/
Похожие
Текст
01' Jl !Н3 Jl h Н И h
Предислови.е редактора
r лава 1.
Проrнознрование и анализ ВНУТРl!системных помех
5
1.1. ОБЩие сведения .
1.2. Методы. отбора пар источник помехи
рецептор по-
мехн
1.3. Помехи, обусловленные импульсными переходнымн
процессами в цепях
7
7
13
23
r лава 2.
Экранирование 28
2.1. Теория экранирования 28
2.2. Экранирующие материалы 36
2.3. Непрерывность электромаrнитноrо экрана 38
2.4. Электромаrнитные уплотняющие. прокладки 45
2.5. Уплотнительные проводящие материалы 52
2.6. Экран
рующее действие кожухов, корпусов и строений "53
r лава 3.
Кабели и разъемы . 63
3.1. Классификация кабелей 11 жrУТОIJ 63
3.2. Помехи из-за маrнитных полей . 65
3.3. Помехи из-за электрических полей 72
3.4. Специальные кабели... 76
3.5. Методы уменьшения ВЭМП прн наладочных работ
х 82
3.6. Разъемы 86
r лава 4.
"Заземление и соединения блоков и устройств.
4.1. Эквипотенциальные точки . . . .. .
4.2. Одиоточечное и мноrоточсчное'зазеМJIСННЯ .
4.3. rибрндное заземление .
4.4. Э,лектрические соединеНIIЯ
4.5. Коррозионные процессы .
r лава 5.
Заземление сооружений и ОСJ'шбление помех в них . 106
5.1. 3аземлитеJ.IИ 106
..
.;:"'1.,:1,1
.. 90
90
95
97
101
105
5.2. Сопротивление rpYHTa . . .
5.3. Методы заземления аппаратуры в зданиях
5.4. Экранирующие СВОЙСТВа помещений
F лава 6.
Фильтры
115
118
124
127
6.1. Общие характеристики 127
6.2. Межсистемные фильтры. . . . . . . . . 129
6.3. Внутрисистемные фильтры (филь:rpы в цепях питания) 144
r лава 7.
Характеристики электрорадиоизделий как источников и
рецепторов помех. 158
7.1. Пассивные радиоэлементы 158
7.2. Изоляторы . 171
7.3. Кабельные изделия 173
7.4. Разъемы . . . . 174
7.5. Активные радиоэлементы '" 176
7.6. Устройства, в которых происходят индукционные про-
цессы . 183
7.7. Источниi<н света 203
r лава 8.
Помехи в при борах и устройствах 203
8.1. Источники пита",ия . . . . . . . .. 204
8.2. Тиристорные реrуляторы в источниках питания. 210
8.3. Противопомеховые мероприятия в цепях питания. 213
8.4. . Помехи в цепях усилителей. Межкаскадные связи . . 220
8.5. Помехи ff йх подавление в микроэлектронн й аппа-
ратуре . . . . . . . . . . . . 229
8.6. Помехи в аппаратуре обработки данных и в ЭВМ. 233
r лава 9.
Обеспечение эме при проектировании Рэе 238
9.1. Общне сведения. . . . . . .
9.2. Пример ПОЭМС простоrо устройства. .
9.3. Пример ПОЭМС дЛЯ сложноrо комплекса .
9.4. Контрольиые вопросы для проверки выполнения
ПОЭМС ..
Список литературы
Предметный указатель
." "'. 238
241
244
262
267
. 269
ЭЛЕКТРОМАrНИТНА5t
СОВМЕСТИМОСТЬ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
И НЕПРЕДНАМЕРЕННЫЕ ПОМЕХИ
".
Составитель Дональд Р. ж. Уайт
Выпуск 2
ВНУТРИСИСТЕМНЫЕ ПОМЕХИ
И МЕТОДЫ ИХ УМЕНЬШЕНИЯ
" Сокращенный перевод с анrлийскоrо
под редакцией А. И. С а п r и р а
Москва
«Советское радио»
1978
ББК 32.8!l1
332
УДК 621.391.82
Электромаrнитная совместимостЬ радиоэлек-
Э3-2 тронных средств и непреднамеренные помехи.
В 3-х вып. Вып. 2. Внутрисистемные помехи и ме-
тоды JjX уменьшения: Сокр. пер. с анrл./ Под. ред.
А. И. Сапrира.
М.: СОВ. радио, 1978.
272 с.,
ИЛ.
Перевод. изд.: А. Handbook Series оп Elect-
romagnetic Interference and CompatibiIity. Ву Оо-
nald R. J. White. Published Ьу: Don White ConsuI-
tants, Inc. Gеrmпаtоwп, Maryland, 1971, 1973.
в Пер.: 1 р. 10 к.
Рассматриваются методы заземления и сочленения блоков, уст-
ройств и сооружений, методы экранироваиия И фильтрации, осущест-
вЛение кабельных соединений и т. д. I(ниrа является справочно-ме-
тодическим пособием для конструкторов и технолоrов, разработчиков
радиотехнической аппаратуры, а таКЖе проектировщИКов сооружеиий
и зданий. Может быть использована преподавателями И студентамИ
вузов и техникумов.
.;
30401-078
Э 046(01)
78 Б3-42-30-1978
Редакция радиотехнической литературы
ББК 32.841
6Ф2.1
ИБ М!\ 323
ЭЛЕКТРОМАrНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
И НЕПРЕДНАМЕРЕННЫЕ ПОМЕХИ
Доиальд Р. Ж. Уайт (состiliштель)
Выпуск 2
ВНУТРИСИСТЕМНЫЕ ПОМЕХИ
И МЕТОДЫ ИХ УМЕНЬШЕНИЯ
Сокращенный перевод с анrлийскоrо
под р
дакцией А. И. Саnzира
Редактор И. И. РЮ:НСU/iа
Художественный. редактор А. Н. .АЛТУ/iU/i
Обложка художиика В. Е. Карпова
Технический редактор А. А. Белоус
Корректор Л. А. Максимова
Сдано в набор 08.02.78 Подписано в печать Z"l. 06. 78
Формат 84Х108'/З2. Бумаrа типоrpафская ;N', 3. Литер. rapH.,
высокая печать. Объем 11,28 усл. п. л., 15,0 УЧ.
изд. л,
Тираж 12500. Зак. 97. Цена 1 р. 10 к.
Издательство "Советское 'радио»; Москва, rлавпоqтамт, а/я 693
МОСКОВСI<ЗЯ типоrрафия ;N', 4 Союзполиrрафпрома
при rОСУД;lрственном комитете СССР
по дел;ам издательств, полиrрафин И книжной торrовли,
r. Москва, 129041, Б. Переяславская ул., д. 46.
@ Сокращенный перевод на русский .язык, предисловие редактора
перевода, примечания редактора перевода и переводчика, список
литературы. Изда:rельство «Советское радио», 1978 r. .
ПРЕДИСЛОВИЕРЕДАкtоРА
в предисловии к первому выпуску даННоrо справочно-
методическоrо пособия по ЭМС *) rоворилось о важности
CBoeBpeivIeHHoro обеспечения ЭМС РЭС, а таКже были
изложены причины, побудившие ознакомить cOBeTcKoro
читателя t материалами по ЭМС, изданными в США
в виде шеститомноrо справочника А Handbook Series
оп ЕlесtrоmаgпеtiсIпtеrfеrепсе and CompatibiIity. В том
же предисловии была дана общая характеристика спра
вочника и упомянуты трудности, с которыми пришлось
стqлкнуться при подrотовке к 9лубликованию ero на
русском языке.
Настоящий второй выпуск пособия содержит обшир-
ный Kpyr сведе.ний, в большинстве своем нетрадицион-
ных с точки зрения их освещения. в систематизированноi;r
литературе по ЭМС и, очевидно, в основном заимство
ванных из различноrо рода фирменных материалов, от-
четов и т. д., советскому читателю неизвестных. MHoro-
образие материала может создать ощущение пестроты
инекоторой фраrментарности, которую, к сожалению,
не удалось полность преодолеть при подrотовке книrи
к советс.кому изданию.
. ВО второй выпуск включены материалы т. 3 ориrи
нала; заключительная rЛав.а выпуска обзор, состав-
ленный редактором по rл. 7, т. 1, содержит некоторые
технические (в том числе более подробно изложенные
в предшествующих rлавах) и орrанизаЦliонные рекомен-
дации по обеспечению ЭМС разрабаl'ываемоrо радио-
электронноrо средства.
Излаrаемые здесь сведения' должны заинтересовать
радиоспециалистов конструкторов, технолоrов, разра-
ботчиков. РЭС и их элементов, .проектировщиков зданий
и разли'jНЫХ соору.жений. Этот выпуск будет полезен и
*) Электромаrнитная совместимость радиоэлектронных средств
и непреднамеренные помехи. Составитель Д. Р. Ж. Уайт. Вып. 1. Об-
щие вопросы ЭМС. Межсистемные помехи. Сокращ. пер. с ащ:л.
Под ред. А. И. Сапrира. М., «Сов. радио», 1977. .
специалистам, работающим в смежных областях (элект
р.отехнике, электронике, вычислительноu технике), а так-
же студентам учебных заведений радиотехническоrо про-
филя, высших и средних специальных.
Над переводом кциrи работали А. А. Локтев (rл. 9),
А. С. Меерсон ( 1.3, rл. 6 8), О. r. Носов . ( 1.1, 1.2
rл. 2, 3) иЯ. В. Рубинович (rл. 4, 5).
Большую помощь при ПОДrотовке издания оказала
обстоятельная рецензия Ю. Д. Линденбратена. Ряд по
лезных замечаний и поправок внес М. Л. Волин, который
просмотрел рукопись и составил к ней список литера-
туры.
Fлава 1
проrНО3ИРОВАНИЕ и АНАЛИЗ внутриеиеТЕМНЫХ
ПОМЕХ " .
.1.1. ОБШИЕ СВЕДЕНИЯ f'!
Для определения внутрисистемных (ВЭМП) и меж-
систе,мных (МЭМП) электромаrнитных помех обратим
ся к риt. 1.1. Помехи, излучаемые антеннами каждой из
систем А, В. С и Х и принимаемые антеннами ост льных
систем, относятся к межсистемным. Если источник (ИП)
'и рецептор. (РП) помехи расположены в одном корпусе,
Рис. 1.1. Примеры МЭМП и ВЭМП.
принадлежат одному устройству, системе, то эти помехи
называют внутрисистемными *) (система Х на рис. 1.1).
При этом помеха воспринимается не обязательно ан-
тенной.
. Анализировать ВЭМП можно машинным и ручным
методами. Моделирование на ЭВМ ItMeeT БОJlьшие воз "
можности И избавляет человека от трудоемких расчетов.
Однако большинство инженеров, занимающихся проrно-
ЗИрованием ВЭМП, как правило, считают вручную, так
*) Такое деление помех является весьма условиым и зависит от
СI\!l>jСJЩ который Вl<ладывается в ЦОНЯТИе «система». (Прим. fJea.)
как обычно требуется приближенная оцеlша. В данной
tлаве будут рассмотрены расчеты без ЭВМ, а также из
ложены идеи, лежащие в основе проrрамм для машин-
Horo проrнозирования.
Лодrотовка к проrнозированию 8ЭМЛ. Прежде чем
проruозировать ВЭМП, необходимо определить следую-
щие исходные данные:
.1) возможные комбинации ИП РП,
2) полосы частот ИП и РП,
3) ВОЗIVIожные пути распространения ВЭМП,
4) возможные методы защиты от ВЭМП.
Данные по первым двум пунктам должны быть изве
стны до начала проrнозирования. Возможные методы за-
щиты MorYT быть определены после предварительноrо
проrнозирования. На практике эти данные формулиру
ются уже на стадии предварительной разработки си
стемы. .
Определение комбинации ИЛ РЛ. -На этом этапе
необходимо выявить все возможные ИП в системе: пе
редающие устройства, [енераторы, источн,ики питания,
Опрt:tlеленuе 7 ОпPt'оеленuе
/!сех /!ЗtzUНllOiШ
В03I'fОЖНЬ/Х рtz3/'1вщенuя
КЛ КЛ u рл
2 ОпрсiJсленuе 4- Опреileпение б ОпреiJеленuв
полос ПОРОдО/! !/pOBHet!
lIucmom lf ./!OCТo,ииl1 {JОСltлuul'f<'U
/!реl'fеннь/х <,а о{;ти vcmu
uнтер/!/Zл06 /( .JNЛ /(ЭNЛ
а)
IJыоор Всех Omo/jf!. Отоор Отоор
па/lIfЛ РЛ
паjllfЛ РЛ п/zр Jt рл Пtzр IfЛ РЛ по пере дол
В преоел/Zх по оl'fплu па 'lос нресшныl'f
20енао т OB тоте ПОl'fсхdl1
Ср08нение
ре3f/льтlIOЮtY отооди
пир IfЛ РЛ 00 u после
ПРUl'fененuя
среостВ зищuты от8NЛ
Опре,kленuе .f/podHeи
аuтf/хонtiя 8Нп.
ооесле<,uВоСt'ftJIх
ПРUl'ft'lшеl'f/J/I'fU
cpeilcmBul'fu зиЩU/l7tJ/
Лере<,uсленuе пар
(с f/нuзонuеl'f
f/POOнci!;, iJля
ноторь/х ПОl1ех/Z
нишJолее Вероятна
)
Рис. 1.2. Схемапроце.сса Проrнозирования ВЭМП:
а подrотовка к проrН03ирован"ю (I;бор и обработка данищх); .6 ЦИl 1I проr.
иозироваиия. .
1ОДУЛSlторы, сис>rемы передачи цифровых сиrналов иН
формации и управления, коллекторные двиrате-!1И, реле,
соленоидЫ,. l{ремниевые управляемые вентили и т. д.
(рис. 1.2, операция 1).. Затем c eдyeT определить или
оценитЬ полосы частот и временные интервалы каждоrо
ИП (операция 2). BpeMeHHЬre характеристики позволя
ют учитывать' возможные моменты возникновения внут-
рисистемных эмп.' . .
Затем необходимо выявить все РП, в которых MorYT
возникнуть сбои и отказы (операция 3). К ним относят
ся, например, оконечные исnолн-ительные УСТ}IOйства,
устройства воспроизведения информации, индикаторы.
Это MorYT быть приборы в кабине самолета, механиче
ские устройства управления летательными аппаратами,
электрические управляющие устройства аварийных си-
стем. Результатом воздействия помех на систему управ-
ления может также явиться преждевременный износ под-
шипников или сокращение срока службы рулей управ-
дения . самолета, аварийный сброс крыльевоrо топливно-
[о бака (при случайном срабатывании электрическоЙ си-
стемы сброса).
.После этоrо следует или определить пороrи срабаты
ванця (операция 4), или оценить степень ухудшения pa
боты прl1 воздействии помехи.
Так как помехи обычно не воздействуют 'непосредст-
венно на оконечные устройства, нужно знать наиболее
чувствительные РП, с которых сиrналы поступают на
данные устройства. К таким РП, например, относятся
антенна и входные цепи УВЧ и УПЧ в суперrетеродин-
ном приемнике, чувствительные усилители З.У в эвм
(операция 5). При этом также оценивают минимальные
уровни помех, ухудшающие работу УСТРОЙСТВ' (опера-
ция 6). "
Полосы частот, о которых rоворилось, можно оценить
с помощью rрафиков зависимостей уровней излучаемых
и вОспринимаемых помех от частоты (рис. 1.3). Частот-
l-Тый диапазон основных ИП и РП лежит в пределах
300 1010 rц, что составляет 7,5 декад (порядка 24 ок-
тав). Некоторые ИП занимают значительный частотный
диапазон, ПОСКОЛЬКУ, по видюiому, либо перестраив,ают-.
ся по частоте, либо являют я импульсными устройства
ми.. Аналоrично можно оценить и ширину полос частот
РП. Некоторые ИП являются фиксированными по часто-
те . (например, цепи питания переменноrо тока чаGТОТОЙ.
400 rц), а некоторые РП занимают узкий Щlапазон ча-
стот (например, УПЧ).
Данные о полосах частот можно фиксировать также
в виде таблицы, матрицы или наносить на перфокарты
для последующих расчеТQВ на ЭВМ.
80
t"
..... /' tJ
у
!::-.
s:'i J<
О
"'
!>< "=!
!:i
"''''
. M
;15 Yf!..'12 y:;:q,
!:!; 80 rpUС/'/Ншr УЛ'l/ fg стВ/'Id JЙ!.зiJурноii
N CUCтC/'Ibt f...,..... .. I рfZtluоr/6я3fl. ткан' I РЛС
'" "Лорtz .. '11 II , /tpUCI'fH/U( КО С!lЯJНOll '-JI -,;
::i I ....
'"
"" 120 I Лрut:l'fнuкl/КВ IJO/coтo"(cp
ио 1 И0 3 3'10" 3-105 3-105 ио? 3-108 ио!!
. 1О ] 7 то" 105 l,IocтUтo,rq то 8 ш9
Рис. 1.3. Частотная карта-источников (зачерненные отрезки) и ре-
цепторов (заштрихованные отрезки) помех для типовой авиационной
системы.
187
HcmOf/Hи:K Т Т Т OtnO/'lt'P...
17!!(!!.f1ни:Я.40fJrl/ I 'lIреtlqтVшr. УКВ . L...LL. t
- КО сВлзнои: C!R3bL I'Icтco '!::.
l'Iоtlflllятор РЛС ----/" локатор 1*
llt'Pctlflт UK l/UфРО"ЫХ 'ilflHHbIX :::=" 7 ..
ЛРUt'I'fНUК t(UфРОВЬ/Х шннtJlХ I ;;
iff[ЩlCl{лuтслu lul ' l07
Лршfор ОЛО3НfliJflНUЯ
nРUНf1ilnсжностu !>о
.
57
'"'
93
27
"',
"5
13
Анализируя рис. 1.3, можно сделать следующие B'Ы
БОДЫ:
. все ИП имеют более высокие уровни мощности,
чем уровни чувствительности всех РП (соблюдается не
всеrда) ;
Полосы частот некоторых ИП лежат в частотном
диапазоне потенциальны:х; РП или перекрывают ero;
полосы частот некоторых ИП не попадают в диа-
пазон частот потенциальных РП, однако помехи MorYT
с'оздаваться по побочным каналам;
различие уровней ИП и РП может быть относи-
Te}IbHO небольшим (например, 30 дЕ между цифровым
устройством передачи данных и видеоусилителем}. . Пр н
этом ВЭМП являются маловероятными. При большом
различии уровней (например, 140 дЕ между модулято-
ром радиолокатора и приемником системы «Лоран О»)
вероятность возникновения ВЭМП существенно возра-
стает.
В системе, отображенной на рис. 1.3 (все пары не
показаны), существуют 136 пар ип РП, однако число
наиболее вероятных пар невелико. Метод уменьшения
числа пар ип РП будет рассмотрен далее.
Определение полос частот. В действительности причи-
ной мноrих ВЭМП является воздействие излучений ИП
вне рабочей полосы частот, которые попадают в рабо-
чую -полосу частот РП, или наличие у РП побочных кана-
лов, воспринимающих помеху, создаваемую ИП в ero
рабочей полосе.
При проrнозировании ВЭМП следует исполыювать
заранее известные данные И}IИ определить их с помощью
измерений. Еслй такие данные отсутствуют, то можно
воспользоваться математическими моделями, разрабо-
танными дЛЯ ИП и РП, близких к рассматриваемым.
Иноrда можно предсказать поБОЧJIые полосы частот.
Однако, если разность основных частот ИП и РП превы--
шает одну декаду (ошибки в определении уровней MoryT
составлять 30 5Q___Б), это не rарантирует достоверность
проrноза, поскольку возможно возникнОвение паразит-
ных резонансов и rармоник высших порядков.
Определение возможных путей распространения
БЭМП. Связи между ИП и РП MorYT оказаться весьма
СЛОЖНQIМИ и мноrочисленными.
Основываясь на примере возможных путей распрост-
ранения в.эМП, обусловленных излучением (ПИ) и про-
водимостью (ПП) (рис. 1.4), классифицируем их. Пути
ПИ: антенна антенна, антеЩ,lа блок, антенна про-
вод, блок::----- антенна, блок провод, провод антенна,
провод блок, провод провод, блок блок. -Пути ПП:
провод провод, сопротивление общеrо заземления,
внутреннее сопротивление общеrо источника.
Методы защиты от ВЭМП. Защиту от ВЭМП можно
предусматривать на стадиях проектирования, монтажа
и эксплуатации оборудования и систем. Следует р'ас-
сматривать .все возможные методы защиты, даже если
некоторые из них. не будут использованы при решении
)!а ной проблемы. Необходимо учитывать ширину луча,
. усиление, диаrрамму направленности и поляризацию ан-
. тенны, сопротивление связи, уровень утечки из-за непол-
Hor0 экранирования лока, заземление экрана блока, эф-
фективность экранирования блока, заземление экраниру-
ющей оплетки кабеля, экран К;:Iбеля, сопротивление на-
rрузки схемы, сопротивление источника сиrнала, экран и-
I ил
!/cтjlOиcт!Jo
отощшжеН{JЯ
L/НФОjll1df/LШ
а)
Лjlо!Jшl qoeo{J Hfl/J7e льныr]
оtJщсе ооп
/lот{J!JЛСНL/е
(Зdзеl1леНLfЯ)
tJ)
Рис. 1.4. Основные пути распространения ЭМП:
а ыежду антеннами, блоками и проводами (ПИ); 6 за счет проводимо-
сти (ПП).
рование OTceKOB, величину утечки через проводники; по
лосу частот ИП, rармоники ИП, паразитные излучения
ИЛ, потери передачи фильтра, потери в свободном рро-
странстве, использование экранирующих прокшщок, co
прс;>тивление заземления, экранирование rрупп 'I(аб лей,
время нарастания и спада, длительность и частоту сле
Дования импульсов, избирательность, побочные каналы
приема и восприимчивость рецептора, eMKOCTHY связь
между проводииками и кабелями, экранирование ПРОБО-
дОВ и кабелей, ориентю. ию ПРОБОДЩЗ. .
1.2. МЕТОДЫ ОТБОРА ПАР ИСТОЧНИК ПОМЕХИ РЕЦЕНТОР
пОМЕХИ
Перед окончательным этапом проrнозирования
ВЭМП отбирают несколько наиболее вероятных пар
ИЛ РП, а затем только для них проrнозируют нали-
чие ВЭМП. Такой метод наиболее удобен.
Процесс отбора заключается Б- следующем:
составляется матрица всех комбинаций ИП РП,
причем в матрицу заносятся данные об уровнях помех и
чувствительности рецепторов незави,СИМО' от их диапазо-
на частот; . ..
отбирщотся пары по амплитуде (отбор является
неточным, так как при этом не учитываются частоты);
отбираются пары по Ч1'lстоте, при этом учитывают-
-j:Я уровни помех в основной и побочной полосах частот;
отбираются вары с учетом их пространственноrо
расположения и потерь распространения.
Рассмотрим процесс отбора, используя исходные дан-
ные из диа.rраммы рис. 1.3.
Составл-ение матрицы (табл. 1.1) включает запись:
всех возможных ИП в первую строку матрицы;
. всех возможных РП в левый столбец матрицы;
различий уровней без учета полос частот в столб-
цыматрицы .
; в матрицу 'не заносятс.я данные о передатчиках.и при-
емниках, _ предназначенных для совместной работы.
.Отбор по амплитуде (табл. 1.2). Для каждой из пар
ИП РП возможны следующие ситуации: ' . .
1. Помеха в основной полосе настот ИП и РП (слу-
чаи 00) (рис. 1.5, а). Дцапазон частот излученця ИП
полностью перекрывает диапазон РП. (При этом для
РП полосу рабочих частот необходимо уве.личить с каж-
доrо края на 20%. Для полосовых усилителей полосы
частот увеличиваются на одну октаву.) Если перекрытие
существует, то в верхнюю левую часть соответствуюiцеrо
квадрата табл; 1.2 записывают поправку О дБ, в f!ИЖ'
нюю ч1'lсть Toro же квадрата записывают данные из
табл. 1.1. ..
2.3. Основное излучение ИП попадgет в поБОЧН1)IЙ' ка-
нал приема РП (случай ОП) и побочное излучение
ИП-'------В ОСltОВНОЙ канал РП (случай ПО) (рис. 1.5,6).
При этом необходимо определить,. существует ли для
каждой пары Тflбп. Ц перекрытш щ) Н'lCTQTe в пределах
Таблица 1.1
,
Р;i3иица в мощностн ИП Н чувствительности РП, дЕм
РП
источник
ПИТttl1НЯ,
400 rц
передатчики
, 'ци.фровьiх I
КВ
д--знных .
УКВ
tистема
«Такан»
приборы
.опозна.
ваиия
ВЫсото-
мер
метеоло-
катор
модуля-
тор РЛС
,
Приемиик цифровых 65 I 45 40 55 55 65 65 35
данных
Видеоусилитель 1 80 30 60 55 70 70 80 80. 50
Видеоусилител-ь 2 80 {ЗО 60 55 70 70 80 80 50
ЭВМ* 65 15 45 40 55 55 6'5 65 35
УПЧl 155 105 135 130 145 145 155 155 125
УПЧ2 140 90 120 115 130 130 140 140 110
УПЧр 135 85. 115 110 125 125 135 135 105
Система «Лоран D» /- 170 120 150 . 145 160 160 170 . 170 140
Приемник КВ ..170 120 145 160 160 170 170 140
Приемник УКВ 175 125 155 - 165 165 175 175 145
Система «Такаю> 170 120 150 145 . 160 170 170 140
Приборь! опознавания 165 115 - 145 140 155 165 165 135
Высотомер 170 120 150 145 160 160 170 140
Приемник РЛС 170 120 150 145 160 r 160 .. 170
Электровоспламеняю- 80 30 60 65 70 70 80 , -80 50
щее устройство 1 *) 80
Электровоспламеняю- 30 60 55 -70 70 80 80 50
щее устройство Q*)
,
Число ко мбинаций ИП РП J36
*> На рис. 1.3 не показаны. По Qтечественной классификации диапазоны КВ, УКВ обозначаются ВЧ, ОВЧ.
(П рцм. рвд.)
ОДНОЙ декадыI от tраНИЧНbIХ частот ИП и РП. tсли раз
нос частот не превышает одной декады,. то Б верхнюю
левую часть соответствующеrо квадрата табл. 1.2 запи
,
(/)
1 tlCKUiJU
1 iJCKuUd
\
<,
Q)
. . t'TX>f'нx
f'rx<fqx
/1
""'::1
оп
оп
/jf <1 t'JвKf1i!f1
6) "по
J{5
'1:'5
"frx<fnx frx>fпx
"
I I .
"'>1 -..:] -..:]
Af
ПП 1ucKuiJu<Af<ZacKuubl
8)
I !о скщУи )о I l.t uCKUb' d» I
/J,1f'ЯL пL пн ' 10!'нн
А -r > Z uсщ86/
( !JP 150 iJб )
Рис. 1.5. ПЯТЬ ситуаций при АОП:
а ситуация. 1 (00); б ситуация 2 (ОП) и 3 tПО); 8 ситуация 4 (пп);
е ситуация 5; fRL(fRH) инжняя (верхн 5I я) частота иастройкн приемника.
сывается поправка 60 дБ, в нижнюю правую часть за-
писываются данные из табл. 1.1 с учетом поправки
( 60 дБ).
4. Побочное излучение ИП попадает в побочный ка-
нал приема РП (случай ПП) (рис. 1.5,в). В этом случае
для учета перекрытия по частоте полоса ИП должна
.
Т а б л и ц а 1.2,
Поправка и результирующий уровень ВЭМП, дЕ . .
,
РП передатчики
источник I система пр и6оры метео- модулятор
llитаJ{ИЯ цифровых I «ТаJ<аи» опозиава высотомер локатор РЛС
: 400 [ц данных 1(В УКВ ния
Пр емник цифровых
данныx
Видеоусилитель 1
Видеоусилитель 2
ЭВМ
УПЧl
I 65
1 . о
80
1: о 80
I О.
65
' 150 5
I I I I 1: I I о
35
I о I о I I I '1 :1 о
30 60, 50
1 о I о I .1 I I .\. о
30 60 50
1., о \ I . I I
" I I о
15 35
l БО, 45 .\ О I ;.1 l' t 150 5 ' 150 5 t 6O"
135 65
I о ' 60 1 12O ' 12O ' 12O I 1" I
.' 120 55 10 10 20
I 1 60 ,. 60 5!> ' 60 1 60 1 120 1 120 J
. 55 , 65 65. 15 . 15
.
I о ' 120 I ' 150 1 I5(il 150 1 150 I о
120 30 . 10 10 .20 . 20 :. 140
УПЧ2
УПЧр ',.
I
,.
Система «Лоран D»
l i50
20
Приемник КВ ' 150 20 1 60 I 1 60 1 120 1 12O \ 120 ,\ 150 20 '\ 60
. 60' . . 85 40 . 40 . 50 . : 80
I
Приемник УКВ 150 . 60 60 I 60 60 60 60
20 95, 95. 105 105 115 115
..
Система «Такаю> 150 120 60 60 60 60
20 30 85 100 . 110 110
..
'-
Приборы опознавания 150 120 60 О 60 qO
20 30 80 155 105 105
Высотомер 150 12a 60 60 . 60 60
20 3D 85 100 100 110
Приемник РЛС 150 120 60. o 60
20 25 100 НЮ 100
,
Электровоспламеняю- О О О О О О О ' о О
LЦee устройство 1 80 30 60 55 70 . 70 80 80 50
Эл ктровоспламеняю О О О О О О О I 'а о
щее устройство Q 80 30 60 55 70 70 80 80 50
Т а б л и ц а 1.3
Поправка и результирующий уровень ВЭМП, дВ
передатчики
РП источник . система приборы
1 метеоЛО модулятор
питания, цифровых 1 сТакаи» опозна высотомер катор РЛС
400 [ц I(B УКВ вания.
данных .
Приемни цифровых \ о 65 1 I 1 ., 1. I 1 8
данных 27
Видеоусилитель 1 \0 I о ' 35 I I , \ 1 1 4.
80 30 25 46
Видеоусилнтель 2 I о I о 1 35 1. 1. I I I 1 4
80 зо 25 46
,
ЭВМ I о \ I \' , I I I 1 8
65 27
УПЧl I О 1 40 I o I 1 I 1 ., 1
5 30 105
УПЧ2 I I I о 120 I '1 I I I 1.
УПЧр 1 \ \ зо ' 10 ' 40 I I , I
25 40 25
Система «Лоран D» I о ' 46 I I I I 1 ' 44
20 84 . 96
Приемник КВ
\ I о 20 1.........40 20 I
1 35 50 I
\ 25 25 \
\ 58
22
,
Приемник УК:В зо зо 52 20 32 32
65 75 23 95 83 48
-
Система «Такаю> 10 зо зо 25
75 .70 80 85
Приборы опознавания 20 55 25 20
60 100 80 85
BЫCOTo ep зо зо 25 зо
55 70 75 80
Приемник РЛС 35 35 зо
65 65 80
Электровоспламеняю- l' о I З I З 1 10 ' 66 12"'
щее устройство 1 80 - 57 52 70
"
Электровоспламеняю- 10 I З I З ' 10 ' 66 I
щее устройство Q 80 57 52 70 12
быть смещена относительно полосы РП на 1 2 декады.
При отсутствии переI>-РЫТИЯ в верхнюю левую часть со-
ответствующеrо квадрата табл. 1.2 записывается по-
правка 120 дБ, а. в нижню'ю правую записываются
данные из табл. 1.1 с учетом поправки ( 120 дБ).-
5. Помехи, излучаемые источниками МОЩ8ЫХ полей,
электромаrнитных импульсов и'др. (рис. 1.5, е). Если при
этом полосы частот ИП и РП смещены друr относитель-
но друrа более, чем на 2 декады (рис. 1.5), то в табл. 1.2
вносится поправка ( 150 дБ). '-
Отбор по амплитуде позволил уменьшить число воз-
можны.х пар ИП РП со 136 до. 93. При этом также.
были уменьшены уровни помех для 57 пар. Наиболее ве-
роятны помехи у пары передатчик системы «Такаю>
приемник прибора опознавания принадлежности
(155 дБ). У всех остальных пар уровни помех составля-
ют не более 115 дБ. .
Отбор по частоте. с.ледующим этапом в процессе от-
бора 'является дальнейшее сокращение пар Ип РП
учетом двух возможных случаев:
. 1) расстройка между ИП и РП отсутствует (их поло-
сы существенно перекрываются);
2) расстройка между ИП и РП значительна., и. по"..
этому в полосу РП попадает небольшая часть мощности,
излучаемой ИП. ..
; в случае 1 полоса частот РП может быть:
равна или больше полосы ИП (BR===B T ); РП при-
нимает всю излучаемую мощность и поправку вносить
не требуется; . - .
меньше полосы ИП (BR<B T ); РП принимает
только часть йзлучаемой мощности, что учитывается по-
правкой'по полосе. Эта поправка для t!f===O зависит от
'соотношения полос:
СР (М == О) == k 19 (BR/B T ) дБ, (1.1)
rде B R и ВТ полосы. частот РП и ИП ПО уровню 3 дБ,
[ц; k постоянная для данной пары ИП РП *>, напри-
M p, k== 10 для шумоподобных (HeKorepeHTHbIx) излуче-
ний, k==20 для импульсных сиrналов или переходных
процессов (KorepeHTHbIx излучений). :
'*1 См. «3лектромаrнитная совместимость радиоэлектронных
средств и непредиамеренные помехи. Вью. 1. Общие вопросы ЭМС.
Межсистемные помехи». Сокр. пер. с анrл. Под ред. А. ,Н: Сапrира,
М., «Сов. радио», 1977, с. 72, табл. 2.1. (Прим. ред.)
Пример 1.1. Приемник системы «Лоран D» (рис. 1.3) имеет по-
лосу BR 10 !<rц, модулятор РЛС имеет полосу излучения 1,5 мrц,
т. е. BR<B E : Поэтому приемник «Лоран D» прииимает только часть
мощиости,. излучаемой РЛс. Так как модулятор излучает KorepeHT
иые импульсные сиrналы, то в (1.1) k 20, и CP(M O)
. 20 Ig (10.103/1500.103) 44 дБ.
Таким .образом, после BToporo этапа отбора для пары модулятор
РЛС приемник системы «Лоран D» (уровень помех соrласно
.табл. 1.2 составляет 140 дБ) в соо-tifeтствующий квадрат табл. 1.3
записывается поправка ( 44 дБ), и результируwщий уровень ВЭМП
составляет 140 44 96 .дБ.
АЩlЛоrично примеру 1.1 отбираются по частоте пары
ИП РП и результат заносится в табл. 1.3. Отбор по
частоте позволил исключить еще 37'пар ип РП, а так-
же уменьшить уровни пом х для 45 пар. В результате
данноrо этапа отбора только для. двух пар из оставшйх
ся (с:еязной ВЧ передатчик УПЧ 1 и 2) уровни ВЭМП
превышают. 100 дБ.
