2.3. Электромагнитное влияние на бортовые антенны пв и кв диапазонов при грозовом разряде на землю

Для приема или передачи радиосигналов в ПВ и КВ диапазонах на борту используются дипольные антенны. При грозовом разряде на землю под действием продольной, по отношению к оси антенны (вибратора), составляющей напряженности электрического поля будет наводиться ЭДС

(8)

где h_Д – действующая длина антенны, м.

Из приведенного выражения следует, что несимметричный вибратор при условии, что h_Д = h/2, где h - линейный размер антенны, находится при среднем потенциале, равном произведению напряженности электрического поля на половину высоты стержня антенны.

Практический интерес представляют два предельных случая: нагрузочное сопротивление мало по сравнению с емкостным; сопротивление нагрузки много больше, чем емкостное сопротивление вибратора.

Обычно в дипольных антеннах их нагрузочное сопротивление мало по сравнению с емкостным. В этом случае ток через нагрузку пропорционален производной по времени от напряженности помехонесущего электрического поля:

(9)

где С_а – емкость антенны по отношению к земле, Ф.

Выделившаяся за время  джоулева энергия в случае низкоомной нагрузки

(10)

где R_H – сопротивление нагрузки антенны, Ом; остальные параметры соответствуют параметрам, входящим в (9).

Рисунок 6 - Несимметричный вибратор над поверхностью (а) и его квазистатическая эквивалентная схема замещения (б)

Если сопротивление нагрузки больше емкостного сопротивления диполя, что может соответствовать на практике случаю аварийного режима – пробоя нагрузки, форма выходного сигнала (напряжения) на нагрузке совпадает с формой напряженности воздействующего электрического поля. Полученная в этом случае максимальная энергия равна не энергии, переданной в нагрузку, а энергии, запасенной в емкости антенны:

(11)

Эта энергия не рассеивается на сопротивлении нагрузки R_H, за исключением случая пробоя нагрузки при перенапряжении. Когда в ней выделяется значительная часть энергии, запасенной в емкости антенны.

На рисунке 7 представлена реакция антенны на грозовой разряд на удалении 100 метров от судна

Рисунок 7 Реакция антенны на грозовой разряд на удалении 100 метров от судна

Анализируя данную зависимость необходимо заметить, что уровни наведенного напряжения на несколько порядков меньше чем при разряде между облаками, но все же достаточно велики, что может вывести из строя чувствительные элементы современных систем связи.

Электромагнитное влияние грозовых разрядов в дальней зоне

Рассмотрим теорию электромагнитного влияния полей грозового разряда в дальней (волновой) зоне излучения источника на электрически длинную линию связи, расположенную над поверхностью земли на высоте и имеющую длину (рисунок 8). Будем предполагать, что земля имеет конечную проводимость , ее свойства однородны, изотропны и не зависят от формы МЭМИ грозового разряда. Волна электромагнитного поля падает на поверхность земли в направлении, определяемом углом возвышения и азимутальным углом (см. рисунок 8).

Рисунок 8 Модель электромагнитного влияния грозовых разрядов в дальней зоне на проводящую поверхность

Наводка на проводящую поверхность является следствием суммарного воздействия электрического и магнитного полей падающей волны и тангенциального электрического поля, появляющегося на поверхности земли ввиду ее конечной проводимости. При этом проводящие свойства земли оказывают влияние не только на формирование тангенциального электрического поля на ее поверхности, но и на амплитудно-временные характеристики электрических и магнитных полей, воздействующих непосредственно на проводящую поверхность, вследствие их отражения на границе воздух - земля.

При падении электромагнитной волны под некоторым углом к проводящей поверхности в первую очередь подвергается воздействию нагрузка , а затем, по мере того, как волна перемещается слева направо (см. рисунок 8), возбуждаются последовательно остальные участки проводящей поверхности.

Зависимости для тока и напряжения, наводимого МЭМИ на элементе длины проводящей поверхности (см. рисунок 3) будут иметь следующий вид:

(12)

где - полное сопротивление проводящей поверхности на единицу ее длины; - комплексная проводимость поверхности на единицу длины; - активное сопротивление, индуктивность и емкость поверхности на единицу длины, -проводимость изоляции поверхности на единицу длины; - соответственно комплексные значения напряжения и тока в проводящей поверхности; - суммарное значение продольной ЭДС, индуцируемой МЭМИ на отрезках и контура; - суммарное значение тока проводимости на единицу высоты подвеса проводящей поверхности.

