20. Методика расчета радиаторов

21. Обеспечение электромагнитной совместимости. Приемники и источники наводок. Виды паразитных связей

Одной из основных задач, решаемых при конструировании РЭС, является обеспечение электромагнитной совместимости входящих в его состав узлов, а также устройств, расположенных близко друг к другу.

Паразитная наводка – это не предусмотренная электрической схемой и конструкцией передача напряжения, тока или мощности от одного радиотехнического устройства к другому или из одной части РЭС в другую.

Наводки возникают вследствие паразитных связей между РЭС и его частями и зависят от конструкции, компоновки элементов РЭС, используемых материалов конструкции.

При анализе наводок всегда можно выделить:

1) источник наводимого напряжения (ИН);

2) приемник наводимого напряжения (ПН);

3) паразитную связь между ними.

Любое РЭС или часть его может стать ИН или ПН. Все зависит от соотношения между выходной энергией данного элемента РЭС и чувствительностью к восприятию этой энергии другого элемента. Наиболее чувствительные устройства способны реагировать на сигнал, мощность которого не превосходит 10^-14 Вт, в то время как мощность различных выходных устройств может достигать мегаватт (МВт). Таким образом, максимальное соотношение мощностей сигналов, с которыми работают радиоэлектронные устройства, может составлять 200 дБ. Опасность возникновения взаимных помех в этих условиях весьма велика. Она еще усугубляется тем, что питание различных устройств большей частью осуществляется от общей энергетической сети или от местной бортсети, провода которых связывают друг с другом эти устройства.

Наиболее часто источниками наводок являются:

1. сеть переменного тока;

2. мощные ВЧ генераторы (особенно нелинейные и импульсные);

3. импульсные модуляторы с большим напряжением и током;

4. выходные и предоконечные каскады УВЧ, УПЧ и УНЧ;

5. генераторы развертки;

6. трансформаторы;

7. коллекторные электродвигатели;

8. электросварочные аппараты;

9. реле и другие переключатели;

10. двигатели внутреннего сгорания;

Приемниками наводок являются:

1. все радиоприемники, особенно высокочувствительные и длинноволновые;

2. входные и первые промежуточные каскады усилителей всех типов

3. входные трансформаторы УНЧ;

4. чувствительные импульсные узлы (триггеры, ждущие мультивибраторы и т.д.);

5. электроннолучевые трубки;

Устранение паразитных наводок прежде всего сводится к выявлению источника наводок, приемника наводок и паразитной связи между ними. В большинстве случаев паразитные наводки поступают от нескольких источников и по различным цепям паразитной связи. В этих условиях обнаружение более слабых источников и связей возможно только после устранения наводки от более сильных источников и связей.

Виды паразитной связи

Источник наводок может быть связан с приемником наводок через электрическое и магнитное поле, электромагнитное поле излучения, а так же соединительные провода и волноводы (кондуктивная связь).

При анализе необходимо учитывать следующее:

• напряженность ближних электрического и магнитного полей в свободном пространстве обратно пропорциональна квадрату расстояния от элемента, создающего поле;

• напряженность электромагнитного поля излучения обратна пропорциональна первой степени расстояния;

• напряжение на конце проводной линии или волновода с увели-чением расстояния падает весьма медленно.

Из этого следует, что при малых расстояниях наводка может поступать по всем четырем путям. С увеличением расстояния в первую очередь исчезают связи через ближнее электрическое и магнитное поля, во вторую очередь перестает влиять электромагнитное поле излучения и на большом расстоянии наводка может передаваться только по проводам и волноводам.

Паразитная емкостная связь

Данный вид паразитной связи осуществляется через ближнее электрическое поле. В обычной конструкции радиоаппарата всегда имеется металлический корпус, шасси или широкая шина, к которым присоединены все общие точки деталей и узлов аппарата. Такие соединения позволяют отсчитывать напряжение каждой точки устройства относительно его корпуса.

