9. Комбинационные и паразитные излучения.

Комбинационные излучения – это побочные излучения, частоты которых являются линейными комбинациями (с целочисленными или дробными коэффициентами) частот высокочастотных колебаний, участвующих в формировании колебаний основного излучения путем нелинейных преобразований. Они образуются в диапазонных передатчиках, возбудители которых формируют любую заданную волну из сетки дискретных частот.

В простейшем случае комбинационные излучения появляются от смешения двух колебаний с частотами f₁ и f₂ (и их гармоник) в передатчике, основная частота которого получается путем преобразования, деления или умножения частоты нескольких кварцевых генераторов. В результате такого смешения возникают колебания, частоты которых определяются как mf₁ nf₂ = f_nч  f_nч, где m и n – номера гармоник смешиваемых колебаний (целые числа), f_nч - промежуточные частоты преобразователя, 

f_nч -полоса частот преобразователя,

т.е. эти излучения обязательно попадают в основную полосу. Существенным является не только определение значений частот комбинационных составляющих, но и определение их амплитуды по сравнению с амплитудой формируемых колебаний основного излучения. Обычно приходится считаться с гармониками исходных колебаний до пятой – шестой включительно.

Паразитные излучения – излучения, не связанные с получением основного колебания. Причина возникновения паразитных излучений часто носит случайный характер, связана с непреднамеренным выполнением условий самовозбуждения и зависит от схемных особенностей передатчика и приемных приборов. Так в СВЧ приборах, например мощных многорезонансных магнетронах, паразитное излучение возникает из-за свойств этих приборов генерировать другие виды колебаний помимо основного вида колебаний и его гармоник. 

В отличие от компонент гармоник, субгармоник, комбинационных и интермодуляционных излучений, частоты которых могут быть заранее вычислены, частоты колебаний паразитного излучения носят случайный характер.

Распространенным способом устранения паразитных излучений является либо изменение параметров цепи, влияющей на условия самовозбуждения, либо внесение в соответствующую цепь дополнительного затухания. Для изоляции источников прямых и паразитных излучений применяются экраны из проводящих стекол и материалы с алюминиевыми и магниевыми покрытиями, а также радиопоглощающие материалы и краски.

10. Интермодуляционные излучения и контактные помехи.

Интермодуляционные излучения  - это побочные излучения, возникающие в передатчике при воздействии на него излучений других передатчиков, вследствие нежелательных электромагнитных связей. В данном случае радиочастотные колебания одного из передатчиков воздействуют на выходной каскад другого, представляющего для этих колебаний нелинейных активный четырехполюсник. Чем сильнее связь между передатчиками и чем больше их мощность, тем значительнее будет уровень интермодуляционных излучений. Закон их образования ничем не отличается от уже рассмотренного закона образования комбинационных излучений. Наибольший уровень интермодуляционных излучений, частота которых является суммой или разностью основных частот передатчиков и близка к основной частоте одного из передатчиков. Для уменьшения уровня интермодуляционных излучений применяются специальные устройства согласования, развязки и фильтрации. Правильный выбор частот основных излучений передатчиков путем расчета комбинационных частот также может способствовать уменьшению интермодуляционных излучений.

Контактные помехи относятся к классу помех, создаваемых в результате воздействия электромагнитного поля радиопередатчика в ближней зоне на токопроводящие механические контакты с нелинейным и переменным во времени электрическим сопротивлением или на переменные контакты, которые являются переизлучателями (вторичными излучателями) электромагнитного поля. Наличие таких контактов, образующих систему, характерно для движущегося объекта (корабль, автомашина, танк, самолет, железнодорожный состав и т.п.), на котором действуют передающие и приемные радиоэлектронные средства (РЭС). Во время работы передатчика контактные помехи воздействуют на рецептор, установленный на том же подвижном объекте, причем, как правило, такое влияние тем больше, чем больше скорость объекта, что указывает на непосредственную зависимость этих помех от вибраций и механических ударов, влияющих на изменение плотности контактов.