Реакция воздушной проводящей поверхности определяется исходя из условия распространения вдоль поверхности волны электромагнитного поля и взаимодействия ее компонент с поверхностью и проводящей поверхностью земли.

Для несимметричной поверхности параметры можно записать следующим образом:

, (13)

, (14)

где - напряженность тангенциального электрического поля МЭМИ; - напряженность тангенциальной составляющей электрического поля МЭМИ, вызывающая переходной процесс на поверхности земли; - продольная составляющая электрического поля МЭМИ, вызывающая переходной процесс в замкнутом контуре провод земля.

Если проводящая поверхность не имеет гальванической связи с землей через сопротивления нагрузки, как это бывает, например, в случаях воздействия МЭМИ на часть протяженной проводящей поверхности, то

. (15)

Для определения параметров, входящих в (13) и (14), воспользуемся теорией взаимодействия электромагнитных волн с землей при их распространении над ее проводящей поверхностью. Тогда выражения для комплексных величин, входящих в (13), (14), для вертикально-поляризованной электромагнитной волны имеют следующий вид:

;

;

;

;

,

а при горизонтальной поляризации

;

;

;

;

;

где ; - постоянная распространения электромагнитных волн в свободном пространстве; - напряженность электрического поля падающей волны; - модули коэффициентов отражения на границе воздух - земля соответственно при вертикальной и горизонтальной поляризации электромагнитных волн.

Напряжение и ток, наведенные в проводящей поверхности длиной с нагрузками, равными ее волновому сопротивлению , в соответствии (12) определяются следующими выражениями:

(16)

(17)

где - постоянная распространения волны вдоль проводящей поверхности, для которой земля служит обратным проводом.

Константы А и В после введения обозначения описываются следующими выражениями:

, (18)

. (19)

Рассмотрим реакцию проводящей поверхности, нагруженной на сопротивления, равные волновым, при воздействии на нее вертикально-поляризованной электромагнитной волны с временной зависимостью , которая в первом приближении соответствует форме МЭМИ грозы.

Амплитудное значение волны напряжения в проводящей поверхности как функции частоты можно определить из выражений

, (20)

. (21)

после подстановки соответствующих параметров. Пренебрегая бесконечно малыми по сравнению с величинами и осуществляя несложные математические преобразования, получаем:

. (22)

Тогда

(23)

где ; - максимальное значение напряженности электрического поля вертикально-поляризованной электромагнитной волны; - коэффициент направленности воздействия, учитывающий направление распространения электромагнитной волны и ее поведение на границе воздух - земля для вертикальной поляризации. Зависимость коэффициента направленности для вертикальной поляризации, от угла возвышения при для различных значений азимутальных углов представлена на рисунке 9.

Анализируя данную зависимость, необходимо заметить, что максимальное напряжение, наведенное в проводящей поверхности достигается при :

. (24)

При этом максимального значения наводки можно ожидать тогда, когда вертикально-поляризованная волна МЭМИ будет распространяться по касательной, а точнее, почти по касательной к поверхности земли в направлении проводящей поверхности.

Рисунок 9 Зависимость коэффициента направленности для вертикальной поляризации от геометрических параметров.

При воздействии на проводящую поверхность горизонтально-поляризованной электромагнитной волны МЭМИ напряжение на поверхности можно записать следующим образом:

, (25)

где - максимальное значение напряженности электрического поля горизонтально-поляризованной волны; - коэффициент направленности воздействия при горизонтальной поляризации волны МЭМИ.

Зависимость коэффициента направленности для горизонтальной поляризации, от угла возвышения при для различных значений азимутальных углов представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 Зависимость коэффициента направленности для горизонтальной поляризации от геометрических параметров.

