5. Магнитная связь

Магнитная связь довольно часто встречающийся вид проникновения помех. Данный тип связи возникает, когда две цепи объединены общим магнитным потоком. Это происходит, когда земля является частью обеих цепей и, хотя бы, по одному проводнику протекает ток.

На Рис. 1 .4 представлен простейший случай, между двумя параллельными проводниками образуется связь, земля служит обратным проводом для обоих контуров.

Рис. 1.4Магнитная связь

В случае если цепь с элементами E₂,R₂,L₂ - источник помех, цепь E₁, R₁, L₁, Z_L1– приемник, и ток в этой цепи значительно меньше, тока цепи создающей помеху, это позволяет не учитывать его влияние на вторую цепь. В таком случае зона внутри контура 1 пронизывается общим магнитным потоком и определяет значение взаимной индуктивности M между двумя контурами.

Решение уравнений, описывающих приведенную цепь, показывает, что напряжение U₁ это сумма напряжения полезного сигнала E₁Z_L1/(Z_L1+Z₁) и наведенного напряжения помехи

В случае, когда оба контура расположены на близком расстоянии друг от друга, значение М приближается к значению L₁, и при сравнении выражения на Рис. 1 .2 с выражением на Рис. 1 .4 можно сделать вывод, что и Z_C играют одинаковую роль в процессе проникновения помех. Это делает трудно различимым связь через общее полное сопротивление и через взаимную индуктивность.

Путем создание симметричной цепи, возможно, уменьшить площадь петли и устранить общие обратные проводники.

6. Симметричные цепи

Устранить общие обратные проводники и уменьшить площадь петли, если реализовать симметричную цепь, а именно использовать симметрирование контура 1 по отношению к земле (Рис. 1 .5).

Рис. 1.5 Ослабление индуктивной связи созданием симметричной цепи

Наиболее успешным способом симметрирования цепи является использование витых пар. В таком случае помехи, наводимые в каждой петле, компенсируют друг друга (Рис. 1 .6).

Рис. 1.6 Ослабление индуктивной связи с помощью витой пары

При увеличении количества витков на единицу длины, положительный эффект от применения витой пары в сравнении с обычными проводами растет, однако он начинает снижаться при росте сопротивления нагрузки.

Применение витой пары на низких частотах позволяет снизить уровень помех примерно на 40 дБ, однако на частотах 100 кГц и более положительный эффект стремительно снижается и на частоте единиц МГц практически незаметен.

Наиболее известным примером данного метода в борьбе с помехами является использование витой пары в локально вычислительных сетях.

Витая пара - изолированные проводники, попарно свитые между собой некоторое число раз на определенном отрезке длины (Рис. 1 .7).

Рис. 1.7 Конструкция витой пары

7. Экранирование

Экранирование является одним из самых эффективных методов защиты от электрических, магнитных и электромагнитных полей. Под экранированием понимается размещение элементов, приборов, кабелей и помещений, создающих или принимающих электрические, магнитные и электромагнитные поля, в пространственно-замкнутых конструкциях [ CITATION Зав01 \l 1049 ].

Ослабление индуктивной связи между контурами 1 и 2 возможно реализовать с помощью прокладки короткозамкнутого контура 3 около второго проводника (Рис. 1 .8).

Рис. 1.8 Экранирование при помощи заземленного проводника

Контур 3 взаимодействует с магнитным потоком также как короткозамкнутая вторичная обмотка трансформатора. По закону Ленца ток в третьем контуре I₃ приводит к появлению магнитного потока равного по значению, вызвавшему его потоку, и противоположного по знаку, что в свою очередь приводит к его компенсации.

Для того чтобы обеспечить равенство потоков охватывающих контура 1 и 3, проводник 3 должен быть замкнутой формы и окружать проводник 1, что в результате даст экран заземленный на обоих концах (Рис. 1 .9).

Рис. 1.9 Экранирующее действие замкнутого проводника, окружающего цепь приемника

Для максимальной эффективности экран кабеля должен являться продолжением корпуса оборудования, и быть заземлен по всей его окружности. Это необходимо для того чтобы минимизировать не защищенные участки кабеля на его концах. Наиболее эффективный способ заземления экрана показан на Рис. 1 .10.

Рис. 1.10Различие между заземлением экрана отдельным проводом и заземлением экрана через корпус оборудования