10 Основы обеспечения электромагнитной совместимости рэс
10.1 Основные понятия
В словаре, выпущенном МЭК электромагнитная совместимость (ЭМС) определяется как «способность сигналов и помех существовать без потери информации в полезном сигнале».
Нарушение ЭМС может привести к частичной или полной потере работоспособности РЭС.
Пример. В 1982 году во время войны за Фолклендские о-ва аргентинская авиация легко потопила новейший английский эсминец «Шефилд». Это произошло из-за того, что противоракетная оборона судна не смогла обнаружить ракеты, выпущенные с аргентинского самолета, так как в это время на корабле работала спутниковая система связи, которая создавала для РЛС сильную помеху.
Проблемы обеспечения ЭМС на практике постоянно усложняются, что является следствием следующих обстоятельств:
- наблюдается непрерывный рост числа РЭС и электротехнических устройств, используемых в современном мире;
- происходит уменьшение числа свободных каналов во всех освоенных диапазонах связи;
- миниатюризация аппаратуры, как правило, сопровождается снижением энергии полезных сигналов и уменьшением отношения сигнал-помеха;
- происходит рост быстродействия РЭС, повышение роли межсоединений и компоновки узлов в обеспечении быстродействия и помехоустойчивости аппаратуры.
В наиболее общей модели для анализа ЭМС имеется источник помех, рецептор и некоторый процесс – процесс переноса электромагнитной помехи от источника к рецептору.
Рецептор - устройство, подвергающееся негативному воздействию электромагнитный помех. Рецептором может выступать практически любой элемент конструкции, начиная от корпуса изделия и заканчивая выводами микросхемы, которые обладают хотя бы минимальным антенным эффектом.
Электромагнитная помеха (ЭМП): электромагнитная энергия, излучаемая одним устройством, которая может приводить к нарушению качественных характеристик другого устройства.
Источники помех.
Источники помех разделяют на источники естественного и искусственного происхождения.
Основные источники естественного происхождения это:
различные природные явления (атмосферные шумы, грозовые разряды и пр.);
электростатический разряд;
повышение солнечной активности и др.
Источники ЭМП искусственного происхождения могут находиться как внутри самого устройства, так и вне него. Примерами внешних источников являются:
мощные передатчики, РЛС, системы навигации;
радиослужбы в условиях ограниченного объёма – корабельные радиослужбы, ВМФ – на одном корабле несколько сот радиостанций;
ЛЭП и электропередача в зданиях;
мобильная связь и др.
Внутри устройства источниками помех могут быть:
изделия, содержащие индуктивности, трансформаторы, дроссели, и т. д.;
генераторы, усилители и им подобные узлы большой мощности, выходные каскады устройств большой мощности;
узлы, блоки и элементы, работающие в ключевом режиме – возникают новые спектральные составляющие, расширяющие спектр помех;
Степень влияния ЭМП.
Воздействие ЭМП на рецептор определяется различными факторами, основными из которых являются:
- уровень помех в источнике;
- степень восприимчивости (устойчивости) рецептора – эта характеристика рецептора называется электромагнитной помехоустойчивостью (ЭМПУ);
- механизм воздействия источника на рецептор.
Виды помех.
Наука об ЭМС изучает только непреднамеренные помехи. Они классифицируются по следующим признакам:
- по природе возникновения;
- характеру проявления;
- пути распространения.
Помеха, созданная в пространстве, называется излучаемой, а созданная в проводящей среде – кондуктивной.
По природе возникновения непреднамеренные ЭМП принято делить на 4 класса.
Первый класс – стационарные ЭМП. Они производятся антеннами радиопередающих устройств и являются излучаемыми.
Второй класс – индустриальные ЭМП. Основными источниками этих помех являются электротехнические и радиоэлектронные средства, применяемые в промышленности, быту, медицине и т.д. Индустриальные ЭМП распространяются путём излучения или по проводам.
Пример индустриальной ЭМП. В сети 220В происходят скачкообразное изменение тока при включении ёмкостных нагрузок, люминесцентных ламп и электродвигателей и скачкообразное изменение напряжения при выключении индуктивных нагрузок (причина - э.д.с. самоиндукции). Например, при выключении кофемолки на контактах сетевой розетки наблюдаются перенапряжения, достигающие 1500В (рисунок 5.1)
Третий класс – естественные помехи, которые являются только излучаемыми. К ним относятся атмосферные помехи (частоты от единиц Гц до 10 МГц), космические шумы (частоты более 1МГц), электростатические помехи из–за электризации различных тел (от Гц до 1ГГц).
Четвёртый класс – контактные помехи. Создаются переизлучением токопроводящих механических контактов с нелинейной токовой проводимостью при их облучении полем достаточно мощного радиоприемного устройства. Эти помехи характерны для подвижных объектов, подкласс только один – излучаемые.