Разработка и создание РЭС, стойких к воздействию МЭМП, представляет собой чрезвычайно сложную проблему. Борьба за ее решение начинается еще на стадии конструкторской проработки РЭС и является очень важным моментом в общей системе мероприятий, направленных на повышение стойкости РЭС к воздействию МЭМП. В аспектах повышения стойкости РЭС к воздействию МЭМП имеется достаточно большое число самых разнообразных конструкционных методов защиты РЭС от воздействия МЭМП, тем не менее, можно выделить основные из них, которые наиболее часто применяют на практике.

Экранирование. Для повышения стойкости и защиты РЭС от неблагоприятного влияния МЭМП используют электромагнитные экраны. Однако, как показывает практика, во многих случаях в результате выбора оптимального, с точки зрения требуемых защитных свойств, варианта корпуса-экрана его стенки либо оказываются слишком тонкими для практического изготовления, либо следует использовать очень редкие материалы, свойства которых и стоимость не могут удовлетворять другим требованиям, предъявляемым к корпусам-экранам РЭС в целом. В результате большинство экранов делают значительно толще, чем это в действительности необходимо.

Поэтому в большинстве реальных ситуаций защитные свойства экранов определяются не толщиной их стенки, электрической проводимостью или магнитной проницаемостью материалов, из которых они изготовлены, а теми нарушениями непрерывности корпусов-экранов, т.е. имеющимися электрическими неоднородностями, на снижение влияния которых на защитные свойства экранов и направлены основные усилия при конструкторской проработке корпусов РЭС.

При этом, чтобы достичь оптимального экранирования, надо мысленно представить себе корпус-экран РЭС непроницаемым для «электрической жидкости». На рис. 6 приведен корпус-экран РЭС, на примере которого будут рассмотрены основные способы повышения стойкости РЭС к воздействию МЭМП в аспекте экранирования.

1. Сварная рама корпуса РЭС. Изготовляется из тонкой профилированной стали, которая улучшает механические свойства конструкции и обеспечивает магнитостатическое экранирование на низких частотах помехонесущих полей. Экранное затухание, обеспечиваемое рамой, в этом случае можно определить в соответствии с:

. (26)

Здесь

, (27)

г

Рисунок 11 Реализация некоторых методов повышения стойкости РЭС к воздействию МЭМП

де μ₁ - относительная магнитная проницаемость материала рамы; d - эквивалентный диаметр профиля рамы, м; ; V - объем корпуса РЭС, м³; а - расстояние между соседними витками рамы, м.

2. Непрерывность корпуса РЭС, состоящего из отдельных деталей (листов), может быть достигнута различными способами.

Физическую неоднородность соединения можно уменьшить способами, показанными на рис.12 Если соединение неразъемное, то желательно выполнять сварной однородный шов по краям соединяемых деталей.

При этом необходимо помнить, что, если удельная проводимость или магнитная проницаемость наплавляемого металла гораздо меньше, чем у материала экрана, результирующая эффективность экранирования ухудшается за счет увеличения в месте сварки переходного сопротивления. Поэтому при наличии сварного шва в экране, который параллелен направлению вектора напряженности магнитного поля помехи, для расчета эффективности экранирования необходимо брать электропроводность

, (28)

где σ₁ и σ₂ - соответственно удельная проводимость материала экрана и припоя или наплавляемого электрода, См/м; d₁ и d₂ - соответственно толщина стенки экрана и сварного шва, м; b - ширина сварного шва, м; l - длина токового пути по замкнутому экрану (периметр экрана в плоскости, перпендикулярной направлению вектора напряженности магнитного поля помехи), м.

Аналогично в случае соединения деталей экрана точечной сваркой эквивалентная электропроводность корпуса

, (29)

где n - число мест сварки по шву; d - толщина стенки экрана, м; а - радиус контакта в месте сварки, м; σ₁ - удельная проводимость материала экрана, См/м. При этом, если соединение выполнено точечной сваркой, болтами или заклепками, между сопрягаемыми деталями экрана образуются щели (рис. 13). В этом случае эффективность экранирования

(30)

дает экранное затухание магнитного поля при его прохождении через щель глубиной l и шириной а.

