Ю.Е.СЕДЕЛЬНИКОВ - Электромагнитная совместимость

действии помех в дальнейшей зоне) или специальными устройства­ ми* (при оценке воздействия полей в ближней зоне (рис. 3.20)).

_____________ Е„

Рис 3.20. Упрощенная схема измерения восприимчивости РЭС к излучаемым ИРП: воздействие электрического (а) и магнитного (б) полей

В любом случае восприимчивость РЭС характеризуется та­ ким значением напряженности внешнего поля, при котором про­ исходит оговоренное заранее снижение качественных показателей

исследуемого РЭС.

Измерения уровней создаваемых кондуктивных помех

и восприимчивости рецепторов к ним

Указанные измерения осуществляются методами, которые можно условно отнести к трактовым. Основанием этого утверж­

дения является то, что передача электромагнитной энергии по про­ водам на относительно низких частотах фактически представляет

собой распространение в многосвязанных направляющих системах волн поперечного типа с нулевой критической частотой. Для отно­ сительно низких частот явления многомодового распространения

волн не происходит, временные запаздывания вдоль пути

’ В большинстве стандартов, относящихся к контролю уровней восприим­ чивости к излучаемым помехам, предусматривается использование измеритель­ ных антенн со стандартными характеристиками. В последнее время как перспек­ тивный путь проведения испытаний РЭС на восприимчивость к излучаемым ИРП рассматривается организация воздействия испытательных ЭМП на испытуемый рецептор в специальных испытательных Т-камерах. Последние представляют со­ бой отрезок волновода с достаточно большим поперечным сечением, в котором возбуждается электромагнитная волна Т-типа. Испытуемое устрой­ ство размещают внутри указанного волновода. Основным преимуществом дан­ ного способа является возможность проведения испытаний в условиях воздей­ ствия ЭМП равномерной интенсивности.

161

распространения, как правило, значительно меньше периода коле­ баний. Поэтому проведение указанных измерений базируется на типовой технике радиотехнических измерений низкочастотных на­ пряжений и токов. При этом, разумеется, присутствует специфика измерений в области ЭМС. По отношению к измерениям уровней кондуктивных полей и восприимчивости рецепторов к указанным помехам специфика задач измерений параметров ЭМС проявляет­ ся в следующем:

-необходимость использования регламентируемых нагрузок при контроле уровней создаваемых кондуктивных полей (эквивалент сети);

-использование токосъемников и другого вспомогательного обо­ рудования с регламентированными свойствами;

-использование в ряде случаев источников специальных ис­ пытательных сигналов с регламентированными временными ха­ рактеристиками и импедансными свойствами.

При измерении параметров помех, распространяющихся в раз­ личных проводниках, определяют токи (или напряжения), соответ­ ствующие помехам, во внешних соединениях испытуемых блоков аппаратуры, цепях электропитания, управления и контроля, заземле­ ния и др. Структурная схема таких измерений показана на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Схема измерения уровней помех, распространяющихся в проводах

162

Электрические сигналы, пропорциональные измеряемым токам, выделяются различными токосъемниками, например ин­ дуктивными датчиками. Собственно измерения осуществляют­ ся с помощью измерителей помех, представляющих собой ка­ либрованные измерительные приемники (для высоких частот) или селективные вольтметры (для низких частот). Конструкция и параметры токосъемников, а также состав, взаимное распо­ ложение исследуемых средств и параметры нагрузок, подклю­ чаемых к проводникам, стандартизованы для конкретных ти­ пов аппаратуры.

На рис. 3.22 показаны типовые схемы расположения обору­ дования при измерениях уровней кондуктивных помех.

5

Рис. 3.22. Расположение измерительной аппаратуры и оборудования при измерении напряжения радиопомех крупногабаритных источников:

I - испытуемое устройство. 2 - эквивалент сети, 3 - измеритель радиопомех: 4 - зажим «земля»; 5 - металлический лист; 6 - изоляционная подставка; 7 - стол

При определении восприимчивости РЭС к помехам в элект­ рических цепях указанные эталонные воздействия вводятся в со­ ответствующие цепи устройства, а восприимчивость РЭС к дан­ ному виду помех определяется таким напряжением (током) по­ мехи, при котором происходит оговоренное в технических усло­ виях снижение качества. Важная особенность измерений воспри­ имчивости РЭС состоит в том, что источник помех подключают через специальное устройство, являющееся, строго говоря, экви­ валентом реальной цепи по значению выходного сопротивления

(рис. 3.23).

163

Рис. 3.23. Схема измерений восприимчивости РЭС к кондуктивным помехам

Как и при измерении восприимчивости к излучаемым поме­ хам, тип и состав оборудования, а также конкретные виды стан­ дартизованы для различных типов аппаратуры.

164

Глаза твои пусть прямо смотрят и ресницы твои да будут направлены прямо перед собой.