Сложность решения проблемы ЭМС определяется необходимостью учета множества факторов. Решение проблемы ЭМС начинается с этапа проектирования подвижного объекта при разработке или подборе соответствующих средств радиосвязи с необходимыми параметрами и продолжается в течение всего его жизненного цикла.

Борьба с контактными помехами в местах их возникновения может вестись по следующим основным направлениям:

- устранение переменных контактов и причин их возникновения;

- уменьшение величин наведенного тока, протекающего через переменное контактное сопротивление и напряжения, прикладываемого к контактному промежутку;

- экранирование источников контактных помех.

Уменьшение числа переменных контактов в подвижном объекте может осуществляться разными способами. Наиболее простым и надежным способом обеспечения постоянства сопротивления между деталями и элементами корпусов подвижных объектов являются пайка и сварка. Устранение переменного контакта осуществляется заменой металлических элементов контактных пар на диэлектрические, если это возможно по условиям эксплуатации подвижных объектов.

По второму направлению борьбы с контактными помехами наиболее простым считается максимально возможное удаление передающих и приемных антенн от переменных контактов. Но практика показывает весьма ограниченную возможность использования этого способа. Это в первую очередь касается малогабаритных объектов, а также подвижных узлов связи с большим количеством всевозможных РЭС. Возможность резкого изменения наведенного тока проводимости в значительной степени уменьшается при уменьшении величины переходного сопротивления между контактирующими элементами. Это достигается параллельным соединением переменного контактного сопротивления и высокопроводящего шунта. Шунтирование достигается с помощью гибких металлических перемычек, контактных пружин и других устройств. При шунтировании значительная часть наведенного тока проводимости протекает через короткозамыкающую перемычку, и лишь малая часть его через контактное сопротивление.

Следует помнить, что надежное замыкание путем перемычек контактирующих металлических частей в диапазоне ВЧ и СВЧ существенно затруднено. Применяемые медные плетеные перемычки, как правило, имеют длину 10-30 см, что на частотах порядка 30МГц составляет сопротивление примерно 10-30 Ом. Уменьшить это сопротивление в узком диапазоне частот удается с помощью резонансной перемычки (последовательно соединенной перемычки металлизации с конденсатором, настроенным в резонанс на необходимую частоту), сопротивление которой в несколько раз уменьшается вблизи резонансной частоты и становится более высоким на других частотах (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость сопротивления различных перемычек от частоты

С целью уменьшения переходного сопротивления опробованы в качестве прокладки токопроводные акриловый, эпоксидный клеи и жидкая прокладка ГИПК-242, наполненные никелем и медным модифицированным порошком марки ПМС-1. Их применение снижает переходное сопротивление в 10-100 раз. Имеются сведения об использовании для уменьшения контактного переходного сопротивления деформируемых электропроводящих прокладок из эластичного металлополимерного материала на основе силоксановой резины, наполненной серебряными шариками, или применение эластичных электропроводящих прокладок на основе вулканизата низкомолекулярного кремнийорганического каучука, наполненного порошкообразным никелем.

Интермодуляционные контактные помехи, вызванные нелинейным контактом типа металл-оксид-металл (МОМ), могут быть эффективно подавлены методом исключения оксида металла и сформирования между металлическими структурами пути с малым сопротивлением. Этого можно добиться введением в зону контакта «химических заземляющих перемычек» на основе поливинилполидрона (рис. 2, а). Поливинилполидрон реагирует с ионами металла со слоя оксида и формирует поперечносвязанный полимер. Это химическое восстановление дает низкое реактивное сопротивление (Хс), характерное для групп поливинилполидронов, и низкое активное сопротивление (R), связанное с проводимостью металла. Ток, проходящий через контакт (iРВ) ограничивается присутствием дорожки дополнительного тока (iШ) (рис. 2, б). Такие «химические заземляющие перемычки» оказываются устойчивыми к факторам окружающей среды и весьма эффективными в широком диапазоне частот.

Рис. 2. Типичный контакт МОМ с применением химического соединяющего агента (ХСА) (а) и метод применения емкости и сопротивления для шунтирования контакта МОМ или «ржавого винта» (б).

Если представляется техническая возможность для устранения контактных помех, используется метод экранирования источников помех.