3. Электромагнитные уплотняющие прокладки. Повышение электрогерметичности разъемных соединений (крышек, лючков, съемных панелей и т. п.) достигается применением электромагнитных уплотняющих прокладок и уплотнительных проводящих материалов. Они могут служить как для временного, так и для полупостоянного или постоянного уплотнения. Прокладки необходимы, так как механически сопрягаемые жесткие поверхности не являются абсолютно плоскими и между ними всегда существуют зазоры (щели).

На практике применяют следующие виды уплотняющих электромагнитных проводящих прокладок: плетеные проволочные; из проволоки, ориентированно погруженной в диэлектрик; из проводящей пластмассы и гребенчатые. При монтаже прокладки либо вставляют в щели между сопрягаемыми деталями, либо крепят с помощью липкого слоя или специального проводящего клея. Следует помнить, что электромагнитные свойства уплотнения ухудшаются при использовании клея, нанесенного по всей поверхности прокладки. Клей следует наносить через 2,5...5 см каплями диаметром 3...6 мм. Электрическое сопротивление клея не должно превышать 0,01 Ом-см (желательно 0,001 Ом-см).

При укладке электромагнитной уплотняющей прокладки в паз его сечение должно быть больше, чем сечение прокладки. В паз прокладка должна устанавливаться с внутренней стороны относительно прижимного винта, что позволяет предотвратить проникновение ЭМП через отверстие под винт в крышке корпуса. Прокладки следует крепить так, чтобы сопрягаемые соединяемые поверхности не скользили по ним, а сдавливали их, так как скольжение может привести к быстрому износу прокладки. Способы применения уплотняющих электропроводящих прокладок показаны на рис. 9.

Рисунок 14 Способы применения и установки электропроводящих уплотняющих прокладок

4. Вентиляционные и врубовые отверстия. Существует ряд эффективных способов уменьшения влияния отверстий на защитные свойства корпусов-экранов РЭС. При этом защитные мероприятия должны быть такими, чтобы функциональные свойства отверстий оставались неизменными, а их влияние на процесс экранирования снизилось до минимума.

Ослабление электромагнитных полей, проникающих через отверстия, можно получить применением волноводных насадок (рис. 15). Поля, проникающие через отверстия в экране, который имеет конечную толщину стенки, затухают. Искусственно увеличивая дополнительной насадкой толщину стенки экрана в месте расположения отверстия, можно добиться существенного ослабления проникающих полей. Так, при рабочей частоте, много меньшей частоты среза волноводной насадки, экранное затухание магнитного поля для круглого волновода

. (31)

При этом волноводную насадку необходимо располагать так, чтобы она была направлена во внутреннюю, экранируемую область, не создавала у своего среза локального увеличения напряженности электромагнитных полей и тем самым не снижала своей эффективности.

Волноводные насадки применяются также для защиты отверстий, служащих вводом органов управления блоками и узлами РЭС, расположенными внутри общего корпуса-экрана. На рис. 16 приведены варианты такой защиты при использовании металлических с изоляцией (рис. 16,а), без изоляции (рис. 16,б) и диэлектрической (рис. 16,в) осей управления.

Зачастую для обеспечения защитных мероприятий и снижения неблагоприятного влияния большого отверстия на защитные свойства корпусов-экранов его заменяют системой малых отверстий. Так, для обеспечения вентиляции довольно часто используется конфигурация, представленная на рис. 17, где показана часть экрана, содержащая решетку из

системы круглых отверстий. В этом случае экранное затухание магнитного поля:

. (32)

Это выражение не учитывает зависимость эффективности экранирования от частоты и справедливо при . Хорошие защитные свойства имеют вентиляционные сотовые решетки (рис. 17). Здесь шестигранная ячейка одновременно является отрезком волноводной насадки и элементом, заменяющим большое отверстие системой малых.

Для сотовой решетки экранное затухание в соответствии с

, (33)

где d - толщина сотовой решетки, м; а - максимальный линейный размер ячейки, м; N - число сот-ячеек.

5. Кабели и разъемные контактные соединения. Кабели в совокупности с вводами (разъемными контактными соединениями) являются одной из причин возникновения в экранированных корпусами-экранами РЭС объемах зон с повышенным уровнем электромагнитных помеховых полей.

