Глава вторая каналы передачи электромагнитных помех и способы их ослабления

2.1. Моделирование механизмов связи

Все модели, описывающие связь элект­ромагнитного поля с автоматическими и автоматизированными системами техноло­гического управления электротехничес­кими объектами, могут быть построены с применением теории антенн. Основу этой теории составляют уравнения Максвелла, представляемые в форме, наиболее часто используемой для реализации численных методов расчета.

Данная теория основана на том при­нципе, что любой ток является источником поля (задача излучения) и любое поле может быть источником тока (задача при­ема), который, в свою очередь, является источником излучаемого поля.

Указанный подход приводит к появле­нию интегральных уравнений, описываю­щих поведение проводящего тела, подвер­женного воздействию падающей волны электромагнитного поля. Данные уравне­ния в общем случае не имеют аналитиче­ского решения и требуют применения чис­ленных методов.

Теория антенн является одной из наибо­лее общих и строгих из используемых тео­рий для решения задач определения пара­метров механизмов связи и поэтому содер­жит мало допущений, а именно:

• электропроводящее тело имеет раз­меры, много меньшие длины волны;

• тело обладает абсолютной проводи­мостью.

Однако расчеты с применением данной теории требуют больших затрат времени и значительных объемов памяти компьютера.

Другой, широко используемой является теория линий (TЛ). Эта теория основыва­ется на следующих допущениях:

• диаметр проводников и расстояние между ними (или между проводником и землей) меньше длины волны;

• между токами, протекающими по различным элементам линии, отсутствует взаимное влияние, наведенные токи не вли­яют друг на друга посредством излучения (предполагается, что линия более или менее прямолинейна).

С помощью теории линий можно полу­чить быстрое и точное решение задач, свя­занных со взаимодействием кабелей и линий.

Частным случаем двух достаточно общих теорий является третья, более простая, ква­зистатическая теория, или теория цепей (ТЦ), иногда также известная как теория Кирхгофа или теория Ленца, так как ее осно­вой являются законы Кирхгофа и Ленца.

Эта теория требует для своего примене­ния выполнения следующих ограничений:

• длина цепи много меньше длины волны, т.е. отсутствует эффект распростра­нения (волновой эффект);

• ток остается неизменным в пределах каждого элемента цепи.

При выполнении этих условий цепь может быть представлена сосредоточен­ными элементами (не имеющими размеров), соединенными последовательно или парал­лельно в сеть, состоящую из узлов и ветвей, для которой составляются уравнения Кирх­гофа. Магнитный поток, пересекающий контур, учитывается введением сосредото­ченного элемента в виде индуктивности.

Все эти допущения ограничивают рас­пространение (по крайней мере, количест­венно) полученных выводов теории цепей длинные цепи (длина которых сравнима с длиной волны). Для таких цепей требу­ется либо обращение к более общим тео­риям, либо использование эмпирических законов или законов статистики.

Одним из основных преимуществ тео­рии цепей является простота вычислений, для которых не требуется применения чис­ленных методов. Вследствие этого меха­низм связи может быть рассмотрен при небольших размерах цепи. Более того, отпа­дает необходимость в расчете электромаг­нитных полей и построении соответствую-^: шей модели, а источник электромагнитных долей всегда представляется в виде тока или напряжения. Таким образом, модель может быть использована для описания непосред­ственного контакта с источником возмуще­ния (источником тока или напряжения, вве­денным непосредственно в сеть) или кос­венного взаимодействия посредством элект­рического или магнитного поля.

По указанным причинам большинство механизмов передачи помех описывают с помощью теории цепей..