Учет потерь при распространении ЭМ" (переходно
ro затухания). На предыдущих этапах отбора не учиты
валось влияние пространственной изоляции для OCTaB
шихся пар ИП РП. При этом предполаrалось, что пе-
peX )ДHoe затухание между ИП и РП отсутствует, а это
не соответствует действительности. На данноМ этапе CHa
ча.IIа определяют пространственное расположение пар
ИП РП, а также расположение ближайших с 4 тен, бло
ков, отсеков, переrородок, монтажныIx жrутов, кабелей
и т. д. Затем выявляют пути распространения ЭМП дЛЯ
каждой из оставшихся. пар. Поле излученной помехи мо-
жет быть ближним и дальним. В процессе отбора учиты
ваются дальние поля, которые в меньшей степени под
вержены изменениям.
Т 1j б л и ц а 1.4
Формулы для расчета потерь при распространеиии
ЭМП Езлучения
. РП
ип
антенна
I блdк
пр ОБОД.
Антенна
Блок
Провод
201g (лR/4rtdiщ)
10 Ig (A B /4rtd1: R ) +аК
10 Ig ( lR W R ) I См. rрафик
4rtd2 рис. 1.6
ER
на
в табл. 1.4 приведены формулы для учета потерь при
распространении ЭМП, в которых: 'A R длина волны,
СОQтветствующая наивысшей частоте 'приема рецептора;
d ER расстояние от излучателя (антенны, .блока или
проводав ) до рецептора (антенны, блока или проводав ) ;
Ав площадь поверхности блока РП, повернутой к ИП
(антенне, блоку или проводам) ; К минимальная эф
фективность ЭКР lНирования металлическоrЬ блока, дБ;
К == 10 и 40 дБ при воздействии маrнитноrо поля и элект
рическоrо (или электромаrнитноrо) соответственно;
а==2 при связи между металлическими блоками; а== 1,
если излучатель не является блоком; lR"""'" длина кабеля
(провода) , являющеrося РП; WR разнос выходящих и
входящих проводав, являющихся РП. '
Пример 1.2. Передатчик системы «Такаю> И приемник рпс
(9,3 ffц, Л==О,032 м, табл. 1.3) являются потенцнальной парой
ИП --т РП С уровнем помех 65 дБ. На борту самолета они разме-
щены на расстоянии 10 м один от друrоrо. Потери при распростра-
нении ЭМП учитываются для пары антенна антенна по формуле
(табл. 1,4):
L>20Ig ( 0,032 ) == 72ДБ.
4n.l0
Таким образом, эта пара ис!{Лючается из дальнейшеrо анализа,
так как потери превышают 65 дБ.
Пример 1.3. Провод питания от сети переменноrо тока с напря-
жением 115 В и частотой 400 [ц, длина KOToporo 1==3 м, расположен
на расстоянии d ER ==30 см от скрученной пары, идущей к приемнику
цифровых данных. Мощность источника питания составляет 70 дБм
(10 кВт), сопротивление наrрузки R 1 Ом. Соrласно табл. 1.4 для
пары провод провод следует воспользоваться rрафиком на
рис. 1.6, Тоrда
( 50.3 ) .
С;;::'97 дБ 20Ig ==83 дБ.
30.1
fрафик (рис. 1.6) приведен для параллельных нескрученных
проводов, поэтому полученное значение потерь является заНИJКен.
ным.-Однако так как оно превышает уровен.ь помех (65 дБ), то эта
пара ИП РП также ис!{лючается,
Учет потерь при распространении ЭМП позволяет
уменьшить число возможных пар ИП РП (в рассмат-
риваемом примере таких пар 56) до нескольких. Следу-
ет иметь в виду, что результаты TaKoro расчета являют-
ся ориентировочныIи..
В последующих rлавах будут рассмотрены более точ-
ные модели проrнозирования ВЭМП и .методы снижения
.0
'<
20
Без
"o
50
80
104 3-10'; 105 3-105 106 5-'108 107 5'107 1083'108
'1dcтoпlu,rlf
Рис. 1.6. Потери при распространении ЭМП дЛЯ пары параллельных
. Пр'оводов (R 50 Ом):
1) 1 10 м, d l см или 1 1 м, d l мм; 2) 1 2,2 м, d l см; 3) 1 1 м, d l см
или l O,l м, d l мм; для друrих 1, d, R кривая 3 справедлива с учетом
поправки 20 Ig (50 lfdR). .
уровня помех. Если в систему добавляются .экраны, за-
земления, фильтры и т. д., то рроцесс проrнозирования.
ВЭМП следует повторить с учетом вводимых элементов.
1.3. ПОМЕХИ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ИМШТJlЬСНЫМИ
. ПЕРЕХОД ЫМИ ПРОЦЕССАМИ В ЦЕПЯХ
К ВЭМП можно отнести помехи, возникающие при
различных переходных импульсных процессах, деi):ству-
. ющих либо случайно, либо в соответствии с алrоритмом
работы данной аппаратуры,
Частотный диапазон таких помех может быть относи-
тельно узким (менее одной окта-вы) или чаще широким
.(MHoro октав). Уровень их зависит от скважности и дли-
тельности импульса, а также от крутизны ero фронта и
среза. -
В :табл. 1.5 приведены типичные значения параметров
импульсов помех, возникающих при переходных процес-
сах в различных источниках. .
Рассмотрим два типа переходнЫХ процессов (рис. 1.7):
скачок (вниз или вверх) тока (напряжения) до HeKOTO
poro (в том числе нулевоrо) уровня с Оl'раlIИченной
длительностью фронта; провал или импульс тока (напря
жеНия).соrраниченными фронтом И срезом; начальныЙ
Ц конечный уровни помех этих типов MorYT иметь любые
значения, включая нулевое.
т а б л и ц а. 1.5
Частота Длmе.пьность
ИСТОЧННКИ помех повторения,
c l импульса. с
Люминесцентiще лам.nы 102 10 1
Системы зажиrания: 102
на холостом ходу 10 8
В рабочем режиме 103 10 8
Реле и соленоиды обыч. 103 107
lIые
Печатающие машинки 1 10 7
Телетайпы 10 10 7
Коллекторные двиrатели 103 10 8
Вьшлючатели:
настенные' 1O 4 1O 6
станочные .10 3 10 1
Интеrрал Фурье и преобразование Лапласа позволя-
ют определить спектр импульса или скачка (рис, 1.8).
Скруrление фРОl:Iта и среза импульса и придание им фор-
,.ITRj.o(
е2 =Ю: . 1
. I
. I z1e eZ e1
I '{ '
, I
е1 .
I l'fId)(ЛОII=z1е/'i"
I I
- I I
I I
t 1 tz
а;
Рцс. 1.7. Типы переходных процессов:
а скачок; б импульс.
:'-jX'f'l<
,. I
e2 ' т ' I
I .1 I
: I тl I I 1.
J Ii"i I I "»-1
I I 1. I
е, 1 1 I "'::]
1 I I I
I I I I
) 1, I I I
tz t, to t1 tz
О)
мы, соответствующей закону COS 2 1p, позволит получить
оrибающую спектра помех с наклоном 60 дБ/декада.
Импульс такой формы значительно меньше влияет на
РП.
При опред лении ширины спектра помех целесообраз
но по:льзова!ься понятием «относительная ширина спект-
р-а помехи», т. е. ширина спектра относительно полосы
прЬпускания РП. Будем различать относитеЛЬНQ широко
::
€}
<\)
Zo
,
о
40
0,1
'(H
0,3 м!.. I .ff.. 10
'(Н 'Сн 'Сн 'Сн. 't'R 't'R 't'R
l/ocтoтu
OJ
о
20
40
50
0.1 0,2
r-r
м J... Ll..ff.. 10
't'... ",,,,.. 'G
ЧастО{lЩ
о)
Рис.. 1.8. Распределение амплитуд rармонических СQставляющ х пе-
реходных процессов типа скачка оцюсительно уровня 2"т!!е/4n 2 (а).
и. импульса с. конечными длительностями фронта и среза относитель-
но уровня 't'!!e (6).
полосные и относительные узкополосные помехи (в даль-
нейшем слово «относительно» для краткости опускается).
Широкополосные помехи. При полосе пропускания
РП B R «:.I/r (В 2 на рис. 1.9) напряжение и св , наводимое
в РП, определяется с помощью интеrрала свертки, кото-
рый с учетом ап.проксимации можно привести к виду
. siп 'л/"
U СВ == С ТR .tt .e eJ:n:f't B R -, -
л/"
что для BR==B2 1/1: дает
U СВ == с ТR 1:!1еВ R,
(1.2)
rде СТR коэффициент связи ИП и РП. При этом
(sin nfт:)/nfт: 1, а коэффициент .сдвиrа фаз e JnfT отно-
сительно постоянен;
Из рис. 1.9 видно, что уровень и форма импульса по-
мехи опреде.[IЯIOТСЯ полосой ПрОIIускания РП.
Мощность BHYTpeHHero шума приемника, приведенно-
ro к ero входу
N R [BTJ,==FkTB R ==-4.10 21FBR'
rде F коэффициент шума приемника;
==4.10 21 Вт/rц (при Т==З00 I().
(1.3)
а kT==
..
tC
l/ocтoтo
Рис. 1.9. К понятию относительно узко- и широкополосных помех.
Ширина спектра перехрдноrо процесса ( ) по отношению к по-
лосе пропускания РП ( ).
При входном сопротивлении приемника Z напряже
ние BHytpeHHero шума .
U R '== YZFkTB R .
(1.4)
Соrласно (1.2) и (1.3) для широкополосноrо ИП отноше
ние помеха/шум на входе РП
и св C TR 1:l1eB R i
'== YZFkTB K v B R .
R R
Расширение полосы делает РП более чувствитель-
ным к помехе (пока B R < 1/1:). I(оrда BR стремится
i к 1/., большая часть составляющих импульса с энерrией
около 90% будет попадать в полосу пропускания РП
(рис. 1.10).
узкополосныe помехи. ДЛЯ BR-:::P 1/1: (В1 на рис. 1.9)
практически вся мощность помехи .попадает в рецептор,
следовательно, напряжение помехи
U CN '== Ст,R 1'1 е , (1.5)
Дальнейшее увелиЧение полосы проп)'скзния РП не влИ-
яет на уровень U CN . В ЭТОМ случае отношение поме-
ха/шум
U CN
U R
С т R Де
Y ZFk'TB
к
't'V B R '
т. е. обратно пропЬрционально квадратному корню из
полосы пропускания RR.
о О
5 2
4
5
8
0,1 0,2 0,5 .L .I.E. Л !!z.
TT.Z'TTTT
ЛОЛQСU пролускшшя' РЛ О,.
Рис. 1.10. Уровни помех в РП от
узко И ШИРОКОПОЛОСНЫХ источни-
ков помех.
, r "
I ( .fБR
--jl<o/OR \
"-
/. I "-
I I I ,
Itи.ЩJО}(ОЛОЛОС !lзкопОЛОСНl1/(l
Нl1Ш ЛОI'fСХIl пOI'fCXIl
.
1O
)
D,1 !!d. М!... 23510
.... '( 'с ?" Т?" "i'
Полоса лролускuния РЛ Он
Рис. 1.11. Отношение поме-
ха/шум в РП.
Из рис. 1.11 видно, ЧТО увеличение полосы РП также ве-
дет к снижению'еrо ВОСПРИИМЧИВОСТИ. Однако такой спо
соб уменьшения уровня помех неприемлем.
Одновременное воздействие широко и уекополосной
помех. При воздействии одновременно узко- И широко-
полосноrо ИСТОЧНИКОВ рецептор будет вести себя незави-
сима по отношению к каждому из них так, как было опи-
сано.
Пример 1.4. Пусть люминесцентная лампа (источник 1) излу-
чает импульсную помеху с уровнем 110 дБмкВ/м при 't' O,5. мкс.
Коэффициент связи РП и ИП CTR зо дБ. Двиrатель внутренне-
ro сrорания (источник 2) излучает помеху с уровнем 90 дБмкВ/м
при средней ширине импульса 't' 1 О нс. В этом случае также С т R
зо дБ. Рецептором является усилитель быстродействующей ЭВМ
с полосой пропускания 20 мrц. Определим уровни помех на ero
ВХоде.
По условию задачи, люминесцентная лампа узкополосный
источник ЭМП (BR>I/'t') и уровень помехи дЛЯ ЭВМ соrласно (1.4)
, Uc.N 30 дБ+110 дБмкВ/м 80 дБмкВ/м (10 мВ/м).
Система зажиrания широ!юполо.сный источник (Bn<Ur) и
уровень помехи соrласно (1.1)
и ов "", зо дБ+20 Ig 't' В п +90 д мкВ/м==46 дБмкВfм (200 MKBfM).
Степень влияния таких помех будет определяться 'чувствитель-
ностью усилителя. ЭВМ..
.rлава 2
ЭКРАНИРОВАНИЕ
2.1. ТЕОРИЯ ЭКРАНИРОВАНИЯ
ЭкраНИрОВЩIИе как средство борьбы с ЭМП приме-
няется для таких элементов РЭС, :Которые MOryт быть
либо источниками, либо рецепторами помех. Настоящая
rлава посвящена экранированию радиоэлектронной. ап..
паратуры на всех уровнях, начиная с отдельных компо.
нентов (реле, усилители и т. д.) И кончая подсистемами
и системамй (здания, самолеты, автомобили и т. д.).
Экран, образованный металлическим барьером, мож-
но анализировать при помощи :J{aK теорqи поля, так и.
теории цепей. В настоящее вр мя теория поля использу-
ется шире и поэтому будет здесь применена.
Электрическое (Ев, Ет) и маrRитное (Н Ф) поля во-
Kpyr вибратора описываются урав ениями
Ee==ZokSine[ ( 2 ' ycos( 2 ' ())f)
2 ' .siп ( 2 ' ())f) + cos ( 2 ' ())f)]; (2.1)
Ет == 2Zo kcos е[ ( 2 ' У cos ( 2 ' ())i) +
+ sin ( 2n, ())f )] ; (2.2)
2n, д
Н Ф == k sin е [ sin ( 2nr ())f ) +
2nt' д
+cos.( 2 ' ())f)] , (2.3)
rдеZо == ЕеfН Ф == 377 Ом волновое сопротивление сво-
бодноrQ пространства; k == Il72r'A, 1 ток в IJроводнике
длиНОЙ .l; 'А длина волны, соотвеrс;твующая частоте
0). 21tf; r расстояние ат проводника до точки в
пространстве: е уrол поворота радиус-вектора r OTHO
сительна нормали; t время.
Заметим следующее:
1. Коэффициент k содержит мн'ожитель l/r и, следо- .
вательна, уменьшается по мере удаления от ист.очника.
2. Условие 'A/21tr== 1 (т. е. r=='A/21t) характеризует
rраницу между дальней и ближней зонами.
бlll5ратор
Ее
) )
НФ
1
и
-=-
d}
Ео
Ранка
} J)
flф
и
О)
Рис. 2.1. Излучатели электрическоrо (а) и маrнитноrо (6) полей.
3. При r-::Р'Л!21t (дальняя .зона) имеет значение толь-
ко последrreе слаrаемое (2.1) и (2.3) и волновое сопро-
тивление Zo == Ее/Н Ф == 377 Ом. Эта зопа называется зо-
ной излучения или зоной плоской волны. .
4. При r<f;.'Л/21t (ближняя зона) следует учитывать
ТОЛЫЩ первое слаrаемое (2.1) и (2.3) и волновое сопро-
:rИБление Ее/Н Ф == Zо'Л/2nr-::РZо. Этот случай соответству-
ет электрическому полю или полю BbIcoKoro волновоrо
сопротивления (относительно сопротивления излучения).
5. Если вместо KopoTKoro проводника (вибратора) с
высоким сопротивлением в качестве излучателя взять
рамку с низким сопротивлением, то в уравнении (2.1)
первым слаrаемым можно пренебречь. Тоrда волновое
<;опротивление в ближней зоне Е е/ Н Ф' == Zo2nr/'A; случай
соответствует маrнитноМ:у по ю или полю низкоrо вол-
HOBoro сопротивления (относительно сопротивления из-
лучения) .
Рис. 2.1 ИЛЛЮС'i'рируеТ Два 6СJtедни:х случая. rlервыЙ
из них (рис. 2.1, а) соответствует прямому .короткому
проводнику (вибратору), в кощром ток ВЧ мал (СQПРО-
тивление источника велико). Волновое сопротивление
вблизи TaKoro излучателя велико, и в структуре поля
ZO,OH
101(
1!(
r' ....
'C$ ........... 1
' "?:
V,..2 ...... 1--- 1"--"- Zo=377011
ближняя ЗОНll 2
117- ....... ...J
1,...0-
" EB,..,1/ .... ....... Дальняя ЗОНll
3 .
J!(
300
100
30
10
0.1
0,2 0.3 0,40,5 0,7 1
P=J.JZ1i
2
3 ft {1
Рис. 2.2. Зависимость волновоrо сопротивления от расстояния до из-
лучателя; .
1 электрическое поле или поле с высоким волновым сопротивлением; 2 Е
и Ij изменяются по закону I/r; 3 маrнитное поле или поле с низким BO<I-
новым сопротивлеиием.
преобладает электрическая составляющая, которая по
мере удаления от излучателя уменьшается быс рее
О/r З ), чем маrRитная (l/r2), и, следоват льно, уменьша-
ется волновое сопротивление, асимптотически прибли-
жаясь к Zo в дальней зоне. Рис. 2.1, б соответствует
источнику с низким сопротивлением, преобладанию 1\1:ar-
нитной составляющей и росту сопротивления по мере
удаления от источника с 'асимптотическим приближением
к Zo==377 Ом в дальней зоне (рис. 2.2).
Плоская волна, падающая на экран (рис. 2.3), на tpa-
нице области, А частично отражается, а частично прохо.
дит через экран. Амплитуды обеих составляющих зави.
сят от поверхностноrо сопротивления материала, из кото-
poro выполнен экран, и волновоrо сопротивления (для.
падающей волны).
Прошедшая волна распространяется почти' в том же
направлении, что и падающая, но часть ее поrлощается
в материале экрана. На rранице области В волна вновь
частична отражается, а частично проходит в эту область.
В результате в экранируемое про.странство попадает
энерrия, оставшаяся после отражения на rраницах обла-
стей А и В, и после поrлощения в материале экрана
(отражением на rранице В в большинстве случаев мож-
но пренебречь) .
ее
Ly
;;J
Н;:
с 1 кршшр!/еное
простРОllстlJо
ОМ:ШlI.ее лростРf1lfстlJо
ЗКРОII /(olle'lllol/ тОЛЩlШЫ
Рис. 2.3. Экранирование плоской волны.
Экранирующий эффект для плоских .волн леrко рас-
считать. Каждый из перечисленных факторов, влияющих
на эффективность экранирования, рассчитывается от-
дельно, а полученные результаты СУММtlРУЮТСЯ:
S[дБ] ==R+A+B, (2.4)
[де R, А, В затухания при отражении,. поrлощении и
внутреннем отражении соответственно, дБ. .
Эффективность экранирования можно также опреде-
лять как
s [дБ] == 20 19 (Е 1 /Е 2 ),
(2.5)
rде Е 1 . Е 2 "':'" напряженности полей с внешней и внутрен-
ней сторон экрана соответственно, В/м.
.Затухание при поrлощении не зависит от типа aдa-
ющей волны:
А [дБ] == 0,132t VfG , (2.6)
rде t ТОЛЩИlЩ экрана, мкм; f частота, Mru:; o -
электропроводность (относительно электропроводности
Меди. О мед == 1); "'" маrнитНая проницаемость (относи-
тельно проницаемости вакуума или меди Meд== 1)
Решение уравнения (2.6) приведено на рис. 2.4. Как
видно из рисунка, экранирование от НЧ помех значи-
телыю труднее осуществить, чем от ВЧ помех. Затуха-
ние за счет BHYTpeHHero отражения 8 в уравнении (2.4)
..
300
200
5
3
2
1
10 102 103 10" .105 Jо б 107 108 109
l/aoтOI71t:l, П{
. / / ' 1'/ 1'/ /
/// /., /
/ / //
/ л 1'/ I/J / /
. ' / .I. // //
'\; f: .. :\
/ $( /. / t // /
/ . 7/. У/$ /. /
/ .' V , t 1t . ,f r,./ /
/ / {/ > }/ / /
/. / '\,/. f r,. / iIi5 iIi5
/. ' // / '/ 7 t t/ :f.- $
' ' ' / I' 1 11
Z б
I (/ {I / / 3 z
I ;"4 ""о
. -."
100
50
-.:с 30
20
1O
">
Рис. 2.4. Затухание электромаrиитной энерrии при поrлощении для
различных экранов:
сталь; медь; . rайперник (желеЗ0 никелевый сплав).
можно пренебречь, если А>4 дБ. Еслu же A 4 дБ, то
8<0.
Затухание за счет отражения можно выразить через
ОТНОll1ение волновоrо сопротив ения Zw к поверхностно-
му сопротивлению Zb экрана:
R [дБ] 201g (Zw/4Zb). (2.7)
Соrласно этому уравнению затухание велико, если волно
вое сопротивление велико (электрическое поле), а по-
верхностное сопротивление мало (меДН IЙ экран), и Ha
оборот, затухание за счет отражения мало, есл.и волно
вое сопротивление мало (маr IИтное поле), а поверхност-
ное сопротивление вёлико (стальной экран).
атухание при отражении плоской волны можно так-
e выразить как
R [дБ} == 108+ 10 1в (Gjt-tf[Мrl!J). (2.8)
Из рис. 2.5, на котором предстаВJIено решение этоrо u ypaB -
пениЯ, видно, что затухание при отражении шюскои вол-
ны возрастает в области НЧ, а также у материалов с вы-
сокой электропроводностью и низкой маrнитной прони-
цаемоc:r ью . ПQследнее объясняется тем, что поверXlIOСТ-
!!::J 150
'1s
I::<::
100
-
!r"oO
1:;
'"'>
о
10 102 103' 10" 105 108 107 108 109
l/ucтoтa, rц
Рис. 2.5. Зату ание при ОТРllжении плоскоЙ волны..
,
ное сопротивление таких материалов меньше олновоrо
сопротивления плоской волны.
Из сравнения рис. 2.4 и 2.5 следует, что н.а частотах
выше 300 Мfц преобладает затухание за счет цоrлоще-
ния, так как с ростом частоты уменьЦ!ается rлубина npo-
1::<:' 200
"
150
100
Стиль, ,. z 5'1сн
50
О
10 10 Ч 10 108 107. 108 ш 9
l/ucтoтCl, rц
Рис. 2.6. Затухание пр-и отражении электрическоrо поля...
НИЮIщзения ВЧ токов, т. е. увеличивается поверхностное
сопротивление,
.Если волновое сопротивление падаЮIЦей волны зна-
чительно отличается от поверхностноrо сопротивления
9крана, то эта волна существенно отражается. Так, для
электрическоrо поля (рис. 2.6) . .
RlдБ] == 382+ 101g (Оlf3 (lr2) ,
(2.9)
[де r расстояние от ИП дО экрана, мм. Уравнение (2.9)
справедливо пока r 'A/2:rc, T. е. до Toro момента, коrда
150
103 104 105 1О б 107 108 109
l/dcтoтd,rq
Рис. 2.7. Затухание при отр жении маrНИТНOl О поля.
затухание станет определяться уравнением (2.8) для
плоской волны. Поэтому на рис. 2.6 для сравнения -пока
заны две прямые из рис. 2.5. .
I : 1111' I I
I 1111 1 I
.
и)
о}
Рис. 2.8. Однородное маrнитное поле (а) и полцЙ .об'!:>ект ИЗ мате-
риала с !-to 1 в это!vl роле (6).
Для маrнитноtо п-оJ1я .
'R [дБ] ==' 20 19 [(0,462/r) V /l/fG + 0,136r VGfJ/l + 0,354] .
(2.1 О)
Решение этоrо ураJ3нения представлено на рис. 2.7. Из
Hero видно, например, что затухание при отражении от
стальноrо -екрана (r==25,4 мм) R==O дБ на частоте
30 Krn,. rде волновое tопротивлепиеравно поверхностно
му сопротивлению экрана. С ростом частоты затухание
. из заотражения paiTeT, пока r 'A/2'Jt.
8, iJб _
зqо
t--....
1. IIJ I//N
'-...l% (!/3 4 ! /J'!#; ",Jt
250 h . L{-'<>; ""_ ffA {
'>7 I'--... i / I -4 '!
"""'::::::: IL.';'I"'---...../ /.' i/-/!'.
/ "f... ............ -L .'
150 NeOb ./.' 1>< / -...j..J.
::::: .:: ...::; ... r:-......."....i..'
F:: ...... .Ef ль .' 7'" ,.L L
1fЛ{J
17 . v .,:.. .""
МСОЬ .' ....... ......... - ./
.50 '"
..-. /r=lf1 "......v,
О ....... -.,.':.f!.!!!!!!!!. . .............'
10
200
w
/
l1еоь
. t 25,1.;111(11
102
103
10*
105 100
l/dcmomd,rl!
107
108
109
Рис. 2.9. Суммарный эффект экранирования э лектричес!{их и маrНИТ
НЫХ. полеЙ:
электрические поля; плоские волны; . . маrнитные ПОЛЯ.
Сравнивая рис. 2.6 -и 2.7, можно отметить, что экра
нирование; обусловленН'ое отражением маrнитноrо и.
-электрическоrо полей, на НЧ имееТ'различный характер.
Машитное поле (рис. 2.8, а) на очень низкой частоте
можно экранировать, создавая маrнитную цепь с низким
сопрот!'!влением (рис. 2.8, б). Маrнитные силовые линии
пересекают стенки полоrо объекта толщиной t под yr.
лом 900, а напряженность маrнитноrо поля внутри Qбъек-
та меньше, чем снаружи, в /lrf/S,rде /lr относительная
машитная проницаемость материала стенок; s размер,
покаЗRIIJIЫЙ на рис. .2.8,6. Напряженность маrнитноrо
поля в стенках значительно больше, чем в окружающем
пространстве, и rораздо больше, чем во внутренней по
лости. В этом И состоит эффект экранирования (до 50 дБ
на очень низкой частоте).
. .Суммарный эффект экранирования (2.4), определяе
мый уравнениями (2.6) (2.10), для некоторых парамет-
ров отображен на рис. 2.9. Как видно из этоrQ рисунка,
экранирование за счет отражения (за ИСК:!.1ючением Mar
нитных полей) преобладает на низких ча стоrах, а за
счет ПQrлощения на высоких.
2.2. ЭКРАНИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
. .
Для. экранирования электрических полей следует ис
. пользовать материалы с высокой электропроводностью.
Хак следует из (2.9), эффективность TaKoro экрана бес
конечно велика на очень низких частотах и падает с их
ростом.. Экранировать маrнитные поля более сложно, по-
скольку затухание из за отражения равно нулю для не-
которых сочеТaIIИЙ материал.ов и частот. С уменьшением
частоты ослабление маrнитноrо поля из-за отражения и
поrлощения в немаrнитных материалах (например,
в алюминии) падает, поэтому трудно создать маrнитнь!й
экран из немаrнитных материалов. На ВЧ, rде экрани-
рование обеспечивается и поrлощением и отражением,
выбор материала менее критичен.
Маrнитные материалы обеспечивают лучшее экрани-
рование от плоских волн за счет поrлощения (рис. 2.4),
Т а б л и ц а 2.1
Затухаиие J;.з-за отражения, дБ
Материз.nы
aCToтa. .
l{rц
Затухаиие
Из за
ПОr .nоще-
ния, дБ
э.nеJ{ТРИ
ческое
поле
маrИИТное
ПОЛе
плоская
волна
Маrнитные <1 1O 30 > 150 < 10 100 150
. (Itr 1000) 1 100 100 150 100 150 iо зо 5O- 1 00
> 100 >150 50 100 30 50 50 100
Немаrнитные <1 <10 > 150 {O 30 1()().........150
(ltr 1) 1 100 1O 30 > 150 .o 50 100 150
> 100 100 150 ЩО 150 50 100 50 10
о
в то время как электропроводящие материалы За счет
отражеl-iия (см. рис. 2.5). Данные об эффективности эк
ранов, выполненных из маrнитопроницаемых и немаrнит
ных'матерщJ.ЛОВ, приведены в табл. .2.1. Эти данные спра-
ведливы для ТОJ1ЩИНЫ материала t==0,794 мм и расстоя
ния от ИП дО экрана r==3.M.
т а б л.и ц а .2.2
3атухаllне IIз за поrлощения, дЕ{мм
МаrИIlТ.
провод' наЯ про
насТЬ
Матернал (относн- ницае' 100 rц 10 кrц 1 мrц
масть
тельно (100 I{rц)
меди)
Серебро 1,05 1 I 1,3 13,3 133,4
Отожженная - 1,00 1 1,3. 13,1 131,1
медь 0,97 ! 124,0
Холсщнотянутая 1 1,3 12,4
медь
Золото 0,70 1 1,3 10,'9 109,0
Алюминий \ 0,61 1 I 1,0 10,0 100;2
,
М.arний .0,38 1 - 0,8 8,0 80,3
Цинк .0,29 1 0,8 6,7 66,9
Латунь 0,26 1 0,8 6,7 66,9
Кадмий .0,23 1 0,8 6,3 62,9
Никель 0,20 2 0,6 5,9 58,6
Бронза ...0,18 1 ) 0,6 5,6 55,9
Железо 0,17 1000 ; 17,3 171,7 1716,9
Олово 0,15 1 0,6 5,1 50,7
Сталь (автомо- 6,10 1000 13,1 130,7 1 307,1
бильная) 0,10
Бериллий 1 0,6 4,2 41,7
Озинец 0,08 1 М 3,7 36,6.
rайперном [ 0,06 80 000 89,8 897,6 8976,3
Монель металл .' 0,04 1 ).0,6 2,2 " 22,4
Мю металл - 0,03 . 80 000 64,2 641,7 6417,3
Пермаллой 0,03 80 000 64,2 641,.7 6417,3
Нержавеющая ,0,02 1 5,1 50,8 507,9
сталь
v
'ЭлеI{ТРО
Характеристики материалов; используемых для экра-
нирования, приведены в табл. 2.2. Принято считать, что
большцнство механических жеСТКIIХ материалов облада--
ют хорошими экранирующими своЙствами. На звуковых
частотах эта закономерность не со'блюдается, и для Mar-
нитноrо экранирования следует применять материалы с
высокой маrнитной проtшцаемостью (rайперном, мю ме,
талл, пермаллой и т. п.).
Лример 2.1. Рассмотрим rнч, настроенный на 120 rц, с чувст-
вительностью 1 мкВ, который расположен на расстоянии 1 м от
электромеханическоrо усилителя (ЭМУ), работающеrо от сети
(60 rц). Индукция маrнитноrо поля, создаваемая ЭМУ на расстоя-
нии 1 м на частоте 120 rц (вторая rармоника сети), равна нr- з Т.
Длииа BXO;ДHoro J\абеля УНЧ составляет 1 0,4 м, а расстояние ме-
жду сиrнальным 11 «нулевым»" проводамн (<<землей») 1! O,0025 м.
Площадь петли, образованноЙ этими проводами, А lh 0,4. 0,0025';"
10 З. м 2 , а маrнитный поток Ф 10 З Вб/м.2.10 Зм2 1O 5 Вб.
Напряжение ИП определяется как
I dФ I I d .
и == "dJ I == di (lO в cos rot) 1==
== I roЮ'.'6 sinrotl==2n.120.1O G В==7БО мкВ,
'ITO на 58 дБ выше nopora чувствительцости УНЧ.
Следовательно, эффективность экранирования входноrо кабе,ця
должна быть не хуже 60 дБ. СоrлаСIlО рис. 2.9 для частотЫ 120 rц
стаЛЬН0Й экран толщиной О,794..мм и любой медный экран не. MorYT
обеспечить такой эффективности экранирования. По табл. 2.2 опре-
деляем, что на частоте 100 rц затуханием 89,8 дБ/мм обладает rай-
периом, поэтому из Hero можно выполнить необходимый экран тол-
щиной { O,66 мм.
2,3. .НЕПРЕРЫВНОСТЬ ЭЛЕКТРОМАrНИ1ноrо ЭКРАНА
Теоретически экран позволяет подавить 'более чем
на 100 дБ помехи любой частоты в диапазоне от посто-
янноrо тока до ВИДИМоrо света, Однако на практике лю-
бой экран имеет отверстия и щели, снижающие эффек
тивность экранирования
Непрерывность ВЧ экраНа нарушается в основном на
стыках сопряrаемьiх деталей. Эти стыки можно подраз-
делить на физически однородные инеоднородные.
Физически неоднородныестыкиобразуются при мон-
таже экрана винтами, заклепками, точечнЬЙ сваркой
и т. д., Коrда соединен е не щзляется непрерывным и
между соединяемыми деталями образуются изrибы, вы-
ступы и прочие неровности, создающие щели, пропицце-
мые для электромаrнитных волн на некоторых частотах.
Затухание в таких щелях можно выразить, основываясь
на критерии rраничной частоты волновода:
А [дБ] == 1 ,8.1 0 41t V (fc/t)2 1, (2.11)
rде 1 rлубина щели tширина перекрыт сопряrаемых
деталей), мм; f частота, мrц; fс rраничная частота,
lfишJОЛЫllШ/ jJt!З/'1еjJ {{{елl! ,9,/'1/'1
аОО шо 150 100.. 50 2а 15 10 5
140
20
О
иp 5 l254Hr.1,=, I=l 727нн l Z!i,l,l"!.H l 72,7нн
4
203,ZHH 1= Шнн 20,3/'1Н 1О,2нн
. 3 . lS2,4HH 15;zHH
,7нн ,6нн
2 101,6NH:':' 30,5 NN 1O,2NH 1
f:= 1 $0,8 NN 15,2N/'1 == ,1н/'1 2,5нн
120
100
",-
80
:t:
00
40
5-103 1Оч Z'10 5
Чистоти, ffП.{
Рис. 2.10. Частотная характеристика затухания в .щели ра;!мером g
и rлуеиной l еталлическоrо экрана.
300 500
103 2-103
!н0 5
Mru (fc===}"50.10 3 /g' для прямоуrольной щели. fc==:.
<==17q,5,10 3 /g для круrлои щели); g наибольший попе-
речный размер щели, мм. .;"
При fc f .уравнение (2.11) приобретает тледующий
вид:
А [дБ] 1 ,8.10 4lfc 27l/g
(2.12)
для прямоуrольной щели;
"
..
'" I€; 100
!J;:-
;::; 80
.
l 00
Q:o ",.
LiO
"S'"
"" 20
5,1 12,7 25,4 76,2 127 254 508 1270
7,8 17,8 50,8 100 178 700
РdСС/110Я/-ше I'1t'Ж,w /'10Ilтl1Жllbil'1l( t1Ш1тl1l'1{1,I'1N
Рис. 2.11. Эффективность э.крана из алюминия, соединяеМQrо винта.
м 11, на чаСтоте 200 Мfц. .
А [дБ] 1,8.10 Ч! 32l/g
(2.13)
для круrлой щели.