Наводка на коаксиальные кабели существенно зависит от поверхностного проходного сопротивления оболочки кабеля. Поэтому весьма важно снизить его значение уменьшением либо взаимной индуктивности между внутренними и внешними элементами коаксиального кабеля, либо омического сопротивления оболочки. Это уменьшение достигается в основном выбором оптимальной конструкции коаксиального кабеля и в особенности его защитной оболочки.

Для этой цели широко применяют увеличение угла подъема оплетки кабеля и коэффициента ее оптической плотности, которые приводят к уменьшению собственной взаимной индуктивности кабеля. Омическое сопротивление оплетки можно снизить путем увеличения либо размера провода оплетки, либо числа проводов (при неизменном линейном размере оплетки), а также использованием многослойных оплеток. При этом с увеличением расстояния между оплетками эффективность их экранирования растет. Желательно, как указывалось ранее, иметь большой угол подъема оплетки и большой коэффициент оптической плотности.

Уровень помех, возникающих в разъемных контактных соединениях, в основном определяется их геометрией и конструктивным исполнением. Например, щели в корпусе, который служит экраном разъемного контактного соединения, могут стать дополнительными каналами проникновения и неблагоприятного влияния МЭМП на входные цели РЭС.

Защитные свойства разъемных контактных соединений, так же как и кабелей, можно характеризовать в терминах полного проходного сопротивления - их омического сопротивления и взаимной индуктивности. При этом мероприятия, связанные с защитой разъемных контактных соединений от воздействия МЭМП, с одной стороны, направлены на уменьшение их полного проходного сопротивления, а с другой - на уменьшение контактного сопротивления соединения. Чтобы уменьшить контактное сопротивление, контакты разъемных соединений покрывают золотом или его сплавами. В том случае, когда вводы в экраны РЭС по тем или иным причинам не используют, они обязательно должны быть закрыты специальными крышками.

6. Дополнительное частичное экранирование. Непрерывность корпусов-экранов РЭС нарушается не только вентиляционными отверстиями, но и отверстиями для индикации, регулирования и управления узлами и блоками РЭС, находящимися непосредственно на панелях корпуса-экрана. В этом случае эффективным методом защиты является дополнительное частичное экранирование, которое позволяет за счет дополнительных элементов локально герметизировать корпус в районе отверстий. Ввод и вывод информации через такие дополнительные экранирующие элементы осуществляется через проходные конденсаторы или контактные разъемные соединения.

7. Проводящие прозрачные материалы. Непрерывность экранов также нарушается из-за различного рода индикаторов и измерительных приборов. В этом случае следует применять либо окна с проводящим слоем, либо оптически прозрачные подложки. Например, между двумя слоями стекла может находиться тонкая проволочная сетка из монеливой проволоки диаметром 0,05 мм и размером ячейки 1,27х1,08 мм. В настоящее время для экранирования панелей применяют окна, изготовленные осаждением металла в вакууме на оптически прозрачную подложку, в качестве которой используют стекло либо некоторые пластмассы того или иного цвета.

Окна с проводящими слоями или оптически прозрачные подложки крепят к панелям корпусов-экранов РЭС с помощью прижимных устройств и уплотняющих электромагнитных проводящих прокладок, которые обеспечивают необходимый электрический контакт окон с корпусом РЭС или его панелью.

8. Локальное экранирование. В том случае, когда за счет общего корпуса-экрана РЭС не удается достичь во всем экранируемом объеме ослабления электромагнитных полей до требуемого уровня, применяют локальное экранирование чувствительных к внешним электромагнитным воздействиям блоков и узлов. Локальное экранирование также применяется для изоляции элементов РЭС, которые сами могут быть источниками внутренних помех. При этом необходимо учитывать тот факт, что экран оказывает непосредственное влияние на экранируемый элемент.

Так, в случае экранирования индуктивных элементов (катушек индуктивности колебательных контуров РЭС) надо помнить об обратном действии экрана катушки на ее характеристики, в частности индуктивность и сопротивление потерь. Поэтому диаметр защитного экрана катушки по сравнению с диаметром самой катушки должен быть . При таком соотношении обратным влиянием экрана на параметры индуктивного элемента можно пренебречь. Условия хорошей помехозащищенности требуют, чтобы щели в экране катушки обязательно были ориентированы перпендикулярно оси катушки индуктивности.

