Управление РЧС Bihovskiy
.pdfМЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ |
321 |
|
|
Пример. Рассчитать минимальную толщину стенок экранирующего стального бокса для установки РПМ, если в месте установки имеется мощная помеха (плотность потока энергии 5 Вт/см2) на частоте 320 МГц, а по условиям эксплуатации РПМ не должен превышаться уровень 1 мВт/см2.
Необходимый коэффициент экранирования (7.39): Kп ≥ 10lg(5000/1) ≈ 37 дБ.
По табл. 7.5 для стали на частоте 300 МГц находим K = 77,4 дБ/мм. Использование данных для частоты 300, а не 320 МГц, в данном случае оправдано, так как эффективность экранирования растет с ростом частоты, поэтому полученный результат обеспечит выполнение заданного требования с некоторым запасом. С учетом (7.41) находим d ≥ 37/77,4 ≈ 0,5 мм.
Контрольные вопросы к главе 7
1.Назовите основные причины усложнения электромагнитной обстановки на объектах размещения РЭС радиосвязи и телерадиовещания в современных условиях.
2.Каковы специфические особенности обеспечения внутриобъектовой ЭМС по сравнению с межобъектовой?
3.Назовите и кратко охарактеризуйте основные этапы расчета ЭМС РЭС объекта.
4.Опишите порядок парной, групповой и комплексной оценки ЭМС РЭС объекта.
5.Охарактеризуйте основные виды побочных и внеполосных излучений.
6.Что такое основной, соседний и побочный каналы приема?
7.Опишите основные виды помех и механизмы их возникновения.
8.По каким признакам можно предположительно установить пути проникновения помехи в радиоприемное устройство?
9.Назовите и охарактеризуйте основные нормируемые технические параметры радиопередающих устройств, определяющие ЭМС РЭС.
10.Назовите и охарактеризуйте основные нормируемые технические параметры радиоприемных устройств, определяющие ЭМС РЭС.
11.Назовите и охарактеризуйте общие нормируемые технические параметры РЭС, определяющие ЭМС.
12.Опишите цели и содержание этапа частотного анализа при расчетной оценке ЭМС. Что такое потенциально несовместимые пары РЭС?
13.Чем (и почему) отличается расчет частот побочных каналов приема для радиоприемных устройств с однократным и многократным преобразованием частоты?
14.Поясните принцип определения частот интермодуляции.
15.Какими факторами определяется плотность потока энергии поля, создаваемого антенной радиопередающего устройства — источника помехи в месте расположения антенны радиоприемного устройства — рецептора помехи?
16.Как определяется мощность помехи на входе радиоприемного устройства?
17.Что такое «условие дальней зоны»? Применим ли (и при каких условиях) подход, основанный на расчете плотности потока энергии, если это условие не выполняется?
18.Как влияют на уровень мощности помехи характеристики антенн, взаимная ориентация главных лепестков их ДН, несовпадение поляризаций, потери в фидерном тракте, расстояние до источника помехи?
19.Что такое приведенная к входу радиоприемника мощность помехи? От каких факторов она зависит?
20.При каких условиях вместо мощности нескольких помех от разных источников допускается использовать мощность преобладающей и эквивалентной помехи? Как они определяются?
21.Как определяется допустимая мощность радиопомехи на входе радиоприемника? Как определяется допустимая мощность радиопомехи на входе радиоприемника при учете явлений блокирования и перекрестных искажений?
22.Чем определяются и как рассчитываются частоты интермодуляционных излучений радиопередатчиков? Как рассчитывается мощность интермодуляционной помехи на выходе радиопередатчика?
23.Что такое внеполосный коэффициент усиления антенны? Чем обусловлен выбор этого параметра для анализа антенн с точки зрения ЭМС? Какие факторы определяют его резонансный характер?
24.В каких случаях и по каким причинам для расчета ЭМС должны использоваться строгие электродинамические модели антенных систем и соответствующие методы их анализа?
25.Поясните принципы построения четырехполюсной модели для пары взаимодействующих антенн, ее анализ на основе суперпозиции парциальных возбуждений, метод определения импедансных характеристик и развязки.
322 |
ГЛАВА 7 |
|
|
26.Охарактеризуйте основные принципы разделения сигналов в рамках обеспечения внутриобъектовой ЭМС.