Уравнение (2.11) представлено на рис. 2.10 для пр
моуrолыюй щели.
Существует несколько способов уменьшить влияние
щелей на эффективность экранирования. Если" экран MOH
lI[(лшrlJлrшllt;/tl
: :т[(л:
") I
Nетu./JЛ
/
'" % .
d)
"
В)
РUСЛЛ[( ./J{j'/lIIыtf
нttтuлл
I
...
L
1
...........5L..
2 3
iЗ}
Рис. 2.12. Соединение экранов: .'
а внахлест и полунахлест; б непрерывиый сварной шов; в точечная
сварка; 2 неразъемный обжимаемый шов (шов желательно дополннтельно
сварить или запаять; 1, 2, 3 последовательность выполиения шва).
тируется винтами (заклепками), то. затухание А [дБ]
можно существен IO увеличить, уменьшая g за счет более
. частоrо расположения крепежных деталей (рис. 2.11).
Следует также отмети ть эффективность применения спе
циальных прокладок. .
Физическую неоднородность соединения' можно YMeHЬ
шить различными способами, например, показанными
на рис. 2.12. Если соединение неразъемно, желательно
ВЫПОЛНИТр сва рной однородный шов по краям соединяе
мых деталей, КОТQРЫЙ не должен иметь сквозных волося
ных рещин. Однако если электропроводность или Mar
нитная проницаемость наплавленноrо металла rораздо
меньше, чем у материала экрана, результирующая эф
феКТИВRОСТЬ экранирования ухудшается. Метод сварки
приходится тщательно вщбираТq для материалов с Itr>
> 1000 (см. Табл. 2.2), которые ОТЖ1I аются перед Маи
тажОМ: сварка может наРУШИТI? СВОИСТБа экрана, до-
стиrнутые при помощи ОТЖ!Irа. Неразъемный обжимае-
. мый шов (РИС. 2.12, z) в 1
прШЩИП<::}Iе требует CBap
IШ или паики, но перед ero
обжатием необходимо за-.
чистить поверхность сое-
диняемых деталей.
Вентиляционные от.....
верстия в экранах закры
вают либо КрЫШКами, ли
ба решетками с ячейками
в виде сот (рис. 2.13),
причем последние обеспе- Рис. 2.13. Типовая КОНСТРУК-
чивают лучшие экраниро- ция сотовой р шетки:
вание (рис.2.14) и доступ 1, 2 направление ленточиой Фоль-
Ш rи верхиеrо и ннжнеrо ряда СООТ-
воздуха, чем крышки. e ветственио
стиrранная ячейка. яв
ляется отрезком волновода и позволяет использовать
эффект rраничной частоты. Используя уравнение (2.11),
при числе волноводных элементов СОтовой решетки, рав-
ном N, можно записать
А [дБ]. 27l/g 20 19 N
(2.14)
(с рОСТОМ N затухание уменьшается из-за KorepeHTHoro
суммирования ш элементах решет и). Экранировка НЧ.
маrнитных полей не подчиняется уравнению (2.14), но
скорее уравнению .(2.6).
, Если крышка веНТИЛЯЦИОffноrо отверстия должна вы-
полнять также функции воздушноrо фильтра, то вместо
100 I1оnс If
75
.
50
'"':j
25
10 102
ЛощiЕ
.103 10" 105 '108
l/ocmomu,Krq
Рис. 2.14. Характеристики типовых вентиляционных сотовых реше
ТОК:
из стали илн латуни; из алюмииия
решетки из сотовых йчеек применяiOТ прополочную п.тlе
теную сетку, которая может быть смочена маслом для
}лучшения фильтрации воздуха. .
Если вентиляция осуществляется с помощью OTBep
стий; перфорированных в ПaI iели, эффективность экра
, .
НI-!рования пане определяется как
А [дБ] == kl/g 20 Ig (C/g)2, (2.15)
rде k==:.27 и 32 для квадратных и круrлых перфораций
соответственно; l толщина панели; g ширина квад-
paTHoro или диаметр круrлоrо отверстия, см; С рас-
стояние между центрами соседних отверстий, см.
Если отверстия расположены пераВIIомерно, то ypaB
нение (2.15) сводится к уравнению, аналоrичному (2.14):
А [дБ] == kl/g 20 Ig N, (2.16)
rДе N число отверстиЙ.
Непрерывность экрана нарушается не только венти
ляциоIfНЫl\Ш отверстиями, но и отверстиями для инди-
каторных и измерит.ельных прйборов. В этом случае сле
дует применить либо окно с проводящим слоем, либо оп
тически прозрачную подложку. Например, между двумя
слоями стекла может находиться тонкая проволочная
сетка из монелевой проволоки диаметром 0,05 мм с раз
мером ячейки 1,27 1,08 мм. Типовая характеристика
такой сетки показана на рис. 2.15, ее оптическая про
зрачнос'(,Ь сос.тавляет 80 85%. Однако в настоящее
время более широкое распространение ПОJiучили про
зрачные подложки, одно из достоинств которых состоит
в отсутствии эффекта дифракции.
В настоящее время для .экранированных панелей
применяют окна, изrотовлеI-J:ные осаждеЩlем металла
в вакууме на оптически прозрачную подложку, в качест
.Бе которой прим няют стекло и некоторые пластмассы
(как цветные, так и бесцветные). Толщина подложки не
оrрапичивается, и для уменьшения контр..астности может
быть нанесен поляризационный слой. Перед осаждением
металла мОжет бl?IТЬ нанесен прОТИВQотражающий слой.
На рис. 2.16 приведены частотнь!е зависимости эф-
фективности экр.анирования покрытий с различным
удельным сопротивлением, выполненных на стекле. Эти
пок,Рытия имеют толщину порядка нескольких микромет
ров, поэтому затуханием из за поrлощения можно пре
. небречь. На частотах выще 1 Mru затухание из за OTpa
,. r q
Поле Е ЖДОН
1[j2x10Z /'IИ ,
. л=о,05 И ,;
10
100
107
104 105
Частото, I<rц
Эффективност6- экранирования окна с прозрачной сеткой.
Рис. 2.15.
'100
20
....... rт 1i!ои/о'. .
zo R=
. 40
70
I== п{;
103 3-103 10Ё, 3-10" 105 0'105 100
l/acmoma,K/q
80
80
;t;
::>'40
<"<::i
о
102 и0 2
Рис. 2.16. Эффективность экранирования при помощи токопроводя-
щих покрытий на стеJ{ле.
?f:.
100
ВО
":i
80
t:::
hJ
i'3
50
10
I I ...
.. \..>j,..
...... J.,..-
1..-'1,.<
. 1..-'100- .-.
........ ......
i
zo 30 50. 70 100 200 300 5lJ0 1000
По!JеРХllоспшое сопрш/шdпе/ll.tе, ои/о
Рис. 2.17. Оптическая прозрачность токопроводящеrо стекл.а.
жения уменьшается примерно на 20 дБ на декаду и ста-
новится пренебрежим-о малым на чаСТОтах порядка
1 rrц.
. Зависимость оптической прозрачности окна от по
BepxHocTHoro сопротивления упом.янутых покрытий по
казана на рис. 2.17. Проз-
рачность порядка 60 80%
соответствует .удельному по
верхностному сопротивле-
нИIО 10 100 Ом/О. При
этом данные, приведенные
на рис. 2.16, можно сравнить
с данными, приведенными
на рис. 2.15 для окон одина
ковой площади . (табл. 2.3)..
Как видно из табл. 2.3, за-
щитный экран обеспе';lивает
лучшее экранирование, чем
10копроводящеестекло, при-
'чем это преимущества ра-
стет с ростом частоты.
Можно сделать вывод, что на частотах от 30 мrц до
3 rrц окна приборов следует снабж.ать запщтными экра-
нами. Токопроводящее стекло, применяемое по эстетиче .
ским или иным соображениям, нельзя считать эффекти!3:
ным экраном на частотах существенно ВQШlе 30 мrц.
Отверстия для -осей потеЦцио1l1етров, псременных кон-
денсаторов и друrих элементов реrулировки также нару-
шают непрерыю-iость экрана. Такие отверстия со BCTaB
ленными в них осями образуют коаксиальный волновод
дЛЯ ЭМП, причем выступающая ось может оказаться ан-
тенной. Для уменьшения TaKoro эффект-а при помощи
втулок формируют запредеЛЬНЫе волноводы (рис. 2.18).
Для ослабления на 100 дБ длина TaKoro волновода.
должна быть не менее чем в 3 раза превышать ero диа-
метр. Однако желаемая эффективность экранирования
может ухудшиться при наличии пленки окисла или мас-
ла на поверхности оси. Поэтому рекомендуется приме-
нять либо потенциометры с диэлектрическими осями,
либо специальные уплотнительные кольца. . -
Непрерывность экрана нарушается также отверстия-
ми под кнопки, индикаторные лампы и т. п. Проникно-
вение ЭМП через такие отверстйя уменьшают двумя' спо-
собами: .
т а б л и ц а 2.3
Эффективность
экранировання, 'дБ
Частота,
мrц
защнтныЙ
экран
токопро-
водящее
стекло
1 98 74 95
10 ! 93 52 72
100 82 28 46
1000 60 4 21
:......... кнопку .или индикаторную лампу помещают в эк-
ран, который монтируют НIl внутре ней поверхности па-
нели (рис. 2.19), а элект-
рический монтаж осу-
ществляют при ПОМОiIЩ
проходных конденсаторов
или разъемов с фнльiра
ми в контакта:1\:,
примеl ЯЮТ ин,цика-
торные лампы с экраном
.из металлической сетки.
,,'
. /'
5
1.
/'
'. 7
1
'8
11'
Рис. 2.18. Использование круrлых
втулок для предотвращ ния утеч-
ки электрdмаrнитной энерrии через
отверстие, выполненное под ос,р
элемента реrулировки:
1 панель; 2 сварка. ИЛи пайка
твердым .. припоем; 3 ::--- металлическая
трубка волновод: 4 rайка; 5
контршайба; 6 кроиштейн; 7 вч
прокладка; 8 элемент реrулировки;
9 еоединение; 10 ОСЬ или ручка,
ВЬШQлиенные из. диэлектрика; 11 эк-
р,ан (кожух)
5
. Рис. 2.19. Экран и фильтр для
кнопки и индикаторной лампы:-
.1 индика.торная лампа; 2 кноп-
ка; 3 электромаrиитиая. проклад-
ка; 4. экраn; 5 проходные кон-
денсаторы (ФИЛЬТР\l!); 6 MHoro-
штыревой разъем с фильтрами в
штырях; 7 . внутреннее простран-
ство (может быть . заполнено ди-
эдектриком с большим затухани,
ем);. 8 лицевая панель.
2.4. элЕк.трQмАrнитныЕ УПЛОТНЯЮЩИЕ прок.ЛАДКИ
'.
Эти прокладки MorYT С,JJужитъ как для Bpel.\1eHHOro,
так и для полупостоянноrо уплотцения. Временное уплот-
нение применяют для дверей помещений, аппаратурных
шкафов и стоек, а также для крышек и съемных пане-
.лей. Полупостоянное уплотнение":""ПРИ монтаже защит-
ных экранов или ТОКОПРОВОДЯЩИХ CTeKOJI, веНТИЛЯЦИЩI
HbJX сеток (например, в виде [отовых ячеек), и т. п. .
Прокладки оказываются необходимыми, ПОСКОJIЬКУ
механически соединяемые жесткие поверхности не явля
ются абсолютно плоскими. На рис. 2.20, а неровность
соединяемых поверхностей !1Н представляет максималь
ное расстояние между обеими. поверхностями в COMKHY
том положений. Если пов рхнО'сти жесткие, то в пределе
.
. ТоЧКt1 касt1l1fiЯ
а}
JjH; Ifтax Ifт n
())
Нис. 2.20. Неровности соединяемых повёрхностей:.
a. при наЛИЧИIl TO'IKH касания (без IIРОКЛадки); б .сЖатая прокладка
расстояние !1Н определяется через наибольшие размеры
выступа и впадины. Если же поверхности не жесткие, то
расстояние !1Н зависит от искажении профиля, сущест
вующих при данном давлении I:Ia поверхносТ-и.
Рассмотрим то же соединение, но с прокладкои
(рис. 2.20, б)., Начальная толщина прокладки НО, а наи-
. меньшая толщина при сжатии H min . В этом случае неров-
ность соединяемых поверхностей составляет
!1Н Hmax Hmiri'
(2.17)
Необходимое давление определяется упруrостью про
ладки, неровностью сопряrаемых поверхностей и мини-
мальным давлением rерметизации.
Под упруrостью пр,окладки. следует понимать степень
сжатия прокладки при определенном давлении. Под ми-
нимаЛЫIЫМ давлением rерметизации Ршi/l с.ледует попи
мать l\ШНIIмальное давление, обеспечивающее. элек-триче-.
ский низкоомный контакт при наличии окисных пленок
ца соединяемых поверхностях в точках максимальноrо
р.асстояния между ними. Обычно Ршi\l== 1,4 Kr/cM 2 , хотя
допускается Pmln==0,35 Kr/CM 2 . Среднее давление Рер oд
ной поверхности на друryю также должно быть ДOCTa
1'очно велi1КО и определяется, как и средняя
сжатой прокладки:
Нср== (Нmах+ Н miп )/2;
Рср == (Ршiп + Ршах)/2.
толщина
(2.18)
(2.19)
Требуемую силу сжатия F (Kr) можно определить
через Рср (Kr/cM 2 ) 11 П.rrощадь прокладки.J1. (см 2 ):
Р===РсрА. (2.20)
Типовые зависиМОСТИ степени сжатия прокладки от дав-
ления пок азаны на рис. 2.21.
. 0100
;;>:.
90
. .
80
<:;
70
. 60
<.i
;1'!. r o
. о.
" о
T I" . . . .... - .
.......
1\. ..... .... .... 1
"- i""'" .... ..... 10..
Н тах .. .... ....
= ....
.1
r---:::t:: .,
c..... l'
Hтin 1" ..,... 2
I ",1 J'.,
,...........' 1 +--------
.51 "'1 ..... .......
1------- r---- t{1 +-------- t{1 t--
r---- +-------- 1 I :
О,7 1, If 2,1 2,8 3,5 4,2 *,9 5,6 6,."$ 7,0
'ДаlJле;ше.Н!i проклшlК!I, ка/сн 2
.,
'.
Рис. 2.21. Зависимость толщины твердой (1) и мяrкОй (2) пjJOкла-
док от давления. .
Толщину прокл.адки выбирают исходя из' следующих
соображений:
давлеНие в точке Нтах должно быть не менее ми-
Щfмальноrо 'Давления rерметизации;. .
разность между .МИНИ1\fальной и максимальной тол-
щиной сжатой прокладки должна равня ься неровности
соединяемых поверхностей дН.
Соrласно уравнению (2.19) можно записать
Ртах == 2Pcp Ртiп.
(2.21 )
Пример 2.2. Предположим, что для мяrкой прокладки необходи-
мо минимальное давление Pmln. O.7 Kr/CM 2 . .
Tor a в .соответствии с рис. 2.21 pmin следует с запасом выбрать
pmln"'" 1 KrjcM 2 , что соответствует Hтax 81 %. Если Pcp 1,8 KrlcM 2 ,
то соrласно уравнению (2.21) Рmах""2,б Kr/cM'Z. По.рис. 2.21 опреде..
ляем, что Нmln б5%;т. е. Н 81 б5 lбО/о; Если неровность сое-
диняемых поверхиостей равна 0,8 мм, то начальная толщина про-
кладки составит Ho O,8/0,16 15 мм.
Некоторые прокладки имеют остаточную деформа-
цию, которую следует учитывать в зависимости от усло
вий их использования. При постоянно сжатой проклаДI):е
остаточную деформацию не учитывают. Если прокладка
сжимается пержщически (откидньiе крышки, дверцы),
то с наличием остаточной деформации приходится счи-
таться. Если при повторном сжатии. проклаДI<а может
сместиться относительно профиля соединяемых поверх
ностей (прокл"адка для Kpyr лых волноводов),. ее умень-
шенная толщина в точке максимальноrо сжатия может
привести к потер контакта между обеими поверхностя
ми. В этих случаях при повторной' сборке следует при
меиять новые прокладки.
Я настоящее время применяют электромаrнитные
прокладки четырех типов: плетеные проволочные; из
проволоки, ориентированно fiоrруженной в' диэлектрик;
из проводящей пластмассы и из эластомера :), rребеfi"
чатые.
Плетеные проволочные прокладки напоминают оп-
летку коаксиальных кабелей.. Они MorYT быть изrотовле
ны из любой тонкой металлической проволоки (монель,
алюминий, посеребренная латунь, луженая омедненная
сталь). Плетеные прокладки MOryT быть либо пустоте
ЛЫl\Ш, либо заполненными (для повышения rибкос'l'И)
пористым неопреном или. .силоксаном. Пр'окладки этоrо
типа применяют Д.1Iя соединений с длиной контура более
100 мм и диаметром 1,6 19 мм.
. Прокладки из проволоки, ориентированно поrружен-
ной в диэлектрик, изrотовляют из монелевой или алюми-
ниевой проволоки,. имеющей' изоляционное покрытие.
Эту проволаку поrружают либо в сплошной, либо в по.
ристый силоксан плотностью .примерно 150 шт./см 2
перпендикулярно рабочим повеРХIЮСТЯМ и с выступом
над ним на несколько десятков микрометров для про
никнавения через слой окисла или смазки на соединяе-
мых поверхностях. Такие прокладки обеспечивают как
электромаrнитное уплотнение, так и rерметизацию.
*) Упруrий полимер. (Прим. ред.)
Т а б л и I:(a 2.4
Прокладкн.
из проволо-
Хар актеристнка плетеные ки ориеи- нз токопро- rребенча-
проволочиые тироваиной водящей тые
в диэлект- мастмассы
- рике
Форма Полоски, Полоски, Полоски Полоски
кольца пясты, н пясты
кольца (штампо-
(штампо- ванные,
ванные) питые н
тянутые)
ROH'I'YP
Размер, мм
Сечение
102
Любой
1,6Xl9
Тип уплотнения:
только ЭЛf;'ктромаrнитное
электромаrнитное И iep-
метнзация
Хорошее или Хорошее
отличнре
Хорошее
или
отличное
Не при-
меняетси
Не приме- .Хорошее ми отличиое
няетс.я
Монель;
amoмНиий.
Бериллие-
вая
бр он за
Проводящий материал
Сер.ебро,
монель
ВJIЮМИНИЙ.
сталь
Серебря-
ные
шарнки
Связка или заполнитель
Сплошиой СИJlОКС8И Не При-
. - и пор истый или меняется
СИЛQксаи мастик
1
'!
I
.иерОВНОСТЪ . \
поверхиостей,
I
Давление сжатия, Kr/cM" ' 1
. иапазои температур,. R
Толщина, мм
Допустимая
соединяемых
мм
.Степень сжатия
Резина,
воздух,
иеопрен.
порнстый
I:нлоксан
Зависит от
заполнителя
1,6 12,7
О ,Ы 4 ,06
..
О ,4 7 ,О
1270 530 1. 09 480 1220 310
1I'6 25'41_1'6 4'111'6 1'0
I O'25 2'54 1 0.076 1 0.89 6.35
. . 0.71.
I I I 7:1
'1I'4 7'O 11.4 7.0 I
Эффектявиость
экранироваиия, дБ
> 45
>100
> 90
> 10
>120
>100
>100
10 кrц
10 Mrll
1 rrц
10 rrц
25 30
>100
>,90
> 35
>100
> 95
> 70
ПРОkладки из проводящей пластмассы, изrотовляемы
поrружениеМ серебряных шариков в силоксановую рези-
ну или в виниловый эластомер, также обеспечивают элек-
тромаrнитное уплотнение и rерметизацию. Эти проклад-
ки имеют сопротивление O,OOI O,OI Ом/м и MOryT быть
использованы в ширрком диапазоне температур (вплоть
до криоrенных). Они характеризуются малым да лени-
ем сжатия, малой остаточноЙ. деформацией и большим
-сроком службы.
rребенчатые прокладки применяют уже более 30 лет.
В настоящее время их штампуют различной конфиrура-
цiш из бериллиевой бронзы, рабочие поверхности покры-
вают липким слоем. С их помощью уплотняют двери,
I{РЫШКИ и друrие KPYI1l-Iы удстали.
Кроме перечисленных выпускают прокладки из фоль-
ированноrо пористоrо неОIlрена с большой степенью
сщ:атия. С нефольrированной стороны такую прокладку
покрывают липким слоем синтетическоrо каучука. Фоль-
rированные прокладки имеют толщину 1,6 мм, ширину
ДО 152,4.мм И длину до 457,2 мм. Они обеспечивают эф-
фективность экранирования до 90 дБ в диапазоне
1 кrц 10 rrц. ...".
Сравнительные характеристики различных типов
электромаrнитных прокладок приведены в табл. 2.4.
При монтаже прокладки либо в<;тавляют в щели, ли-
бо крепят при помощи липкоro слоя (в том числе и не-
проводящеrо) или винтами. Укладку n щель применяют
в тех случаях, коrда изrотовление щели технолоrически
оправдано. При Э1:0М; если прокладка выполнена из не-
сжимаемоrо материала (например, из ПЛОТНОFО эласто-
мера ), сечение щели должно быть больше сечения про-
кладки (рис. 2.22, а). .
. Наиболее. дешеВрIМ методом крепления прокладки
является монтаж с помощью слоя, прилипающеrо при
сжатии. Этим методом крепят прокладки из пористоrо
Зластомера (обеспечивая тол.рко электромаrнитное
уплотнение) .
В настоящее время выпускаются различные клейкие
материалы, не обладающие электj:юпроводностью. Та-
кими материалами можно покрывать те части прокла-
док, в крторых не требуется электромаrнитноrо уплот-
нения (рис.. 2.22, б). Недостатком TaKoro метода крепле-
ния прокладки является ухудшение электромаrнитноrо
уплотнения в случае, если клей будет нанесен на всю
i:юверхность прокладки. Большинство токопроводящих
клейких матеРl:fалов не сжимаются, не обеспечивают Ha
дежноrо сцепления ни с неопреном, ни с силоксаном. При
нанесении их слишком толстым слоем увеличивается He
-
.
lIел/Jtl(flfЛЫlО
-
ПjJшJlfЛЫIO
щ
'Шi!8 ' (шrе= :
'"
l t '
4-
о)
, :
8)
8)
Рис. 2.22. Методы монтажа прокладок: .
а эластичные про({лад({и; следует предусмотреть усадочные заэоры; б
крепление винтами; в 2 специальные методы (8 плетеН,ые проволочные
ПрОI<ладкн крепятся ЗВI<JJепкамн или точечной сваркой; 2 сплошные . метал
ЛI!чесiше про({лад({и); .
1 винт; 2 соединяемые пов"рхности; 3 прокладка; 4 rайка; 5 Кр':IШ
ка; 6 корпус; 7 стеиа; 8 дверь.
J1[j
ю. '
. ,
\.
" .
дg tп.wd
tJJ
...
Рис: 2.23. !=пособы монтажа прокладок на дверь:
а неправилыIo (дверь с({ользит ПО про({лад({с); б Qравнльно . (дверь сжн
мает прокладку).
ровность шсдшшемых поверхностей. Поэтому клей сле-
дует нанос'ить через 2,5 5 см каплями диаметром 3
6 мм. Электрическое сопротивление клея'не должно пре-
вышать 0,01 О!У1"см (желательно 0,001 O 1'CM)
Широко распространен дешевый метод крепления
ПРОКJIlЩОК Бинтами. (рис. 2.22,6), прич м отверстие под
винт предусматривается в прокладке, если ее ширина
превышает 9,5 мм.
Применяют также прокладки друrих типов. Напри
мер, на рис. 2.22, в поkазана плетеная проволочная про
кладка, которая прижата полоской металла, укрепляе
мой заклепками .или точечной сваркой. Кроме Toro, IJле
теную прокладку МОЖljО крепить и клеем. Штампован
ные прокладки также крепят заКлепками или точечной
сваркой.
. Прокладки следует крепить так, чтобы соединяемые
поверхности не скользили по. ним, а сдавливали их
(рис. 2.23), так Ka"i<: скольжение может привести к быст
рому износу прокладки.
2.5.' УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ ПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Надежный электрический контакт между двумя и бо
лее металлическими поверхностями обеспечивается TOKO
проводящими смолами. Например, эпоксидные смолы
с серебряным наполнителем заменяют пайку. Токопрово-
дящая эпоксидная смола обладает склеивающими свой
ствами и используется для электрическоrо монтажа тер-
мочувствительных элементов, ферритов и интеrральных
GxeM, для формирования токораспр делительных шин на
стекле, для монтажа волноводов, для. соединения разно
родных. j\1еталлов, для rерметизации. Токопроводящие
эпоксидные смолы леrко смешиваются в необходимых
пропорциях; не требуя для этоrо _ специальноrо оборудо
йания и больших затрат рабочеrо времени. Смола твер-
деет в течение суток при комнатной температуре или
в течеНJ:!:е 30 мин при 3660 К. Электрическое сопротивле
ние серебряно эпоксидной смеси составляет 0,001
0,02 Ом. см. при температурах 21b 394 К, Сопротивле-
ние срезу равно 84,4 Kr/cM 2 ,. а прочность на растяжении
составляет в среднем 175,8 Kr/cM 2 . Смола обладает высо-
кой лаrостойк.остыq и малой удельной массой.
Если соединяемые поверхности сж?ты, но между ними
осталась щель, доступная дЛЯ ЭМП, то ее заполняют
токопроводящей смолой с серебряныfvl. наполнителем.
С помощью TaKoro за,полнения уплотняют защитные
электромаrнитные экраны, улучшают экранирующие
свойства корпусов элекТронной аппаратуры, ремЬнтиру
ют э ектромаrнитные прокладки и Т, д. Перед эаполне-
нием металлических стенок щели смолой их необходимо
зачистить, а смолу вводить либо шпателем, либо шпри
цем; такая смола не имеет корродирующей связки, не
твердееl'. Ее сопротивление составляет 0,o05 0,02 Ом' см
при температурах 210 477 К, она обладает высокой вла-
rостоикоСТЬЮ и малой удельной массой.
алое электрическое сопротивление контакта меж
ду трущимися поверхностями обеспечивается. то-копро
водящей смазкой. Эта смазка пред тавляет собрй сереб7
ряно силиконовое масло без уrлеродистоrо на!10лнения.
Смазка сохраняет высокие электрические и механиче
ские свойства в широких. диапазонах температуры и
вдажности, стойка к химическим и радиационным воз
действиЯм. н.оrие типы смазки имеют достаточно BЫ
сокую вязкость И MorYT применяться при высоких TeM
пературах без просачивания и стекания на поверхно
стях, ориентиров'анных в простращ:т е любым .образом.
Применение смазки в переключат лях уменьшает уро-
вень импульсных помех и нижает вероятность образо-
вания дуrовоrо разряда или «залипания» контактов.
Электрическое сопротивление токопроводящей смазки
равно примерно 0,02 Ом. см при температурах 219
505 К. Смазка обладает высокой влаrостойкостью и xo
рошими антикоррозийными свойствами.
2.6: ЭКРАНИРУЮЩЕЕ ДЕйСТВИЕ КQЖУХОВ,
КОРПУСОВ И СТРОЕНИй
Паразитная связIY между элементами А и. В рис. 2.24
проявляется как наведение заряда Qa на элементе В
за счет заряда +Qa на элементе А, причем
Qa == C ag U ag' (2.22)
В реальной системе элементом А может служить ИП
с напряжением U ag относительно ;«земли». Чтобы пре-
ДQхранить элемент В от влияния этоrо напряжения, эле
мент А нужно поместить в экран (рис. -2.24, б), на кото-
ром будет наведен заряд Qa' Электрическое поле эле-
мента А не существует вне. этоrо экрана, поскольку за
.ряды элемента А и экрана равны ПQ величине и проти-
воположны по знаку. В результате заряд Qb на элементе
В равен нулю независимо от Toro, зазем.лен экран или
нет. ЭТо значит, что емкость между элементами В и А
определяется кш, CI:J(J, QbIU(J,IJ,' O, .
Если экран несовершенен, .т. е. имеет отверстия и ще
ли (рис. 2.24, в), то часть электромаrнитной энерrии из
лучается за пределы экрана, в результате чеrо на ЭJlе
M HTe В наВQДИТСЯ заряд Qb. в этом случае С ьа ==
Qb / U ag =1= О. .
Pb Pu
G
с. .... /7лоскость нgле!lо,зо
t1g т лотеНl/UОЩ (,.3СIiЛfl"
// Л;/;/ ;/;//;/ / /;// /;/ /;/ ;/;/;//;/ ;//;/;/;// / ///;/ ///.
[/}
Рь=О
(/u S. Сьu=О
(/а А ' B
/'////// / ///////////.'.r/ij//////;// /////. "
о;
(/u lt7sh +оь/
///./, 'l/////./////////////// /////////
dJ
Рас. 2.24. Эл.ектрическая связь
между двумя элементами:
а два элемента находятся на He
,{отором расстоянии один от дру-
1'01'0, экрана между ними нет; б
электрическая свЯзь уменьшается
за счет экрана; в утечка элек
трической энерI'ИН от элемента А
к элементу В из.за щели В экране.
Если внутри экрана находится несколько проводни
ков, то между ними существует емкостная связь, уровень
Которой зависит от относительноrо положения проводни
Рис. 2.25. Случай, коrда эффективность ЭI<ранирования не зависит
от напряжения между экраном и «земл й».
ков- и экрана. Напряжение, под которым экран находит-
ся относптеJIЬНО «зеМJIИ», може? не влиять на эффектив
ость эк анирования, если изменение напряжения между
проводниками внутри экрана не будет влиять на про-
водники вне экрана -и наоборот (т. е. в иде8'льном случае
зкран не обязательно заземлять). Необходимо лишь по
местить ПрОВОДНИКИ в закрытый экран (рис. 2.25). Раз
ность потенциалов между проводника ми внутри зазем
.Jtенiюrо экрана не изменй:тсй, еслИ tlO каКИi'vl либо
причинам экран окажется по,ц напряжением (например,
Н1О В) относительно «земли». Проводники внутри экрана
изолированы от внещнеrо !1ространства. Напряжение
между проводниками определяется лишь зарядами на
них. Однако на практике в большинстве С,1Iучаев провод
d
I ; (] d
dJ
о
+COd
ь
t; '
1
a'
OJ
Соа' d
.С!
.Ь
с1
Ь
...
tJ)
(
о;
Рис. 2.26. Емкостная связь с ЭI<раном:
а ........... электрическая схема; 6 эквивалентная схема для случая а; в YMeHЬ
шенис паразитной обратной связи шунтнрованнем емкости СЬд; 2 внешнее
соединеНие для провода Ь; д Эквивалентная схема для случа я 2.
. .
ники нельзя полностью изолировать от. «земли», поэто-
му экран следует заземлять, чтобы не возникало СЛучай-
но изменяющееся напряжение.
Есл и некоторая электронная схема (например, усили-
тель) находится в металлическом кожухе, из KOToporo
не Выходят соединительные проводники (рис. 2.26, а), то
такая схема полностью экранирована от внешних элект-
рических полей. Напряжение U аЬ между проводами а
и Ь усиливается до значения AUab и проявляется как
напряжение между проводами с и Ь. Провод Ь опрр-
ный (нулевой), поскольку он. является общим для на-
пряжений и аЬ И U сЬ . Влияние паразитных емкостей ил
люстрируется эквивалентной схемой на рис. 2.26,' б. Ем-
кости о"бразуют цепь обратной связи, которую можно ос-
лабит , соединив экран СПРОводом Ь, Такая перемычка
за-корачива ет емкость См. Если провод Ь выходит за
экран (рис. 2.26, с), то появляется емкость C de . Напря-
жениюU ьс cOOTBeTc'rByeT ток чеуез ем:кости СМ и Cde,
заМЫКЮQЩИЙСЯ по цепи bdeb.. Поскольку емкость
СМ является элементом обратной связи, напряжение
помехи U Ье суммируется с напряжением сиrнала и'усили-
вается, как показано на эквивалентной схеме рис. 2.26, д.
4 ;
J .. JKPUH
" .et1ЛЯ JКРUНt/рующшl I!и8дузка
Iftlжух 0/
. .
. l1. п*r, + k
ь с е
tJj
..
Рис. 2.27. Продление э рана и
ero заземление:
а продление экрана за счет эк
ранированных оболочек кабелей;
6 емкостные связи между экра
НОМ и «землей»; В......НепраВилЬНое
соединение экрана с опорной нуле .
вой точкой снrнальной цепи.
о
Такое воздействие помех можно предотвратить, зашун-
тировав емкость См, т. е. чтобы повысить эффективность
экранирования, экран необходимо соединить с опорным
«нулевым» проводником экранируемой схемы (прави-
ло 1).
Однакq на практике экранируемую цепь соединяют
проводникс!ми через экран. Правило 1 действует. и
в этом случае, п.ричем экранирующие оболочки соедини"
тельных проводников можно считать продолжением эк-
ранирующеrо кожуха. Правило 1 не накладывает orpa-
ничений на напряжение . между экраном и внешними
устройствами. Так как . экраlL должен быть соединен
с опорной- нулевой точкой, а сиrнал поступает от внеш-
Hero устройства, которое также имеет свою опорную ну-
левую точку, то именно с этой точкой нужно соединить
экран.
Рассмотрим усилитель в экранирующем кожухе, ко
входу и выходу усилителя подключены двухпроводны
экранированные кабели (рис. 2.27, а). Опорная точка
.- вХодной цепи соединена с «землей». Если. экран соеди-
нить с той. же точкой, то система будет удовлетворять
правилу 1. Некоторые участки экрана, показанноrо на
рис. 2.27, а, оказываются параллельными внешним про-
водникам. Например, экранированные кабели укладыва
ются. в кабелепроводах рядом с кабелями, ПО1'енциал ко-
торых отличается от потеНЦ!Iа-ла опорной точки сиrналь-
ной цепи, т. е. от потенциала экрана. В результате через
емк(')сти между кабелями поя.вляется электрический ток,
который, попав в сиrнальные проводники, окажется по-
мехой. .
. Правило 1 не устанавливает, [де именно экран дол-
жен соедиНЯТЬСЯ с опорной точкой сиrнальной цепи. При
неправильном соединении (рис. 2.27, в) под действием
напряЖ';ения U ad через емкость C cd потечет TQK, замыка-
ющийся в цепи abcda. Если ток протекает через сиrналь-
ный провод Ь, то ПО5{ВЛЯЮТСЯ ЭМП. Чтобы избежать
этоrо, в качестве опорной точки для nрисоединения ЭК
рана следует использовать точку заземления си2нальной
. цепи (правило 2). Если это требование выполнено, то
мешающие токи не попадают в сиrнальные проводники, а
замыкаются через экран на «землю».
Соrласно прайИЛУ 1 экранирующий кожух должен
находиться под опорным потенциалом сиrнаJIЬНОЙ цепи.
Если этот кожух разделен на отдельные секции, соrлас-
'но правилу 2 их надо соедини1'Ь последовательно одним
проводником, а затем подключить к опорной точке в ме-
СТе заземления источника сиrнала.
