1.3. Помехи при соединении элементов “короткими” связями.

а) Источники и приемники наводок.

Паразитные наводки – это не предусмотренная электрической схемой и конструкцией передача напряжения, тока или мощности от одного радиотехнического устройства к другому или одной части РЭС в другую. Наводки возникают вследствие паразитных связей (ПС) между РЭС и их частями, которые невозможно указать на принципиальной электрической схеме, т.к. они зависят от конструкции, компоновки элементов и РЭС в целом и почти не поддаются расчету.

При анализе наводок выделяют источник наводимого напряжения (ИН), приемник этого напряжения (ПН) и паразитную связь между ними (ПС).Любая РЭС или часть ее может стать ИМ и ПН. Все зависит от отношения между выходной энергией данного элемента РЭС, чувствительностью к восприятию этой энергии другого элемента. Чаще всего наводка возникает на основной частоте и реже - на гармониках. При проектировании РЭС важно знать вероятные ИН и ПН для принятия необходимых мер в наиболее опасных местах аппаратуры.

Источниками напряжения (ИН) могут служить:

-сеть переменного тока;

-мощные генераторы ВЧ, особенно работающие в линейном режиме и импульсные генераторы;

-импульсные модуляторы с высоким напряжением и большим током;

-генераторы импульсов, особенное с большим током (блок генераторы);

-выходные и предоконечные каскады УВЧ, УПЧ и УНЧ;

-генераторы развертки, особенно в высоким напряжением и малым временем обратного тока;

-реле и др. включающие и выключающие приборы;

-коллекторные электродвигатели.

 

Приемниками напряжений (ПН) являются:

-все радиоприемники, особенно высокочастотные и работающие в длинноволновом диапазоне;

-входные и первые промежуточные каскады усилителей всех типов;

-входные трансформаторы УНЧ;

-спусковые устройства (триггеры, ждущие мультивибраторы и т.п.) с высокой чувствительностью срабатывания.

б) Цели паразитной связи.

Источники наводок с приемниками могут быть связаны через электрическое и магнитное поле, электромагнитное поле излучения и соединительные провода.

Следовательно, при анализе процессов передачи сигналов и наводок электрически “короткую” линию связи можно представить в виде эквивалентной схемы, содержащей сосредоточенные индуктивность, емкость, омическое сопротивление. Паразитную связь между 2-мя “короткими” линиями связи также можно представить как связь через сосредоточенную взаимную емкость и взаимоиндукцию. В зависимости от геометрических размеров сечений линий, их длины, диэлектрических свойств изоляционных материалов тот или иной параметр линии связи может оказывать большее воздействие на процессы передачи сигналов, чем все остальные. Исходя из предположения преобладания того или иного параметра, рассмотрим влияние каждого из них на передачу сигналов в отдельности.

 

1.4. Индуктивный характер сигнальной связи.

Эквивалентная схема соединения 2-х элементов Э1 и Э2 в этом случае представлена на рис. 1

Рис.1 Эквивалентная схема с индуктивной связью,

где Э1 – источник, Э2 – приемник наводок.

Пусть на выходе источника Э1 имеется ступенька напряжения (рис. 2)

 

Рис. 2. Ступенька напряжения на источнике Э1.

При t=t0 по цепи рис. 1 потечет ток i(t) и тогда можно записать

, (1)

где R1 выходное сопротивление источника, R2 – входное сопротивление приемника, L – индуктивность связи между ними.

Определим реакцию приёмника Э2 на ступеньку напряжения источника Э1. Для этого необходимо знать Uвх=i(t)·R2 и, следовательно, знать значение тока i(t). Решение уравнения (1) для определения тока i(t) возможно несколькими способами.

а) Классический метод решения.

Ток представляют в виде двух составляющих

, (2)

где i(t)св и i(t)пр – свободная и принудительная составляющие тока.

В стационарном режиме

(3)

iсв ищется из уравнения (1) при iпр=0, когда U1=0. В этом случае

(4)

(5)

 

Возможен интеграл от обеих частей

(6)

(7)

(8)

Обозначим . В этом случае

(9)

Подставляя значение (9) в (2), имеем

(10)

Найдём С. При t=0 i=0. Тогда

(11)

Подставляя С в (10), уравнение (1) перепишется в виде

(12)

(13)

 

б) Операторный метод решения.

Идея операторного метода заключается в том, что из области функций действительного переменного решения переносится в область функций комплексного переменного, где операции принимают более простой вид. После выполнения операций над функциями комплексного переменного производится обратный переход в области функций действительного переменного.

Имеем Функцию f(t) – оригинал. F(P) – изображение

- прямое преобразование Лапласа.

- обратное преобразование Лапласа.

Найдем, например, изображение функции , изображенной на рис 3.

Рис. 3. Функция .

Оно имеет вид

Если .

Таким образом, вычисляются изображения многих функций и составляются таблицы, например:

Производная f(t), т.е. есть

Интеграл f(t), т.е. естьи т.д. (см. преобразования Лапласа.)

Запишем 1-е уравнение для изображений через ток, т.е.

, (14)

где

Отсюда

(15)

Прейдем от изображения к оригиналу. Для этого пользуются теоремой разложения, которая по-разному записывается для различных случаев.

Чтобы определить эти случаи, анализируют выражение , т.е. i(t) представляют в виде дроби. Затем приравнивают знаменатель F₂(p)=p·F3(p) и равные нулю корни определяют, приравнивая F₃(p) к нулю;

Тогда

, (16)

где n – число корней, не равных нулю;

P_k – не равные нулю корни;

F₃ – производная F₃.

Проиллюстрируем всё сказанное для эквивалентной схемы с индуктивной связью.

У нас

F2(P)=P[(R2+R1)+L*P], F2(P)=0, P=0. (17)

Есть один, равный нулю, тогда для нахождения корней приравняем нулю F₃(P)

отсюда

Обозначим как, т.е.=

тогда

(18)

Подставим (18) в (16), тогда получим

(19)

Имеем : F₁(0)=U₁; F₃(0)=R₂+R₁; F₁(P_k)=U₁; F’₃(P)=L, и эти выражения подставим в оригинал формулы разложения

(20)

Для напряжения U₂(t) получим :

(21)

Это выражение совпадает с выражением уравнения (13). Проанализируем их.

Рис. 4. Напряжение на входе источника и на выходе приемника.

При подаче на вход схемы ступеньки напряжения U_вых. элемент Э₂ срабатывает, когда на его входе U_вх2 достигает порога срабатывания И_п, т.е. с некоторой задержкой  = ₃ (Рис. 4). Величина  ₃=0,7*L/R_вх2 определяется путем несложных расчетов.

Для уменьшения задержки необходимо уменьшить индуктивность линии и увеличивать входное сопротивление элементов. Индуктивность линии связи зависит от типа используемых проводников, их сечения и длины.

В современной радиоаппаратуре III и IV поколений используется элементы со временем переключения (задержки) в доли наносекунд. Желательно, чтобы эта задержка составляла малую, в худшем случае соизмеримую часть от времени переключения элементов.