5.5. Электромагнитные излучения распределенных источников

Основными распределенными источниками магнитного, элек­трического и электромагнитного полей являются симметричные и несимметричные кабели. Характер излучения полей для симмет­ричных и несимметричных кабелей существенно различается.

К несимметричным относятся кабели, провода которых име­ют разные электрические параметры или по проводникам проте­кают разные токи. Примеры несимметричного кабеля — коакси­альный телевизионный кабели и ленточные кабели для соединения устройств компьютера. В коаксиальном кабеле токи протекают по центральному проводу и экрану, имеющие различные электричес­кие параметры. Проводники ленточных кабелей имеют одинако­вые электрические параметры, но по информационным и корпус­ным проводникам протекают разные токи. Несимметричном ка­бель, по которому протекает электрический ток (рис. 5.11), образу­ет магнитную рамку, напряженность излучения которого пропор­циональна току и площади рамки.

Т Провод несимметричного кабеля

inp л

1обр

Рис. 5.11. Несимметричный кабель

Показанная на рисунке цепь образует магнитную рамку пло­щадью S_p = Lh. Чем больше площадь рамки и ток, протекающий в ней, тем выше уровень ее электромагнитного излучения. ,

Рис. 5.12. Модель электромагнитного излучения симметричного кабеля

Электромагнитное поле провода 1

Напряженность остаточного магнитного поля из-за асиммет­ричности расположения проводов (без учета магнитного поля Земли и других его источников) для этой модели определяется по формуле:

Симметричный кабель состоит из четного количества про­водов с одинаковыми электрическими и магнитными свойства­ми. По двум из них распространяется одинаковый по величине, но противоположный по фазе электрический ток. Токи в этих про­водах создают магнитные поля одинаковой напряженности и про­тивоположными по направлению магнитными силовыми лини­ями. В точке пространства, равноудаленном от обоих проводов, поля взаимно компенсируют друг друга и излучение отсутству­ет. Однако в точках пространства, находящихся на разном рассто­янии от проводов, напряженность поля от более близкого прово­да будет превышать напряженность от более удаленного и пол­ной компенсации противоположных по фазе полей не произойдет. Следовательно, напряженность поля симметричного кабеля может изменяться от 0 до максимального значения при измерении ее в точке, находящейся в плоскости проводов симметричного кабеля (рис. 5.12).

Ja

2m(r + a)

где I— ток в проводах; а— расстояние между параллельными проводами; г — расстояние от точки измерения напряженности В до ближайшего провода.

1а

Так как г » а, то Н ~ . Следовательно, мощность излу-

2пт

чения поля симметричным кабелем пропорциональна расстоянию между проводами и обратно пропорциональна квадрату расстоя­ния от них.

н_г =

Асимметричность расположения проводов симметрично­го кабеля по отношению к поверхности Земли или других токо- проводящих поверхностей вызывает неравенство паразитных свя­зей между проводниками этих кабелей и другими токопроводя- щими поверхностями. В результате этого в них возникают неком- пенсируемые токи, которые создают дополнительные побочные электромагнитные излучения. Физические явления, приводящие к асимметричности токов в земле, иллюстрируются моделью на рис. 5.13.