Кроме экранирования от внешних полей необходимо
экранирование одноrо каскада от друrоrо, а также вхо-
Да от выхода отдельноrо узла. Рассмотрим.. в - качестве
примера. экранирование УПЧ с межкаскадными полосо
ВЫ ми фильтрами (рис. 2.28). Из за незаземленной MeTak
ли ческой крышки возникает емкостная обратная связь,
поэтому часть выходноrо сиrнаJJа попадает на вход уси
лителя и суммируется. с входным СИfналом. '-<
Если же крышка заземлена на экранирующий кожух,
то емкость обратной связи в основном шунтируется.
(рис. 2.29). Однако и в этом случае остаточная емкость
СВ .связывает вход усилителя с ero выходом. Для экра-
нирования одноrо каскада рт друrоrо при меняют экра
ны Фарадея, показанные на рис. 2.30. Для полноrо экра
. нирования каскадов переrородки между ними необходи
мо электрически соединить с крьiшкой при помощи элект
ромаrнитных уплотнителей. Так, например, крышку мож-
но крепить, используя проводящий эпоксидныйклей и
жесткую проволочную прокладку, компенсирующую не-
одщ-rаковую высоту переrородок.
1-- ....'
.J. .
..,.
I
"
Zi
""""Zo
Рис. 2.28. Экран для усилителя С большим I<оэффИiJ.иентом усилеllИЯ
(показаны Be цепи обратной связи). .
Рис...2.29. Экран с заI<РЫТОЙ КРЫШКОЙ (цепь обратной связи зашун-
тирована) .
. .
Рис. 2.30. Экранирующая коробl\а, разбнтая на с от<;екИ для уменьще-
ния обратной Сl!ЯЗ!!. . ...
Пример экранирующеrо корпуса показан на.rис.2.31.
Для экранирования шкафа с электронной аппаратурой
в ero. конструкции должно быть предусмотрено следую
iцee: .
задняя дверь, мон тируемая на рояльной петле и
снабжаемая электромаrнитной прокладкой;
сварная рама шкафа,
изrотавливаемая из тонкоЙ
профилированной стали (но
не из алюминия), обеспечи
вающей маrнитнОе экрани-
рование На НЧ;
земляные шипы цепи.
питания и СИПfальных цепеЙ,
разнесенные и расположен
ные вертикально на задней
стенке шкафа;
врубные отверстия на
задНИХ стенках вставляемых'
блоков для улучшения раз-
вязки ра.зличных.цепей и от-
ветные ножевые штыри или
изолированные заземляю
щие кабели перемычки на
земляной тине.
Для экранирования по
мещений (рис. 2.32) приме
няют rлавным образом.
оцинкованную листовую сталь и сетки из тонкой медной
проволоки или тонкие медные листы. При равных затра
тах на материал стальной экран обеспечивает примерно
ту же эффективность экранирования, что и медный эк
ран на частотах порядка 150 к[ц. Ниже этой частоты
с азывается маrнитная проницаемость стали, б.hаrодаря
чему стальной экран обеспечивает более высокую эффек
тивность маrНИТНОI'О экраинрования.
Опыт эксплуатации экранирщзаниых помещениЙ
показал, что при одинаковой толщин экрана эффектив
насть конструкций типа Б и типа В практически одина '
кова, т. е. изоляция одноrо экранирующеrо сЛоя от дpy
roro не имеет принципиальных отличий. Можно OTMe
тить, что если экран собирают на болтах, то конструкция
типа В ищ ет преимущества перед конструкцией типа Б,
так как пОзволяет плотнее сжать щели n местах резьбо
б
Рис. 2.31. ЭкранирующиЙ KOp
пус (футляр):
1 мелкозубчатая rpебенка пружи
нящнх KOIjTaKToB: 2 контактиру
IOщая по.верхность (должна быть
зачищена); 3 CBapI{a; 4 про
кладка; 5 токопроводящая про-
кладка под крышкой: 6 экраннро-
ваНlIые вентиляционные отверстия;
7 кабели питания, снаб>кенные
фильтрами: 8 прозрачный экран
поверх шкалы; 9 крышка нч
разъема: 10 оси элементов pery
лировки, снабженные втулками
полноводными фильтрами.
BЫ соед нений. .Если ЭКран МОН1'ирую1' с применен'ием
св.арки, ТО наилучшим вариантом оказывается конструк-
ция типа А, так как однослойный. экран обеспечивает
электромаrнитную rерметизацию и при этом не ВQзника
ет резонансов, свойственных двухслойному экрану. Ok
нако преимущества однос.iюЙноrо экрана реализуется
t!снтШ1Я/fиflННt?С flm!JC;;I11UC
nUlffИЬ В nUlflИЬ
Фfшьтро!J б ф/lЛьтрoll
!J6It18I1ЖIfОf1 U8CPb
С ЛIfС!JНt7f7Jи'lссхрс1........ .
i!CPHCтUSO/fueu ........
lJнутреНIfШ] и !JНСШ/f/I/;
7S{(РUIfЫ,СОСUШШСНЫ(!
Jлс{(три'lСС!Ш I7JOЛЬКО
1ft7 лок/ии фильтроВ
lJеН/11l1лq/{UОНI{{jе от!Jeрспшс
/ L. "-
б 11ОlfСЛЬ
фuлы110t5
дt5cрь
и}
А
!JСIfЛШЛЯ/fUОIfНОС
ОI11!Jсдстuс
" '!
. \
ОыоВи жнпя ОВСДЬ с ЛНСВНt7тfI'lССКО/;
cep.'1CтU3dl{tleи
OJ
!J{'l{тUl7я/{ионное от!JерстШl
\
в Лонель
филь/ТlРОВ
lJН!/f17/JtJ/шuс1 u
!Jнещниi1
в{(дины, {):
сосtlиlfЯСНЫС '"
JЛС{(I11РU'lСС{(U
/ТlОЛЫfО ни ЛUlffИU
филы11ооo
!JснтилЯ/{//оннос
Of7Jd"cPCI11UC
JI..ол':it{fШIfIfЫf;
C/l011
Рис. 2.32. Три типа разборных и сварных экранирующих конструкциЙ:
а разъемные; б сварные; А однослойный экран; Б двухслойный экран
ячейковоrо типа; В ДВУХСЛОЙНl>IЙ экран с изоляцней слоев.
ЛИШь в том случае, если сварные швы не имеют сквоз
ных микротрещин. Такой экран. выполняют монтажом
стальных листов в один слой на металлический каркас.
Затем каркасы сваривают между собой. Сварные экра
ны не разбираются и не транспортируются.
Для двухслойных KpaHOB применя1ОТ панели из фа
неры толщиной 19 мм, покрытой с обеих сторон стальными
листами. Эти панели соединяют' между собой специ
аЛЬНI?IМИ перемычками так, чтобы между торцами пане
лей оставажя канал (рис. 2.33). Интервал между Kpe
пежными болтами не превышает нескольких дюймов
(1 дюйм==2,54 см)..
Однослойные панели можно изrо1'ОВЛЯТь из каТаной
листовой стали толщиной 3,2 мм с U: образными. канала
ми и П образными стяжными устройствами (рис. 2:34).
Детали для таких панелей изrотовлщот из толстолисто-
вой стали.
ДЛs.I 'увеличения эффективности э'крана применяют
предварительно сваренные уrловые конструкции, а также
тупиковые резьбовые о верстия. .
j 5
- ...ос.........
>, . "'" ..
([)
{[}
4 8
7
о)
Рис. 2.33. Типовы способы
соединеНИR панелей:
встык; б уrолковые.
о)
Рис. 2.34: Соединение металлических
панелей:
а уплотненное; б yrолковое;
1 внутренняя сторона; 2 П образное
стяжное' приспособлеиие; 3 стяжНой
болт; 4 панель; 5 U образный канал;
б заrлубленное .стяжное ,устройство;
7 настил; 8 паиели. уложенные на .пол.
Экранирующие конструкции требуют периодиче.скоrо
техническоrо обслуживания. Уязвимыми' местами сбор
Horo экрана являются места соединений и двери. Изrо-
тощпелям экранирующих конструкций следует указы
вать крутящий момент, который неоБХQДИМО выдержи-
вать при сборке экран'а на болтах. Необходимо следить
за состоянием дверных rребенчатых прокладок, BыpaB
нивать и зачищать их, а в случае 'повреждения заменять.
поврежденный участо!( прокладки. .
Конструкция двери, обеспечивающая улучшенное ВЧ
экранирование, показана на рис. 2.35. В этой KOHCTPYK
ции примененыI два ряда металлических rребенок.
Наиболее надежной следует считать дверь с пневма
тической rерметизацией. Для такой двер.и.не требуется
ии rребенчата51, ни ка}(ая либо друrая ВЧ про кладка.
Вместо прокладок предусмотрены ПШIOсти пневматиче-
cKoro давления, которые прижимают края двери к двер-
ному фланцу. .
Кроме двери в экрщшрующей конструкции пр ходит
ся выполнять И друrие отверстия, нарушюрщие непре-
рывность экрана; например для ввода кабелей электро-
питания. Для подавления ВЧ помех в экранируемых по-
мещениях устанавливают фильтры. Фильтры должны
1 обеспечивать . необходимое затуха
S ние в диапазоне рабочих частот эк
раниру моrо. помещения _ (например,
14 кrц 10 rrц). При создании
2 фильтров следуеl; определить мИIПI
мальное затухание, необходимое
для KOHKpeTHoro помещения. Зату-
хание, вносимое фильтром, KOCBeH
но свя.зано с затуханием, обеспечи
ваемым экранированным ПОl\1ещени
ем. В некоторых случаях затухание
фильтра выбирают несколько MeHЬ
ше затухания в помещении. Напри
мер, если затухание в помещении
составляет 120 дБ в большей части
рабочеrо диапазона, то фильтр с за-
туханием 100 дБ окажется вполне
эффективным. Фильтр в цепи пита
ния может не удовлетворять -требо-
.ваям защиты данноrо помещения
от ЭМП. В этом случае фильтр следует поместить в. эк
ран, что увеличит развязку маrнитных НЧ полей. Обыч-
но фильтры располаr.ают вне экранирующей конструк-
ции, а кабели питания вводят через соединительные
втулки. При разработке конструкции фильтров, рассчи-
танных на большее затухание, следует уменьшать связи
между входом и выходом каждоrо звена.
rаз, воду и сжатыЙ воздух можно подавать в экра
нированное помещение по стальным или медным трубам,
КОТОрЫе OДHo peMeHHO должны являться волноводными
фильтрами. Таким же обр зом можно вводить коакси-
альные кабели. Эл ктром;аrнитные помехи MorYT прони
кать по кабельному экрану, поэтому рекомендуется при-
менять коаксиальные Tpex и четырехпроводные кабели
3
4
А .
Рис. 2.35. rребенча
тые прокладкн для
дверей:
1 два ряда прокла
док; 2 дверной косяк;
3 дверь; 4 npo
кладки на двери.
Табл.ица 2.5
Эффектнв"ость
ЭJ{ранирования, дБ
ТНII
Тип I\ОНСТРУIЩИИ Материал маrнитное ЭJlектрическое
стены поле. плоские
,/ ПОJlе волны
60 rцl15 кrц 1 rrц 110 rrц
Двухслойный . Сетка Медь 68 120
экран с изоляци Бронза 40 110
.ей слоев Цинк +
СТЩIЬ 50 50
...
..
Сплош- Сталь 15 82 120 . 90
ная МедЬ +
сталь 18 93 120 105
Ячейки Сетка I Медь, ,- I 48 ',! 90 I
Бронза
СтыlОШ- I Сталь I, I 68 I O I
.., ная Медь
I . I I 60 ' I
Однослойный Сетка I Сталь 6
Бронза
экран
'Сплош' I Медь I I I I
ная Сталь , 48 90
Как правило, эффективность экранирования пере-
движных камер на 20 30 .дБ хуже, чеJ.Y1 стационарных.
Примерные Х(lрактеристики экранирующих конструк-
ций приведены в l'абл. 2.5.
['лава 3
КАБЕЛИ И РАЗЪЕМЫ
3..1. КЛАССИФИI<АЦI1lIКАl)ЕJШИ И ЖХУТОВ
По кабелям мОжно передавать электрическую мощ-
ность до 10 кВт <+70 дБм) частотой 60 rц или до
1 МВт (+90 дБм) частотой 30 мrц 3 rrц. в то же
время кабели используются для передачи сиrналов
с уровнем """:"120 'дБм. При таком б-ольшом перепаде
. уров ей передаваемой ОЩНОсти неизбежно влияние
мощных цепей на маломощные. Чтобы уменьшить такое
влияние, необходимо размещать цепи с учет.ом классифи
кации по мощности и помехозащищенности, например:
мощные кабели (первичная сеть электропитания
леременноrо или постоянноrо тока);
кабели вторичной сети питания (низковольтные и
стаБИ.lIИзированные цепи);
цепи управления. (цепи с переключением, с пере
ходными ороцессами) ;
чувствительные цепи (видео- и звуковой частоты);
......0.... цепиВЧ, особенно подверженные влиянию ЭМП.
Классифицировать кабельные цепи можно делением
перепада возможных мощностей (,......180 200 дБ) на
равные ступени, например i-Ia шесть с. упеней по 30 дБ,
как показано в табл.. 3.1. При таком делении цепи ИП
rруппируют (объединяют в общие кабели) отдельно от
цепей РП и тоrда диапазон мощности различных цепей
в одном мноrопарном кабеле (кабельном жrуте) не пре
вышает 30 дБ.
т а б л и ц а 3.1
Класс I
кабелей
Перепад мощ-
иосТи, дБм
Цепи
А
Б
В
r
Д
Е
Электропитани :
мощные
м'аломощные
Видеосиrналов:
выходные
входные
Входные ВЧ и ПЧ
-Антеино-фидерный
тракт и цепи ВЧ
40
+ 10 .. . +40
20...+10
.........fiO... 20
. 80. . . 50
< 80
В табл. 3.1 не приведены данные о частоте и сопро
тивлении. Как будет показано, маrнитная связь. преоб
ладает в НИЗКООl\ШЫХ цепях на низкой частоте, а элект
рическая связь в высокоомных цепях на высокой ча
стоте.
Пример 3.1. Рассмотрим следящую приемную систему, снабжен-
ную ЭВМ. Допустим, что чувствительность системы равна 90 дБм.
ВЧ сиrналы с таким уровнем поступают непосредстВенно a смесн-
тель. Вых-одная мощность rетерОДИна равна 1 мВт, причем развязы
вающий аттенюатор rетеродина вносит затухание 10 дБ. Система
управляется ЭВМ при помощи ДвОl!ЧНЫХ сиrпалов с уровнями ОВ
(двоичный «О») и 3В (двоичная «1»), которые передаются по 120-0М;-
ной линии. Аналоrовые сиrиалы с выхода приемника преобразуются
в дискретиые и передаются по таким же линиям. Электропитание си-
стемЫ осуществляется от трехфазной сети 400 rц по четырем про-
водам. Потребляемая мощность составляет 1 кВт. Вторичные уст-
ройства питания обеs;печивают стабилизироваиное постоянное напря-
жение ::1:12 В при токе в наrрузке 1O 100 мА.
Для правильиоrо монтажа такой системы в соответствии
.с табл. 3.1 13се кабели следует rруппировать, как показано в
табл. 3.2.
т а б л и ц а 3.2
Цепи
Уровень Класс
мощно- кабелей
tти, дБм
Входные приемника
Входные УПЧ
Входные видеоусилителя
Входиые аналоrо-цифровоrо
преобразователя
Дискретных сиrналов
Стабилизированноrо постоян-.
Horo напряжения
Сети переме ноrо тока
90 Е
80 Д
зо r
+13 Б
+20 Б
2 30 Б
1+60 А
При необходимости можно сократить число классов
кабелей, объединяя смежные классы (при этом диапазон
мощности объединяемых цепей увеличится до 60 дБ).
Объединять же несмежные классы нельзя.
3.2. ПОМЕХИ ИЗ-ЗА МАrнитных ПОЛЕй
Рассмотрим взаимодействие двух проводав в маrнит-
но.м поле (рйс. 3.1). Cor ласно закону полноrо тока
2:л:r
Hds == 1,
о
[де Н напряженность маrнитноrо поля BOKpyr прово-
да, по которому протекает ток 1.
. На расстоянии r от токонесущеrо провода напряжен-
ность маrнитноrо поля равна
Н[А/м] == I/(2!tr).
Маrнитное поле, образующееся BOKpyr токонесущеrо
провода р, охватывает провод q. Поверхность нулевоrо
потенциала не влияет на l\1аrнитное поле, если материал,
из KOToporo она выплнена,, не имеет ферритовой основы.
'Механизм маrнитной связи описывается законом Фа-
радея:
Н = I
.-с Z ,
./ 7tP "'
+ d/ /"\ "\
. '+', I
{\'1 \ р/ I
\ /
'\. /
.................. ...,...//
Рис. 3.1. Маrнитная связь ме-
жду ИП (ПРОВОД р) И РП (про-.
вода q, q').
Рис. 3.2. Максимальная 11 мини-
мальная маrнитная связь:
1 ип; 2 провод с максимальной
связью; 3 .:..... провод с минимальной
связью.
J ' dФ ДI
Eds === === L === и
dt dt'
rде Е напряженность электрическоrо поля, В/м; и
напряжение, индуцированное в цепи, обра'зован ой про-
водами q q';
ф === BdA
(3.1)
маrнитный поток, пересекающий петлю площадью
А, образованную проводаl\1И q q'; B===fJ-Н; fJ- l\1аrнит-
ная проницаемость средЫ.
На рис. 3.2 показаны два случая l\1аrнитной СllН3Н.
Провод 2 И «Земля» образуют цепь, площадь петли ко-
торой А ===h 2 1, причем маrнитное поле провода 1 перпен-
.дикулярно плоскости этой петли. Право!!. 3 и «земля»
образуют цепь с площадью петли А ===h31, прпчем маriшт-
ное поле провода 1 пере<;екает плоскость этой петлИ под
косым уrлом. Далее рассмотрим лишь первыЙ случай,
поскольку он соответствует более сильной машитной свя
311 и аналоrичен случаю, показашюму иh рис. 3.1.
После подстанов6к в (3.1) получаем *)
d+h d.+h d+h
f Вldr == 1--'1 f Н .dr == 111I S dr
. . 2л r
d d. . d
ф==
. 1111 In ( d+h ) .
2л d'
U == dФ == . In ( d+h ) == 'Il f :lln ( d+h ) ( 3.2 )
. il1 2л d dt r d'
rде I I ' 1 ; (l cos wt) 1 == оэ[ == 2лf [.
Соrласно (3.2) напряжение [J, наведенное в рассмат-
риваемой цепи, увеличивается при ув.еличении маrнит
{,
1
Нно!/ктиВность
лро80008/'1 .
lfель 1.
!}зrШНН(JR
UHO!/KтU/JJIOCтb l
( )
lIC
I!fШj7RЖClше, Hf1tlOQUH08 uз ЭI!1
НU8нитноU с8щш -
f/Вль Z . Ui
HHQ!/Kтu8HOCтb
лро8000!} /'z
'" ].
'" }
Рис. 3.3. Эквивалеитиая схема индуктивной (маrнитной) связи ме-
жду. tIроводами.
ной проницаемости среды /1, Д.'Iины цепи 1, силы тока [
и ero частоты. Это напряжение заметно уменьшается 'при
разнесений проводов на расстояние d»h 2 . Однако, как
показано на рис. 3.3, рост напряжения U i , наводимоrо на
*) Считая для общи ости h2 !1..(ПрUJ.l. ред.)
наrРУЗКе 212, оrраничиваетс-я самоиндукцией:
и . == ZI2 V с ZI2 U с L // 2 + 2
z при ш ;" 82 12;
Z82 + ZI2.+ jroL 2 Z82+ Z 12
и. ==' ZIz"U c
"> 2пfL 2
при шL 2 » 2 с2 + 212'
(3.3)
(3.4)
Подставляя уравнение (3.2) без учета фазы в ypaB
нения (3.3) и (3.4), получаем выражение для полноrо
переходиоrо сопротивления.
2 т === и; == ZI2 ftlf. In ( d+h ) L // 2 + 2
при ш 2" 82 12;
1 Z82+Z12 d
2 т ZI2 l In ( d+h ) L 2 2
при ш 2» 82 + 12'
2пL 2 d
Переходное затухание 2 А или коэффициент связи це-
пей ИП и РП U i /U 8 можно выразить как .
2 А === и; == ZI2 ftlf 1п ( d+h )
. и 8 (Z82+Z12+ jroL 2 ) (Z81+ Zll + jroL 1 ) d'
(3.5)
[де и 8 напряжение источника энерrии (помех) цепи 1.
На низких и высоких частотах при L 2 ==L 1 и 281
2l1 282 212 2 уравнение (3.5) приобретает следую-
щий вид:
2A' и; == lf lп ( d+h ) при шL« 22;
U 8 4Z d
2 Ui. Z l Х
А U 8 411,2 f L2
Х In. ( d + d h ) L " 22 б Ф
при ш // ез учета азы,
Для уменьшения маrнитной связи между цепями, по-
казанными на рис. .3.3, соrлаСно уравнениям (3.2), (3.3),
(3.5) нужно сделать следующее:
1. Уменьшить напряжение источника и 8 или ток 1
в цепи 1. Если внутреннее сопротивление источника Ha
лряжения и 8 мало, следует увеличить полное сопротив-
ление цепи, однако, как будет показано далее, это приве-
дет к увеличению электрической связи.
2. Уменьшить площадь петли, образованной цепью 2
(рис. 3.3, 3.4, а), уменьшая длину 1 или расстояние меж-
ду проводами h либо и то, и .друrое. Поскольку обычно
кабель прокладывают по кратчайшему пути, 1 нельзя cy
щественно уменьшить. Укладка изолированноrо провода
непосредствеыно на «землю» (рис. 3.4, б) существенно
Zsz. Zsz
L;U' .Z fЛ
ZS2 и) Zsz tJ}
"" LZ РаВномерная скр,утКll
1
/ .
. Нет "ЗСНЛU" UЛU 3ltЗВНЛВН только OtlUH коне"
Рис. 3.4. Уменьшенне площади петли A lh маrнитно-связанных це-
пей и различиые вариаиты заземления.
уменьшает размер h. Еще заметнее уменьшить маrнит-
ную связь можно, используя в качестве «земли» отдель-
ный провод (рис. 3.4,8), так как в этом случае нет свя.
зи из-за общих участков цепей. Хорошим вариантом яв-
ляется скрутка прямоrо F! обратноrо проводав, так как
в этом случае напряжение, наводимое на соседНИХ уча-
стках скрученной линии, примерно одинаково по вели-
чине, но противоположно по знаку (рис. 3.4, е).
3. Максимально разнести цепи 1 и 2, так, чтобы для
уравнения (3.5) выполнялись условия:
.. ( d+h )
d 11 и. In ?-lпl o.
4. Пер давать сиrналы постоянным током или на НЧ.
5. Использов ть провод В маrнитном экране с ВЫсо-
кой проницаемостью.
6. Включить в цепь 2 (РП) дифференциальный уси-
литель.
В случае использования отдельноrо земляноrо (нуле-
Boro) провода (рис. 3.4,8, е) возникает проблема опти-
мальноrо заземления (подробно этот вопрос рассмотрен
в rл; 4). Здесь уместно лишь отметить, что заземление
цепи не всеrда обязательно. l\poMe Toro, если заземля
ются оба конца нулеБоrо провода, то это эквивалентно
появлеНИI9 BToporo провода, сопротивление KOToporo
меньше, чем у «земляноrо» провода. f10следний. таким
образом, становится неэффективным.
Как отмечалось, скручивание правадов является хо-
рошим способом уменьшения маrнитной связи. Однако
114/2Нl1
@/@ 0
/ 1
л tl8ито}( цепи РП НП
I <!>
n 1 или п+l Вито!{
(n 1) i1 (п+п ti
Bи
л il !Jl/тO)(
I
2Z(J1+l1l1jZ}
) 2E(R:AR/Z)
/t .,( нп
J4r
\. II1R/1 I
I I
1.. R. >1
IJtJОЛОlflЩ
IШU/({Jl/uльноао
/(utJсля.
Рис. 3.5. Уменьшение маrнит
ной связи с помощью скрутки
проводов.
Рис. 3.6. Эквивалентиое пред-
ставление коаксиальиой линии.
еще лучшую маrнитную развязку обеспечивает коакси-
альный кабель, поскольку ero оболочка эквивалент-
ный «обратный» провод расположена концентрично
относительно BHYTpeHHero провода и тем самым эффек-
тивный размер h пренебрежимо мал.
Степень развязки определяется rрадиентом маrнитно-
[о поля и характеристиками кабеля. Если поле с высоким
rрадиентом создается проводником, который расположен
параллельна паре АВ РП (рис. 3.5), то равномерно
скрученная пара обеспечивает более высокую маrнитную
развязку (за счет равных по величине и прОтивополож-
ных по знаку наводок в каждой петле), чем коаксиаль-
ный кабель. Если коаксиалы1йй кабель заменить двумя
проводами, параллельными центральному проводу и
. равноотстоящими от Hero (рис. 3.6), а также пара.'lлель-
выми проводу ИП,
можно выразить как
/
!J.H === 2:n: (R f\.R'2)
то остаточное маrнитное поле
/ /f\.R
'" при R» !J.R,
2:n: (R + f\.R12) '" 2:n:R2
и поскольку радиус сечения коаксиальноrо кабеля !J.R
относительно мал, а маrнитное поле практически не изме-
няется по ero длине, то э. д. С., наводимая в коаксиальном
кабеле, практически БЛИЗКfl к нулю.
А=Ы ......--::.::=::
/'.
Х /; //;;;II: ::
111 0;:>0-
I
I /
<Ч "
- I -/
,. РП нп
0/
нп
\ \ \
\\\8
-(
d)
О}
Рис. 3.7. Уменьшение маrнитноrо потока при помощи экрана:
а цепи без экраиа; б с экраном из маrнитопроницаемоrо матернала (плот-
ность маrнитноrо потока. внутри экрана умеиьшена).
Типовые экраны из луженой медной оплетки, исполь-
зуемые для экранировки от электрических полей высокой
частоты, не экранируют маrнитные поля из-за низкой
маrнитной проницаемости ,(как у воздуха). Экраны из
ферритовых материалов уменьшают мешающее маrнит-
ное поле, так как обладают низким сопротивлением для
маrпитпоrо потока (рис. 3.7).
. Степень маrнитноrо экранирования, обеспечиваемоrо
цилиндрическим экраном, выполненным из маrниТОПрО-
ницаемоrо материала и помещенным BOKpyr одной пары
или нескольких пар проводав, можно выр'азить как
н [дБ] 20 Ig «(11' t/2r) при /11' t/2r» 1, (3.6)
rде /11' относительная. nроница мость маrни'tноrо экра-
на; t Т,олщина экрана; r внешний .радиус экрана'.
Это приближенное выражение справедливо только
при !-ll' 1 дЛЯ НЧ (например, ниже 10 кrц) и для попе-
речных полей. Соrласно (3.6) эффективность экранирова-
ния повышается с увеличением толщины экрана. Так,
например, стальная труба (!-ll'== 1000) с внутренним диа-
метром 25,4 мм и толщиной стенки 1,6 мм обеспечивает
экранирование примерно 30 дБ, а стальная лента толщи-
НОЙ 51 мкм, навитая на жrут диаметром 25,4 мм внахлест
с перекрытием 50%, обеспечивает экранирование лишь
3 дБ.
Кроме' Toro, эффективность экранирования зависит от
прав льности заземления экрана. В QТЛИЧИ6 от электри-
ческоrо экранирования (см. rл. 2) маrни'r'ное не требует
заземления экрана, если экранируемая цепь не является
ВЫСОКООМНОЙ.
3.3. ПОМЕХИ ИЗ ЗА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕй
Рассмотрим св.язь двух проводов, расположенных
рядом (рис. 3.8). Кроме прямой емкостной связи Се меж-
ду ними С'Уществует косвенная емкостная связь через
«землю» . (С I И С 2 ). Используя эквивалентные схемы на
рис. 3.9, запишем переходное затухани
Иi ZroC e (3.7)
l!s Zro (Ce+C2) :j2 '
Иi == ZroC e на НЧ, [де ZfJ) (Се + С 2 ) « 2,
и s 2
Иi == Се на ВЧ, rде ZfJ) (Се + С 2 ) » 2.
и s С е +С 2
Емкость между проводами
С "-/ :n:e d "" 1 ( 3 8 )
е "-/ In (2d/ D) при D // ; .
С [ ] "-/ 12,2
е м ,..., Ig (2d/D) ,
[де 8 'диэлектрическая проницаемость (8==8,85 ПФ/М
дЛЯ воздуха); d расстояние между проводами; D
диаметр провода.
Если неравенство d/D 1 не выполняется, то вместо
lп (2d/D) в (3.8) нужно подставить arcch (d/D).
Подставляя в (3.7) значения величин, получаем
!!..i...=== 11.6Zfl.10 12 п И ZfJ) ( C +С ) // 2'
и з Ig (2d/D) Р о 2'"
U i . 4hd + D (2h d)
и з 8hd
при ZfJ) (Се + С 2 ) »2 и d/D, h/ D > 2.
Цепь f fНп)
r ' r '
, .J.. I .J..
.1. _1. С,
Т Т
I I
,,1_
r'
r "
, ..L.
_1.
.т.
I
I
_1.
-т.
I I I
.1. _1_ О _1_".
-r- -r- 2 -т. ui
I I I
.1. .1. .1.
I/епь 2 (PI7)
(1)
ZL2.
ZS1
Рис. 3.8. Емкостная связь между проводамн:
а вид сбоку; б вид е торца.
.r (/)
ft
о)
1
k"
v 02
.,
tJ)
ZSf Се
rU1J
О)
Рис. 3.9. Эквнвалентные схемы цепи, изображенной на рис. 3.8:
Il общая; б на НЧ; в иа ВЧ; для б и в z.. Z/2 Z, l{roCc :> ZI,.
Из приведенных уравнений видно, что для уменьше-
ния электрических помех необходимо:
1. Уменьшать напряжение ИП И S в цепи 1 и сопротив-
ление цепи 2 (уменьшение сопротивления цепи 1 приво-
дит К увеличению помех из-за маrнитной связи).
.. . 2. Изолировать цепи 1 и 2, чтобы уменьшить емкость
Се И обеспечить соотношение d D.
3. Уменьшать емкость Се, уменьшая длину линии
(длинную линию, кроме Toro, труднее экранировать
на ВЧ). .
4. Уменьшать емкость Се при помощи экранирования,
например цилиндра Фарадея (рис. 3.10). На рис. 3.10
показаны два провода над поверхностью нулевоrо потен
циала. Провод 2 помещен в экран цилиндр Фарадея,
причем этот экран заземлен. Таким образом, емкосТЬ
С'е> Се образуется между проводам 1 и заземленным
.экраном провода 2.
1 C
0-- ..j
.. Ст'
7 .,
4 C
Рис. 3.10. Э ивалентная cxeMa цепи с одннм экранированным про-
водом: .
С, емкость между проводом 2 и экраном: А ТОЧКI! еоединеиия с экраном;
Zb иизкоомное сопротивление заземляющей перемычки.
Как видно из эквивалентной схемы для двух экрани-
рованных I1РОВОДОВ (рис. 3.11), экран на проводе 2 до-
полнительно уменьшает MKOCTЬ связи (в Z2b/XelXffc раз).
Способ заземления определяется необходимостью, BO
первых, избеrать появления сопутствующей маrнитной
связи на НЧ И; во-вторых, сокращать расстояние между
точками заземления до величины, меньшей самой корот-
кой длины волны рабочеrо диапазона.
Рассмотрим способы экранирования скрученной пары.
В первом случае (рис. 3.12, а), коrда цепь заземляется
только на одном конце (или H заземляется вообще),
заземление 'экрана даже на обоих концах не вызовет
существенноrо изменения маrнитной связи, сли 1-:::<"". Во
втор'ом случае, коrда цепь заземлена на J;Iередающем
2м
с."
с
Ccz
Z/2 ut
Рис. 3.11. Эквивалентная схема цепн с двумц экранированными про
водами:
А точка соединения с экраном; Zb низкоомиые сопротивлеиия заземляю-
щих перемычек.
конце, а экран на приемном, электрическое экранирова-
ние обеспечивается при l«'Л,. Поскольку в данной схеме
обратный провод соединен с ТОЧR;ОЙ заземленИя экрана,
то часть тока замыкается через «землю» вместе с токами
друrих цепей, из за чеrо нарушается маrнитная развязка.,
Следует отметить, что длина провода, заземляющеrо
экран, может сказаться на ВЧ. Если экран, заземленный
l«
J/(рlШ
аЗВ/'fлrfНис oilHoao или
I оооих ffOHl/ofJ экрана I
, Цепь заземляется толЬ/М Ha l ,., I
;.$ J
. %
ZS2 а)
1«;'
ZlZ
ЗК;дlН
r... z, "'/. 'fl
/1 ПСрСМtJ/lfКU, НU/lf/ШUЮЩUЯ
/ НtzанитНf/Ю РflэfJяэк!/
Рис. 3.12. Заземление ЭI{рана и маrнитное экранирование.
на одном конце (рис. 3.12, б) имеет длину l 'Л,/4, то он
является четвертьволновым отрезком .!IИНИИ, разомкнутой
на конце (rде раСПQложен источник) и становИТся при-
емной антенной для помех. Если же экран заземлить на
обоих концах, то средняя точка экрана будет удалена от
ero концов на раtсто'яние 'Л,/8, что улучшит ero экрани
рующие свойства. Вообще rоворя, эффективность экра-
нирования ухудшается ближе к середине экрана, по-
скольку распределенная емкость С/С в этой области
компенсируется хуже.
Хотя аБСОЛlOтноrо критерия для заземления цилиндра
Фарадея на ВЧ не существует, можно рекомендовать
максимальное расстояние между точками за емления
l 0,2'Л,. Реактивное СQпротивление заземляющеrо ПРОБО-
да при данном способе экранирования от электрических
полей определяет ero эффективность.
3.4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ КА.БЕЛИ
На частотах ниже 100 кrц сказывается влияние как
электрических, так и мЭ-rнитных полей (в зависимости от
rеометрии цепи и ее сопротивления). Длина цепи и часто-
та в равной мере определяют и электрическую и маrнит-
ную связь. Если применить низкочастотную аппроксима-
пию переходноrо з тухания для обоих видов связи, то
при Z81 === 211 === 21 И 282 == 212 === 22 .
.21 22 [O 2] === [ 2,3;::i* ] Ig ( d h ) Ig ( ) ===
== 19000 Ig ( d h ) tg ( 2 ), (3.9)
11 === 377 Ом .
Формула (3.9) справедлива дЛЯ .d/D» 1. Если последнее
неравенство не выполняется, в (3.9) вместо Ig(2d/D) сле-
дует подставить 0,434arcch(d/D).