27.Опишите принципы выбора частот, свободных от помех интермодуляции, для РЭС, расположенных на одном объекте.
28.Как зависит допустимый уровень помех на входе приемника от двух мешающих передатчиков от величины интермодуляционной избирательности приемника?
29.Какие методы применяются для уменьшения помех, обусловленных внеполосными и побочными излучениями передатчиков, и помех по побочным каналам приема?
30.Опишите принцип работы и основные типы фильтров кондуктивных помех.
31.Опишите принцип работы и основные типы фильтров подавления побочных колебаний в трактах передачи.
32.Опишите основные методы повышения развязки между расположенными на объекте антеннами.
33.В каких случаях для обеспечения ЭМС применяются дополнительные экраны? Чем определяется эффективность экранирования?
Глава 8
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ
Под индустриальными радиопомехами (ИРП) понимают электромагнитные помехи в диапазоне радиочастот, создаваемые электрическими и электронными устройствами всех видов и назначений, кроме радиопередающих устройств, работающих на присвоенных им частотах.
Индустриальные радиопомехи создаются электрооборудованием и приборами, компьютерами и телевизорами, электротранспортом и автомобилями, линиями электропередачи и другими техническими средствами. При работе электроустройств радиопомехи возникают вследствие резких изменений тока и напряжения в электрических цепях, зачастую сопровождающихся искрением, например при разрывах контактов или при скольжении щеток электрических машин по коллектору. В результате создается непрерывный спектр радиопомех, охватывающий полосу частот, используемую для радиосвязи, радиовещания и телевидения.
Источники ИРП достаточно плотно размещены в пространстве, часто в непосредственной близости от радиоэлектронных средств (РЭС). Поэтому, несмотря на меньшую мощность на радиочастотах в сравнении с радиостанциями, ИРП в значительной степени определяют электромагнитную обстановку (ЭМО), и их устранение является одной из основных задач в обеспечении нормальных условий работы РЭС. Таким образом, процедура управления использованием радиочастотного спектра (РЧС) включает мероприятия по регулированию ИРП.
В отличие от естественных радиопомех для ИРП имеются возможности регулирования их не только в рецепторах, т.е. аппаратуре, подверженной влиянию ИРП, но и в местах их возникновения (на источнике помех). Уровни ИРП на источнике ограничиваются до допустимых значений. Требования к допустимым уровням регламентируются нормативными документами — Нормами Государственного комитета по радиочастотам (ГКРЧ), Государственными стандартами, ведомственными нормативными актами. В общей сложности отечественная нормативная база состоит из десятков нормативных документов.
Устройства-источники ИРП подвергаются контролю качества по параметрам электромагнитной совместимости (ЭМС) при сертификации и выпуске. Устройства, не отвечающие требованиям нормативных документов, не получают одобрения.
Для ограничения ИРП на источнике используют различные средства помехоподавления: искрогасители, отражающие и поглощающие фильтры и экраны, дроссели, симметрирующие устройства, заземление и др. [1–4]. На основе методов фильтрации и экранирования разрабатывают конструкции, минимизирующие уровни помех.
Задачу обеспечения ЭМС РЭС и источников ИРП решают при проектировании и пусконаладке приемо-передающих центров радиовещания, телевидения и практически всех видов радиосвязи. Проблема обеспечения ЭМС научной аппаратуры и служебных систем на борту космических аппаратов решается на всех стадиях разработки космического проекта. Вопросы борьбы с ИРП актуальны для локальных объектов военного и гражданского назначения в авиации, морском и речном флоте, для транспортных средств всех видов и назначений.
324 |
ГЛАВА 8 |
|
|
С течением времени проблема ИРП не становится менее актуальной. Технический прогресс постоянно увеличивает как число устройств-источников помех, так и число уст- ройств-рецепторов. Поэтому и сегодня специалисты всех стран мира активно работают в этой области.
Исследования ИРП и борьба с ними были начаты в 20 годы ХХ века. В 1933 г. в Париже была проведена конференция, участники которой постановили, что неотложная международная проблема во избежание трудностей при обмене товарами и услугами — разработка унифицированных норм и методов измерений ИРП.
