30. Испытания помехоустойчивости аппаратуры от пространств. Помех.

Экранированные помещения и испытательные камеры.

Условия, в которых испытывается оборудование делятся на два основных вида: испытания в открытом пространстве (полевые) и испытания в экранированных помещениях (стендовые).

Полевые испытания характерны для испытания крупно-габаритных средств, или испытания источника индустриальных помех на измерительных площадках. В ряде случаев это просто неизбежно (например определение помех линии электропередач). В полевых испытаниях в целях получения достаточно высокой точности результата необходимо гарантировать малы уровень отражения от различных строений, растительного покрова, и так далее. Трудность организации полевых испытаний, зависимость от погодных условий, возможность влияния внешних помех и другие факторы значительно усложняют сам процесс испытания, и поэтому испытания в основном производят в экранированных помещения различных типах. Находят применение помещения трех типов: экранированные камеры без поглотителей, безэховые экранированные камеры с поглотителем и экранированные кабели с поперечной волной (T-камеры).

Экранированные камеры без поглотителей представляет собой помещение в достаточно больших размерах и чаще всего имеет двойной экран с изолированными частями. Качество выполнения такой камеры определяется надежность электрических соединений в стыках обивки и в дверных стыках, а также высокой степенью фильтрации в сети питания и системе вентиляции, которая не должна нарушать экранирование.

При высоком качестве камеры можно обеспечить эффективность экранирования на частотах до 1 МГц от внешнего электромагнитного поля и электрической индукции до 120-140 дБ, а поле магнитной индукции на частоте до ГГц может быть ослаблено на 115 ДБ, на низких частотах ослабление снижается. Применяется в лабораторных и стендовых испытаниях для определения уровня помех и восприимчивости к помехам. Недостаток испытания: значительная погрешность при изменении поля из-за влияния стен и потолка камеры, отражающих излучаемую волну. Погрешность зависит от местоположения оборудования измерительных приборов камеры и может достигать ±40 дБ на частотах свыше 50 МГц. В ряде случаев необходимо учитывать возможность возникновения стоячих волн вследствие резонанса экранированной камеры, которая представляет собой в общем случае объемный резонатор.

Безэховая камера обеспечивает достаточно малый уровень отражений и позволяет испытывать устройство в условиях, достаточно близких в открытому пространству. При больших размерах камеры, позволяющих разместить не только испытуемый объект, но и измерительные приборы, можно производить испытания в широком диапазоне частот, измерять характеристики антенн и даже испытывать в целом радио-электронные комплексы. Качество камеры считается удовлетворительным, если в некоторой ее части, где размещается испытуемое оборудование, напряженность поля, отраженное от стен на 30–60 дБ меньше напряженности поля, созданного источником излучения. Отраженный сигнал принимается на всенаправленную антенну и степень отражения сигнала определяется путем сравнения с сигналом, отраженным в камере тех же размеров и конфигураций, но без поглотителя. Отраженный сигнал может распространяться по прямой траектории и по траектории многократного отражения от стен. И при необходимости * проводить расчет отражений энергии при выбранных характеристиках используемого поглощающего материала.

Безэховая камера должна находиться в дальней зоне излучения, в которой выполняются условия амплитудного и фазового распределения составляющей поля, обеспечивающей формирование плоской волны. Качество такой камеры определяется эффективностью поглощающего материала и высокой эффективностью экранирования внешней оболочки. Поглощение проявляется при условии, что толщина материала поглотителя не менее лямбда/4. Это означает, что практически нижней границе рабочего диапазона частот являются частоты порядка 150–200 МГц. Поглотители изготавливают из полиуретанового пенопласта, пропитанного углеродистым веществом, а для уменьшения возможности возгорания такого материала, поглотители обрабатываются специальными химическими составами. Эффективность поглощения повышается за счет пирамидальной формы элементов поглотителя. Это обеспечивает эффект дополнительного взаимного отражения между соседними элементами поглощения и соответственно дополнительным поглощением. Важная особенность — широкодиапазонность поглотителя. Верхняя гранича может быть до 10 ГГц и более.

Изготовление таких камер требует больших затрат, поэтому наметилось направление по созданию малогабаритных камер, при использовании которых оператор и измерительное средство находятся за пределами камеры. Такие камеры могут быть облицованы поглощающим материалом, обеспечивающим приемлемое отражение. Напряженность поля внутри камеры может достигать несколько десятков В/м. Широкое применение находят Т-камеры, которые достаточно просты, обеспечивают небольшие габаритные размеры, а напряженность поля внутри может быть от нескольких микровольт/м до нескольких сот В/м. Созданное внутри камеры такое поле имитирует поле плоской волны в пространстве с постоянной амплитудой и линейной фазовой характеристикой. Такая камера представляет собой отрезок прямоугольной коаксиальной линии, в которой возбуждается поперечная Т-волна.

1 - внешний проводник, 2-внутренний проводник, 3-изоляторы, 4-коаксиальный соединитель, 5 — испытуемое устройство, 6 — диэлектрическая опора, на которое устанавливается опора, 7 — кабель соединительный, 8 — фильтр, 9 — коаксиальный кабель с нагрузкой 50 Ом.

Сужения на участках камеры на обеих концах являются переходами, согласующими отрезок линии со стандартными коаксиальными разъёмами 50 ОМ с обеих сторон. Эти участки должны быть достаточно плавными, чтобы свести к минимуму отражение Т-волны в промежутку от одного участка к другому. С одной стороны подключается нагрузка 50 Ом, а с другой стороны — источник испытательного сигнала или приемнике, в зависимости от назначения камеры.

Поперечное поле Т-волны возбуждается в пространстве между центральной пластиной, верхней и нижней стенками, а чтобы обеспечить режим Т-волны, камера должна иметь симметричную конструкцию, а испытуемое устройство — небольшие размеры по сравнению с размерами камеры. Это означает, что высота испытуемого устройства не должна превышать более 1/3 расстояния между стенками и центральным проводником. При таких условиях поле имитирует плоскую волну в свободном пространстве с постоянными амплитудными и фазовыми характеристиками. При этом можно считать, что погрешность измерений в Т-камере не превышает 1-2 дБ.

Экранированная камера – помещение, объем его ограничен металлической оболочкой для защиты испытуемых устройств от излучаемых НЭМП, внешних по отношению к помещению, или для ограничения пространства, в котором и распространяется НЭМП от испытуемых устройств. Обладает очень большим рассеиванием. Устанавливается генератор, экранируется. Производится анализ на определенных частотах. Если система ЭВС или логическая, то все тестирование проводится с помощью программных продуктов. Если система аналоговая, то анализ проводится режимами работы отдельных узлов, которые необходимо протестировать.

Импульсная помеха по питанию:

Используется мощный импульсный генератор с длительностью от десятков нс до мкс.

Воздействие статических разрядов:

Эквивалент человека 150 пФ, который заряжается через большое сопротивление, разрядка через резистор 50-100 Ом на корпус, подложку ЭВС, РЭС. Подаются пачки импульсов в несколько этапов для создания статистики.

В аналоговых устройствах с помощью анализаторов определяется уровень помех.

Воздействие статического магнитного поля также могут вызвать отклонения. Используются установки, построенные на основе колец Геймгольца (полосовая линия – испытательная камера ограниченного объема, состоящая из 2х параллельных пластин, между которыми создается поперечное электромагнитное поле). Два кольца соединяются так, чтобы поле между ними было магнитным, туда помещают объект и включают соответствующий уровень тока.

Экранированная Т-камера предназначена для измерения хар-к ЭМС испытуемых устройств на излучение э/м полей на восприимчивость к ним.