Разберем следующие случаи:
d==10h, (d+h)/d==I,1 (далеко разнесенные пары),
d==h, (d+h)/d 2 (близко расположенные пары),
d==20D, 2d/D ==40 (далеко разнесенные пары),
d=== 1,ID, 2d/D===2,2 (близко расположенные пары),
d== 1,0ID, 2d/D==2,02 (очень близко расположенные
пары). .
На основании уравнения (3.9) можно составить мат-
рицу:
djD 1,01 1.1
2
20
d{h
[ 350 1145 3440 9200 ] 1, О
ZI 2 2[OM 2 ] ===
1280 10
По этой матри:це построены rрафики (рис. 3.13), при-
чем самая верхняя прямая соответствует наибольшему
расстоянию между цепями, нижняя наименьшему. I\ar<
видно из рис. 3.13, если произведение 2\2 2 :::;;;3000м 2 , то
преобладает маrнитная связь, а если 2,\Z2 107 Ом 2 ,
электрическая. В области 300 Ом 2 :::;;;2 1 2 2 :::;;; 107 Ом 2 ха-
рактер связи определяется rеометрией ПРОВОДОВ.
Приведенные рассуждения относятся к параллельным
проводам. Однако, если одна или обе пары скручены,
маrнитная связь существеННQ уменьшается и прямые ли-
нии на рис. 3.13 заметно сдвинутся внИЗ и влево (до
ZlZ2 1 Ом 2 ). С друrой стороны., если одну или обе пары
поместить в экран, то существенно 'уменьшится электри-
ческая связь и прямые линии на рис. 3.13 сдвинутся вверх
и вправо (до ZlZ2 1012 Ом 2 ).
0,3
ООЛl1сть
прr:оолuiJUНtlf1.
.JлсктРIl'lt:t'коtl
C6R3t1
102
30
10
3
1
0.1
0,3 1
3 10 30 102
Рис. 3.13. Взаимное влияние цепей на частотах ниже 100 кrц.
. Приведем несколько схем, используемых на частотах
порядка 100 кrц. Цепь, показанная на рис. 3.14, а имеет
большую площадь петли;образованной «прямым» прово
ДОМ и «землей». Эта цепь подвержена прежде Bcero Mar
нитному влиянию. Экран заземлен на одном конце и не
защищает от маrнитноrо влияния. Переходное затухание
для этой схемы примем равным О дБ для сравнения с за-
туханием схем на рис. 3.14, б u. .
Схема на рис. 3.14, б практически не уменьшает Mar-
нитную связь, так как обратныij провод заземлен с обоих
концов, и в этом смысле она аналоrична схеме на
рис. 3.14, а. Степень улучшения соизмерима с поrрешно-
стью расчета (измерения). Схема на рис. 3.14, в отли-
чается от схемы на рис. 3.14, а наличием обратноrо про-
вода коаксиальноrо экрана, однако экранирование
маrнитноrо поля ухудшено, так как цепь заземлена на
обоих концах, в результате чеrо с «землей» образуется
петля большой площади. Схема на рис. 3.14,2 позволяет
существенно повысить защищенность цепи ( 49 дБ) бла-
rодаря с-крутке проводов. В этом случае (по сравнению
со схемой на рис. 3.14, б) петли He , поскольку правый
конец цепи .не заземлен. Дальнейшее. повышение защи
щенности цепи достиrается применением схемы на
рис. 3.14, д, коаксиальная цепь которой обеспечивает
rfF=11
(/) а) Ж)
rIf===lп
..
о; о; . 3)
[:] .
d)
е)
11)
Рис. 3.14. Сравнение защищенности различных цепей от влияния
внешнн IIfаrнитных и электрических полей; цепи расположены .на
расстоянии 25 мм иад поверхностью нулевоrо потенциала (приводи-
мые цифры'не меняются и для дрyrих расстояний):
а) О дЕ; б) 2 дЕ; в) 5 дЕ; е) 49 дЕ, скрученная пара, 18 витков иа
метр; д) 57 дЕ; е) 64 дЕ, схема предпочтительна иа вч; ж) 64 дЕ,
з) 71 дЕ; и) 79 дЕ, с!<рученная пара, 54 вит!<а на метр.
лучшее маrнитное экранирование, чем скрученная пара
на рис. 3.14,2. Площадь петли в схеме на рис. 3.14, д не
больше, чем в CX Me на рис. 3 14, 2, так как продольная
ось экрана коаксиальноrо кабеля совпадает с cro цен-
тральным проводом. Схема на рис. 3.14, е позволяет по-
высить защищенность цеци блаrодаря Тому, что скручен-
ная пара заземлена лишь па ОДНОМ конце. Кроме ТО1'О,
в этой схеме используется независимый экран. Схема на
рис. 3.14, ж имеет ту же защищенность, что и схема на
рис. 3.14, е: qффект заземления экрана на одном конце
тот же, что и при заземлении на обоих концах, поскольку
длина цепи и экрана. существенно меньше рабочей длины
волны, Причины УJIучшения защищенности схемы на
рис. 3.14,8 по сравнению с ж объяснить трудно: Возмож-
ной причиной может быть .уменьшение.площади эквива-
лентнОй петли. Более плотная скрутка проводов (схема
па рис. 3.14, и) позволяет дополнительно у еньшить Mar-
нитную связь. Кроме Toro, при этом уменьшается и элек-
трическая связь (в обоих
проводах токи наводятся ooo
одинаково) . 300
Соrласно рис. 3.15 ??100
'"
электрическая СВЯЗЬ на !ij 30
частоте 60 rц увеличив а-
ется . при увеличении со- 10
противления цепи. 3
Как видно из рис. 3.16, 1
с изменением частоты На-
водимое напряжение уве-
личивается с крутизной
20 дБ/декада. Защищен-
ность как экранирован-
ных, так и неэкраниро-
,ванных пар, отстоящих от ИП на d==19 мм, увеличивает-
ся несущественно при применении экрана из маrнитоне-
проницаемоrо ..материала на частотах ниже 1 кrц, и при
. 10 J 10 2о,оз 10 1 0,3 f
НdDоilиИОll НClлряжснис,D
Рис. . 3.15. Электрическая .связь
между парами ИП (115 В, 60 [ц)
РП длиной 3 м, разомкнутыми
на конце. .
Рис. 3.16. Электромаrнитная связь
\lежду двумя парами проводов
диаметром D .1,02 мм, длиной [
3 м, сопротивление наrрузкн
1 кОм:
1) пары проложены рядом (d O),
J I. А; 2) d I9 мм, J I А; 3) пара
РП экранироваиа, d 19 мм, J 1 А;
экран заземлен иа одном кон-
це; экраи заземлен . На
обоих концах; 4) d 19 мм, J.. 0,3 А;
5) скрученная сетевая пара, d 19 мм,
J l А. .
"'i. 100
30
115 10
. 3
'" 1
ss
0.3
щ
30
---
5
300. 103 10 *
l/dcтoтu, П/
1..
заземл€нии экранированноrо провода только на одном
конце на частотах ниже 10 кrц. Кроме Toro, соrласно
рис. 3.16 скручивание сетевых проводов уменьшает Mar-
нитное влияние примерно на 20 дБ.
При сильных ЗМП хорошо зарекомендовали себя за-
земленные коаксиальные кабели, которые обычно исполь-
зуются на частотах 20 кrц 10 rrц. Однако в особенно
тяжелых условиях приходится прибеrать к более слож-
ным конструкциям кабелей и .к более СJЮЖНЫМ методам
защиты от помех.
.. - .J
IfCтO'lHUK /(оuксшиьныu
сшшuлU кш)ель
2 Y19
/' ," ,/
':'" -:- -=
J!CтO'lHUK !/ОUКСUUЛЫ!ЫU
сuен uлU ШlОt!/7Ь
, lIuеружu I)(r (j lIuаР!lЖU
#стО'lкик и) НстО'lник t5)
Ш ""У '< 'O о{(]
и -= В) -=- -=- -= е) rUЛЬВUНО/fстр
у/стО'lник UЛU
Сllанu л . /!ит'lик !lСllЛ'!.,!!!!.:!Ь сuнолuсс!/
=='Y ,lIoapY3Ko
" ..... ".... .....,........, .....z:=--- ........... ...::... ..:....-::.....::....-
-= -= О} -= -= 3азенленuе {J)
IfCтO'lHUK О ЛО'lО!!
сuанuлu ' I"
KO
U/JЛt[ouтуриi d ЛО'ldу
Ж)
3)
Рис. 3.17. Помехозащищенные кабели различной конструкции:
а «землЯные>l ТОКИ В коаксиальном кабеле; б сокращение числа точе1\
заземления; в трехпроводный коаI<сиальНый кабель; е трехпроводный ко-
аксиальный кабель с внутренним экраном; д симметричная экранированная
скрученная пара; е заземление симметричной экранированной пары в одной
точке; ж четырехпроводный коаксиальный кабель симметрнчная пара
с двойным экраном; s заземление четырехпроводноrо коаксиальиоrо кабеля
в одной точке.
.
Обычно внешний проводник коаксиалыirоo кабеля
заземляется около источника, наrрузки или в промеж.у-
точных точках (рис. 3.17, а). При этом по внешнему про-
воду протекают «земляные» или «общие» токи, вследст-
вие чеrо появляются паразитные связи с друr.ими цепями.
TaKoro рода связь и помехи особенно заметны на част()
тах ниже 100 кrц, и для борьбы с ними следует умень-
шать число точек заземления внешнеrо проводника
. (рис. 3.17, б). Соответственно всю аппаратуру С,ИС1емы
следует заземлять в одной точке около источника сиr-
нала. Однако такой способ заземления уменьшает эф-
фективность экрана Фарадея. на ВЧ,
Вблизи МОЩНЫХ ИСТОЧНИКОВ помех кабель становится
приемной антенной. Наиболее опаСНI1!IМИ ЯВЛЯЮТСЯ пере-
ходные помехи токи, наведенные в соседнИХ 'цепях
мноrопрОВОДНЫХ кабелей.
Для заЩИТЬJ от внешних электромаrнитных полей
применяют коаксиа ьные трехпроводные кабели и сим-
метричные экранированные пары.
Коаксиальный трехпроводный кабель представляет
собой коаксиа.!IЬНУЮ пару, помещенную в медную оплет-
ку (экран Фарадея) и изолированную от нее. Таким об-
разом, оплетка служит экраном, ее заземляют, как пока-
зано на рис. 3.17, в, блаrодаря чему «земляные» токи не
замыкаются через сиrнальную пару.
В :rрехпроводном кабеле с внутренним экраном
(рис. 3.17, z) экран соединяется с внутренним проводни-
ком около источника сиtнала, а на друrом конце линии
изолирован и служит экраном Фарадея между внутрен-
ним проводником и внешним экраном на частотах, для
которых 'A l. В таком кабеле распределенная емкость и
соответственно потери существенно уменьшаются. Трех-
проводный кабель с внутренним экраном эффективно
применяют в НЧ сист мах передачи данных, [де распре-
деленная емкость коаксиальноrо кабеля оrраничивает
пр опускную способность высокоомных цепей. Используют
TaK e только два внешн:их проводника трехпроводноrо
кабеля, которые образуют низкоомную (примерно 12 Ом)
линию пер.едачи сильноточных ИМпульсов (например, для
управления лазерами или электровоспламеняющими
устройствами) .
в симметричной экранированной паре, показанной на
рис. 3.17, д, скручивание предотвращает маrRитное влия-
ни (см. ранее). Кроме Toro, подобно трехпроБ.ОДНОМУ
кабелю симметричная экранированная пара защищена
от «земляных» токов И электрическоrо влияния. Однако
такую па ру можно применять на частотах до 1 О мrц, так
как на более высоких частотах растут поrери перед?чи.
Симметричная экранированная цара (с сопротивлением
124 Ом) используется для передачи видеосиrналов.
В слаботочны.х системах симметричная экранирован-
ная пара позволяет избежать помех блаrодаря наличию
общих участков разных цепей. Например, такую пару
-можно использовать для передачи сиrналов датчика к
самописцу или rальванометру(рис. 3.17, е), заземлив ее
только у датчика.
Да.льнейшее повышение защищен:ности симметричной
пары ДQСТИrают . примен:ением двойноrо экрана в виде
двух изолированных оплеток, одну из которых соединяют
с корпусом системы, а вторую заземляют в почву
(рис. 3.17, ж). Если к корпусу аппа-ратуры подключить
оплетку нельзя, то оба экрана заземляют в почву в одноЙ
точке (рис. 3.17, з). ВнутренниЙ экран остается изолиро
ванным во всех остальных точках'и служит экраном Фа-
радея на частотах, для которых l<t;;.'Л. .
3.5. МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ ВЭМП ПРИ НАЛАДОЧНЫХ
РАБОТАХ .
в некоторых случаях необходимость подавления по-
мех возни){ает уже после монтажа линии. Так, например,
при появлении помех в кабельном или мноrопроводном
жrуте, можно применить экраны на застежке типа «мол
ния» (рис. 3.18). Эти экраны различных конфиrурациЙ и
диаметров (19 127 мм), выполняемые из луженоЙ
оплетки или м ноЙ плетеной ленты различной толщины
(например, сотые доли миллиметра) защищают как от
маrнитных, так и от электрических. полей.
Применяют также экраны из плетеной ленты, HaMa
тываемой на кабель. Такая лента, изrотавливаемая в oc
новнам из луженой медной йли. омедненной стальной
проволоки, имеет толщину 0,4 мм и ширину 25,4 мм.
Возможно применение экранов и из ленточной фольrи,
намаТываемой на жrут. Такой метод экранирования
прост и дешев. Чтобы ленточную фольrу можн.о было
закрепить на жrуте, особенно если жrут rибкиЙ, одна CTO
рана ее должна быть покрыта липким слоем. Кроме Toro,
необходимо обеспечить надежный электрическиЙ контакт
на участках перекрытия ВИТКОв ленты, что особенно важ-
но при выполнении маrнитноrо экрана. Ленточная фоль-
[а из маrнитопроницаемых материалов имеет толщину
0,05 .., 0,25 мм и ширину 12 ... 51 мм, а проницаемость
может достиrать 1-1==80.000.
Некоторые элементы .кабельных жrутов выполняют из
материалов, сжимающихся после наrреваlшя. Например,
существуют полиолефиновые шланrи, внутренняя или
внешняя поверхность которых покрыта электропроводя-
щим материалом. Таким материалом может служить се-
ребро, которое не отслаивается даже при максимальном
сжатии после Ha:rpeBa. Шланrи имеют диаметр D == 19...
102 мм и длину до .[ == 2,4 м. Если ну)кен шланr БОльшеЙ
длины, можно срастить отдельные Шланrи с проводящим
слоем н.а внешней поверхности при ПОМОЩfI КОРОТКИХ
r .lI
it ,...
(1
11 '[...'
.
i
{
:Ji
:!
:r';' ;.
- .
<.
.... i
r:JIJ, 7<i,
F
....... '
'':'''''''' '.
:""..,; .
:" f!!
:iL
::.
>
. .,
;1'
'" ,,1
Y ' t t ' :, ...
>" i; ;f ':li
::.. :: <t ' .. '\. ,:-]
..
. :.. - :<-.
.?
': , .; \ J'
Т; ;;
,
j
.. "" ' ...J
T''f:
"""'J.. . ..
'
51/1/1
'"
25E.lMH
8)
Рис. 3.18. Экран на застежке типа «молния»:
а установка экрана поверх жrута проводов; 6 монтаж экрана на срост.
ках (стянутые навстречу друr друrу застежкн закрепляются стандартными
методамн); в Эlфаны для переХОДНИl<а.
шланrов с проводящим слоем на внутренней поверхности;
причем сначала HarpeBoM обж:имают короткие шланrи .........,
перемычки, а затем наrревают полученный таким обра-
зом ЩIИнн-ый шланr.
Для rерметизации мест сращивания таких шлаllrов,
а также для уl3ели. ения. сцепления их поверхностей при-
меняют электропроводящую или непрorюдящую липкую
мас<;у. Эта масса при ню';ревании шланrа плавится и BЫ
текает через оба торца, rерметизируя места сращивания.
Уrолковые переходники для разъемов, выполняемые
из пластмассы, сжимающейся после наrревания, также
имеют проводящий слой и служат для экранирования
разъема. Частотная характеристика экранирующеrо пе.
1f!O"
80
">
'
50
40
20
а:;
0,1
1
10 100
'II1Cтoтcr, IfЛ.(
1000 10000
Рис. 3.19. Экранируюшее .(J:ействие ПОЛI10лефиновоrо переходника.
реходника, выполненноrо из полиолефина, приiзедена па
рис. 3.19. Преимущества ми таких переходников перед
жесткими экранами являются меньшие масса и стои-
мость, а также более плотное обжатие кабелей различ-
ных диаметров. ИЗ полиолефина можно изrотавливать
также и переходники более сложных форм (Т-образные,
У-образные и т. п.).
Если необходимость в дополнительной защите от' по-
мех кабельных и проводных жrутов выявляется непо
средственно перед сдачей аппаратуры в эксплу?тацию,
можно при менять ферритовые шайбы, выпускаемые в ви-
де небольших бусин или rильз, надеваемых на провода,
идущие 'от устройств питания или друrих устройств
ИП. Эти шайбы, эффективно экранирующие сиrналы ча-
стотой выше нескольких меrаrерц, устанавливают на се-
тевых проводах с током I 5 А. Проницаемость фер.рИ1а
I-.I. 600, блаrодаря чему маrнитное поле концентрируется
в шайбе, т. е. существенно увеличивается самоиндукцин
участка провода, на который надеты шайбы, и этот уча-
сток служит однозвенным фильтром, частотная характе-
ристика KOToporo показана на рис. 3.20. Следует учиты-
вать, что взаимодействие участков провода с малой и
большой индуктивностью может привести к появлению
резонанса и. фильтр становится неэффективным на часто:
тах выше 100 мrц.
120
.
100
'tS l(i.I ..,
, ВО
[;
БО l о,з ./ 7
t:i 1 щиiJои
"" bol".
40 30 ШUJJO '01'
. I I I.".J,...
20 .1. '1-'
Ш r;;.. ',{"р.>: I
О '- l--=,2f4Н';
10 20 30 50 70 100 200 000 500 1000
f/ucтoтl1, /'fП.{
Рис. 3.20. Эффективность подавления помех ферритовыми шайбами
и шланrами в 50 OMHOM кабеле: . .
о . экранированный шланr: Х неэкранированный
шла.иr. .
Можно воспользоваться также поме,коподавляющими
шланrами, которые изrотовляются из rибкоrо материала
(с проницаемостью IJ. 10) и MorYT быть 'надеты на стан-
дартный ,провод с изоляционным покрытием или без Hero.
Так как эквивалентная проницаемость шланrов меньше,
чем у шайб, они вносят меньшее затухание на частотах
порядка 5 мrц. Однако они позволяют существенно по-
давить ВЧ помехи, так как не имеют резонансных
свойств.
Принцип Аействия шланrов тот же, что и шайб. Они
представляют собой распределенный однозвенныii
фильтр с последовательно включенной индуктивностью.
В отличие от ферритовых rpайб, в шланrах нет участко13
провода с резким переходом от малой к большой индук-
тивности, и поэтому они не обладают резонансными
свойствами.
Шланrи Moryт иметь длину 0,3 м, внутрённий диаметр
2,5 12,7 мм. Уплотняют продольные щели при монтаже
также с помощью пасты, используемой для rерметизации
мест сращивания кабелей. Преимуществом шланrов
перед экранирующими оболочками является то, что их
не нужно заземлять. Шланrи преобразуют электромаr
нитную энерrию помех в тепловую и обеспечивают бодее
эффективную защиту от помех на частотах выше 30 Mru.
3.6. РАЗЪЕМЫ_
Уровень ЭМП, возникающих в разъемах, определяет
ся их rеометрией. Например, щели в корпусе, который
служит экраном разъема, приводят к появлению сосре-
доточе1ПIЫХ сопротивлений и к ухудшению экранирова
ния. Любой разъем является уязвимой частью ВЧ тракта
(качество разъема характеризуется частотной зависимо-
стью коэффициента стоячей волны). Разъемы ВЧ диапа-
зона следует разрабатывать так, чтоБыI свести к миниму-
му ЭМП, создаваемые или воспринимаемые данным ВЧ
трактом. При этом сопротивление- должно быть малым.
Измеряя контактное сопротивление, необходимо выпал..
нять следующие правила:
испытательное напряжение должно составлять
10% от номинальноrо для правильной оценки наличия
пленки окисла и заrрязнения контактов;
частота испытательноrо сиrнала должна быть рав-
на максимальной частоте, на которую рассчитана на-
rрузка;
после испытаний в низкоомной цепи с низким ypOB
нем напряжения необходимо провести испытания на ме:'
ханическую прочность, износ и коррозию.
Низкоомный контакт формируют, используя либо
взаимное давление контактов, при котором разрушается
пленка окисла и rрязи, либо местный дуrовой разряд,
в реqультате KOToporo образуются каналы расплавлен НО-
[о металла. Если напряжение между контактами недоста-
точно велико для пробоя пленки окисла, то имеет место
емкостной эффект. .
Чтобы уменьшить контактное сопротивление, контак-
ты покрывают золотом или сплавами золота, которые
наносят на тонкий (2,5 мкм) слой KOBKoro никеля. Для
неrерметнзированных разъемов используют медные
сплавы, а для rерметизированных железоникелевые.
На железоникелевую подложку со слоем меди и никеля
наносят золото. Rсли золото нанести непосредственно 'Н\
медь, то оно будет .диффундирова'ть _ в медь, Бследс'!'.вие
чеrо нарушатся как rерметизирующие, так и антикорро-
1
7 б
8
б
...... -
,
.9
lfJ
Рис. 3.21. Соединение экрана
UJ кабеля' с разъемом:
а кабель без инднвидуаЛЫlOrо экранировання жил; 6 кабель с нидиви
дуальиым экраннрованием жил, 1 сварной шов вдоль всей кромки корпуса
rнездовой части разъема (более предпочтительный вариант); 2 соедннение
болтом (менее предпочтительный варнант); 3 экраи; 4 штыревые KOHTaK
ты; 5 плотное соединение экрана кабеля с корпусом разъема пайкой илн
давлением; 6 пружннящие . контакты; 7 экраиированная жила; 8 неэкра
ннрованная жила; 9 rнездовые коитакты.
1 2
3
q.
5
с' 7
51
Рис. 3.22. Соединение индивидуальных экранов с помощью кольца:
1 rнездовая 'IaCTb разъема; 2 штыревые контакты; 3 штыревая часть
разъема: 4 перемычка (их можно соединнть, кю.( показано или при помо
щи шайб с лепестками); 5 кольцо; 6 кольцо, аналоrичное кольцу с дру'
rой стороны панели; 7 панель; 8 пайка; 9 кабельные шланrи.
о
Рис. 3.23. Монтаж разъема и кабеля c экранированнымн жилами и
заземлением экрана на обоих концах:
1 обжимное кольцо; 2 разъем; 3 соедннение обжнмноrо кольца с KOl?
пусом разъема: 4 соединение экрана 'Iерез разъем; 5 шасси.
зийны свойства прокладки. Чем тоньше покрытие На
контактирующих IIоверхностя}(, тем выше их коррозийная
стойкость и меньше необходимое усилие 'при соединении
разъема. В насто щее время выполняют покрытия тол-
щиной 0,25 мм. .
Разъемы можно разделить на три класса:
однополюсные и двухполюсные НЧ разъемы,
мноrоштыревые НЧ разъемы,
несимметричные ВЧ разъемы (для двух-, трех-, и
четырехпров6дных коаксиальных кабелей),
Корпус мноrоштыревоrо НЧ разъема служит экраном
И. устройством. заземления кабеля. Соединение экрана
кабеля с разъемом показано на рис. 3.21. Пружинящие
контакты обеспечивают электрическое соединение корпу
са и разъема. Если в кабеле экранируется несколько жил
или все жилы, то разъем должен иметь вдвое большее
число контактов. На практике для нескольких (до пяти)
индивидуальных экранов используется один контакт,
что позволяет уменьшить требуе.мое число контактов. Та-
кое rруппирование индивидуальных экранов можно ис
ПОЛЬЗОвать в диапазоне частот до 1 М[ц. .
. Друrой. возможный спо
соб уменьшения требуемоrо
числа контактов показан на
рис. 3.22. При этом способе
все индивидуальные экраны
заземляют при помощи ци-
линдрическоrо проводника,
выполненноrо в виде коль
Ца, который если необходи
мо, заземляют полоской из
луженой меди (длина не бо
лее 33 мм, ширина 6,4
12,7 мм),
Однако кольца нельзя
использовать при большом
. числе экранированных жил.
Для соединения большоrо числа индивидуальных экра-
нов целесообразнее использовать обжимное кольцо, за
земляемое двумя перемычками. Одна перемычка соеди
Няет это кольцо с корпусом разъема, а вторая соеди-
няется через разъем (рис. 3.23).
Наиболее совершенным (хотя и более дороrостоЯ-
щим) является способ, показанный на рис. 3.24: индиви-
Рис. 3.24. Соединение индиви-
дуальных экранов с помощью
промежуточных перемычек:
1 корпус разъема; 2 паяное co
единение; 3 перемычка максИ
маЛЫlо возможноli шнршiы.
дуальные экраны соединяются перемычками (шириной
не менее 6,4 мм и толщиной 0,25 мм), которые надежно
I{онтактируют с разъемом.
Экранированные НЧ кабели заземляют с одной CTO
р<?ны (рис. 3.25) . Индивидуальные экраны скрученных
1
2
о
о'
Рис. 3.25. Монтаж НЧ-кабеля:
1 шассн; 2 скрученная пара; 3 разъем: 4 незаземленный экран; 5
заземленне экрана на одном конце; .6 соединенне экрана через разъем.
пар должны быть изолирова,ны друr от друrа; не ,следует
использовв.ть один йз экранов в качестве общеrо обрат-
Horo проводника.
На рис. 3.26 показан разъем, в который вмонтированы
фильтры для подавления ЭМП (по одному фильтру П-ти
:1
t
[ ,
.;
,di"....'* '>ic
".f>
f "W' ' . ,-- -:: ,-;. ....
" . О. .;' 1 ... i 1
ж: .о'. .........'..
i :.- e\,! ,
,J О"" . / c, ,: ' "
t:
"Ч
..
1
.!
!
' Y""-_.""''''''''''''.'
}
"
,..
.,
..'L ьf" ...
.: :'l
.3
. .,', ,.]
. . -
,<'о ,: . y; C ;. :i
"--' ': > "Е У '! ,:
: 5!i : .:< l.1;} ;: l€ «:fМ - -j J
Рис. 3.26. Типовой мноrоштыревой разъем с фильтрами в штыревых
контактах. О
па на каждый контакт). Размеры TaKoro фильтра
3,2 Х 9,5 мм, вследсrвие чеrо ero реактивное сопротивле-
ние мало и не сказывается на частотах ниже 1 мrц.
в 50 омной цепи фильтр вносит затухание 20 дБ на ча-
стоте 10 Mru и до 80 дБ на частоте 100 Mru.
Фильтр несколько больших размеров может быть ис-
польз.ован в цепи с током /==5 А. Внутри крупных коп-
тактов для низких постоянных напряжений шунтирую,
щая емкость может достиrать 1 мкФ.
На частотах выше 10 мrц (в некоторых случаях выше
10 кrц) коаксиальные кабели -сочленяют коаксиальнымИ
разъемами. Если волновые сопротивления срчленяемых
кабелей и разъема не совпадают, то подавление ЭМП
значительно усложняется. Соrласование кабелей и разъе-
мов характерuзуется частотной зависимостью коэффи-
циента стоячей волны Ксти. Например разъем с Ксти===2
при некоторой длине кабеля на определенной частоте
увеличивает нестабилъность амплитуды СИrIIaла или уро-
вень ЭМП на 6 дБ. Соrласование разъема особенно важ-
но на частотах, для которых длина соединяемоrо кабеля
состаВляет 'А/8. .
r лава 4
ЗАЗЕМЛЕНИЕ И еОЕДИНЕНИЯ БЛОКОВ
иуеТРойетв
4.1. ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ТОЧКИ
Заземление устройств и систем имеет два основных
назначения:
защита от перенапряжений, возникающих на кор.-
пусах оборудования и KapKaCaJi: зданий при ударах мол-
нии,
уменьшение ЭМП.
По нормам, действующим в США, требуется ПрОКла-
дывать заземляющий провод (зеленый) рядом с входным
«rорячим» (черным) и обратным нейтральным (белым)
проводами. Для трехпроводных систем 115/230 В пере-
MeHHoro тока требования аналоrИЧIIЫ (см. рис. 4.1).
При случайном замыкании «rорячеrо» провода на
корпус последний окажется под напряжением 115 В пе-
peMeHHoro ToIta относительно земли. Если человек кос-
нется этоrо корпуса, то ток потечет через руку. тело 11 НО-
r.и. Ток В 75 мА, протекающий через тело, может быть
смертельным. Заземлением корпусов специальным (зеле-
ным) проводом, применяемым в современных . шнурах
переменноrо тока, при аналоrичных обстоятельствах
можно обеспечить безопасность человека.
Для уменьшения ::>Мll во. ВХОДНЫХ цепях питания
об9рудоsания всех типов использую:r я конденсаторы
илй фильтры, включаемые между «rорячим» и обратным
"rОРЯl/uii '{I1'pdcIlblu)---толы(o
ilI7я про800ll0tl
нсtlтрlшыll// (tfслыЙ.
"IOРЯl//Д/ "(l/epllhItJ)
"Земля" (зелеllЫЙ
":'
Заземлеlll/е оtfор!/ilоlJdlll/Я
(оля оеЗОПf1СllOстU)
Рис. 4.1, Стандартные обозначения (мар{(нровка) двух. и трехпро
водных элекorрических линий.
проводам И проводами заземления. Соrласно National
Electric Code емкость этих конденсаторов оrраничивается
величиной 0,1 мкФ, что соответствует реактивному току
1
0.08 ОМ
. .1
: 15м
J
r J
1"
:t i
080l'f.
Рис. 4.2. Опасная ситуация в rоспиталях (МИкрошок пациента):
путь тока 1 /1.; . путь опасноrо тока; 1 заземление; 2
распределнтельный щнт питания; 3 пылесос; 4 электрокардноrраф, зазем-
ленный вход Koтoporo подключен к правой Hore пацнента; 5 датчик давле
ння; 6 измеритель артернальноrо давления с заземленным датчиком.
утечки 5 мА. Тоrда при пракосн"овении к незаземленному
корпусу максимальный ток, протекающий через тело,
может быть не более 5 мА.
. . Более опасные ситуации возникают, если несколько
устройств с фильтрами подключены к одной сети и в од-
нам из них происходит замыкание на корпус. Например,
такими системами являются лечебные учреждения, [де
к общей сети подключается ряд медицинских аппаратов
(электрокардиоrраф,измеритель давления крови и др.),
которые MorYT иметь непосредственный контакт с серд-
цем пациента. Если в устройстве, поДключенном к общей
сети, напрlIмер в пылесосе (рис. 4.2), происходит К3 или
утечка на провод заземления (зеленый), то ПО этому про-
воду потечет ток. Пылесос имеет трехжильный шнур,
в котором один провод служит д.!IЯ заземления корпуса.
Обмотки мотора, подвержены воздействию пыли (зача-
стую влажноЙ), что создает условия дЛЯ К3 обмоток на
корпус. Для безопасности персонала корпус пылесоса
заземляется. В рассматриваемом случае в пылесосе нет
1\:3, но ток утечки составляет 1 А. Этот ток распределится
между участком цепи, подключенным к силовому щитку,
и участком,' в который включено сердце пациента, что
может вызвать смертельный исход из за разности потен
циалов в системе заземления *>.
При заземлениях, вследствие протекания токов, выз-
ванных разностью потенциалов между различными точ-
ками земли или электросиловыми установками, MoryT
появиться ЭМП. Например, требование Natiof1aI EIectric
Code о соединении нейтральноrо и заземляющеrо прово
дав и их заземлении при вводе в здание обеспечивает
безопасность персонала, но создает непредвиденные по-
меховые ситуации.
Между двумя точками металлической конструкции
может при некоторой частоте создаться разность потен-
циалов независимо от Toro, соединены эти точки электри-
чески или изолированы. Для CTPYKTypHoro размера 1 при
наличии электрическоrо или маrнитноrо поля возникает
разность потенциалов
и == А sin (2nl;'A),
и 2nAI;'A для l < 0,1 л,
(4.1)
(4.2)
[де А амплитуда напряжения, возникающеrо в систе-
ме заземления; л длина волны.
*) Следует учитывать, что иrольчатые электроды (контакты), на-
ходящиеся вблизи от сердца, обеспечивают высокую плотность по-
ражающеrо тока, несмотря на малое значение разности потенциалов.
(При},!. ред.) .
Полное сопротивление между двумя .точка и зазем-
ления
z=== RR.F (l + 1 tg 2nl(A 1) == KRDc (1 + 1 tg 2nl(A 1);
z KR DC (l + 2nl(A) для 1 < 'АЛ о;
Z KR DC для 1 < 'А/20,
z 2KR D c для 1 л/8; 1 3'А/8,
Z . 00 для 1 == 'А/4; 1 == 3'А/4,
[де RDC повеРХН,9стное сопротивление на постоянном
токе, Ом/О; К RRF/RDC число, большее един.ицы, ха-
рактеризующее отношение поверхностных сопротивлениЙ
на ВЧ и постоянном токе;
. RRF[OM/D]==0,26.10 6Vr для меди, (4.6)
RRF [OM/D].==0,26.10 I! V ffa для любоrо проводника,
(4.7)
(4.3)
(4.4)
(4.5)
CJ проводимость материала относительно проводимо-
сти меди; маrнитная . проницаемьсть относительно
проницаемости меди.
Соrласно уравнению (4.3) сопротивление межд..у дву-
мя точками заземления может стать значительным при
1>'А/8. Следовательно, при заземлении двух или более
устройств на частотах, ущ)влетворяющих неравенству
1>'А/8, получение эквипотенциальных точек становится
затруднительным.
Пример 4.1. Определить сопротивление между двумя коиечными
точками стальноrо оцинкованноrо кабельиоrо заземления размером
dXl 0,152X6,096 м 2 при 100 кrц и 10 мrц.
Расстояние 1 6,096 M 'A/5 (для 10 мrц). Тоrда уравнения (4.3),
(4.7) дают
Z [Ом] ==RRF (1+1 tg 2лl/л 1> lМ==
=-, (6,096/0, 152) .RRF (1 +1 tg 2л /51) 40 RF (1 +3,73) == 189R RF .
Здесь RRF==0,26.1O 611'1000.107/0,1<=0,08 O /D.
Тоrда z== 189.0,08== 150 Ом.
Для частоты 100 кrц .расстояние 1 6,096 M 0,002 'А.
Соrласно уравнениям (4.5) и (4, .7) .
. Z 40.0,26.1O 6 11'1000.105/0,1 ==0,32 Ом.
Если кабельное заземление медное, то рассчитаиное аналоrич-
ным образом сопротивление будет равно примерно 150 мОм при
10 мrц и 3,2 мОм при 100 кrц.