Результатом этой встречи было создание Международного специального комитета по ра-
диопомехам (Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques, CISPR/СИСПР),
входящего в состав Международной электротехнической комиссии (МЭК). Советский Союз, правопреемником которого является Россия, вступил в СИСПР в 1947 г. Сегодня 35 стран являются членами СИСПР; их представители работают по программам шести технических подкомитетов (ПК):
–ПК А «Измерения радиопомех и статистические методы»;
–ПК В «Помехи, относящиеся к промышленным, научным и медицинским радиочастотным установкам, другим (крупным) промышленным установкам, воздушным линиям электропередачи, высоковольтному оборудованию и системам с электротягой»;
–ПК D «Электромагнитные помехи, относящиеся к электрическому/электронному оборудованию автомобилей и устройствам, содержащим двигатели внутреннего сгорания»;
–ПК F «Помехи, относящиеся к бытовым приборам, инструментам, осветительному оборудованию и подобным установкам»;
–ПК H «Нормы для защиты радиослужб»;
–ПК I «Электромагнитная совместимость оборудования информационных технологий, оборудования мультимедиа и приемников».
Стандарты, разработанные в рамках СИСПР, носят рекомендательный характер и служат основой для разработки региональных и национальных нормативных документов. Сегодня СИСПР предлагает 38 публикаций и технических отчетов, содержащих нормы, методы измерений, технические требования к средствам измерений и др.
В Европе нормативные документы разрабатывают две общеевропейские организации по стандартизации: Европейский комитет по стандартизации в электротехнике (CENELEC) и Европейский институт стандартизации в области телекоммуникаций (ЕТSI).
На международном, региональном и национальном уровнях проводятся работы по гармонизации нормативных документов в области ЭМС и, в частности, ИРП. Страны-члены международных организаций принимают меры по сокращению различий в области метрологии, стандартизации и сертификации за счет использования в этих областях документов, согласованных на международном уровне.
8.1. Рецепторы ИРП
Радиосредства всех видов и назначений составляют важнейший класс рецепторов помех. ИРП оказывают мешающее воздействие на прием сигналов радиовещания (РВ), телевидения (ТВ) и радиосвязи. При приеме РВ программ помехи проявляются в виде щелчков и тресков. При приеме ТВ программ признаками мешающего воздействия ИРП являются рябь, нарушения синхронизации, снег на экране, искажения цвета и изображения и, в ряде случаев, полное исчезновение изображения. Различные виды радиосвязи также подвержены влиянию ИРП — от незначительного снижения качества до срыва связи.
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ |
325 |
|
|
Начало борьбы с ИРП в 30-е годы ХХ века проходило под флагом защиты от помех служб радиосвязи и радиовещания. В качестве исторической справки в табл. 8.1 приведены виды радиосвязи середины ХХ века и соответствующие отношения полезного сигнала к помехе, обеспечивающие нормальный радиоприем. Материал взят из публикации 1951 г. [5].
Таблица 8.1. Отношение полезного сигнала к помехе, обеспечивающее нормальный радиоприем
Род работы |
Отношение сигнал/помеха, А , дБ |
||
Едва удовлетворительный |
Вполне хороший |
||
|
прием |
прием |
|
Незатухающая телеграфия: |
|
|
|
– прием на слух |
–5…+ 5 |
5…10 |
|
– прием на записывающий аппарат |
5…10 |
10…20 |
|
– прием на буквопечатающий аппарат |
15…20 |
25…30 |
|
Прием черно-белых статических |
5…10 |
10…20 |
|
изображений при полосе частот 3000 Гц |
|||
|
|
||
Коммерческая телефония |
10…15 |
25…35 |
|
Радиовещание |
15…20 |
30…100 |
|
Позже, в конце 50-х годов, к службам, требующим защиты от ИРП, добавилось телевидение. В настоящее время в перечень радиослужб-рецепторов ИРП входит множество видов фиксированной и подвижной радиосвязи (сотовая, транкинговая, абонентский радиодоступ, спутниковая связь, телевизионное и ЧМ вещание и др.). В ПК H СИСПР в 2003 году открыто новое направление «База данных характеристик радиослужб» [6] с целью сбора технической информации, необходимой для оценки мешающего действия ИРП различным службам радиосвязи.