Зонирование и группирование. Решение конкретных проблем обеспечения стойкости РЭС к воздействию МЭМП может быть достигнуто на основе реализации концепции зонирования. Зонированием называют идентификацию и возможную интеграцию участков или областей с одинаковой ЭМО.

Как правило, в экранированной корпусом-экраном РЭС области имеются зоны с различной интенсивностью электромагнитных полей. Радиоэлектронные средства также содержат в своей основе элементы, имеющие различную чувствительность по отношению к воздействию МЭМП.

Поэтому для повышения стойкости РЭС к воздействию МЭМП необходимо, чтобы чувствительные к электромагнитному воздействию элементы РЭС располагались в зонах экранированной области с пониженным уровнем напряженности электромагнитных полей. Так как чувствительных к влиянию электромагнитных полей элементов в РЭС может быть достаточно много и каждый из них имеет свой порог чувствительности, по превышению которого элемент может выйти из строя, их объединяют в отдельные группы по одинаковым характеристикам или назначению.

После того, как определена топология зон по интенсивности электромагнитных полей в экранированном объеме и проведено группирование элементов по сходным признакам, производят общую компоновку РЭС в корпусе-экране. Если не удается расположить группы элементов по зонам чувствительности так, чтобы была реализована концепция зонирования, применяют дополнительные меры к повышению стойкости РЭС к воздействию МЭМП (локальное или дополнительное частичное экранирование, схемотехнические и пр.).

Рациональное заземление. Термин «земля» является неоднозначным понятием для инженеров различных специальностей. Так, для разработчиков схем - это общая точка данной схемы. Специалисты по антеннам интересуются главным образом тем, как отражающая поверхность («земля», корпуса РЭС) изменяет диаграмму направленности проектируемой или эксплуатируемой антенны. В некоторых случаях общий корпус («земля») используется как обратный токопровод многих систем РЭС, что также вносит свою специфику в вопросы их эксплуатации.

Обычно основной задачей заземления является обеспечение эквипотенцлальности. При этом на практике возникает две проблемы: заземление оказывается неэквипотенциальным из-за омических и индуктивных падений напряжений; большие токи в цепях заземления вызывают значительные индукционные эффекты, что приводит к возникновению в цепях РЭС помех.

В связи с вышеизложенным необходимо помнить, что при проектировании РЭС вопросы «земли» (соединения аппаратуры с общим .корпусом) требуют к себе самого пристального внимания, поскольку играют важную роль в уменьшении влияния МЭМП на нормальное функционирование РЭС и подавлении электрических наводок в их цепях.

Заземляющие системы можно разбить на две категории: защитные и рабочие заземления. Назначение защитных заземлений - поддерживать элементы конструкции при одном и том же потенциале, равном или близком к потенциалу «земли», и обеспечивать низкоомную нагрузку для опасных токов, которые по тем или иным причинам (при аварийных ситуациях, воздействиях молний и т. п.) могут возникать в РЭС. Как правило, защитные заземления должны иметь хороший низкоомный контакт с «землей», поэтому их часто называют наружными заземлителями.

Рабочие заземления включают в себя заземление силового оборудования (сильноточных цепей), которое по своему функциональному назначению требует наличия заземления, и сигнальное или схемное заземление, которое обеспечивает опорный потенциал для электронных, аналоговых и цифровых схем. Цель подобной системы заземления - снизить уровень взаимовлияния между различными электронными схемами. При этом особенно важно отделить шумящие (создающие внутренние помехи) схемы от высокочувствительных схем.

Так как защитные заземления не могут служить в качестве надежных «отводов» наводок от |МЭМП, поскольку последние широко распределяются в окружающем пространстве и глубоко проникают в землю, то для обеспечения мероприятий по повышению стойкости РЭС к воздействию МЭМП особый интерес представляет система схемных заземлений.

По своему конструктивному исполнению система схемных заземлений может быть одноточечной, «плавающей», многоточечной и региональной. На рис. 18 приведены возможные варианты одноточечного заземления по системе «еж» (рис. 18,а) и «елочка» (одноточечное заземление с помощью шины, рис. 18,б). Подобная система заземления, как правило, применяется в небольших экранированных компактных подсистемах. К ее достоинствам относится то, что она позволяет исключить образование больших петель, которые могут стать приемниками наведенных ЭДС.