Рассмотрим неудачныЙ вариант, коrДа для двух раз
личных контуров земля служит обратным проводом
(рис. 4.3). На эквивалентном сопротивлении зеМЛIl Z
возникает напряжение ()т потенциальноrо источника
ЭМП:
и с == ZU 1
R g1 +Rll + Z
,...., -ZU 1 Д Z // R +R
"-' Rgl' R 11 ЛЯ "" с1 l1-
(4.8)
!;Jg1
/1
1?g2
/2
и,
с.олрот1l8Лfllltш ООЩfl80
эltЭfl/fЛfllШR
ис
z
Ui
I?l2
и2
, 7f:" ,,,,,, /1+/2
Рис. 4.3. Сопротивление связи между различными цепями при об-
щей эемле.
На сопротивлении наI'рУЗКИ BToporo контура напряже-
ние
и ! == R l2 U c /(R g2 + R 12 ) дЛЯ z «: R g2 +R I2 .
Подставляя (4.8) в (4,..9), получаем
и. == ZRl 2 U 1
z (R g1 + Rl 1 ) (R g2 + R1 2 )
Тоrда помеха на.наrрузке BToporo контура из за об
щеrо сопротивления
(4.9)
(4.1 О)
СТ [дБl == 20 Ig [ZR I2 !((R g1 +Rll) (R g2 +R I2 », (4.1l)
[де Z сопротивление, определяемое уравнением (4.3).
Пример 4.2. Два провода проложены в кабельном канале (см.
пример 4.1), используемом в качестве эаземленноrо обратноrо про-
вода. По первому проводу проходят синхроимпульсы С частотой
100 кrц.и амплитудой 5 В. Второй провод подводится к осциллоrра-
фу с чувствительностью I мВ. Цепь nepBoro провода имеет сопротив-
леиия источника и наrруэки 100 Ом. В цепи BToporo ПРОВОДq сопро-
ТИl3ления щ;точника и наrруэки равны 100 Ом и 1 О МОм,.
Определить, возникнут ли заметные ЭМП.
, Из примера 4.1 Z 0,32 Ом при 100 кrц. Соrласио (4.11) иапря-
жение помехи
о 32.107.5
Ui== ;00.107 ==8 мВ> 1 мВ,
т. е. возникает заметная помеха, обусловлениая общим сопротивле-
нием ;!аземления.
4.2 ОДНОТОЧЕЧНОЕ И мноrОТОЧЕЧНОЕ
ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Современные электронные системы, как правило, за
земляю1' в различных точках. В каждой подсистеме
отдельно заземляют структурные) сиrнальные, экрани-
рующие цепи, а также первичные и. вторичные .цепи
переменноrо тока. Каждое и.ндивидуальное заземление
подсистемы в дальнейшем соединяется кратчайшим пу-
тем с общей «землей», обеспечивающей опорный потен-
циал системы. Такой способ зазем'ления называют OДHO
ЛООCl.lCтfl/1U
(!lcтpoиcт8o) 2
CllCтfl/1bI
ПООСl/стfl/1Ы)
ИСI7JО'lНU}(
8НlJрШlll
Рис. 4.4. Одноточечное (или звездообразиое) заземление.
точечным (рис, 4.4). Обычно все соединения выполняют
проводником с очень малым сопротивлением. Тоrда при
малых токах заземления вся система находится под об
щим потенциалом.
Помехоустойчивость рассматриваемой системы зазем
ления ухудшается при наличии: .
соединительных экранированных кабелей между
ИП' и РП, rl'lсположеннымп на rасстояниях, превышаю-.
щих 'Л/20;
паразитных емкостей между подсистемами или KOp
пусами устройств, а также между подсистемами и зазем-
лениями друrих подсистем.
(}оеОl/Нl/тflльныii КШJflЛЬ
ПаРUЗl/тнuя flHKOCmq
Поi/ol/стflни !. ПООСl/стflНU
(устроист80) Z 1r- rycтpoucт8o) J
Точка 3а3flНЛflНl/Я
оиствны
(ЛООСllстflНЫJ
I
I
1 ПUPUЗII/77нuяJ_
=т= вмкость T-
I I
I
I
I1стОЧНl/I(
8НерВаll
Рис. 4.5. Вырождение одноточечноrо. заземления, изображенноrо на
рис. 4.4, из за соединительных кабелей и параЗИТНhIХ емiшстей.
Как видно из рис. 4.5, кабельные оболочки создают
несколько путей заземления для. каждой подсистемы и,
несмотря на ряд мер предосторожности, в системе зазем-
30зенляющая плота
ПООСl/стш.fU
(ljCтPOlJcтIJO) 1
ПООСl/стflми @
(!fcтpotlcmIJO) i
@
ПООСllстflМl/'
@ (f/cтpotlcтIJO) 3
@ @
J!13tlNллющl/tl оолты
ни ШUССl/ !fcl11podcтlJu
@ @
. СоеОl/Нl/тflЛЬllые
кш5еЛl/
I1сточник
811еР8ии
CoeoaHellиe
--= ни землю @
ПоiJСl/стеМfl
(!fcтpotlcmIJO) 4
l7or7cf/cmOMll
(!lcтpot!cmIJO) А/
Рис. 4.6. Мноrоточечная система заземления.
ления MorYT возникнуть уравнительны токи. На высоких
частотах паразитное емкостное сопротивление становИТСЯ
малым, а индуктивные сопротивления заземления возрз-
стают, из-за чеrО'возникает разность потенциалов между
различными подсистемами.
При мноrоточечном заземлении (рис. 4.6) каждая
подсистема и отдельнь{е устройства индивидуально за-
землены на эквипотенциальную заземляющую плату,
которая соединена с общим заземлением.
Как правило, мноrоточечщ)е зазеМЛeIше дает лучшие.
результаты на высоких частотах, а одноточечное на
низких. Например, если система состоит ИЗ устройств
. б /
звуковои частоты с ольшим числом чувствительных эле-
ментов и контрольных устройств, одновременно являю-
щихся источниками широкополосноrо шума, то использо-
вание высокочастотной (мноrоточечной) схемы заземле-
ния нецелесообразно, так как РП системы не восприим-
чивы к частотам выше звуковых. (При этом предпола-
rается, что в системе не возникает друrих паразитных
эффектов на высоких частотах, что не всеrда соблю-
дается.) Наоборот, для системы с контурами и усилите-
лями, работающими на чаСТQтах 30 1000 мrц, неприем-
лема низкочастотная схема заземления. Следовательно,
при выборе. оптимальноrо щ!Да заземления следует учи-
тывать отношение максимальной .рабочей частоты чувст-
вительных элементов устройства к физическому расстоя-
нию между максимально удаленныIии устройствами.
Сочетание одно- и мноrоточечноrо заземления (rиб-
ридное заземление) часто являеТся лучшим решением
при. заземлении широкополосных схем.
4.3. П1БРИДНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
По формулам (4.3) и (4.5) построены rрафики
(рис. 4.7), из рассмотрения которых МОжно сделать сле-
дующие выводы,
На низких частотах при небольших размерах зазем-
ляемых ус:rройств и расстояниях между ними (1<'),,/20)
следует применять одноточечное заземление, а ца высо-
хих частотах, при больших размерах и расстояниях
мноrоточечное. В промежуточных случаях эффективно
применять riIбридное заземление: низкочастотная часть
C<ICTeMbI имеет одноточечное заземление, а высокочастот-
ная мноrоточечное.
Примерам может служить цепь звуковой частоты,
у которой шасси датчика и наrрузка дол.жны быть зазем-
' 0.3
,(j '
!S
>::i 1
';:'
;5
>:::,
. >::i Q3
">
100
щ- 104. . 105 105 . 107.
!ltш8ысщuя j:шОоlfUЯ '1истоти
8ЫСOlrD'I!/8ст8t1теЛtJноiJ CtIстены, fZ/
Рис. 4.7. Области i1рименения одно- и мноrоточечных заземлений.
\)
'}.\
'J- е
j<l1\!\
_ ?Je
. ?Jv-
-t. 0e
'J- fJ
{'J-б
. I'fHoao
mO'lC'I/fOC
З113fl/'fЛСНlIfl
108
лены (подключены к корпусу устройства), а о олочка
соединительноrо коаkсиальноrо кабеля заземлена с обоих
концов через шасси (рис. 4.8). Это позволяет заземлить
токи низких частот. Заземление оболочки кцбеля ДJIЯ
высоких частот обеспечивает конденсатор. Следователь
но, данный контур работает с одноточечным заземлением
при низких и с мноrоточечным при высоких частотах.
Друrой пример показан на рис. 4.9. Здесь все шасси'
ус:rройств вычислительной техники по условиям техники
безопасности должны быть подключены к прав оду зазем-
ления (зеленому). Обычно по этому проводу распростра
ШcrССl/
r :1
I
I
L
/(Оl!КСtll!ЛЫlыtlКUОflЛtJ
________ f1P0800HlIKU, СОСОU/fЯЮЩllе
НUР/lЖН!/Ю ОООЛО'lК!/ кl!ое/7Я С Щl1ССЦ
....lflI 3U3fll1/7fllll1e
/Jlf Зl!Зfl!1Лelше ..........
! 3С/JIJI1/7ЯЮЩС/Я п08flpXНOCтb (l((Jрп!/с рстроист8а)
Рис. 4.8. Одноточечное заземление на НЧ и мноrоточечное на ВЧ.
няется шум, который .может. наРУШ;;lТЬ работу вЫЧИсли-
тельноrо комплекСа. Поэтому приходится включать ка-
тушки с индуктИвностью порядка 1 Mf, сопротивления
которых на частоте питания меньше 0,4 Ом (чем обеспе-
чивается надежное заземление) и на частотах 50 кfц
Сил080U
Рdслреi!tшительныi!
щит иЛl/ _
рuзuелитеЛЬНЫl/
тРl1НОфОРNuтор
l/ентрuльныtl
лроqеСt!ОР
.JШf
ПеРl/феjll/llные
8Ыl/l/flЛl/тельные
!/OтpOlJcт8l1
Нuз/roОNНЬ/е
3flЗfll'fЛителu
оеЗOlшсностl/ iJля
0l/ло80U ceml/Oorzj
(о 8Ь/оокин Z tlля
8иuеоr7иUПUЗОНl1 )
3UзеI1ЛЯЮЩl/U (зелеНЫ U )ЛРО80iJ
--= 3 зеI1Лl/тель
Рис. 4.9. Заземление, одновременно обеспечивающее и высокочастот-
ную изоляцию. .
AHm!lHHbIU
раЗOflI1
'I!l8стlJl/тельньre l(еЛl/ О'!и 17УП'!
"-/( заЗСI1ЛflНl/Ю Пl/тuнl/Я
)( 3l1зеNлеНIIЮ Сl/еНllЛU
NноеОЭЛе
I1ентныи
раЗЬ(i'11
15
/(ОШ(СШfльные КЩJелtllIЛ.lI скр!/'!Снные
экрillllljJоlJdнные ЛllРЫ .
ljеЛl/ 80СЛjJОllзIJеuеНl/R l/
С'll/тш8аНl/Я '"
}(оr'l'Сlluльные Кd!JеЛIl /J'!1I 17'!
УСIlЛl/mеЛII 17'1, фl/льтры, tlel10U!/
J/яторы 11 1J1IlIflоgСl/Лl/тсл{{
ппоu'tШНХjlО
IIl1л!/льооlJ
ljflЛl/ 8 If/(OlJou '1остоты, Ullсллел
Сllло80е ПllтUНlIfl
./
. Рl1зьеl1 Лllтl1
НIIЯ Лереl1ен
НЫl1тО/(ОI1 """-
Стержень
J({зеl1ле
. Нl/Л
СтUz)IIЛl/зuтОjlЫ ПllтUНl/R
.Рис. 4.10. Заземляющие приспособления, используемые в пер-еll.ВИЖ'
. ных шкафах.
1 мrц (rде сосредоточена основна$1 энерrИЯ импульсов
вычислительных устроЙств) не ме'.нее 1000 Ом.
Примером . rи.бридной схемы заземления может слу-
жить передвижной шкаф.с пятью отдельными выдвижны-
ми блоками, содержащими узлы системы (рис, 4JO).
Антеlшыа . Фильтр
IJXOil....,.. и !lСllЛll
тель tJ'I
пpeCB
Лflктор
СНflШ '
тель
ПУf1l/
А
11 /Jослроиаf}о
цflли ilЯЩfl(j'
рuз8ертК{j !/строистlJо
Q.j
.
'1
f1рfll7o/(онеЧIfЫfl
/(ис}(иоы зlJ!I}((llJoii
чистоты
f1щтu OOlfoтol/(j'iflfoeo ЗUJШ'lЛfllfllЯ .
бло}( ЗUЗШ1ЛfllfllЯ
Рис. 4.11. Структурная схема rибридноrо заземления, используемоrо
в передвижных шкалах (рис. 4.10).
Высокочувствительный блок сиrнаJ10В ВЧ и ПЧ (I-Й свер-
ху) и блок ПЧ (2-й) имеют мноrоточечное.заземление на
шасси шкафа (рис. 4.11). Блок звуковой частоты и блок
питания имеют одноточечное заземление. Cor ласно
рис. 4.7 заземление в такой схеме должно быть выполне-
но следующим образом:
в блоках звуковой частоты и устройствах воспроиз-
ведения, работающих на частоте до 1 Mrri и имеющих
заземляющие шины ДЛИНОЙ 0,6 м, следует применять
одноточечное заземление;
в блоках ВЧ и ПЧ, в которых сиrналы частотой
30 мrц проходят путь в несколько метров, целесообраз-
но мноrоточечное заземление;
в стабилизаторах питания, rде происходят пере-
ходные процессы и при длине проводав -'" 1,5 м Возмож-
ны существенные наводки вплоть дО ВЫСОЮ1Х частот,
следует применять rибридное заземление, т. е. одноточе L l-
ное заземление блока и t'Iноrоточечное заземление шины
питания на корпуса всех блоков.
Для миниатюрных устройств и интеrральных микро-
схем требования к расположению элементов становятся
,более строrими и при Быборевида заземления следует
польз<?ваться критериями рис. 4.7.
4,4, ЭЛЕКТРИЧЕСКЯЕ СОЕДИНЕНИЯ
Отдельные компоненты (модули, устройства, систе-
мы) должны быть соединены проводами с малым сопро-
ТИlомением-- для токов ВЧ. В противном случае между
компонентами возникнет разность потенциалов, которая
может вызывать ЭМП.
\.,. .J
!iольщО(j'
соп;JOтllgле
Hlle Ш! зи
МОХОВО
сосtlШlt5'lШR
О)
- АнтШIIIU От
IJptШНIIШ( lIcтoY
IIШШ
....
I
. ,
tfJ
Рис. 4.12. Ухудшение фильтрации (а) и снижение эффективности ан-
тенны (б) из-за плохих соединений.
В качестве примера покажем влияние KOHTaKTHoro со-.
противления - на работу фильтра в цепи питания
(рис. 4.12, а). При значительном контактном сопротивле-
нии заземления фильтр становится неэффективным, так
. -как прекращается шунтирующее действие ero конденса-
торов. Из рис. 4.12, б Вf1ДHO, что nрй наличии соt1рO'f'ИВJlе
ния в цепи заземления высокочастотный шум, которыЙ
может .существовать в линии питания, накладывается на
сиrналы, принятые антенной.
Полное сопротивление проводника" (рис. 4.13). опреде-
ляется различными шунтирующими путями, по которым
может протекать ток ВЧ (рис. 4.14). Соединительный
провод.может образовать на определенной частоте реЗо-
нансный контур с большим сопротивлением.
РСЗ0llН/lС
(JtfiJno'lI(U 1 7
!lcтpoи
cll7du
'5
J
I
1_
Т
I
пириЗНIl7I1Ь/С СНIfОСll7и
Рис. 4.14. Сопротивление соедине-
ния и монтажные паразитные ем-
кости.
Рис. 4.18. Эквивалентный кон-
тур соединительноrо провода.
Для- уменьшения контактных сопротивлений наилуч-
шим является постоянное непосредственное соединение
металла с металлом, полученное сваркой или пайкой. По-
лупостоянные болтовые соединения MorYT давать хоро-
шие результаты, однако взаимное перемещение частей
соедин ния снижает их эффективность из-за изменяюще-
rося сопротивления. Для этих соединений сл.едует
применять шайбы (звездочки или [ровера), обеспечиваю-
щие постоянство плотности соединения. В качестве
соединения взаимно перемеща щихся . частей целесооб-
разно применять rибку ленту.
Соедин"итеJ}ьные перемычки применяются для зазем-
ляющих проводников, р.аботающих на частотах, меньших
1 О М[ц. Они обеспечивают постоянство сопротивления
в трубчатых проводниках, соединенных муфтами. Чтобы
обеспечить' малое сопротивление на высоких частотах,
необходимо уменьшать собственную индуктивность и ем-
кость соединения, так как при этом повышается ero пара-
зитная резонансная частота. Эти соединения, как правИ-
ло, ВЫПОЛНЯЮТ из круrлых проводников постоянноrо
сечения. Не всеrда целесообразно использовать.. mhoro--
проволочные, скрученные или плетеные, соединения, так
как различные типы проводов MorYT ОКИСЛЯТЬСя по раз
ному. И-за неравномерной коррозии сечение соединения
:10//
10
./
/
f;I>.Ф'f.
,,'\...
'\\ /
O '/
/
ю'U
О"
1 f
'J\'"
/ 6f!-1>.+"Y 1/
/ . 6
+f;.
'\, "
1/ /
/. V ,
OIJ
3
1
!Q 0,3
i1.1
'
{J,llo
1l,1l1
1fJ5
107 30107
lll В
Иll 5 . 1fJ 5 з-ш6
l/dстОтl1./Ц
Рис. 4.15. Зависимость индуктивноrо сопротивления соединителей
длиной 127 мм от частоты].
по длине может изменяться, что вызовет появление
ЭМП. Сплошные проводпики предпочтительней,. так как
обладают JYIеньшей индуктивностью. Частотная зависи-
мость индуктивноrо сопротивления_трех типов соедини-
телей показана на рис. 4.115.
Для получения ,минимальной индуктивности rибкой
ленты отношение длины R ширине должно быть не бо-
дее5:1.
Надежное соединение между шасси прм:боров, их пла
'Тами и заземлением обеспечивают приборные шкафы,
Шасси соединяют со шкафDМ с помощью приваренных
к ero каркасу rоризонтальных направляющих,
В нижней части ш афа имеется специальное соедине-
ние для подключения к сети заземления (см. рис. 4. 16).
Сверху к шкафу подходят кабельные лотки, которые кре-
{}Ot:iItill8I1lI8
КlfослtllllliШ
f(OPIlOlf
со шкr.rфfl Н
{1
Стоик{/
ШК{/Фll
I1ЛОСКIl8
нонтtlЖlfIJt:
СО8иинснис
с полон
JОЗli'NЛRЮU{fШ СllсtlШ/8Nис.
лри#tljJ8НН(lli' к остК8 CIJfl/lO'lHtIIC СО8(lиксНt.IЯ
(или ин онdЛОi!и'lNtIIС)
Рис. 4.16. Типовое соедииеНие шкафа с сетью заземления.
пятея к защитному кабельному коробу, расположенному
на шкафу. Передние панели приборов, присоединяемые
к стойкам шкафа, служат и для крепления шасси и для
экранирования от помех.
При особых требованиях к экранированию. в местах
соед-.инен й устанавливают специальные перемычки или
прокладки, обеспечивающие надежное соединение ме-
талл металл. Если шасси. съемные, то их задняя часть
соединяется со шкафом шнуром, длина KOTOpOro должна
быть такой, . чтобы можно было вынимать шасси из
шкафа.
4.5. корРОЗИОННЫЕ ПРОiщссы
_ При соприкосновении двух металлов в ПРИСУТСТВИИ
влаrи возникает коррозия, rальваническая и (или) элек-
тролитическая. rальваническая коррозия является след-
ствием образования rальваническоrо элемента, в котором
влаrа является элеКТРОЛИТОМJ Степень коррозии опреде-
ляется .положением этих металлов в электрохимическом
ряду, показанном в табл. 4.1, [де они расположены в по-
т а б л и Ц а 4.1
- лект- Элект-
Металл родный Металл родный
потенци потенци-
ал, В ал, В
/
,
Маrний +2,37 Латунь
Сплавы мarния Медь O,34
Берилий +1,85 Сплавы медь
Алюмцний +1,66 ннкель
Цинк +0,76 Моне ль
Хром +0;74 . НеРЖalзеющая
./Келезо или сталь сталь
Чуrун С ребряные при-
КадмиЙ +0,44 пои
Никель' +0,40. Серебро 0,80
- Олово +0,25 rрафит 1,20
Свинцов.о-оловя - +0,14 Платина 1,50
нистые припои . Золото
Свинец +0,13
рядке - возрастания коррозионной стойкосТи. Например,
при соединении алюминия и меди (разность потенциалов
2 В) возникающая э. д. с. вызовет постоянный поток
ионов,. который будет разрушать более активный металл
(стоящий выше в ряду).
Электролитическая коррозия может возникнуть при
соприкосновении в электролите двух одинаковых мет л-
лов. Она определяется наличием локальных электротоков
в металле, например токов в заземлениях силовых це-
пей. _
. в некоторых случаях для снижения. уровня помех
приходится удалять покрытия с. проводов, например
с анодированноrо алJ<.)МИНИЯ, КОТОРI:,IЙ является плохим
HPОВОДНИI{Ьм, . а, ПОКрЫТИ5t йЗ каДМI1Я, олова и серебра
удалять H нужно.
Наиболее эффективным методом защиты от коррозии
является применение lV!еталлов с малой электрохимиче-
ской активностью, таких как олово, свинец или медь.
Однако следует-учитывать, что во мноrих конструкциях
це:'lес;ообразно использовать леrкие металлы (алюминий,
маrний) или нержавеющие стали. При выборе соединяе-
мых металлов желательно, чтобы значения их электрод-
ных потенциалов были близки; в противном случае воз-
никнет бурная коррозия, Например, маrний и н ржавею-
щая сталь образуют Пару с э. д. с.:::::3 В, ..что ПрИВОДИТ
К быстрому разрушению маrния. .
Если устройство конструируется из раЗНОРоДНЫХ ме-
таллов, то дЛЯ наиболее дешевыIx и леrко заменяемых erO
элементов (например, дрепежных) следует использовать
металл с более высоким электродным потенциалом, чем
металл несущеЙ конструкции (например, стальной кре-
пеж латунных панелей). .
Значительно уменьшить коррозию и обеспечить хоро-
ший контакт можно, тщательно изолируя соединения от
проникновения.. Блаrи. Применяемые иноrда для защиты
металлов от коррозии покрытия (орrанические или элек-
тролитические) и. rерметизация стыков нежелательны
с точки зрения снижения уровня ЭМП. С целью уменьше-
ния коррозии следует избеrать .использования корпуса
УСТРОЙСТI:3а (каркаса здания и др.) в качестве обратноrо
провода цепи питания. . '
rлава 5
ЗАЗЕМЛЕНИЕ еООРУЖЕНИП И ОСЛАБЛЕНИЕ
ПОМЕХ В НИХ
5.1. 3АЗЕМЛИТЕЛИ
в большинстве случаев источниками ЭМП ЯВЛЯЮТСЯ
электрические и электронные устройства, расположенные
в здании. Эти источники MorYT создаватв помехи дЛЯ РП,
расположенных как в самом здании, так и в близлежа-
щих.
Контур заземления здания обычно имеет сопротивле- .
ние на емлю порядка 0,5 Ом,. Пр» разряде молнии, по-
тенциал которой по отношению к земле составляет
100 МВ, возникают токи порядка 3.104 А.
Пренебреrая сопротивлением молниеотвода и KOHCT
руктивных элементов здания, можно считать, что в мо-
мент разряда потенциал. в точке заземления повышается
до 15 кВ (30.10 4 A' 0,5 Ом). Если не КQнтролировать со-
противление заземлителей и исправность защитных раз
рядных устройств'в цепях питания, то большинство
устройств, включенных в эти цепи, будет повреждено.
По нормам, действующим в США, нулеВQЙ и зазем
ляющий провода в зданиях заземляют в точке ввода
э..лектроэнер"rИИ. Этим обе.спечивается поддержание 'по
тенциала земли при к.з в'l'оричных обмоток входных
силовЫХ трансформаторов и про боях первичных обмоток
на вторичные.
Для обеспечеция безопасности при разрядах молнии
необходимо, чтобы сопротивление заземления стальных
конструкций здания было меньше сопротивления сети
заземления цепей питания. В противном случа ток мол
нии может пройти по сети заземления. Необходимь сле
дить за тем, чтобы сопротивление между двумя соседнИ-,
ми точками заземления было равно нулю, так. как
блуждающие токи MorYT создать падение напряжения
между ними, что явится источником эм,n. Измер'ения'по-
дазали, что на распределительных подстанциях. токи
в земле MorYT достиrать 1000 А. Между двумя стержня-
ми, поrруженными в землю на расстоянии 0,6 м, озни-
кает напряжение, достаточное для rоренин лампы
100 Вт.
В качеств заземлителей применяются:
стержневые заземлители ст ржни из металла,
обладающеrо высокой электропроводностью, поrружен-
H Ie в з.емлю и со.единенные с наземйыми. металлоконст-
рукциями; предназначаются для предотвращения образо
ванин потенциалов, опасных для персонала и оборудова
НИЯ'
/" сеточный' зазеМЛ11тель контур (сетка У, изrОТОВ-
ленный из элементов с высокОЙ электропроводностью 11
поrруженный в землю; элементы контура соединены меж-
ду собой и с наземными металлоконструкциями, служат
в качестве дополнения к заземляющим стержням;
........, поверхность опорноrонулевоrо потенциала
сеть, образованная проводниками с высокоЙ электропро-
водностью, расположенными над землей.
/. Сетчатый заземлитель не обеспечивает нулевоrо по-
тенциала из-за конечноrо значения сопротивления между
сеткой, стержнями и землей. Хорошие результаты MorYT
быть получены, если поверхность нулевоrо потенциала,
в свою очередь, заземлить в одной точке. Таким образом,
можно избежать ВЛИЯНИЯ' блуждающих в земле токов.
Хорошим среДСТt=\ом для заземления различных назем-
ных сооружений являются подземные водяные и rазовые
коммуникации из-за их больши поверхности и rлубины
проникновения в незамерзающие слои земли. Для соеди-
7 8
Рис. 5.1. Коэффициент k.
нения с таким заземлением используют медные шины.
Следует, однако, иметь в ВИДУ, что медЬ, будучи в меха-
ническом контакте с железом (сталью), ускоряет корро-
зию (см. rл: 4), постепенно увеличивая сопротивление
соединения вплоть до полноrо раЗРУlllения контакта.
Расчет стержневых заземлителей. Для большоrо чис-
ла близко расположенных параллельных заземляющих
стержней сопротивление заземления
R[OM]== [ ln ( ) l'+ : !: (Vn 1)2 ] , (5.1)
2ML ь rA .'
......
[де р удеJIьное СОПРОТИВJIение [рунта, Ом. см (з'ависит
от r лубины поrружения стержней :z и их расположения,
точно определить трудно); L длина стержня, см; Ь
радиус стержня, см; п чисJ'IO симметрично расположен-
ных стержней на площад А; А цлощадь расположе о
НИЯ стержней, см 2 , k коэффициент (рис. 5.1).
в большинстве практических случаев сеточные и
стержневыIe заземлители располаrают на rлубинах, на-
MHoro меньших, чем у}[ так что kопределяется с доста-
точной точностью. \\
Результат.ы расчетов по формуле '((>.1) представлены
на рис. 5.2 для р==50 Ом'.м. Для друrих\значений р пере-
счет должен ПрОВОДИТЬСЯ по формуле
R 1 === Rpl/P, 5.2)
[де Я сопротивление заземления,
рис. 5.2; р :---- 50 Ом'м; р) измеренное
тивления данноrо [рунта, Ом . м.
полученное .из
значение сопро-
R,OM
10 1\
5 \
4
3
2
1
1!.'
,, z
.."' A (15,241'1A
r-..... ;:::;::.....l (7o.Zl'lJ z
2
'-* ;;;:::;:I>'----,(ЗО,51'1)
15,241'1)2 "(15241'1}.2
(305н):
(3О,5н)
I 2
,/75,21'1)
(152,41'1)2
(3051'1) z
.......--...:
0,5
0,4
0,3
.....
0,2
О ,1: - 10' 15 20 25
'1исло pU!JHOI1CPHO рuсположснных пиРUЛЛСЛIJНЬ/Х
стСРЖНСl! Jl18СМЛllтсля
Рис. 5.2. Зависимость сопротивления заземления от числа равномер-
но параллельно расположенных медных стержней диаметром 19,1 мм
для различных площадей и rлубин..
о . rлубнна 3 м; Х .rлубина 9 м.
.пример 5.1. Для строительства отведеиа площадка размером
45,72Х 15,24 м 2 . На rлу.бине z 15 м измеренное значеНие сопротив-
ления rpYHTa p 25 Ом.,м.. Сопротивление заземления ДQЛЖНО быть
Я 1,О Ом.
Необходимо определить число стержней, rлубину их поrруження
и площадь заземлИтеля.
. Учитывая, что исходная площадь 45,72Х 15,24 698 м 2 , а p
25 Ом'м составляет половину значения, прииятоrо для р при рас.
четах на рис. 5.2, получаем следующие данные заземлителя (значе-
ние Я 2 ОМ \по рис. 5.2 -соответствует требуемому я J Ом): десять
стержней диаметром 19,1 мм, равномерно расположенных на задан-
иой площади и заrлуБЛ!JННЫХ на 3,05 м или три стержня Toro же
д:иаметра, . расположениых на той же площади и заrлубленных на
9,14 м.
В расчет должны быть введены поправки для учета:
увеличения сопротивления заземления, обусловленноrо старе-
нием и коррозией,
сопротивления стержней и соединительных кабелей,
переход:иоrо сопротивления соединений,
изменения сопротивлення rpYHTa. .
Qбычно принимают 500/0-НЫЙ запас (т. е. в данном случае сопро-
тивление заземления должно быть R 0,5 Ом). Для получения
скорректированноrо значения можно варьнровать заrлублением,. чис-
лом стержней и (или) ПЛОЩ5lДЬЮ заземлителя. Тоrда -дЛя рассма-
триваемоrо случая можно использовать: . десять стержней диаметром
19,1 мм, равномерно расположенных. на площади A 698 м 2 и за-
'rлубленных на 9,14 м, или семь стержней с тем же диаметром, рав-
номерно расположенных на плошади А 1115 м 2 и заrлубленных на
9,14 м.
. Пример 5.2. При уt.Jl0ВИЯХ, приведенных в примере 5.1, необхо-
димо рассчитать заземлитель с сопротивлением R O,25 Ом. Это
значение сопротивленйя должно быть постояниым, не зависеть от
сезонных изменений и колебаний температуры почвы, поэтому зазем-
литель по воЗможности нужно располаrать на уровне rpYHToBbIX вод.
Принимая расчетное значение, равное 50% .требуемоrо (для
компенсации возможных колебаний, см. прнмер 5.1), получаем приве-
денное сопротивление для пользования rрафиками на рис. 5.2: 0,25.
.0,5 0,125 Ом. При таком сопротнвлении . на площади не менее
23210 м 2 должны быть равномерно расположены 30 стержней, за-
rлублеиньiх на 9,14 м.
Такой заземлитель выполнять нерационально (большая площадь
и MHoro стержней). Поэтому в данном случае следует выполнять
расчет Ht>- по рис. 5.2, а по уравнению .(5.1) с учетом возможных
вариаций входящих в Hero uapaMeTpoB, а также Toro, что сопротив-
ление земли на уровне rруитовых вод можно принять равным
12,5 Ом'м. В дополнение к стержням можно использовать металли-
ческую ct;TKY.
Материалы стержневых заземлителей. Наиболее ча-
сто используют медные заземляющие стержни диамет-
ром 19,1 мм, конструкции которых изображены на
рис. 5.3. Медь применяют блаrодаря ее"'ВbIСОКОЙ электро-
проводности и коррозийной стойкости. Однако поскольку
ме-дь имеет более высокий электродный потенциал, чем.
друrие металлы, из которых ИзrОТОВЛЯЮТ сооружения 11
.трубы для подземных коммуникаций, то в системе зазем-
ления возникнет коррозия. Для защиты от коррозии целе-
сообразно покрывать стержни материалами, имеющими:
электродный потенциал ниже, чем у металлов объектов,
расположенных вблизи заземлителей; высокие электро-
ПрОВОДНОСТЬ и коррозийную стойкость; Fальваническое
соответствие базовому материалу стержня.
. Указанным требованиям отвечае МЕ 'окрытйе. оловом,
но вследствие значительноЙ порист ти коррозионная
стойкость покрытых оловоМ стержней с ественно MeHЬ
ше, чем у чистЬrо олова, '\,
Из-за малоrО сопротивления rpYHTa на больших rлу-
в fJ З
t
Q
o
@:J7
8
4
Il
9
o
Рис. 5.3. ТИПQвые стержни заземлителей: .
J скользящий молот; 2 подвижный упор; 3 секция .стержня с резьбой;
4 соединение; 5 rоловка для забивкн (наковальня); б соединительная
медная шина (например, к экрану); 7 rоловка с фаской; 8 зажим; 9
стержень; 10 заостренный конец для забивки в rpYHT.
бинах заrлублени'е стержней позволяет уменьшать объем
заземлителей. Однако с уменьшением сопротивления
rpYHTa, возраст-ает коррозия .металла (табл. 5.1).
Таблица 5.1
Сопротивление,
р'. Ом/см. .
Степень rальваническОЙ
.корршщи
-\
400
400 900
900 1500
1500 3500
3500 000
8000 20000
Чрезвычайно активная
Очень активная
Активная
Умеренная
Слабая .
Незначительная
На базе аустенитовой стали и аустенитовой нержа-
веющей стали с 18 % хрома и 8 % никеля. MorYT бьiть по--
лучены две rруппы сп.:[IaВОВ, предохраняющих от rальва-
нической коррозии. Стойкость в [рунте этих материалов
должна быть еще исследована. .
Проводник, соединяющий заземлитель с каркасом
здания, должен быть- луженым для уменьшения rальва
нической коррозии, а соединения должны быть защище
ны от воздействия влаrи съемными колпаками или
друrим способом (рис. 5.4).
Расчет сеточных заземлителеи. Сопротивление сеточ-
Horo заземлителя может быть рассчитано по формуле
R [Ом] . L [ 1П ( 2L ) + k 1 ; k2 ] ' (5.3)
. 'ЛL а' r А .
rде р сопротивление [рунта, OM'CM;.L общая длина
всех проводников, см; а' === а. 2z радиус проводов, за-
Рис. 5.4. Способы соединения стержней заземления с каркасами и се-
точными заземлителями:
1 опорный башмак; 2, 3 зажимы; 4 стержень заземлеиия; 5 луженый
ПРОБОД; 6 колпачок для защиты и .периодическоrо контроля; 7 сетка за-
земления; 8 сварное соединен не.
rлубленных на z, см; а радиус для проводников на
поверхности земли, см; А площадь покрытия провод-
никами, см 2 ; k 1 ,. k 2 к'оэффициенты, k 1 аналоrичен k
в уравнении (5.1 J. Значения k 2 представлены на рис. 5.5.