Второй класс рецепторов ИРП — электронная аппаратура всех видов и назначений. Все большее значение приобретает проблема восприимчивости такой аппаратуры к ИРП. Это явление становится все более заметным по двум причинам: во-первых, постоянно увеличивается распространение и взаимодействие электронных изделий во всех сферах повседневной жизни и, во-вторых, современное оборудование с микропроцессорами и пластмассовыми корпусами, как правило, обладает худшей устойчивостью к электромагнитным полям. Восприимчивость к помехам сегодня является серьезной проблемой электронных устройств многих видов, особенно тех, функционирование которых связано с безопасностью или экономикой.
В [7] приведены примеры зарегистрированных случаев электромагнитной несовместимости технических средств:
–электромагнитный импульс от пьезоэлектрического прикуривателя сигарет вызывал открытие заграждающего барьера перед автостоянкой, и водители получали возможность парковаться бесплатно;
–опускание пантографов электровозов воздействовало на установленное поблизости оборудование железнодорожной сигнализации и управления, вызывая появление сигналов «опасность» и переключение светофоров на красный свет;
–в 60-е годы на одной из атомных электростанций под влиянием ИРП неоднократно срабатывала защитная система «гашения» атомного реактора;
–в войне за Фолклендские острова радиолокатор из-за помех не обнаружил запуск ракеты противника, в результате был потоплен корабль «Шеффилд».
326 |
ГЛАВА 8 |
|
|
В обзоре Международной авиационной федерации сообщалось о 97 событиях, которые привели или могли привести к трагическим результатам. Все они связаны с воздействием на системы управления самолетом помех от электронных устройств, используемых пассажирами в полете: компьютеров, проигрывателей компакт-дисков, сотовых телефонов и др.
Устройства-рецепторы двух описанных классов принципиально отличаются друг от друга следующим.
Радиоприемное устройство предназначено для приема сигналов по антенному входу, на котором могут одновременно появиться полезный и мешающий сигналы. Этот путь проникновения ИРП в приемник является основным. Дополнительные пути проникновения: по проводам заземления, по цепям питания. Кроме того, если приемник плохо экранирован, то помехи могут приниматься непосредственно его контурами.
Электронное устройство-рецептор второго класса не предназначено для приема сигналов, и основным путем воздействия на них ИРП будет тот, который для приемников считается дополнительным. Если предположить, что на этом пути помехи устранены, то электронное устройство станет невосприимчивым к ИРП, в то время как радиоприемник продолжит реагировать на помехи.
Именно поэтому и сегодня, как в первой половине ХХ века, СИСПР декларирует, что главный объект его внимания и защиты — средства радиосвязи [8].
8.2. Классификация ИРП
Индустриальные радиопомехи делятся на множество групп, классов и подклассов в зависимости от среды распространения, спектрального состава, механизма образования и воздействия на рецептор.
По функциональному назначению устройства-источники ИРП делятся на следующие основные группы:
–бытовые приборы и устройства;
–электрическое световое оборудование;
–автомобили и устройства с двигателями внутреннего сгорания;
–промышленные, научные, медицинскиеибытовыевысокочастотныеустройства;
–высоковольтныевоздушныелинииэлектропередачи(ЛЭП) иэлектрическиеподстанции;
–системы с электротягой;
–приемники звукового и телевизионного вещания и другая бытовая радиоэлектронная аппаратура (БРЭА);
–оборудование информационных технологий (ОИТ).
К бытовым приборам и устройствам относятся электрические инструменты, регулирующие устройства на полупроводниковых приборах, электрические медицинские приборы с приводом от электродвигателей, электрические и электронные игрушки; кино- и диапроекторы, холодильники, стиральные машины, электробритвы и т.д. Данные устройства предназначены для использования в жилых домах или подключения к электрическим сетям жилых домов. Помехообразующими элементами бытовых приборов и устройств являются коллекторные электродвигатели, коммутирующие и переключающие системы, выпрямительные схемы и т.п. ИРП от бытовых приборов и устройств могут оказывать мешающее действие радиоприему в полосе частот 0,15…1000 МГц.
Электрическое световое оборудование широко используют в жилых домах, производственных помещения, на улицах и т.д. К данной группе источников ИРП относятся светильники с лампами накаливания и с люминесцентными лампами, оборудование ультрафиоле-
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ |
327 |
|
|
тового и инфракрасного излучения и т.п. В светильниках с люминесцентными лампами помехообразующими элементами являются собственно люминесцентные лампы и схемы для их зажигания. Причиной возникновения ИРП в лампе является непостоянство электрических характеристик при газовом разряде и их значительный разброс в партии однотипных изделий. Индустриальные помехи от электрического светового оборудования проявляются на частотах 0,15…600 МГц.
