Электромагнитная совместимость радиоэлектронного

Электромагнитная совместимость радиоэлектронного оборудования
Направление радиоэлектроники, призванное обеспечить одновременную и совместную
работу различного радиотехнического, электронного и электротехнического оборудования - называется электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств (ЭМС
РЭС).
Причины, вызывающие обострение проблемы ЭМС:
- возрастает общее число одновременно действующих РТУ, в особенности устанавливаемых на подвижных объектах;
- повышается мощность радиопередатчиков, достигая для некоторых типов радиосредств десятков мегаватт;
- расширяются полосы частот, используемые многими современными радиосредствами;
- повышается загрузка диапазона радиочастот, притом, что многие участки уже сейчас сильно перегружены;
- шире внедряются электронные средства автоматического управления, контроля, диагностики на основе аналоговой и цифровой техники;
- увеличивается оснащенность подвижных объектов средствами радиоэлектроники,
при повышении плотности компоновки аппаратуры;
- ухудшаются условия функционирования РЭС летательных аппаратов, так как они
оказываются в зоне прямой видимости увеличивающегося числа наземных РЭС,
расположенных на значительной территории.
Тенденции решения проблемы ЭМС:
Ранее:
- совершенствование отдельных схем и конструктивных решений;
- планирование распределения радиочастот.
Сейчас:
- системный характер;
- учет ЭМС на всех стадиях жизненного цикла: разработка – изготовление –
эксплуатация.
Инженер должен знать:
- причины возникновения помех;
- свойства и характеристики различных элементов РЭС, влияющих на процессы создания помех и подверженности им;
- основные методы и средства анализа показателей ЭМС;
- принципы и основные направления обеспе5чения ЭМС;
- стандарты и нормативные документы в области ЭМС.
Виды радиопомех
Электромагнитной помехой называется нежелательное воздействие электромагнитной
энергии, которое ухудшает (или может ухудшить) качество функционирования средств.
Помехи различны:
- по происхождению,
- по структуре,
- по спектральным и временным характеристикам.
Естественные помехи вызваны электромагнитными процессами, существующими в
природе и не связанными непосредственно с деятельностью человек:
Причины появления:
- электрические процессы, происходящие в атмосфере;
- тепловые радиоизлучения земной поверхности, тропосферы и ионосферы;
- шумовые радиоизлучения внеземных (космических) источников.
Свойства: непрерывный или импульсный широкополосный процесс, который в пределах полосы пропускания приемника считают близким к нормальному белому шуму.
Искусственные помехи – вызваны деятельностью человека и обусловлены различными
электромагнитными процессами в технике.
- преднамеренные – специально создают с целью нарушения нормального функционирования конкретных РЭС (создание и противодействие).
- Непреднамеренные помехи (НЭМП) – создаются источниками искусственного происхождения, которые не предназначены для нарушения функционирования РЭС.
Возникают при работе:
- Радиотехнического,
- электронного,
- электротехнического оборудования.
Разделяют
- вызванные излучениями РУ;
- индустриальные помехи.
Внутренние шумы
- шумы в проводящих материалах
- шумы в электровакуумных лампах
- шумы твердотельных приборов
Шумовая температура антенны
Внешние помехи и внутренние шумы энергетически эквивалентны поэтому их оценивают одним параметром – шумовая температура антенны – позволяет определить подаваемую к согласованному приемнику мощность приемной антенной шумовых помех
приходящуюся на полосу частот:
Pша = k Tа B
Pша (Вт) - мощность приемной антенной шумовых помех
k = 1,38 10-23 (Дж/К) – постоянная Больцмана;
Tа (К) - шумовая температура антенны
B (Гц) – полоса частот
Та/То, дБ
2
50
3
1
4
0
-10
5
100
1000 F, МГц
Рисунок 1. 1 - внутренние шумы; 2 – шумы города; 3 – шумы в сельской местности; 4 космические шумы; 5 – атмосферные шумы.
Пути воздействия непреднамеренных помех.
Источник помехи (ИП)- радиотехнические, электротехнические, электронные средства
создающие в процессе работы электромагнитные помехи.
Рецепторы помех (РП) – устройства, подвергающиеся действию помех.
Влияние помех: - непосредственное; - косвенное
Непосредственное влияние
1. источник помех – передатчик, рецептор – приемник. Преобладает излучение и прием нежелательных колебаний антеннами устройств.
2. Электромагнитное поле помех создается токами, протекающими в различных элементах конструкций ИП. Помеха существует в окружающем пространстве в виде
свободно распространяющихся или направляемых электромагнитных волн. Помехи
действуют на рецептор за счет появления наведенной ЭДС в элементах электрических цепей РП.
Устранение НЭМП – значительное ослабление по пути распространения.
Случай 1: свободно распространяющиеся волны
Уровень помех зависит:
- от мощности ИП;
- расстояния до рецептора (r)
- длины волны помехи ();
- параметров среды;
- месторасположения
- ближняя зона r < /2;
- промежуточная зона /2 < r < r2max / ;
- дальняя зона r > r2max / (rmax – максимальный размер апертуры антенны).
Дальняя: энергия передается электромагнитными волнами, свободно распространяющимися в окружающем пространстве.
Свойства:
- поперечная структура электромагнитных полей;
- составляющие поля изменяются с расстоянием пропорционально 1/r
- постоянство углового распределения интенсивности электромагнитных полей при
изменении расстояния;
- излучение и прием помех могут осуществляться как антеннами, так и корпусами,
кабелями, элементами монтажа, цепями электропитания и управления.
Промежуточная: электромагнитные поля, излучаемые отдельными участками токовых
областей ИП, имеют поперечную структуру и представляют собой распространяющиеся электромагнитные волны,. Результирующее поле в точке приема является суперпозицией этих волн. Фазовые соотношения определяются как угловыми координатами,
так и расстоянием между ИП и РП.
Ближняя: плотность энергии электрического и магнитных полей не равны. Значения
составляющих напряженностей изменяется с расстоянием пропорционально 1/r2 и 1/r3 .
Случай 2: направляемые электромагнитные волны
Существуют в кабелях, волноводах – линиях передачи.
Характерно: распространение без существенного ослабления.
Гальваническая связь – при наличии общих элементов в электрических цепях ИП и РП.
Обусловлена:
- токами проводимости;
- из-за неидеальности изоляционных материалов;
- наличие общих участков в цепях заземления.
Косвенное влияние – непосредственная передача электромагнитной энергии отсутствует.
Воздействие из-за:
- изменения параметров среды;
- изменение параметров элементов устройств;
- изменение режимов работы прибора.
Например: изменение параметров ионосферы; изменение режима энергопотребления.