Результаты вычислений по (5.3) представлены на
рис. 5.6. Коэффициенты k 1 и k 2 мало зависят от площади,
и поэтому вычисления для квадра-тных и прямоуrольных
заземлителей дают небольшую Р<;l3НИЦУ.
Сопротивление заrлубленных сеточных заземлителей
может быть уменьшено увеличением числа ячеек II
перекрываемой площади (рис. 5.7). Кривые на рис. 5.7
получены экстраполяцией значений рис. 5.6.
Как видно из рисунков, значительно уменьшить сопро-
тивление заземления. МОЖIJО, у еличив площадь се ки
1<2
/f,O
5,0
4,0
I I
z o
. . . I
0,1VA
О, 17,д
I .1
1
2 3 458 7
отношение ОЛlшь/к Шll/llше I7лощиои А
Рис. . 5.5. Зависимость коэффициента k 2 от площад-и покрытия и rлу-
бины заземления.
8
1,
1 I I I I
..... . A 232,1M2
I 111
2
""""-- I I 1 i
82Вм
8 I I 11
3715,,2
lf 23210,,2
.....
92ВОО.м. z
R,o,
'1,5
о,
4
о
1 2. 3 lf 5878810 2ОаО
'IllCЛО ячеек ни сторон!!
Рис. 5.6. Зависимость сопротивления заземления н-з rлубине 0,6 м от
числа ячеек в сетке из медноrо провода и площади сетки.
. I
0,75
0,50.
0,25
.
о
550 930
1800 2790. 1Ю50 5700 8300 18500
А,м2
'"
v,.....
.
Рис. 5.7: Зависимость сопротивления зазеМJjения от размеров сетки.
[
I3ПЛОТЬ ДО 8000 м 2 ; при плоЩаД5tх свыше 8000 м 2 YMeHЬ
шать сопротивление следует, увеличивая исло ячеек.
Пример 5.3. под зданием, rде параметры rpYHTa не подверrа-
ются значительным изменениям из за климатических. услов й. долж-
(J170рllЫll0UШNUК
Ни8l1тос /./
с8иРСIIIIОС
COeQlIIICII/./C
I
Рис. 5.8. Способы соединения сеточноrо заземления с каркасом со-
оружения.
но быть сооружено сеточное заземление. Площадь здания 232,1. м 2 .
Требуемое сопротивление заземления R.== 1 Ом. Измеренное сопро-
тивление. rpYHTa р==50 Ом'м на rлубине 2==0,914 м (на больших rлу-
бинах скальный rpYHT).
llo0l;o%IIOCmb JCN/lll CCI7!K(t
IfQtllll;//117/708oil, lIu8Шl7ыtl/./
;ztJ/./81lj7ltllllbltl
IfCPHbIi! стеjJжень 3IlЗСN/lСНUЯ,' сси
8tJjlХllшlНО/lltt{ 8bICll7gl11lQII7 1I1ll1170&;О%!IOСI11ЫО З(tt'(/lUo
Рис. 5.9. Комбинированное заземление из стержней и сетки.
Учитывая необходимость компенсации возможных флюктуаций
сопротивления из-за старения и поrодных условий, следует принять
R.==0,5 Ом. Из ри . 5.7 видно, что требуемо сопротивление на пло-
щади A==232,1 м 2 получить невозможно, ero можно обеспечить на
площади A 2750 м 2 с 10 ячейками на сторону. Соrласно рис. 5.6
увеличение плоrцади сетки или числа ячеек на сторону незначитель-
НО уменьшает сопротивление заземления. Можно рекомендовать сет.
ку из медНОЙ проволоки диаметром 6,4 мм площадью 52,5 м 2
с. 10 ячейками на сторону, заrлубленную на z 0,914 м. Площадь
сетки может быть уменьшена при специально"й обработке rpYHTa,
уменьшающей ero сопротивление.
. . На рис. 5.8 показаны способы соединения сеточноrо
заземлителя с каркасом здания (с опорными башмака-
ми). Соединения должны иметь защитные ПОКРЫТИЯ j
в том числе от rальванической коррозии. На рис. 5.9 по.
казана более эффективное заземление.
5.2. СОПРОТИВЛЕНИЕ rpYHTA
. Если заземлять устройство приходится в rpYHTax
с большим сопротивлением (например, в, сухом песке),
то для уменьшения сопротив ения можно: пропитывать
rpYHT соляным раствором; заrлублять заземлители вбли-
Рис. 5.10. Распределение тока
около металличеСКОrО сфериче-
CKoro электрода заземления.
..
зи источников воды; использовать подземные трубные
коммуникации.
Для металлической. сферы радиусом а, поrруженной
в землю (рис. 5.1 О), сопротивление заземления
00
R P S ....E........ .'
2nx 2 2na
a
Это сопротивление изменяется в зависимости от типа
rpYHTa, ero влажности и температуры. Данные для раз-
ных типов [рунта сведены в табл. 5.2.
Сопротивление r.PYHTOB существенно зависит от .влаж-
ности, Хорошо проводящие rpYHTbI теряют свои свойства
Т а б л и ц а 5.2
R., Ом (стержневой
зазеМJIитель р'. QM/CM 8
rрупт f2j15.9 MM,.I I,5 м)
сред. I мии. I макс. сред. I мин. I макс.
Золы, шлаки, соляные 14 3,5 41 2370 500 7000
ОТХОДЫ
[лина, сyrлинки, Слан 24 2 98 4060 340 16300
цы
То же" с примесями 93 6 800 15 800 1020 135 000
песка и rравия 458 000
[равий, песок, камни 554 35 2700 94 000 59 000
с небольшим количест
вом rлины или сyrлинка
при отсутствии влаrи. Для большинства [рунтов 30% HO-
[О содержания влаrи достаточно для обеспечения малоrо
сопротивл\ния (рис. 5.11, табл. 5.3). .
При промерзании сопротивлещrе [рунтов резко возра
стает, что иллюстрируется рис. 5.l21i табл, 5.4 (в табли-
це приведены данные для су"rЛИllКОВ при влажности
15%.). '
Данные, характеризующие влияние содержания .соли
на сопротивление почвы, приведены на рис. 5.13 и в
"> 2'105
105
!O
3'104
104
3'103
103
::>; 7.102 .
О 1.0 20 30 40
[JлиЖlfость ар!/н-ти, %
.
Рис. 5.11. Зависимость удель-
Horo сопро.тивления rpYНTa
(красная rлина) от влажности.
1"
">
:::.
1.5'104
"" ,
ю 4
"" 5'103
о
20 10 О 10 20
ТсNпсрит!lри, ос
3,5'104
3-104
2,5.104
2'104
Рис. 5.12. Зависимость удельно,
ro сопротивлеиия rpYНTa (крас-
ная rлина, влажность 18%) от
температуры.
Т а б л и ц а 5.3
р', 10' Ом/см'
Влаж-
нОСТЬ, %
верхний
покров
I песчаные
I;:уrлинки
о <106 <106
2,5 250 150
5 165 I 43
10 53 I 18
, 15 19 10
20 < 12 6
\ 30 6,4 4,2
т а б л и ц а 5.4
'Температура, ос
р', iОЗ Ом/см'
20
. 10
. О (вода)
О (лед)
5
15
7,2
9,9
13,8
30
79
330
т а б л и ц а 5.5
Содержаиие
соли (по массе),
\ %
р', Ом/см'
о
0,1
1.0
5
1'0
20
10700
J 800
460
190
130
I(Ю
../
1<)
. 4000
3000
>::i
2000
1000
'1:::
о
/; 8 12 18
Соi1еРЖdIlШJСОЛI.I, ,
% от ОО'?lJjJЖflщвися dЛd8U
Рис. 5.13.. Влияние добавки
соли NaCl на удельное со-
противление rpYНTa (Kpac
ная rлина, влажность 30%
по массе).
ШОО
перео
лоtlсu;щIJUIllIe/1
.
600 f10сле
/10i!I;dл(/8d1It1я
!:5
r:::
1200
(.5
"" ""
"" "" !:: ""
""!); II;
::\%
Рис. 5.14. Изменеюiе сопро-
тивления rpYHTa во времени.
табл. 5.5 (данные таблицы получены для песчаноrо cyr
лйнка при влажности 15% и температуре 17° С). На
рис. 5.14 показаны результа-r:ы измерений сопротивления
заземления засоленноrо rpYIiT в зависимости от вре-
ени.
5.3. МЕТОДЫ ЗАЗЕМJ1ЕНИЯ АППАРАТУ Ы В 3ДАI:I ЯХ
Схема, приведенная на рис. 5.15, поясняет возниКнове-
ние ЭМП и их пути ко входу чувствительной аппаратуры.
Падение напряжения на проводе заземления (зеленом)
вызывает ВЧ помехи и помехи с частотой 60 rц. Чтобы
устранить помехи, целесообразно проложить отдельную
Rb l/epJfbIu.l7/7o oo
f Ф t
!!cт/70Ocт o оыт08ая 1fy8cт8fI
теЛЬJfь;е
. ршj'lJО !/стро[!ст8а
1 UПI7U/7ат!//7а k .
J
белыа пр080i/
ЗелеНЫll f. . 17/70800
заЗеl1леНlJЯ
dJ
ЗuзеN
ление.
Рис 515 Схема появл ния .наводок от силовых источников.и вч
. . . ( Р касе ) устроиств
помех иа проводе зазеlVlЛ.ения и на .шасси ка .
низкоомную сеть sаземления, а силовое питание приБOlЮВ
осуществлять по друrой цепи. Все кабели и корпуса при-
рр
Xc l
RU. Jeu
а;
tJJ
Рис. 5.16. Емкостное соединение м жду ИП И РП (а) и ero эквива-
лентная схема (6)..
боров ДОЛЖНЫ быть экранированы, а экраны соединены
ПрОВОДНИКа ми с малым сопротивлением. Экраны и про
водники должны быть тщатеJlЬНО заземлены при помощи
низкоомной сети.
CorJtacHo схеМе на рис. 5:16 отношение н3.пряжеНШJ
помех на входе рецептора к напряжению источника
помех
Си . . R u
С в Ru+Rs+Rl+R2 + R g + зХс/2
R u . П р иR R // R иХ.
R u +R s +R g +U X c!2 1 2'-.'-. s с
Аналоrично можно определить это отношение при на-
личии экрана, установленноrо между ИП и РП
и)
t5)
Рис. 5.17. Установка экрана Фарадея в схеме на рис. 5.16 (а) и
эквивалентная схема для этоrо случая .( б) . '
(рис. 5.17), а также оценить эффективность экранирова-
ния SE (как отношение помех до и после УСТ lНовки эк-
рана). Следует учесть, что поскольку сопротивления свя-
зи Rb И заземления R g возрастают с частотой, а емкост-
ное сопротивление ХС падает, то при возрастании ч астоты
экранир.ование становится неэффективньщ.
При Rs==Rи 100 Ом, Rb Rg 0,5 Ом и расстоянии
между источником и рецептором ')..,/20 ориентировочные
значения раССТОЯНИЙ между ИП и РП и частот, соответ-
ствующих максимальной эффективности .экранирования
(не хуже 40 дБ), следующие:
1 м . . . . 15 мrц
3 м .. 5 мrц
10 м 1,5 мrц
30 м 0,500 кrц
100 м . . 0,150 кrц
300 м _ 0,050 Kri{
Зависимость Rb и R g ОТ длины этаЖа здания и часто-
ты при . ослаблении помехи на 40 дБ показана' на
рис. 5.18. Сопротивление по nОс1'оЯННОМУ Току прИI1яtо
равным 3 мОм (практически минимально достижимое
значение при умеренной стоимости). .
Возможно два варианта расположения электронноrо
оборудовандя связи внутри здания: 1) вдоль или около
(например, a рас:стоянии 1,5 м) СИловых линий или
кабелей, 2) в любом месте. Обычно в первом случае тре-
бу.ется проложить Bcero несколько шин заземления на
этаже, а во втором необходимо сеточное заземление
(однако возможно, что это же потребуе ся и для первоrо
случая) .
102 103 10"" 105 100 107
F f/dcmOI11d,rt{
Рис. 5.18. Зависимость сопротивления заземляющих соединений в зда-
ниях от длины Этажа D и рабочей частоты.
Сопротивление проводника по постоянному току на
единицу длины равно
R dc [Ом/м} == I/АО",
[де А площадь сечения проводника, м 2 ; 0".,. проводи-
мость, См/м, для меди 0"==5,8.101 См/м, для алюминия
0"==3,7.101 См/м.
Расчеты показывают, что для здания с линейными
размерами пола, превышающими 30 м, сечение заземляю-
щих проводав получается очень большим, поэтому ра-
ционально использовать сеточное заземление.
При проектировании таких заземлений необходимо
опр делить размеры ячейки сетки и сечение проводни-
ков, исходя из допустимоrо значения сопротивления.
Расчет ведется для точек А, В, расположенных на проти-
воположных концах диаrонали сетки. Для заданных .раз-
меров заземления при увеличении числа ячеек сопротив-
ление RAB ум ньшается в соответствии с уменьшением
J;
t:: 1;0
;::,'
30
>5
zo
;:;10
;:j
о
1
\\ \
\
," -p ,
'd
'8--
l"- ';?\ ,'\: :\
G r 1\. Сетки
" ,, <', l"'- \. зиЗВl'fлеНltя
'W
; ...... '" [',
-'!):I<, , l'
........ "', 1"
....., 1'...... ""-.!! 2
,;,. ......... f.:::: -.....;:
-'!):I<' , ....:::::...... о,
(';'!;;? .......... ....... i"---
:::::: ...... ...
i
345 7 10152030405070
lIuсло яt;сt!х lIи стОРОIIУ (Л)
Рис. 5.19. Расчетные зависимости максимальноrо сопротивления по-
стоянному току и саМОИНДУIЩИИ сетки из меДНОrО провода диамет-
ром 6,4 мм от числа J;lчеек на сторону (эффект взаИМОИНДУIЩИИ Ii
сопротивление соединений пренебрежимо малы):
сопротнвление; самоиндукция.
2
RА/З,МОн
12
10
CtJm}({/
;;(!зенЛeI/{JЯ
l
R/ш,МОН
\
10 1\
8 ......
6'
8
11111I11Ш '"
1 I 11111," А . u.
1\. 111111 B
A 7452н ZШ1",22) 11
4170H Z (/;5, 7"91, /;) I
111 I 11111
" 1850н2(з0,5"51/
-k1;5/;H z (15,2 "30,5}
1'-... 1'-
1'-
b'M2( 05"b:
О
1
234б 10 203050пш
tJ)
б
ч
4 o/t.,
I ?..<-?.
III
Z
Jl&L Z($,(J$".9,Щ
2
О
1 Z 3 4 б 10 20 30 tfO пw
{/}
400
"'-
300
:;:;,
ZOО
<.3
100
о
100
.
. CtJтKa
3t1зснленuя
l
'"
A 11fOOHZ(51кf8V I 11
!.o500H Z M x 1J7J 111
1': [77.90н'ЧJO..5"91,/;}
","1'
"
""""1-..
......
Рис. 5.20. Зависимость максимальноrо сопротивления прямоyrольной
сетки' заземления RAB из медноrо пройода диаметром 6,4 мм от чи-
сла ячеек n»> по короткой стороне:
Сопротивление мест соеднl!ений сеткн считается ничтожиЫм; сопротивление
каждой образующей ячейки принимается одНнаКоВЫ.М;, данные, соответствую-
щие пw>30. предположительиые): .
а) Ilw 2; 6) lfW З.
размеров ячейки, но, с друrой стороны, RАБ возрастает
из за увеличения длины проводав, необходимоrо для из-
rотовления более мелких ячеек.
Максимальное сопротивление квадратной сетки меж-
ду точками A B при n ячейках' на сторону
R [ Ом ] === Rl, n 1 [ 2Kn 1 [2 (п 1)] . + 2 ] .
АВ,п 2п .1+2(n 1) ,
rде RZ,n....:1 сопр'отивление одноrо элемента, длина кото-
poro эквивалентна одной стороне сетки, Ом; К множи-
тель для учета дополнительных ячеек.
fрафики зависимости сопротивления и самоиндукции
квадратной сетки 01:,. числа ячеек n, приходящихся на
одну сторону сетки, приведены на рис. 5.19.
. Л rp. 'ЯNOII80Лf.Jllt1я /шi!Нltя
r -Т- СУ'
/ . . . I ....., ОтВсрстuя ШUlllt
I I 1 оля сосi!UIIСIIUЯ
/ I I
/ I
r 1
I :ООоруО'оВ t1 h: u с,лt>i!-: I
I {fЛЮl/t1СNОС 1(
l ' . iCстu'эt1ЗСNЛСIIUЯ
I /17:
I / ,. ;I 2 H этt1ж
I / .f "f I
/ ....
f I
I I
I
I
I
I
Рис. 5.21. Соединеиия провод.QВ с сетками з земления в мuоrоэтаж.
ных зданиях.
СЬПРОТИi3.i1ение между ТОЧI\аМИ А и В nрямоуrольНоЙ
сеТI И
RAB, I1W {Ом] Rl w , n""l {К +Ka(nl nw)],
nш
rде Rlw,n l сопротивление проводника, длина KOToporo
равна ширине сетки, Ом; nw""""" число ячеек вдоль корот-
кой стороны сетки; К коэффициент, вычисленный для
квадратной сетки; Ка корректирующий коэффициент,
учитывающий превышение длины над шириной; nl чис-
ло ячеек вдоль большей стороны сетки.
На рис. 5.20 ПРИI?едены результаты. расчетов.
Пример 5.4. Необходимо определить число ячеек на сторону для
сеточноrо заземления размером (152 м)2. Сопротивление по постоян-
ному току не должно быть более 3 мОм, индуктивное сопротивление
иа частоте 60 [ц не более .5 мОм.
Соrласно рис. 5.20 квадратная сетка с R 5 мОм должна быть
изrотовлена из меДНоrо провода диar. етром 6,4 мм и иметь 25 ячеек
на сторону. При R 5' мОм L 50 MKf, что соответствует примерно
2 мОм при 60 [ц.
Соесинение Hot5uтoe, c!lOjleHHOlJ U
, /70крытое !lоilО8llщuтНЫN СЛОeN
,, {>
1\ , \
,. '\. I \
, ;' ' 71
" // I Сет ко ' // 1.
I , I
/fшJ J -f!!! л-tJ!!f!...Я i/ I
землеu I I . I ,СQеi!ШlUтель
1 J
f
болты
Кj7еллеllUll
ллllты
Рис. 5.22. Соединение сетки заземления с З8.землителем.
При изtотовлении сеточных заземлителей йеобходи-
мо предусмотреть:
возможность подсоединения новых объектов к раз-
личным точкам сетки;
точки для проверочных операций;
возможность Toro, что сетка явится составной ча-
-стью строительной конструкции, состоящей из неэлектро-
проводных материалов;
что сетка не должна иметь электрических соедине-
ний со стальными заземленными конструкциями здания,
так как в проти ном случае заземление перестанет быть
одноточечным. . .
Объекты, расположенные на друrих этажах, должны
присоединяться специальными соединителями. Их сопро-
тивление в сумме с сопротивление.м сетки не должно
превышать требуемых значений. сопротивления зазем-
ления.
Способы заземления сеток показаны на рис. 5.21 и
5.22.
5.4. ЭI<РАНИРУЮЩИЕ СВОйСТВА ПОМЕЩЕНИй
в зданиях, rде имеются различные потребители энер-
rии (в том числе приборы) , линии для их питания следует
прокладывать отдельно и в защитных оболочках. При
вводе в коммутирующие устройства на расстоянии 0,3 м
провода йужно заключать в трубы или шланrи для по-
давления помех. .
В распределительных коробках на линиях питания
приборов следует устанавливать фильтры дЛЯ ЭМП меж-
ду красным и белым линейными проводами и заземлен-
ным корпусом коробки. Фильтры должны иметь частоту
среза 1 О кrц и обеспечивать подавление 60 дЕ на частоте
150 кrц и выше. Зеленый провод, выходящий из короб-
ки, на длине 150 мм должен быть заключен в защитную
оболочку для поrJ,Iощения помех и во мноrих точках со-
единен с сеточными заземлителями. Указанные системы
питания, опробированные в ряде зданий, дали хорошие
результаты и MorYT быть peKOM HДOBaHЫ к использо-
ванию. -
В некоторых случаях линии питания приборов MorYT
быть проложены в отдельных кабельных каiш.лах, также
обеспечивающих экранирование помех. При этом на ка-
бели, через каждые 15 30 м устанавливаются оболочки
длиной 0,3 м для подавления помех . частотой выше
30 'Мfц.
Современные флуоресцентные осветительные приборы
являются ИСТОчн1:IкОМ значительных помех. Наиболее
экономично можно подавлять ЭТИ помехи, применяя элек
т а б л и ц а 5.6
....
ИСТОЧШП{ nOf..'fCX. частота
Ослабление помех в помеЩениях
здания, дЕ
перифернЙных
внутренних
АМ радиовещание
30 мrц
чм телевидение
Устройства УВЧ
44
23
7
1
50
48
48 (0'==5 дБ)
48 (0'==4 дБ)
тропрО1З0дное стекло для колб ламп и фильтры в линии
питания.
При наличии источников очень сильных помех, pac
положенных вне здщlИЯ, rде размещаются чувствитель-
ные irриборы, рекомендуется: экранировать стены свнеш-
ней или внутренней стороны.
В результате измерений было обцаружено, что для
внутренних по.мещений здания (расположенных не ме-
нее чем в 30 м oi наружных стен здания) и помещениЙ,
расположенных по периферии (т. е, у стен), степень по
давлен:ия таких помех различна. Типовые результаты
измерений сведены в табл. 5.6.
/ Соrласно табл. 5.6 ВЬJсокочувствительные приборы и
устройства следует. ра'сполаrать во вну ренних помеще:
ниях зданий. . .
Наружные стены зданий, выполненные из шлаковых
блоков, бетона и кирпича, практически прозрачны для
излучений с часто,ТОЙ д\> 300 Мfц. Потери при ПРОНИКRО-
вении ЭМП через стены в один кирпич одинаковьr для
частот 518 и 1046 Мfц и составляют около 2,5 дБ.
Имеются экспериментальные данные, показывающие,
что ослабление' rоризонталыIO поляризованных колеба
ний только в 10% случаев превышает 5'дБ, а в 90% слу-
. чаев оно составляет 1 дБ.
Внутри зданий, имеющих каркасы из двутавровых
стальных балок, расположенных на расстоянии 6 12 м-
по вертикали и 3 м по rоризонтали, ослабление помех
пренебрежимо мало на частотах, для которых расстоя-
НШl между балками равны 0,1 'А. Обычно каркасЫ боль-
шинства зданий незначителЬнО ослабят помехи на чаето-
тах, превышающих 5 мrц. Значительно затухают помехи
при оБЛИЦQJзке зданий алюминиевыми или стальными
листами, а также - проводящими пластмассами. Хорошие
результаты можно получить, используя в кач стве состав-
!!:з 70
't5
00
"(5
50
M
30
20
10:
10
-Е:>-.
<';) О
105
I 18 t1t1 ""
:\j<>-G, .
......100-
/"
11
I
,/0,38
II
I
о,чб
......
.
:р-
----rп
1.5. I I
, 1,41
I1еоuыи
I7PO/JoiJ 1----
.K
- ,
Стdль вU/{ьtJdНtlчес/(оя
I 111111 I 11111
108
108109'
107
lfl1cтoти, rlj
. ..:' -
- -:: _. .I .
Рис. 5.23. Эффективиость экранироваиия u электромаrнитных. ПО{lей
сеткамИ из различных материалов с малои индуктивностью.
ной части стройматериала ВЫСОКQтемпературный кокс.
Экранирующие свойства КоКса на низких частотах обус-
ловлены потерями при отражении, так как ero объемное
сопротивление на постоянном токе составляе'I; 0,1 Ом,см.
На высоких частотах в результате потерь при отраже
нии и. поrлЬщении в коксе значительно ослабляются
ЭМП. Типовые значения потерь в коксовых брикетах
размером 25,4 мм колеблются рт 60дБ на 100 кrц до
90 дБ на 1 rrц на каж.цые 0,3 м толщины брикета
необработанноrо КОКса. При обработке кокса известью
qотери уменьшаются и составляют 50 дБ на 100 кrц и
70 дБ на 1 rrц. 'I\оксовая пудра дает ослабление около
15 дБ на 0,3 м при 100 кrц и до 50 дБ при 1 rrц. Засыпая
кокс между двумя переrородками из дерева или бетона,
при толщине засыпки в 50 мм можно получит цоrлоще-
ние-l0 15 дБ. .
Для экранирования MorYT быть использованы сетки,
пропитанные или заложенные между двумя листами
строительноrо материала. Для создания сплошноrо экра-
нирования необходимо предусмотреть перекрытие в
25,4 мм. Экраны MorYT быть уложены на пол и на пото-
лок до их окончательной отделки. Все экранирующие
поверхности должны быть тщательно соединены в уrлах
помещения и соединены с системой заземления. При
сплошном экранировании можно получить ослабление
около 60 дБ для электрических и электромаrнитных
полей. .
Соrласно. данным, приведенным на рис. 5.23, медная
. сетка из проводав диаметром 0,38 мм ослабляет электро-
маrнитное поле примерно на 65 дБ в диапазоне 100 кrц
1 rrц.С увеличением размеров ячеек сетки эффектив-
ность экранирования ухудшается и для сетки из стали
с r.aльваническим покрытием ослабление составляет все-
ro 24 дБ для Toro же диапазона частот.
Экономически целесообразно использовать металли-
зированные обои- (внутри стен, rде пониженная влаж-
ность и меньшая подвер енность износу).
При экранировании . стен зданий излучение может
ПРОНИЕ:ать через окна. В необходимых случаях для умень-
шения помех можно применять дороrостоящее проводя-
щее стекло, которое обеспечивает подавление около
80 дБ на частоте 1 мrц и 20 дБ на 1 rrц.
Fлава 6
фильтры*>
6.1. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Электрические фильтры MorYT быть разделены на две'
rруппы: для подавления межсистемных помех (межси-
стемные фильтры) и для подавления помех в цепях пита-
ния в пределах одной системы (внутрисисте ные филь-
тры}.
. *) Большая часть вошедших в .настоящую rлаву материалов
представляет собой выдер1jCКИ и справочника «А Handbook оп Elect-
rical filters», Rockvitt, Marylan-d. White Electromagnetics Inc. 1963,
в котором обоснованы Пр!!ВОДИмые. здесь методы расчета фильтров.
Аналоrичные методы расчета фильтров при едены в книrах
АльбаJ,tа М. Е. «Справочник по расчету фильтров и линий задержки»:.
м. Л., fосэнерrоиздат, 1963, а также Ханзела r. Е. «Справочник
по расчету фильтров». Пер. с аиrл. Под ред. А. Е. 3HaMeHcKoro. М.,
«Сов. радио», 1974. (Прим. пер.)
К первым относятся фильтры, обеспечивающие:
избирательность суперrетеродинных пр.иеМНИI(ОВ
по соседнему каналу (настроенный фильтр в сочетании
с УПЧ);
подавление зеркальноrо канала и внеполосных
помех в пр.еселекторах суперrетеродинны приемникав;
подавление мешающеrо воздействия на частоте,
БЛИЗI(ОЙ I( рабочим частотам ус ,!,ройства (режеI(торные
фильтры) ;
защиту входа РП .от помех на частотах, лежащих
вне рабочей полосы рецептора (фильтры верхних или
нижних частот);
подавление нежелательных излучений передатчи-
ков (фильтры, рассчитанные на высокую проходящую
мощность) ;
- В ряде случаев межсистемные фильтры хараI(теризу-
ются одинаковыми значениями входноrо и выходноrо
сопротивлений в рабочей полосе частот. Чаще. Bcero оно
равно 50 или 72 Ом. Однако используют также и друrие
значения сопротивлений, например, 600 Ом для фильтров
звуковых частот и 300 Ом для фильтров, работающих
в диапазоне ОВЧ и в нижней части диапазона УВЧ.
Межсистемные фильтры MorYT характеризоваться
таI(же степенью обеспечи.ваемой ими .защиты чувстви-
тельных цепей от ПQмех (для приемных устройств) или
уровнем потерь в рабочей полосе частот при условии нор-
мальной работы на больших уровнях пикавой. импульс-
ной .мощности передаТЧИI(а (например, до уровней
+ 100 дБм).
Внутрисистемные фильтры применяют для: _
подавления помех, распространяющихся по шинам
-питания, общим для ряда потребителей;
устранения связей по высокой частоте между раз
личными устройствами, имеющими общее сопротивление;
подавления широкополосных I,1oMex, создаваемых
станками, электроприборами и друrими видами оборудо-
вания, использующеrо электромашины, а также устрой-
ствами, в которых возбуждаются переходные процессы:
люминесцентными: лампами, системами зажиrания двиrа-
телей BHYTpeHHero сrорания, реле, соленоидами и друrll-
:ми переключающими устройствами;
защиты различных устройств, чувствительных к
dOMexaM: датчиков, электровоспламенителей,. вычисли-
тельных маШИfI, -
Внутрисистемные фильтры, как правило, имеют раз-
личные значения входноrо и выходноrо . сопротивленип.
Например, сопротивление источника питания Ha низких
частотах зачастую менее 1 Ом, в то время как сопротив-
леiIие ero наrрузки существенно больше. KpOM e Toro,. со-
противления источника и наrрузки MorYT . зависеть. -ОТ
частоты.
6.2. МЕЖСИСТЕМНЫЕ ФИЛЬТРЫ
Для расчета характеристик фильтра используется ero
математическая модель. Модель фильтра может быть
составлена лишь в том случае, если известны либо пр ин.
ципиальная электрическая или эквивалентная схема
фильтра, либо ero параметры (эк...спериментальные).
Характеристики фильтров зависят от числа использо-
ванных реактивных элемеНТQВ. Так, например, фильтр из
одноrо параллельноrо конденсатора или одной последо-
вательной индуктивной катушки может обес.печи1'Ь зату'
00
80
. 100
?<
f20
1
5"
7 10
ZO . 30
50 70 100
l' /Тс
Рис. 6. . Зависимость затухаиия фильтра из n реактивных элемеитов
от частоты.
хание лишь 20 дБ/декада вне полосы пропускания,
а LС-фильтр из десяти или более элементов может обес-
пеtIИТь затухание ДО 200 дБ/декада и более (рис. 6.1, на.
рис. 6.1 'С частьта среза фильтра) .-При использовании
этих rрафиков следует иметь в виду, что:
из-за паразитной связи между входом и выходом
фильтра трудно получить затухание более 100 дБ. В ча-
стности, если фильтр неэкранированный, а сиrнал по-
лается .на Hero и снимается с помощью неэкранирован-
ных соединений, развязка между входом и выходом
обычно I:Iе превышает 40 60 дБ (особенно у сверхми-
ниатюрных или интеrральных Фильтров) ;
из-за влияния паразитных емкостей и индуктивно-
стей элементов фильтра, даже несмотря на специальные
меры, принимаемые на этапах ero проектирования и изrо-
товления, фильтр зачастую не обеспечивает требуемоrо
затухания на частотах, превышающих 'С на две декады.
На частотах, превышающих 'с. на несколько декад,
фильтр может полностью потерять работоспособность.
Таблица 6.1'
Диапазон частот
Макснмальное затуханне фнльтра ВНе
" полосы пропускания, дЕ .
экраиированный \ иеэкраннрован-
I иый без разъемов
с разъемамн без разъемов'
Микроминиатюрные и интеzральные фильтры
{с <. f <. 10fc 60 50
10fc <. f <. 100fc 40 30
f > 100f 20 10
Обычные межсистемнbtе фильтры.
{с <. f <. 10fc . 80 70 60
IOfc<.f<.100fc 60 50 40
f > 100 {с 40 30 20
МежсистеМНblе фильтры с УЛУЧUlенными характеристиками
fc<.f<.IOfc 90 I
10fc <. f <. 100fc 80
{> 100fc 70
Фильтры в liеnях питания на токи не более 10 А
{с <. 10fc 80 I
10fc <. 100fc 80 '
{> 100fc 70
Фильтры в цепях питания на токи более 10 А
16fc ..,; f 10fc 100
{с <= f 10Gfc 100
{> 100fc .. 90
Таким образом, для оценки уровня помех наиболее
целесообразно знать реальное значение затухания, созда
BaeMor.o фИ.!Iьтром, при установке ero в конкретной цепи.
Если реальное значение затухания определить слож-
но, ТО можно воспользоваться данными измерений в
идеальНых условиях, т. е. номинальными характеристи-
ками этоrо фильтра. Если же указанные сведения отсут-
ствуют *), можно воспольз.оваться ориентировочными
значениями максималыrorо затухания для фильтров
различной КОНСТРУКЦИИ (табл. 6.1).
Пример 6.1. Пусть в приемиике, работающем в диапазоие ча
стот 2 30 мrц, необходимо подавить помехи, создаваемые двумя
источниками, частоты которых 1,9 и 32 мrц. Очевидно, что для
этоrо перед преселектором приемиика необходимо установить филь-
тры НЧ (f с 32 мrц) и В Ч (f с 1,9 мrц). с помощью этих же филь
тров желательно осуществить также подавлеиие следующих помех:
на 60 дБ от телевизионноrо передатчика мощностью 50 МВ т, рабо-
тающеrо в диапазоне УВЧ (f 512 мrц), на 40 дБ от 2 ro ТВ. кана-
ла и 54 мrц) и от РЛС на частоте 3350 мrц. Фильтры должны
иметь минимальные размеры, поэтому применение в их коиструкции
разъемов для ввода и вывода сиrиалов нецелесообразио. Фильтры
должны быть экранированными.
Определим конструктивиые парамеры и степень подавления всех
УIi:азанных цомех фильтром низкой частоты (ФНЧ), рриентируясь
на требования к ослаблению 2 ro ТВ канала.
Как видно из рис. 6.1, 'для !3ыполнеиия этих требований необ
ходим LС фильтр, состоящий из 9 реактивных элементов, поскольку
в данном случае f/fc 54/32 1,69, а требуемое затухание равно
40 дБ. При этом для частоты 512 мrц затухание ,9Jильтра будет
существенно больше 100 дБ (f/fc 5J2/32 16). ,
.Как видно из табл. 6.1, из-за влияиия паразитных параметров
элементов фильтра и наличия паразитной связи между ero входом
и выходом область эффективной работы фильтра рассматриваемой
конструкции оrраничивается диапазоном ОВЧ, rде фИ{,lьтр может
обеспечить затухание до 60 дБ (что нескодько больше требуемоrо
значения 40 дБ). Однако для 14 ro ТВ канала затухаиие фильтра
будет недостаточным (40 дБ вместо необходимых 60 дБ). Макси-
мальное затухание, создаваемое фильтром для сиrналов РЛС, не
превысит 20 дБ (f!fc 3350/32 105).