Обдумай стезю для ноги твоей, и все пути твои да будут тверды.

Книга Притчей Соломоновых. Гл. 4, ст. 25-26

Раздел 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

4.1. Задачи и средства обеспечения ЭМС

Обеспечение ЭМС широкого круга технических средств пред­

ставляет собой сложную задачу, для решения которой не существует универсальных приемов, равно эффективных для различных клас­ сов ТС и областей их использования. Более того, даже для сравни­ тельно узких областей применения, ввиду комплексного характе­ ра проблемы, успешно решать задачи обеспечения ЭМС можно

только на основе проведения мероприятий различного характера. Указанные мероприятия должны осуществляться на всех этапах жизненного цикла технических средств - от стадии проектирова­ ния до этапа эксплуатации.

Для задачи обеспечения ЭМС некоторого вновь создаваемо­ го технического средства (системы, устройства и т.д.) характерна

важная особенность. По мере завершения разработки и перехода

к стадиям производства и эксплуатации набор доступных средств для борьбы с НЭМП, а также их эффективность снижаются, сто­ имость же, наоборот, возрастает (рис. 4.1).

165

Число мер и их стоимость

Рис 4 I Число доступных мер обеспечения ЭМС (------- )

и их стоимость (— -) на различных этапах жизненного цикла изделия

Таким образом, вопросы обеспечения ЭМС должны учиты­ ваться в максимально целесообразном объеме по возможности на ранних этапах жизненного цикла. Исключение влияний возмож­ ных источников помех на различные рецепторы на ранних стади­ ях дает лучшие результаты и более оправдано с экономической

точки зрения. По данным американских специалистов меры, пред­ принятые своевременно на стадии проектирования, позволяют избежать до 80...90% потенциально возможных трудностей, свя­

занных с влиянием помех Решения, принимаемые на более поздних этапах, оказываются более сложными для реализации, требуют значительных дополнительных затрат, увеличивают время ввода в эксплуатацию, а иногда оказываются неэффективными, не по­ зволяющими обеспечить требуемые эксплуатационные показате­ ли новых технических средств.

Для эффективного решения задач в русле проблемы ЭМС

для всех этапов жизненного цикла, соответствующего техничес­ кого средства - проектирования, производства, эксплуатации должно быть непреложным правилом принимать любые техни­ ческие решения с учетом возможности создания НЭМП и под­ верженности их действию. Эта мысль в американских источни­

ках, сформулированная афористично, звучит как «with ЕМС in mind».

Решения, принимаемые для обеспечения ЭМС, в целом соот­ ветствуют ряду иерархических уровней:

166

1.Радиослужба * — исключение нежелательных влияний меж­

ду техническими средствами различных радиослужб.

2.Радиотехническая система, комплекс - обеспечение как со­

вместной работы различных средств в составе конкретной систе­ мы, так и различных систем между собой. Для этого уровня часто вводятся детализирующие определения:

Межсистемная ЭМС - обеспечение совместной работы раз­

личных систем, либо разнородных устройств в составе системы, например обеспечение ЭМС между радиосистемами самолетов па­ лубного базирования и корабельных РЭС.^с

Внутрисистемная ЭМС - обеспечение однородных средств

всоставе системы, например в группе связных средств сухопут­ ной. воздушной и другой подвижной радиосвязи.

Межобъектовая ЭМС - обеспечение различных технических

средств как однородных, так и разнородных, устанавливаемых на

территориально разнесенных объектах - самолетах, кораблях,

впоследнее время в различных офисах, производственных поме­ щениях и т.д.

Внутриобъектовая ЭМС - совместная работа, как правило,

разнородных средств, устанавливаемых на объекте ограниченных размеров и часто имеющих общие цепи электропитания, кабель­ ные каналы и т.д., например обеспечение ЭМС совокупности са­

молетных или корабельных ТС, различного оборудования, уста­ навливаемою в офисе, производственном помещении и т.д.

3.Радиоэлектронное устройство — совместная работа отдель­ ных устройств: методы снижения уровней создаваемых помех, вос­ приимчивости к ним, а также, по возможности, исключение путей распространения НЭМП от источников к рецепторам. Например, улучшение технических параметров ЭМС устройств (источников

и рецепторов), использование различных мер по улучшению пара­ метров антенн, влияющих на ЭМС, использованию различных

компенсаторов помех и т.д.

*Понятие «радиослужба» относится к определению совокупности радио­ технических средств, предназначенных для решения определенного круга задач (областей применения)- радиовещание, телевидение, сухопутная, воздушная и морская подвижная связь, радиолюбительство, радиолокация и др.

