4.5. Защита аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний

4.5.1. Общие положения

Современное телекоммуникационное оборудование, по сравнению с предыдущим поколением электронной техники, требует качественно нового подхода к защите от перенапряжений и помех. Это связано, прежде всего, со сменой элементной базы. Плотность элементов, располагающихся на кристаллах микросхем, за последние годы значительно увеличилась, что привело, соответственно, к уменьшению напряжения пробоя. Поэтому даже при сравнительно небольшом внешнем электромагнитном воздействии может возникнуть ситуация, которая приведет к повреждению аппаратуры.

В источниках электропитания аппаратуры связи сократилось количество трансформаторов и дросселей, индуктивность которых гасит импульсные помехи, уменьшились их размеры, при этом резко вырос удельный вес полупроводниковых элементов и микроэлектронных схем, более уязвимых при воздействии перенапряжений. В условиях появления опасных и мешающих влияний кроме вывода из строя электронных блоков устройств электропитания и нарушений режима их работы (сбоев в схемах генераторов, регуляторов и т. п.), существует также опасность попадания импульсных помех через цепи питания непосредственно на элементы аппаратуры.

Цифровые схемы характеризуются чрезвычайно малыми энергиями полезных сигналов. Поэтому их защита от электромагнитных воздействий является обязательным условием обеспечения бесперебойной работы телекоммуникационного оборудования.

Несмотря на появление в последние десятилетия большого числа оптических магистралей, на телекоммуникационных сетях сохраняется обширный парк аппаратуры, работающей по медному кабелю. Большая часть линий на медных кабелях построена на основе симметричного кабеля, для которого следует рассмотреть два типа помех: помехи типа «провод-провод» и помехи типа «провод-земля».

Помехи «провод-земля», вызываются различными источниками и могут служить причиной нарушения нормальной работы оборудования связи. Помехи «провод-провод» индуцируются в результате преобразования помех «провод-земля» за счет асимметрии линий электросвязи и входных сопротивлений оконечного оборудования, или вследствие прямой связи с источником индукции, и также приводят к снижению качества передачи сигналов.

С точки зрения формы мешающее напряжение можно разделить на две категории: непрерывное и импульсное. Непрерывная помеха служит причиной ухудшения отношения сигнал-шум и может привести к повышению коэффициента ошибок в цифровом тракте. Импульсная помеха может стать причиной появления пачек ошибок в цифровом сигнале и сбоя синхронизации, а в худшем случае привести к выходу оборудования из строя.

Описанные выше помехи могут оказывать различное функциональное влияние на качество работы телекоммуникационного оборудования и качество передачи сигналов. Эти влияния можно разделить на следующие категории:

• качество передачи и функционирования оборудования не ухудшаются;

• возникает временное ухудшение качества передачи или функционирования оборудования, которые восстанавливаются автоматически после прекращения влияния;

• наступает временное ухудшение качества передачи или функционирования оборудования, которые требуют вмешательства обслуживающего персонала или повторного запуска системы;

• нарушается функционирование системы, которое не может быть восстановлено из-за повреждения оборудования или из-за непрерывного характера помехи.

В таблице 4.1 представлены возможные результаты воздействия различных помех на телекоммуникационное оборудование.

Таблица 4.1.

Источник помех			Форма помехи		Категория качества работы оборудования
			Непрерывная	Импульс-ная	1	2	3	4
Помехи, наводимые внешним источником	Влияние электро-сети перемен-ного тока внутри здания на линии электро-связи	Радиовещание	×		×			×
		Подвижный приемо-передатчик	×		×	×	×
		Линия электропередачи	×	×	×	×	×	×
		Электрифицирован-ная железная дорога	×	×	×	×	×	×
		Удар молнии		×	×	×	×	×
		Система зажигания автомобиля		×	×	×	×
		Электростатический разряд		×	×	×	×	×
	Влияние источни-ка излу- чения на линии электро-связи	Непрерывная работа электроприборов	×		×			×
		Переключение		×	×	×	×
Источник помех, наводимых в системах электросвязи	Импульсная помеха от аналоговой цепи электросвязи			×	×	×	×
	Шум от плохих контактов			×	×	×	×

В том случае, если работа системы передачи невозможна из-за постоянного воздействия помех, это значит, что на одном из этапов ввода системы в эксплуатацию (выбор оборудования, проектирование, монтаж аппаратуры) была допущена ошибка, либо что-то случилось с кабелем, например, поврежден экран, либо нарушена симметрия пар. Источниками такого рода мешающих помех могут быть, например, радиостанции, работающая по тому же кабелю другая система передачи или электрифицированная железная дорога. Если при исправном кабеле имеют место постоянные помехи, необходимо устранить их причину, или же принять меры к повышению защищенности тракта.

Сложнее бороться с помехами и перенапряжениями, возникающими эпизодически, вследствие воздействия какого-то переходного процесса – удара молнии, коммутации или аварии на линиях электропередачи (ЛЭП) или мощных электроустановках, аварийного попадания постороннего напряжения в линии связи. В данной главе рассмотрим источники нерегулярных помех и методы защиты от них.