Противофазные и синфазные сигналы и помехи

Пусть имеется двухпроводная система с учётом влияния земли, предназначенная для передачи информации. Фактически такая система состоит из трёх проводников.

Существуют несимметричные и симметричные двухпроводные системы для передачи данных.

В несимметричных систему опорного потенциала связывают с обратным проводником, в симметричных – со средней точкой между прямым и обратным проводниками.

Противофазным напряжением в симметричной или несимметричной системе называется напряжение между прямым и обратным проводниками.

u_пф(t) = u(t) = u₁(t) – u₂(t).

Противофазным током в несимметричной двухпроводной системе называется ток в прямом проводнике.

i_пф(t) = i₁(t).

Противофазным током в симметричной двухпроводной системе называется среднее значение токов прямого и обратного проводников.

i_пф(t) = (i₁(t)+i₂(t))/2.

Синфазным током в симметричной или несимметричной системе называется ток земли.

i_сф(t) = i_з(t) = i₁(t) – i₂(t).

Синфазным напряжением в несимметричной двухпроводной системе называется потенциал обратного провода относительно земли.

u_сф(t) = u₂(t).

Синфазным напряжением в симметричной двухпроводной системе называется потенциал средней точки между прямым и обратным проводом относительно земли.

u_сф(t) = (u₁(t)+u₂(t))/2.

Для передачи полезного сигнала используется противофазное напряжение или противофазный ток.

Противофазная помеха арифметически складывается с полезным сигналом, поэтому она является аддитивной.

Синфазное напряжение и ток никогда не используются для передачи сигнала. Эти сигналы всегда являются следствием действия синфазной помехи.

Если в системе передачи данных отсутствуют паразитные связи и не нарушена симметрия параметров, то синфазная помеха никак не будет влиять на передачу полезного сигнала. Эта помеха будет влиять только на условия электробезопасности.

Если в системе передачи данных нарушена симметрия параметров и имеются паразитные связи, то синфазная помеха обязательно будет преобразовываться в противофазный сигнал и будет поступать на вход приёмника вместе с полезным сигналом, поэтому в системах передачи данных выполняются мероприятия по борьбе с синфазными помехами.

Прохождение противофазных и синфазных сигналов и помех по двухпроводным системам с учётом влияния земли

Для описания прохождения этих сигналов изобразим схемы замещения симметричной и несимметричной системы.

−ЭДС полезного сигнала в начале линии.

−ЭДС противофазной помехи в начале линии.

−внутреннее сопротивление источника сигнала в начале линии.

−сопротивление заземлителя средней точки в начале линии.

−ЭДС синфазной помехи в начале линии.

l − длина линии или длина одного пролета схемы замещения.

−индуктивность линии на единицу длины.

−комплексное сопротивление приёмника сигнала.

−ЭДС противофазной помехи в конце линии.

−ЭДС синфазной помехи в конце линии.

−сопротивление заземлителя средней точки в конце линии.

−частичная ёмкость связи прямого провода с землей на единицу длины.

−частичная ёмкость связи обратного провода с землей на единицу длины.

−частичная ёмкость связи между проводами на единицу длины.

На данной схеме показана симметричная система сопротивлений и ЭДС в начале и конце линии.

Показана несимметрия емкостных параметров проводников. Эта несимметрия не может быть устранена никакими техническими мерами. Любое нарушение симметрии параметров приводит к появлению противофазного напряжения на входе приемника, при действии любого источника синфазной помехи. Количественно этот эффект может быть выражен следующими показателями:

1. Коэффициент преобразования синфазного сигнала в противофазный. , при остальных источниках равных нулю.

2. Коэффициент синфазно-противофазного затухания.

.

Данная схема не учитывает волновые эффекты при прохождении сигнала вдоль двухпроводной системы и может применяться, если l<λ/4. А более строго эта схема может применяться если l<λ/(π√8).

Для учета волновых эффектов можно применять многопролётную схему замещения.

Несимметричная система