Автомобили и устройства с двигателями внутреннего сгорания являются одним из наиболее распространенных источников ИРП. Наиболее значимый вклад в ЭМО автомобили вносят в городах и на транспортных магистралях. Основным помехообразующим элементом в автомобилях и устройствах с двигателями внутреннего сгорания является система зажигания. Индустриальные помехи от системы зажигания представляют собой поток пачек импульсов длительностью от наносекунд до миллисекунд. Кроме систем зажигания, источниками ИРП служат бортовые компьютеры, электронное и электрическое оборудование автомобиля. Для оценки ЭМС автотранспорта и РЭС, расположенных вне автомобиля, в том числе РЭС систем подвижной связи, рассматриваются суммарные ИРП от потока автомобилей. В этом случае параметры ЭМС зависят также от автомобильного трафика. Индустриальные помехи от автомобилей могут оказывать мешающее действие радиоприему на частотах от 0,15 МГц до 4 ГГц.
Промышленные, научные и медицинские (ПНМ) устройства представляют отдельную, с
точки зрения управления использованием РЧС, группу источников ИРП. Основным помехообразующим элементом ПНМ устройств является генератор, частота излучения которого задана. Частоты основного излучения ПНМ устройств определены МСЭ на первичной основе. В России частоты излучения ПНМ устройств определены на вторичной основе, однако число выделенных частот больше. ИРП в ПНМ устройствах образуются на частоте основного излучения и частотах гармонических составляющих. Кроме того, источниками ИРП являются цепи питания, контроля и управления. К ПНМ устройствам относятся промышленное оборудование для индукционного, диэлектрического и СВЧ нагрева, аппараты для сварки металла, труб, пластмасс, генераторы сигналов, анализаторы спектра, синхрофазотроны, установки для микроволновой и коротковолновой терапии, инфракрасные и СВЧ печи для приготовления продуктов и т.п. Радиопомехи, создаваемые гармониками ПНМ устройств, работающих на выделенной частоте 2,45 ГГц, могут оказывать мешающее воздействие на радиоприем на частотах до 18…20 ГГц.
Высоковольтные воздушные линии электропередачи представляют протяженный источ-
ник помех. Помехообразующими элементами ЛЭП являются коронные разряды на проводах и разряды на изоляторах и арматуре. ИРП, образованные короной на проводах, преобладают на частотах 20…30 МГц. ИРП, образованные разрядами на изоляторах и арматуре линии, проявляются на частотах до нескольких гигагерц. Уровень ИРП в значительной степени зависит от конструкции и напряжения ЛЭП, а также от погодных условий. При дожде уровень ИРП, создаваемых коронными разрядами на проводах, может увеличиваться на 20 дБ по сравнению с уровнем радиопомех в сухую погоду. Общее электромагнитное поле ИРП от ЛЭП представляет собой сумму отдельных полей от каждого источника.
К системам с электротягой как к комплексному источнику ИРП относятся электрифицированные железные дороги и городской электротранспорт. Помехообразующими элементами систем с электротягой являются подвижной состав, контактная сеть, линии энергоснабжения, тяговые подстанции, электродепо, устройства сигнализации, централизации и блокировки. Наиболее высокий уровень ИРП от подвижного состава возникает в процессе токосъема с контактного провода. Этот уровень крайне нестабилен и в значительной степени зависит от условий токосъема, определяемых конструкцией токоприемника, материалом
328 |
ГЛАВА 8 |
|
|
контактирующих пластин пантографов и контактного провода, системой подвески и натяжением проводов, силой контактного давления, скоростью движения, состоянием пути. В данном случае ИРП могут создаваться в виде одиночных импульсов, пачек импульсов и непериодических импульсных последовательностей. ИРП от систем с электротягой могут нарушать радиоприем на частотах до 1…2 ГГц.
Кгруппе звуковых и телевизионных вещательных приемников и другой БРЭА относятся видеомагнитофоны, магнитофоны, усилители и т.п. Помехообразующими элементами БРЭА являются гетеродины, модуляторы, источники питания и др. Основным отличием звуковых и ТВ приемников от других бытовых устройств является то, что дополнительным элементом, излучающим ИРП, служит антенный кабель. Индустриальные помехи от звуковых и телевизионных приемников проявляются в полосе частот до нескольких гигагерц.