Рисунок 7.1 – Паразитная емкостная связь

Если напряжение ИН в точке А равно величине относительно корпуса, то в точке В, связанной с точкой А паразитной емкостью С_пар, возникает наведенное напряжение , величина которого определяется соотношением емкостного сопротивления

(7.1)

и полного сопротивления Ż_пн между точкой В и корпусом. Тогда:

(7.2)

Отсюда следует, что наведенное напряжение будет тем больше, чем меньше емкостное сопротивление Х_пар. (т.е. чем больше С_пар.) и чем больше сопротивление Ż_пн.

Если полное сопротивление точки В относительно корпуса носит чисто емкостной характер, то

(7.3)

и тогда

(7.4)

Коэффициент паразитной емкостной связи β может быть определен как отношение напряжения приемника наводок к э.д.с. источника наводок:

(7.5)

Паразитная индуктивная связь

Протекание электрического тока по любой цепи порождает постоянное или переменное магнитное поле, при этом переменное магнитное поле возбуждает в окружающих проводниках э.д.с., величина которых растет с повышением частоты.

Если в цепи источника наводки А под действием имеющейся в ней э.д.с. протекает ток I_A (рисунок 7.2), то в другой цепи В, находящейся в магнитном поле, создаваемом цепью А, появится наведенная э.д.с.:

, (7.6)

где - паразитная взаимная индуктивность между цепями А и В;

-полное сопротивление цепи А.

Рисунок 7.2 - Паразитная индуктивная связь

В замкнутой цепи В будет проходить ток, величина которого определится по закону Ома:

(7.7)

Проходя по входному сопротивлению приемника наводки этот ток дает наведенное напряжение:

(7.8)

В этом случае коэффициент индуктивной паразитной связи равен:

(7.9)

Таким образом, паразитная индуктивная связь тем сильнее, чем выше частота, больше паразитная взаимоиндуктивность и входное сопротивление приемника наводки и меньше полные сопротивления связывающих цепей.

Паразитная связь через электромагнитное поле и волноводная связь

Эта связь наблюдается при значительных расстояниях между ИН и ПН, на которых непосредственные емкостная и индуктивная ПС практически отсутствуют. Такими расстояниями считаются расстояния, превышающие 5 длин волн, поэтому данная связь проявляется как правило между разнесенными в пространстве источником и приемником наводок. Источниками наводок могут служить радиостанции, промышленные помехи, грозовые разряды.

Характерной особенностью этого вида наводок является то, что они воздействуют только на радиоприемники и поступают на них через антенный ввод.

В пределах одного прибора связь через электромагнитное поле возможна на волнах короче 30 см, т.е. на частотах выше 1 ГГц. В этом случае металлический кожух прибора можно считать отрезком прямоугольного волновода, в котором могут распространяться различные типы волн. Из них более опасной является волна , наибольшая критическая длина, которой

, (7.10)

где в – размер большей стороны поперечного сечения прямоугольного волновода.

Этот же вид паразитной связи возможен и между частями устройства, расположенными в различных блоках или отсеках, если они соединены волноводом. Волны длиннее критической в волноводе распространятся не могут, и в нем остается только поле, наблюдаемое в непосредственной близости от источника и быстро затухающие по мере удаления от него.

Паразитная связь через общее полное сопротивление

Причиной этого вида ПС являются провода, шины, общие участки корпуса, входящие в состав ИН и ПН. Схема возникновения такой паразитной связи представлена на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 – Паразитная связь через общее полное сопротивление

Из данной схемы следует, что:

, (7.11)

но так как обычно , тогда

(7.12)

В этом случае коэффициент паразитной связи

(7.13)

Паразитная связь через общее сопротивление является часто встречающимся видом ПС. Она может осуществляться через внутреннее сопротивление и соединительные провода источников питания. Индуктивность проводов и распределенные емкости монтажа могут образовывать резонансные контуры. При неудачном сочетании величин индуктивности и емкости величина на некоторых высоких частотах может быть велика.

Паразитная связь может осуществляться также через общие лепестки присоединения к корпусу, общие отрезки проводов и общие участки корпуса, по которому протекают блуждающие токи. Чем выше частота, тем больше вероятность проявления такой связи.