167

4. Элемент, блок - устранение нежелательных электромагнит­ ных связей как между отдельными блоками и элементами в составе данного устройства, так и (хотя и реже) между элементами и блока­ ми различных устройств (как правило, на одном объекте, в одном корпусе, аппаратном шкафу и т.д.). Некоторые авторы для этой группы задач используют понятие «внутриаппаратная ЭМС».

Для решения задач ЭМС разработано значительное число как принципиальных подходов, так и конкретных решений, в том чис­ ле технических. Существует несколько групп приемов, направлен­ ных на обеспечение ЭМС, объединяемых понятием «меры по обес­ печению ЭМС».

Различают следующие меры:

-организационно-технические - организационное, правовое

итехническое регулирование в области использования радиочас­ тотного ресурса. Организационно-технические меры относятся

вопределенной степени как к большим группам радиосредств - радиослужбам, так и к отдельным техническим средствам;

-системно-технические - выбор принципов построения ра­ диосистем с учетом требований ЭМС и организация работы от­ дельных устройств в составе системы, комплекса;

-схемотехнические - технические приемы, относящиеся как к улучшению параметров ЭМС конкретных устройств (источни­ ки, рецепторы и пути распространения НЭМП), так и к использо­ ванию специальных устройств, предназначенных для компенсации влияния помех. В определенном смысле к числу схемотехнических мер могут быть отнесены и различные приемы по повышению по­ мехоустойчивости рецепторов по отношению к помехам опреде­ ленного конкретного вида;

-конструкторско-технологические - ослабление уровней НЭМП, создаваемых источниками помех, восприимчивости рецеп­ торов и, главным образом, устранение путей распространения по­ мех путем более совершенного конструктивного выполнения эле­ ментов и блоков, кабелей, межблочных соединений, радиочастот­ ных соединителей, а также корпусов устройств и т.д.

Перечисленные меры имеют выраженную направленность на решение задач, соответствующих определенному иерархическому уровню (рис. 4.2).

168

Рис. 4.2. Иерархические уровни задач ЭМС и меры для их решения

Для рассмотрения причин классификации обратимся к трактов­ ке содержания этих мер с позиций использования радиочастотного

ресурса.

4.2.Существо мер обеспечения ЭМС

спозиций использования радиочастотного ресурса

Как отмечалось в разд. 1. для трактовки ряда аспектов про­ блемы ЭМС полезно использовать понятие радиочастотного ре­ сурса. Любое техническое средство, использующее электромаг­ нитные процессы диапазонов радиочастотного и ниже, характе­ ризуется областью локализации их в пространстве V-F-T с коор­ динатами «частота», «время» и «пространственные координаты» - Quh,. Аналогично, любое техническое средство, потенциально под­ верженное действию внешних по отношению к нему электро­ магнитных процессов, рассматривается как своеобразный «-мер­ ный фильтр с определенной избирательностью по указанным коор­ динатам. Такой «фильтр» характеризуется некоторой областью «про­

наличие электромагнитного воздействия z-го средства-источника на j-e средство-рецептор. Если принять, что одноименным индек-

сам соответствует намеренная передача энергии, а разноименным

- непреднамеренная передача, нарушение ЭМС z-ro источника и j-го рецептора трактуется как наличие нежелательных пересече­ ний области создаваемых полей QHn, и области прозрачности j-ro

Уточним понятия областей, соответствующих источнику

ирецептору. Будем различать реально занимаемые области йип,

иОРПу, соответствующие существующим или создаваемым (т.е. технически реализуемым) образцам аппаратуры и необхо­ димые области ОИПн/ и ОРПн7. Понятие необходимой области от­ вечает области минимальной протяженности, при которой обес­ печивается функционирование технических средств с требуемым качеством. «Размеры» необходимых областей ОШ1н, и QpriHJ оп­ ределяются-

-в частотной области - шириной необходимой полосы час­ тот радиопередатчика Bw, необходимой шириной спектра частот сигналов, создаваемых в различных электронных устройствах

ит.д. В отношении рецепторов - шириной полосы частот основ­ ного канала радиоприема, соответствующего величине Вн;, шири­ ной полосы пропускания различных электронных устройств, со­ ответственно используемым сигналам и т.д.;

-по временной координате - минимальной продолжитель­ ностью сеанса (совокупности сеансов) радиосвязи, минимальным требуемым временем работы различных технических средств, не являющихся передатчиками и т.д.;

-в пространственной области - минимальным объемом про­ странства, в пределах которого с определенной целью создаются электромагнитные поля с интенсивностью не ниже заданной. При­ мерами необходимого пространственного объема для излучений радиопередатчиков могут служить планируемые зоны уверенного приема телецентров, зоны, соответствующие конкретной соте в системах мобильной радиотелефонной связи и т.д. Примером необходимого пространственного объема для группы источников индустриальных помех может служить внутренний объем быто­ вой СВЧ-печи, в котором создается электромагнитное поле с изве­ стной целью [22J.

170