды, которые нельзя разделить. Переходные помехи четко отличимы одна от другой и обладают сравнительно малой степенью повторяемости, проявляются в виде импульсов. Помехи могут быть распределены статистически, например, при короне на воздушной линии, быть периодическими, например в цепях фазовой отсечки тиристорных устройств или непериодическими, например при выключении катушек реле. Классическая электромагнитная совместимость, главной целью которой был контроль радиопомех, и современная интерпретация электромагнитной совместимости существенно различаются. Согласно первой, вполне могут быть допущены отдельные переходные импульсные помехи, т. е. од­норазовые или редко повторяющиеся помехи в виде импульсов, в то время как при определенных обстоятельствах однократный импульс помехи в устройствах управления электростанцией может привести к дорогостоящим простоям, а в авиа­ционных и космических устройствах - к тяжелым последствиям.

Источники периодических несинусоидальных помех, например сети вентильных преобразователей тока с линейчатым спектром высших гармоник, являются в зависимости от ширины полосы приемника узкополосными или широкополосными источниками, так как одна или несколько линий спектра могут быть расположены внутри полосы приемника. Широкополосные сигналы следует различать и по когерентности. При когерентных широкополосных сигналах реакция приемника пропорциональна ширине его полосы. Для некогерентных сигналов, спектральные составляющие которых соотносятся произвольно, реакция приемника пропорциональна квадратному корню ширины его полосы.