Однако конструктивное решение системы заземления в виде «ежа» или «елочки» сопряжено с определенными трудностями, в частности, при их реализации для значительных по своим линейным размерам систем. Размеры устройства могут оказаться сравнимыми с длиной волны помехи, что может вызвать резонансные явления в соединительных кабелях и привести к несовместимости защищаемых систем.

Помимо одноточечного способа заземления на практике применяется «плавающая» система заземления (рис. 19), при которой каждый экранированный объем имеет собственную систему заземления, обычно одноточечную. Хотя данная система является «идеальным» способом решения для подсистем связи, она дорогостоящая, так как требует наличия изолирующих устройств связи (например, оптоэлектронных систем) между отдельными экранированными объемами РЭС и при прочих ее достоинствах опасна в эксплуатации в случае попадания одного из экранов под высокий «плавающий» потенциал.

Единственной, практически реализуемой формой для многих систем является многоточечная система заземления (рис. 20). Здесь каждая подсистема РЭС экранирована, заземлена и связана друг с другом посредством кабелей. При этом требуется дополнительная защита вводов, хорошее экранирование кабелей и максимальное приближение их к «земле».

Комбинированными свойствами всех предыдущих систем заземления обладает региональная зональная система заземления. В этом случае в пределах каждой экранированной зоны сохраняется концепция одноточечной системы заземления. Однако все входы и выходы кабелей между зонами (подсистемами) должны иметь, как и в случае «плавающего» заземления, специальную систему изоляции (разделения) подсистем друг от друга.

Так как на практике принцип одноточечного заземления во многих случаях не реализуется, то приходится применять многоточечную систему заземления. В связи с этим возникает необходимость оценки влияния воздействия МЭМП по цепям заземления. Напряжение, индуцируемое МЭМП между устройствами РЭС и «землей»,

, (34)

где i₃(t) - ток, индуцируемый МЭМП в контуре, образованном экраном линии связи (или корпусом экранирующего сооружения) и проводниками, соединяющими экран с «землей»; R₃ и L₃ - соответственно сопротивление и индуктивность заземляющих электродов и соединительных проводов.

Так как импульс тока i₃(t) может иметь крутой фронт, то напряжение, обусловленное членом L₃d[i₃(t)]/dt, вносит существенный вклад в величину u₃(t). Поэтому при разработке систем заземления РЭС необходимо стремиться к уменьшению не только R₃, но и L₃.

Как правило, многоточечное заземление дает хорошие результаты на высоких частотах. На низких лучше применять систему одноточечного заземления. На рис. 21 приведены три наиболее типичные схемы соединения кабельной линии связи с «землей». Экспериментальные данные показывают, что на низкой частоте тип соединения экрана кабеля с «землей» является важным параметром. При этом симметричная связь приводит к появлению наибольшего индуцируемого напряжения в системе заземления и, в конечном счете, в нагрузке кабеля. Следовательно, для уменьшения влияния низкочастотных МЭМП (в частности, излучения ЛЭП в режиме КЗ) на работу РЭС должна быть использована асимметричная связь или отсутствие связи с землей.

На высоких частотах, если длины кабеля и волны МЭМП одного порядка, влияние резонанса наведенных токов таково, что напряжение в нагрузке кабеля имеет примерно одно и то же значение независимо от типа соединения экрана кабеля с «землей». Более того, резонансные явления приводят к уменьшению эффективности экранирования от электромагнитных помех. Для уменьшения влияния резонансных эффектов на высоких частотах экран кабеля необходимо соединять с «землей» во многих точках по его длине.

Следует отметить, что неправильное технологическое выполнение системы заземления корпуса устройства РЭС или экранирующего сооружения, в котором размещены РЭС, приводит к уменьшению эффективности экранирования от МЭМП. Заземляющие проводники и шины необходимо присоединять к экрану таким образом, чтобы по возможности не нарушать его целостности и стремиться не создавать в связи с реализацией той или иной системы заземления дополнительных отверстий, щелей, сварных швов и других локальных нарушений электрической однородности защитных корпусов экранов РЭС.