Коборудованию информационных технологий относятся компьютеры, факсимильные
ителефонные аппараты, кассовые терминалы, устройства для считывания кодов и т.п. Помехообразующими элементами являются источники питания, особенно импульсные, контактные устройства, задающие генераторы и др. Тактовая частота задающих генераторов компьютеров составляет сотни мегагерц, поэтому радиопомехи от них занимают полосу приблизительно до 10 ГГц. В компьютерных сетях ИРП могут распространяться на значительные расстояния по сетевым кабелям. Кроме того, кабельная сеть является излучателем ИРП.
По месторасположению устройства-источники ИРП делятся на следующие основные группы:
–технические средства, применяемые в промышленных зонах;
–технические средства, применяемые в жилых, коммерческих зонах и производственных зонах с малым энергопотреблением;
–предприятия на выделенных территориях;
–оборудование и аппаратура, устанавливаемые совместно со служебными радиоприемными устройствами.
Кгруппам электроустройств, применяемым в промышленных, жилых, коммерческих и производственных зонах с малым энергопотреблением, относится электрооборудование промышленного, энергетического, транспортного, медицинского и коммунального назначения, работающее от напряжения не выше 1000 В (например, устройства с электродвигателями, преобразователи электрического тока, аппараты и установки электросварки, электроинструмент, подъемники и др.). Отдельную группу составляют предприятия различного назначения на выделенных территориях или в отдельных зданиях: промышленные (фабрики, заводы), медицинские (поликлиники, больницы) и др. В зависимости от используемого на предприятиях (в больницах) оборудования ИРП могут излучаться на частотах от сотен мегагерц до десятков гигагерц.
Группа оборудования и аппаратуры, которые устанавливаются совместно со служеб-
ными радиоприемными устройствами, подразделяется на следующие классы: 1 — радиоэлектронное и электронное оборудование;
2 — электротехническое, электромеханическое оборудование и источники электрической энергии;
3 — подвижные объекты (в том числе средства электропитания с двигателями внутреннего сгорания).
По видам радиослужб, совместно с которыми устанавливается оборудование и аппаратура 1-го и 2-го класса, они делятся на следующие подклассы:
–аппаратура (оборудование) объектов со станциями сухопутных фиксированных и подвижных служб;
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ РАДИОПОМЕХИ |
329 |
|
|
–аппаратура (оборудование) объектов со станциями воздушных подвижных и фиксированных служб, космических и земных станций;
–аппаратура (оборудование) объектов (подвижных и береговых) со станциями морской
подвижной службы.
Устройства 3-го класса подразделяются на следующие подклассы:
–объекты для размещения станций сухопутных подвижных служб и автономные средства электропитания с двигателями внутреннего сгорания;
–объекты со станциями воздушных подвижных служб.
К устройствам последней группы применяются специальные, наиболее жесткие требования по допустимым уровням ИРП.
По спектральному составу различают широкополосные и узкополосные ИРП [9]. Термин «широкополосное излучение» означает, что по уровню 3 дБ полоса частот его
энергетического спектра шире некоторой эталонной полосы, в качестве которой принята полоса пропускания по уровню 3 дБ измерительного приемника.
Термин «узкополосное излучение» означает, что по уровню 3 дБ ширина полосы частот его энергетического спектра меньше полосы частот измерительного приемника.
Установить широкополосность излучения можно уменьшением полосы пропускания приемника в два раза. Если при этом выходное напряжение ∆U изменяется более чем на 3 дБ, то излучение считается широкополосным. Метод установления узкополосности излучения — расширение полосы пропускания приемника по крайней мере в 2 раза. Если при этом изменение выходного напряжения ∆U будет менее 3 дБ, то излучение считается узкополосным. Дальнейшее расширение полосы пропускания будет приводить к меньшему или незначительному изменению напряжения на выходе. Если в обоих случаях ∆U ≈ 3 дБ, то излучение будет промежуточным между узкополосным и широкополосным.
Узкополосные ИРП генерируются, например, группой промышленных, научных, медицинских и бытовых высокочастотных устройств. Широкополосные ИРП создает большинство источников ИРП: трамваи, троллейбусы, электропоезда, тяговые подстанции электротранспорта, автомобили, высоковольтные линии электропередачи и их подстанции, станки с электроприводом, крановое оборудование, лифты, коммутируемая электрореклама, люминесцентные светильники, коммутационная аппаратура всех назначений, торговые автоматы, электроинструмент, автоматические регуляторы и пр.
Взависимости от времени действия ИРП делятся на длительные и прерывистые (кратковременные). К длительным ИРП относят помехи, длительность которых, измеренная в регламентированных условиях, составляет не менее 1 с. К прерывистым ИРП относят помехи, продолжающиеся в течение определенных периодов времени, разделенных интервалами, свободными от ИРП. Одним из видов прерывистых ИРП являются кратковременные ИРП. К кратковременным относятся ИРП, длительность которых, измеренная в регламентированных условиях, составляет не более 0,2 с.
Длительные ИРП могут быть широкополосными (создаются переключающими устройствами, ЛЭП, автомобилями, электротранспортом и т.д.) и узкополосными (создаются ПНМ высокочастотными устройствами).
Прерывистые ИРП являются широкополосными. Они создаются холодильниками, утюгами, термостатами и т.д. Субъективное восприятие воздействия прерывистых ИРП на прием аудио- и видеосигналов зависит от амплитуды и частоты повторения ИРП. По сравнению с длительными помехами кратковременные оказывают меньшее влияние на качество радиоприема.
Взависимости от механизма распространения ИРП делятся на излучаемые и кондуктивные. Излучаемые ИРП распространяются в пространстве, кондуктивные — по проводам.
330 |
ГЛАВА 8 |
|
|
Между различными частями схемы электроустройства — источника радиопомех существуют напряжения высокой частоты и текут высокочастотные токи (высокочастотные составляющие спектров напряжений и токов). С этими напряжениями и токами связано высокочастотное электромагнитное поле, распространяющееся от этого электроустройства во всех направлениях. Достигая радиоприемной установки, это поле воздействует на нее и мешает приему полезного сигнала. Такой путь распространения индустриальных радиопомех называется непосредственным излучением. Термин «непосредственное излучение» в значительной степени условный. Воздействие помех путем непосредственного излучения — случай редкий, возникающий тогда, когда расстояние между источником поля и объектом, подвергающимся воздействию, значительно превышает значение λ/2π, где λ — длина волны. На этом расстоянии магнитная и электрическая компоненты формируются в распространяющуюся электромагнитную волну, здесь начинается область постоянного волнового сопротивления для плоской электромагнитной волны (в свободном пространстве в любой точке отношение электрической и магнитной компоненты постоянно и равно 377 Ом). Если расстояние от источника до рецептора меньше λ/2π, то со специфическим явлением излучения электромагнитной энергии можно не считаться и приписать воздействие помех наличию емкостных и индуктивных связей между источником радиопомех и рецептором. Ранее отмечалось, что большинство источников ИРП создает излучение в полосе частот 150 кГц…1000 МГц; при этом значение λ/2π составит примерно 300 м…5 см соответственно.
По мере удаления от источника радиопомех напряженность поля непосредственного излучения быстро убывает. В свободном пространстве это убывание происходило бы по закону 1/r3…1/r2 при r << λ/2π и по закону 1/r при r >> λ/2π (r — расстояние от источника). Наличие, электрических и других проводок, металлических конструкций, заземлений и других объектов, влияющих на распространение радиосигналов и помех, усложняет этот закон и способствует более быстрому затуханию излучений. Тем не менее радиопомехи от таких мощных источников, как высокочастотные генераторы промышленного и медицинского назначения, могут распространяться путем непосредственного излучения на десятки километров. Однако мощность радиопомех, создаваемых большинством электроустройств, не превышает долей милливатт. Поэтому поля непосредственного излучения этих электроустройств на расстояниях, превышающих несколько десятков метров, столь слабы, что, как правило, ими можно пренебречь.
Основной путь распространения ИРП от источников — кондуктивный, по проводам. Схема распространения радиопомех по проводам представлена на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Распространение помех по проводам
С точки зрения распространения радиопомех по проводам электроустройство — источник помех следует рассматривать как генератор высокочастотных электромагнитных коле-