Рассмотренный пример показывает, что коrда при
проектировании фильтра проектировщик не располаrает
достоверными сведениями о ero параметрах, следует:
1) по данным рис.6.l определить число элементов
фильтра и создаваеМQе им затухание; 2) с помощью
табл. 6.1 определить максимальное затухание, обеспечи.
. *) Что чаще Bcero бывает при расчетах BHOlIb nроек1'ируемых
ФПЛЬТРОВ. (ПрUIrI. пер.)
ваемое фильтром и 3) выбрать из этих двух значениЙ
меньшее.
ЕДl:lНичные фильтры НИЗЩJХ частот (ЕФНЧ). Пр<9ек-
iiфов:iть филь"фы можно. основываясь на преобразова-
JjИЯХ характеристик исходноrо единичноrо фильтра низ
50
0,1 0,3 1 3 10 30 100
У;шоt1t:/Я 'Il1cтoтtt,pl1fl/c
tf)
Рис. 6.2, Ячейки еДИНичноrо фильтра низких частот (а) и зависи-
мость их затухания от частоты (6). .
.
.. 1.: 1: ]1
.
-
]1
о
о
.-..,
f
11)
с частотой среза ю с === 1 рад!с
активным сопротивлением 1 Ом
ких частот (ЕФНЧ)
(1 рад!с===1!2n [ц) с
(рис. 6.2).
Необходимые ЩJ.раметры для заданных частоты среза
и сопротивления определяют на основе преобразования
п раметров ЕФНЧ:
RH ;== ZRCT,
L H == ZL CT /(2nfc) ,
С Н === Сст/(Z2лfс),
(6.1)
(6.2)
(6.3)
[де LH' Сн, RH щщуктивность, емкость и сопротивле-
ние реальноrо (HOBoro) фильтра; LCT' ССТ, RCT то же
у ЕФНЧ; fc и Z частота среза и характеристическое
со:противление реальноrо фильтра.
-. -Пример 6.2. Необходимо сконструировать ФНЧ, состоящий из
одноrо реактивноrо элемента, с частотой среза 'с== 1 мrц и сопро
ТИвлением Z == 50 Ом. Выбираем любой из вариантов ячейки и
И.l\1 ем:
Rп=50.1 Ом;=50 Ом,
L H ==50.2/(2n.l0 6 ) == 16 MKr,
С н ==2/(50.2:п.1О 6 ) ==6400 пФ.
На рис. 6.3 показаны оба вариант'а фильтра, имеющеrо такую
же частотную характеристику, как на рис. 6.2,6, но с частотой среза
1 мrц вместо 1/2:п [ц.
T
. ОП:L50
oJ'V"'r.'I.o j
10 I1l1r .
50 Он
0------------0
Рис. 6.8. Однозвенный фильтр низких частот с частотой среза 1 мrц
и характеристич"еским сопротивлением 50 Ом.
Рассмотренный способ пересчета параметров .ЕФНЧ
при определении параметров проектируемоrо фильтра
весьма прост, поскольку фильтр имеет всно один реак-
тивный элемент, обеспечивающий наклон А ЧХ лишь
20 дБ/дека а (или 6 дБ/октава) вне полосы пропуска
ния. Однако такой наклон А ЧХ недостаточен в большин
стве практических случаев, поэтому необходимо приме
нение фильтров с большим числом реактивных элемен
тов. Такие фильтры имеют наклон А ЧХ вне полосы про-
пускания, равный 20.п дБ/декада (или 6.п дБ/октава),
[де п число реактивных элементов фильтра.
Имеется несколько типов ЕФНЧ с раЗЛИ р-IЫМ числом
реактдвных элементов. Рассмотрим эти типы.
1. Фильтр с максималыю-плоскоЙ АЧХ в полосе про-
пускания (баттервортовский) носит фазовые и времен-
Hble искажения, которые возрастают вблизи частоты сре-
за; поэтому функция отклика этоrо фильтра имеет
выброс. Тем не менее такие фильтры находят наиболее
широкое пр ИМенение.
2. Фильтр с равномерно-волнистой частотной xapaK
теристикай в полосе пропускания (чебышевский); за счет
такой неравномерности (обычно ее выбирают порядка
О, 1 1 д!?) крутизна А ЧХ вне полосы пропускания боль-
Ше, чем у фильтров типа 1. Задержка сиrнала, вносимая
рассматриваемым фильтром, и создаваемые им фазовые
искажения больше, чем у фильтра типа 1, но выброс
функ ии отклика Н СКQЛЬКО меньше.
3. Бесселевский фильтр или фильтр с равномерной
задержкой характеризуется незначительным выбросом
функции отклика, однако время нарастания ero несколь
ко больше, чем у фильтров типов 1 и 2.
4. Баттерворт-томпсоновский фильтр имеет средние
значения времени нарастания и выброса функции откли-
ка между таковыми для фильтров типов 2 и 3.
H :! ,j
f1}
Yt F ,j
, .
cf5: tJ ,j
О)
Рис. 6.4. Единичные фильтры низких частот' с различн.ым числом ре-
активных элементов п:
а снечетным п; первый и последний элементы фильтра конденсаторы;
б с четиым п; первый элемент фильтра конденсатор, последиий иидук-
тивная катушка; в аналоr схемы а.
5. Эллиптический фильтр от личается тем, что ero
АЧХ, с одной стороны, свойственны некоторые достоин
ства, присущие А ЧХ чебышевских фильтров, а с дpy
rой относительно большая крутизна спада.
Перечисленные единичные фильтры описаны подроб
но в литературе.
Здесь рассматриваются лишь баттервортовские фильт-
ры (рис. 6.4). в табл. 6.2 приведены значения индуктив-
ностей [П и емкостей [Ф] этих фильтров для п==
== 1, . . . , 20. (Данные таблицы относятся к расчетам
только таких фильтров, для которых сопротивления Ha
rрузки и источника СИП-Iaла отличаются друr от друrа
Т а б л и ц а 6.2
п I Сl IL2 1. с. I L. I С. I L. I С. I L. I с. I Ll0
.
1 2,000
2 1,414 1,414 '-
3 1,000 2,000 1,000
4 0,765 1,848 1,848 0,765
5 0,618 1,618 2,000 1,618 0,618
6 0,518 1,414 1,932 1,932 1,414 0,518
7 0,445 1,247 1,802 2,000 1,802 1.247 0,445
8 0,390 1,11l 1,663 1,962 1,962 1,663 1,11l 0,390
9 0,347 1,000 -1,532 1,879 2,000 1,879 1,532 1,000 0,347
10 0,313 0,908 1,414 1,782 1,975 1,975 1,782 1,414 0,908 0,313
11 0,285 0,832 1,319 1,683 1,920 2,000 1,920 1.,863 1,319 0,832
12 0,261 0,765 1,220 1,591 1,849 1,983 1,983 1,849 1,591 1,220
13 0,240 0,707 1,133 1,493 1,768 1,943 2,000 1,943 1,768 1,493
14 0,223 0,661 1,066 1,414 1,694 1,889 1,988 1,988 1,889 1,694
15 0,209 0,618 1,000 1,338 1,618 1,827 1,956 2,000 1,956 1,827
16 0,199 0,581 0,942 1,269 1,545 1,764 1,913 1,990 1,990 1,913
17 0,185 0,548 0,892 1,206 1,479 1,699 1,866 1,966 2,000 1,966
18 0,174 0,518 0,845 1,147 1,414 1,638 1,813 1,932 1,992 1,992
19 0,164 0,491 0,804 1,095 1,354 1,578 1,759 1,891 1,973 2,000
20 0,157 0,467 0,765 1,045 1,299 1,521 1,705 1,848 1,945 1,994
п I L. С 2 L3
11 I c. L' 2 С..
с. I L.
L.. ,. С' 6
с. L. с. I L. I с'о
L,. С.. L,. I с.. I L.o
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 0,285 .
12 0,765 0,261
13 1,133 0,707 0,240
14 0,414 1;066 0,661 0,223
15 1,618 1,338 1,000 0,618 0,209
16 1,764 1,545 1,269 0,942 0,581 0,199
17 1,866 1,699 1,479 1,206 0,892 0,548 0;185
18 1,932 1,813 1,638 1,414 1,147 0,845 0,518 0,174
19 1,973 1,891 1,759 1,578 1,354 1,095 0,804 0.,491 0,164
20 1,994 1,945 1 ;848. 1,705 1,521 1,299 1,045 0,765 0,467 0,157
п I LII I С' 2 I L.. I С,. I 'l;: I С,. I L.. I С,. I L,. I С аО
не более чем на 30% *>.). Обращает на себя внимание
симметрия фильтра, т. е. равенство реактивны.х пара-
метров элементов, расположенных на одинаковых по
сч ту местах относительно ero середИНЫ.
Пример 6.3. Пусть необходима защита входа приемника, имею-
щеrо рабочую полосу частот 2 30 мrц, от сиrналов расположенно-
ro вблизи телевизионноrо передатчика, работаюrцеrо в диапазоне
УВЧ. Входное сопротивление приемника и выходное сопротивление
.ero антенны равны Rg RI 72 Ом. Как показывает аиализ уровней
и частот излучаемых передатчиком сиrналов (с учетом взаимноrо
расположения передатчика и приемника) , а именно сиrналов 4 ro,
5-ro, 7 ro и 9 ro каналов, наибольшие помехи создает 4 й ка1!ал
(диапазон 66 72 мrц).
ТаJ.{ИМ образом, на входе приемника необходимо установить
защитный ФНЧ с частотой среза fc 30 мrц и сопротивлением
72 Ом. По расчетам для устранения вз.аимной модуляции и друrих
проявлений помех этот фильтр должен обеспечивать ослабление по-
сторонних. сиrналов не менее 30 дБ: Чтобы при использовании эле-
ментов с допустимыми отклонениями номинальных зиачений ::!:5%
выполнялось условие fc 30 мrц, примем fc 32 мrц.
Определим число элементов фильтра. Для нанмеиьшей мешаю-
щей частоты fe 66 мrц относительная частота помехи равна
f.lfc 66!32 2,06. .
Имея в виду, что требуемое затухание 'фильтра на этой частоте
должно быть равно 30 дБ, из рис. 6.1 получаем n 4,9. Принимаем
n 5. Рассчитываем с помощью табл. 6.2 элемеиты фильтра НЧ:
С 1 C;' Co!(Z.2nfc) 0,618!(72.2n.32.106) 43 пФ,
L ц ZL2!(2nfc) :;72.1 ,618f(2n.32.106) O,58 MKr,
C С з !(Z.2nfс) 2 ,00f(72.2n.32.10 G ) 138 пФ
(величины со штрихами относятся !{ рассчитьmаемому фильтру,
без штрихов к ЕФНЧ). ЕФНЧ, состоящий из реактивных эле-
ментов, параметры которых соответствуют табл. 6.2, приведен на
рис. 6,5, а расчетный ФНЧ с Rg RI ZRCT 72.1 72 OM Ha
рис. 6.6.
Как ВИдно из АЧХ рассчитанноrо фильтра (рис. 6.7), ero зату
хание на частоте 66 мrц равно 31 дБ, что даЖе лучше, чем тре-
бовалось по условиям расчета. Затухание фильтра в полосе пропу-
скания 1 дБ (при f<28 мrц), а на rранице полосы (f == 30 мrц) со-
ставляет 2 дБ. .
Фильтры верхних частот. Расчетные формулы для
единичных фильтров ВЧ (ЕФВЧ) MOrYT быть получены
из формул дЛЯ ЕФНЧ заменой apryMeHTa. Положив
<l?вч === ljffiНЧ В выражении для коэффициента передачи
*) Аналоrичные таблицы для друrих типов ЕФНЧ и с иными со-
отношениями сопротивлений источника сиrнала и цаrрузки приведе.
ны в справочнике, указанном в примечании переводчика к стр. 127.
(Прuм. пер.)
ЕФНЧ, получим формулы для расчета параметров эле-
MeHTOJ3 едИНИЧНЫХ фильтров ВЧ. При этом сопротивле-
ние индуктивности ЕФНЧ, равное LUJНЧ заменяется на
L/(j) вч, сопротивление емкости, равное l/С(j)НЧ, заменяет-
ся на (j)вч/ С , а значение сопротивления не изменяется.
Рис. 6.5. J;)аттервортовский единичныЙ фильтр -низн;их частот из 5 ре-
активных элементов. .
]
J 4JЛФ т 138ЛQ7 tJ ПФ 720/1
Рис. 6.6. Фильтр НЧ из 5 реактивных элеме)1ТОВ с частотой среза
f 32 Мrц (Rg RI 72 Ом).
о
10
20
.
30
40
25 00 35 40 45 50 50 70 80
'Iacтoти, /'1rl{
Рис. 6.7. Зависимость затухания от частоты для фильтра, схема ко-
Toporo показана на рис. 6.6.
Таким образом, это преобразование эквивалентно за
мене всех ИНДУКТИВНQстей и емкостей ЕФНЧ на емкости
и индуктивности в ЕФВЧ соответственно, причем так,
что- сопротивления элементов ЕФНЧ равны сопротивле-
ниям вновь полученноrо ЕФВЧ. При этом сопротивление
ЕФВЧ равно по-прежнему 1 Ом, а частота срез 1 rрад/с.
Для получения реальных фильтров ВЫСЩПIХ частот
пара метры ЕФВЧ изменяются, как и раньше.
Пример 6.4, Рассчитать ФВЧ, имеющий сопротивления на вх.о-
де и выходе Rg Rl 600 Ом, частоту среза fc 1 М[Ц, затухание
70 дБ на частоте ro! 2:rt'250 к[ц и имеющеrо максимально пло
скую АЧХ на частотах выше 1 М[Ц.
500 Он 512 пФ 101пФ 188пФ
Е <F---;
'" '"
,, <>;)
"" '"
мЗ
Рис. б.8. Баттервортовский фильтр из 6 реактивных элементов с ча-
стотой 'среза fc 1 Мfц.
Поскольку требуемое затухание ФВЧ определяется для часто-
ты меньшей, чем частота среза этоrо фильтра, для относительной
частоты требуемоrо ФВЧ имеем
blвч =:О)с/О)I == 2:rt.10 8 / (2:rt.250 .103) =: 4 ,0,
Из рис. 6.1 наJj:ОДИМ, что число элементов баттервортовскоrо
ЕФНЧ n 5,9. Принимаем n 6.
Выберем произвольно в качестве первоrо элемента фильтр
кондеисатор и определим значения емкостей и нндуктивностеll
единичноrо ФВЧ через параметры единичноrо ФНЧ (величины со
штрихами относятся к ЕФВЧ, без штрихов к ЕФНЧ):
С{==Ц==1/L 1 ==1/С 6 ==1/0,518==1,932 Ф (П,
Ц ==c == I/С 2 =-' 1/L5== 1/1 ,414 ==0,707 f (Ф),
C ==ц-== I/L3 == I/С..== 1/1 ,932 == 0,518 Ф (f).
Пользуясь выражеииями (6.1) (6.3), .получаем
C"
1 2:rtRtc
L" RL 2
2 2:rtlc
C"
3 2:rtRfc
L" RL..
.. 2:rtf с
С" ....s.....
5 2:rtRfc
L" R L 6
8 2:rtfc
1,932
==512 пФ,
2n.600.1Q8
600.0,707
2:rt.l0 6 67,5 мк[.
0,518
2:rt.600.10 8
600.0,518
2:rt.l0 8
"0,707
2:rt.600.10 8
600 1 ,932
2:rt.10 8
137 пФ,
==49,4 мк[,
188 пФ,
== 184 MKf.
Схема рассчитанноrо ФВЧ показана на рис. 6.8, а ero анало
ra на рис. 6.9. Амплитудно-частотные характеристики обоих ва-
риантов фильтра представлеиы на рис. 6.10.
5О00н
Е
188 пФ
137пФ 512 пФ
5DОЗ
'"
Рис. 6.9. Схема аиалоrа для фильтра, показанноrо на рис. 6.8.
Как видно из примера, значения емкостей и индуктивностей
ФВЧ, в .отличие от ФНЧ, раСПОо!IOжены иесимметрично относитель
но середииы фильтра. Это обусловлено тем, что число ero элемен-
тов четно, а сопротивление Z 0/= 1 Ом. .
Интересно отметить, что для фильтра, имеющеrо чет
ное число элементов, возможно eto обращение, т. е. под
ключение источника сиrнала к выходу. а наrрузки ко
входу фильтра .без изме-
нения ero своЙств. Эта
-операция допустима для
обоих вариантов «четно
ro» фильтра. Однако если
фильтр имеет нечетное
число элементов, еТО об
ращение недопустимо ни
для одноrо, ни дJ1я друrо-
[о варианта.
Полосовые и режек
торные фильтры. Ка.к "'и
фильтры . ВЧ, полосовые
фильтры (ПФ) MorYT быть
рассчитаны на базе ЕФНЧ при соответствующей замене
частотной переменной в ero передаточной функции.
В терминах полосовых фильтров ЕФНЧ имеет цеН;r
ральную уrловую частоту, равную О рад/с. Новая же пе-
ременная (вводимая для преобразования ЕФНЧ в еди-
ничный ПФ) должна отражать как бы наличие резонанса
у каждоrо из элементов преобразуемоrо ЕФНЧ (т. е:
наличие полюса комплексной щ редаточной функции
фильтра) на частоте ш==шо*О рад/с. Таким образом,
если считать, что в качестве новых элементов ЕФНЧ ис-
о
1)
LI
11
20
40
50
80
100
. D,1 0,2
0.5 1 Z J 5 7 10
lfdcтoтd,l'fil(
Рис, 6.10. ЗависимОсть затуха-
ния от частоты для фильтров,
схемы которых приведены иа
рис. 6.8 и 6.9.
пользуются LС цепочки, то вводимая вновь переменная
(соответствующая теперь ПФ) буде! иметь вид
WПФ == <й l/ffi. (6.4)
Для ЕФНЧ это эквивалентно замене всех ero парал-
лельна включенных конденсаторов на параллельные pe
зонансные цепи (звенья), а всех последовательно вклю-
ченных индуктивностей на последовательные резонанс
ные цепи (звенья). Условие резонанса при этом имеет
вид -
ffi 1 /ffi == О, или (й2 == 1; ffi == + 1 рад/с.
Чтобы полные сопротивления последовательных вет-
вей фильтра или полные проводимости параллельных
стали равны нулю на частоте (o==ffio (что должно выпол
няться В ПФ), выражение (6.4) пронормируем относи
тельно резонансноЙ частоты <йо:
ffiПф.. == (00' (ffi/"fJ)o. (Oo/ffi).
(6.5)
Здесь порядок слаrаемых соответствует выражению (6.4),
а частота выбрана таким образом,. чтобы реактивные co
противления или проводимости соответствующих ветвей
имели отрицательный зна.к при ffi<ffio.
Чтобы из данноrо ЕФНЧ ПОЛУЧI-iть полосовой фильтр,
имеющий при подключении к наrрузке добротность Qz==
===ffio!ffic, rде ffiс полоса пропускания фильтра *>, необхо-
димо разделить выражение (6.5) на величину <йс:
ffiпф/ffi с == 0)0 ( ) == Qz ( 0)0 ) ;
. О)С 0)0 о) 0)0 0).
ш2 ш == Ш
шшс
(ос
ш(ос
(6.6)
Правая часть выражения (6.6) показывает, что при
преобразовании ЕФНЧ в ПФ все последовательные ин
дуктивные t<атушки заменяются на цепи из .последова-
*) Аптор счел воЗможным сохранить за полосой пропускания
TaKoro ПФ обозначение О)с, по видимому, потому, что при пересчете
нулевая уrловая частота ЕФНЧ приобрела смысл центральной ча-
стоты единичноrо ПФ. (Прим. пер.) ..
тельно включенных конденсатора
рами:
. L L n - . С 1
8 " . ==
ffic Lk (ffi /ffic)
и катушки с парамет
== ==
ffi Lk
ffioQZLk
Все конденсаторы ЕФНЧ следует заменить на. цепи
из параллельна включенных индуктивной катушки и кон-
денсатора параметрами
Lp == 1/(ffi o Qz Сп); Cp == Ck/ffic'
Проверим выполнение условий резонанса в последо-
вательных и параллельных ветвях фильтра на ero cpek
4,"лф 25,8f1Hr 4,"пФ 25,81'f/(r
Рис. 6.11. Полосовой баттервортовский фильтр из 5 резонансных
звеньев на 15 мrц..
ней частоте, записав выражения для резонансных частот
этих ветвей:
2'1 1 ffio Qz L1I; Q
<йв == == <ЙС (00 Z ==
Ls св Lk!ffic 1 .
'" '.' ffio _.,2.
== u/ c U/o == U/O,
ffic
O) == .......!...... == ffiO Qz Сп == <йс <Й-в Qz == <й .
Lp С р Ck!ffic 1
Теперь необходимо перейти от полученноrо едиНИЧ-
Horo ПФ (ЕПФ) к ПФ с требуемым характеристическим
сопротивлением R. Для этоrо значение сопротивлений
и индуктивностей ЕПФ увеличим, а значения емкостей
УМ НЫllИМ в R раз:
L;k . RLsn .
. ffic
. (6.7)
Так как по условиям резонанса
(og 1/ L;k C;k, ТО
С , С р'" .
pk - ,
R(j)c
R(j)c
Ш Ср'"
шо ! СрА
Пример 6.5. . Необходимо
спроектировать полосовой бат-
тервортовский фильтр со среД-
ней частотой fo 15 мrц; ха-
рактеристическое сопротивле-
ние фильтра должно быть рав-
но 300 Ом, а полоса пропуска-
ния M 3 мrц. . Затухание
фильтра на rранице полосы
пропускания должно быть 3 дБ,
а при расстройке отиосительно
среДНеЙ частоты на ::!:3 мrц
не менее 30 дБ.
По - rрафикам рис. 6.1 най-
дем необходимое число реак-
тивных элемеитов проектируе-
Moro фильтра. Считая, что на-
чало координат на рис. 6.1 со-
ответствует средней частоте
фильтра fo 15 мrц, а ero «ча-
стота среза» равна f MI2
1,5 Mrl1 для частоты f fo+3 мrц получим значение относительной
частоты пfc 3/1,5 2. Как видно из rрафика, для получения на этоi\
частоте требуемоrо затухания. 30 дБ, необходим фильтр с пятью
реактивными элементами.
Рассчитаем параметры элементОВ фильтра, учитывая, что для
иеrо QI fo/M 15/3 5.
Определив по табл. 6.2 значение емкостей и индуктнвностей
ЕФНЧ из 5 элементов, подставим их вместе с исходными данны-
ми рассматриваемоrо примера в выражения (6.7)' (6.l0). Получнм
C;k ==
1 ШС
2 L' ==
шо sk Ш RLsk
i-\налоrично
. L;k ==
Ш C k
о
20
40
с'>
50
8
12 15
I/иcmomи,/'Irq
Рис. 6.12. Зависимость затухания
от частоты для фильтра, схема
KOToporo приведена на рис. 6.11.
20
1
(j)oQzRLsk
(6.8)
. (6.9)
R
(6.1 О)
С 1 0,618
C' ...............== 110 пФ;
1 2лRtс 2л.300.3.106
. R 300 О r
L1"'" ==.1,3 мк ,
2лfоQ Z С 1 2л'.15.10 6 .5.0,618
L' RL 2 300.1,618 i "",25 8 мкr
2 2лfс' 2л.3.10 6 ' ·
1
C ==C == 2Jtfo Ql RL 2
C'
. З 2пЩо
L' R
з 2Jtto Ql с з
1 ==4;4 -ПФ,
2п.15.10 6 .5:300.1.618
2,00
==354 пФ,
2п.300.3.10 6
300
0,32 MKr.
2Jt.15 .106.5.2,00
Схема рассчитанноrо фильтра и ero частотная характеристика по.
ка:заны на рис. 6.11 и 6.12,
Аналоrично, с помощью соответствующей замены пе-
ременной в передаточной функции ЕФНЧ MorYT быть по-
лучены формулы и для расчета режекторных фильтров.
Конструктивная реализуемость фильтров. Вопросы
реализации фильтров, т. е. их и'зrотовления, настройки
и испытаний выходят за рамки настоящеrо издания, по-
этому отметим лишь следующее фильтры на элементах
с сосредоточенными параметрами (LС-фильтры и актив-
ные) предназначаются обычно для работы на частотах
до 300 мrц;
фильтры с распределенными параметрами (полос-
ковые, коаксиальные или волноводные) применяются на
частотах свыше L rrц.
В диапазоне 300 мrц 1 rrц MorYT использоваться
фильтры как одноrо, так и друrоrо из указанных типов
или конструкции, одновременно включаю ие разнотип-
ные фильтры.
Рассмотрим конструктивную реализуемость фи.льтров
с сосредоточенными элементами на частоты 3 [ц
300 мrц и характеристическим сопротивлением 1 50 Ом.
. По степени реализуемости параметры элементов
фильтров MorYT быть разделены на четыре катеrории.
При этом считается, что фильтр рассчитан на проходя-
щую мощность, не превышающую 1 Вт, а токи через ин-
дуктивные катушки и напряж.ения на конденсатор&х (в
пределах этой мощности) не превышают соответствую-
щих допустимых значений. Это катеrории таковы:
леrко осуществимые (J:!): 1 MKr::::;;;L::::;;; 1 [; 5 пФ::::;;;
::::;;;с::::;;; L мкФ;
осуществимые (О): 0,2 MKr:::::;;:L::::;;; 10 [; 2 пФ::::;;;с::::;;;
::::;;; 10 мкФ;
трудно осуществимые (Т): 50 Hr::::;;;L:::;;;; 100 [;
0,5 пФ::::;;;С::::;;;500 мкФ; \
f!рактически не осуществимые (Н): (;<О,5 пФ, С>
>500 м Ф; L<50 Hr, L> 100 [.
Аналоrичные катеrории . осуществимости характери-
стических сопротивлений фильтров для полосы частот
шириной до 8 декад приведены в табл. 6.3.
Т а б л и ц а 6.3
Коиструктивиая реализуемость ФНЧ и Фвч для частот среза
Харю{теристи- ::r ::r
!.-. ::r
::r '" 1.-.0 1.-.0
tJ:eCI{oe 1.-. '" ::r '" I ::r ::;;
.::! I 1.-. 1.-.
сопротивление 1.-.0 с::> '" с::> ::r::r ::;; с::>
с::> ::r с::> 1.-.01.-. . с::>
Фильтра, Ом с::> '" 1.-. с::> '" "'::;: с::> '"
'" I с::> '" I '" I
1 с::> с::> I с::> :51 I с::>
'" '" '" '" '" "'''' '" '"
1 1O Н Т Т О Л О Т Н
. 10 150 Т Т Т Л Л Л Л Т
150 2500 Т О Л Л Л Л Л Л
2500 O.103 Н Т О Л Л Л О Н
Следует иметь в виду, ЧТО фильтры леrко осуществи-
мы при частоте среза, лежащей в диапазоне 3 кrц
3 мrц при любых значениях характеристическоrо сопро-
тивления, а диапазон оптимальных значений их ха.рак-
те.РИСТИЧI;СКИХ сопротивлений находится в пределах 100
{ООО Ом.
6.3. ВНУТРИСИСТЕМНЫЕ ФИЛЬТРЫ
(ФИЛЬТРЫ В ЦЕПЯХ ПИТАНИЯ)
Возникновение внутрисистемных помех чаще Bcero
связано с тем, .что различные устройства подключены
.К общим линиям питания. В этих условиях шум и друrие
посторонние сиrналы от одноrо из таких устройств ис-
точника помех, передаваемые по шинам питания, MorYT
воздействовать на друrие устройства, пЬтенциально яв-
ляющиеся рецепторами помех. Аналоrичное влияние воз
можно из-за общеrо сопротивления в цепи, по КОТОРОЙ
одводится питание К двум или нескольким устройствам.
.Далее рассматриваются. схемы систем распределения
электроэнерrии внутри зданий и сооружений (от ПОДКЛЮ-
чения высоковольтноrо' напряжения до распределитель-
ных щитов для подключения конкретных наrрузок) ,. а
fакже причины возникновения и способы устранения по-
мех в таких системах.
однофазная система электропитания. Схемы распре
деления электроэнерrии на объектах зависят от потреб-
ляемЫХ ими мощностей (рис. 6.13).
flысоко60льтныi! ПОНl/жиющшl
тЩЖСФОРNdтор «10 нВА)
Т'
lIиapl/3Kl/
Цепь А (115Ш
,,"
IIoООЛЫLlрr1 ООblжт
ОХООНOllit3NCftl/lJ1ель NОЩllосtllll
Сl/л060l1 Щl/т
I1'pl/nllbIi! ооьскт
1150
11М
Z30lf
1jJеХф il3НЫ tZ
'lJНl/ЖilЮЩl/l/
т/шноф.оР
I'1t.lIOOP (5к8А
l/Лl/ ооnсс)
Неr1трtlЛbf/Ы#
///70600
"/
Зtl8СNЛCf/l/С
'/?
3ШJCМЛСНlIС
lIct1т/7t1ЛЫlьid
npo!Joo
Рис. 6.13. Трехфазная и однофазная системы распределения Э,1lектро-
энерrии, используемые соответственно на крупных и небольших объ-
ектах.
Однофазное питание осуществляется трансформато-
ром с заземленной средней точкой. Этот трансформатор
подключен к одной из фаз ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ линии. (1\
современным жилым зданиям и небольшим строениям
в пределах rородской черты линии переменноrо тока
прокладывают под землей -и трансформатор устанавли
Бают поблизости от них на специальных опорах). Bxoд
ная линия питания подключается к измерителю мощно
сти и идет далее к предохранителям и распределитель
ным. коробкам; нейтральный ПрОБОД (средний отвод
трансформатора) заземляется поблизости от входноrо
измерителя мощности.
'IS
""'
.s:;j
.
I fт 80 80 7 )::: 80v
lЫ mAli r:J ,ll:f' 70 ct ,; , :;::
ба J1' i'r Щ ,6/ W 50ft\ 11
..... t50 o ...<;;;;:
И 1515 222425 30 40 50 5и 70 ВО 100 125 150 171 200250 КЩ
lпп I ,.j>--- r--- 181 ....--- JJl
t; 1 0 "\;fI/ i' ::::: c-----80 O
I f\ IIiY!I1A1II/I.Ih- т1 БЬ """'-.. r--- 7!
50 10 li"""'-.. :---..-бl III! h
.....--- 40 Иr t;f1"'"- fIt:1, .1 1I1,Iff\ f
'--- '" ' 4
0/1 -D,5 0,5 ОДВ7
80
70
БО
50
q
у
30 40 50 5и 55 ВО 100125150200 250300 ЗJO 400 5Il 500 бои 700 750 ВОО I1Тц
Рис. 6.14. Типичные картины помех, наводимых в линин питания
(115 В, 60 [ц):
/ от станции морской службы безопасности;. JI ....:.. ОТ систем воздушной на-
виrа.ционной службы; /П от систем радиовещания; /У от телеrрафных и
фототелеrрафных снстем; V Уи от систем телевизионноrо вещаиия, ра-
ботающих в длинноволновом (коротковолновом) участке телевизионноrо диа-
пазона; У/ от систем телеметрии.
с силовоrо щита напряжение 115 В подае:rся к на-
rрузкам внутри здания. Наrрузки подключаЮТС5r между
каждым из проводов 115 В и средним проводом. При этом
стремятся распределить. наrрузки таким образом, чтобы
они были равны для каждой из линий 115 В.
Система получения и подачи электроэнерrии потре-
бителям внутри зданий действует как протяженная aH
тенна, через которую шум различной природы и посто- .
ранние сиrналы MorYT передаваться к чувствительным
цепям.
, Чтобы оценить степень «заrрязненности» линии пита
ния помехой, достаточно подключить измеритель уровня
помех на входе линии питания и сравнить ero показания
с данн'ыми на одном из выходных концов этой линии.
С помощью автоматическоrо записывающеrо устрой-
ства были исследованы помехи в диапазоне 20 10g [ц
(26 октав), иллюстрируемые рис. 6.14. Высокий уровень
широкополосноrо шума с частотами до 1 мrц в данном
случае создается в основном люминесцентными лампа
ми, установленными внутри помещений. .
Трехфазная система электропитания. Для крупных
объектов; потребляющих значительные токи (500
1000 А), чаще используется трехфазная четырехпровод-
ная система питания по схеме «треуrольник ЗВезда»
(рис. 6.13). Такая схема позволяет б.олее равномерно
распределить наrрузку, подключаемую в данном месте
!{ первичной (высоковольтной) линии питания, особенно
в тех случаях, коrда один из потребителей отбирает от
нее существенно ббльшую мощность, чем несколько дру-
rих.
В нижней части рис. 6.13 показана широко распрост
раненная четырехпроводная схема подключения объекта
к первичной линии питания по схеме «звезда звезда».
В такой схеме используется трехфазный высоковольтный
понижающий трансформатор (как и при однофазном.пи
тании он устанавливается в специальных сооружениях
или в .объекте).
. в трехфазной системе мощность распределяется по
потребителям практически так же, как в однофазной.
Пути возникновенИ:я помех и их уровни такие Же, как
в однофазной системе электропитания.
ИЗ сказанноrо следует, что для устранения влияния
указанных помех на входе цепей питания в аппаратуру
необходимо устанавливать защитные фильтры. Фильтры
необходимо--устанавливать и в цепях ПИТqНИЯ УСТРОЙС'Iв,
потенциально являющихся источниками помех.
Характеристики фильтров цепей питания. Поскольку
устранение помех в цепях питания аппаратуры Чрезвы-
чайно важно, к фильтрам цепей питания предъявляются
довольно жесткие требования. Затухание, вносимое Ta
кими фильтрами в цепи постоянноrо или переменноrо
тока для основной частоты 60 или 400 [ц, должно быть
минимальным (например, 0,2 дБ и менее) и иметь боль-
шое значение (примерно 60 дБ) в широком диапазоне
частот: до 109 и даже 1010 rц в зависимости от конкрет-
ных условий.
При выборе фильтров для це.пей питания нужно исх{)-
дить из следующих параметров цепей и фильтров:
номинальных значений токов и напряжений в цe
пях питания, а также допустимоrо значения падения Ha
пряжения на фильтре при максимальной для данной
цепи наrрузке (например, применение фильтра не долж
но приводить К уменьшению напряжения питания более
чем на 0,2 дБ или, что то же самое, на 2% при макси
мальном токе наrрузки);
оrраничений, накладываемых на допустимые з'На-
чения нелинейных искажений формы напряжения пита-
ния при максимальной наrрузке (например, все [армо-
нические составляющие напряжения питания с частота-
ми выше .1 О кrц должны быть на 80 дБ ниже уровня ос-
новной rармоники 60 fц);
допустимых значений реактивНой составляющей
тока на основной частоте напряжения питания (напри
мер, не более 10% от номинальноrо значения тока пол-
ной наrрузки цепи питаню.r) ;
необходимоrо затухания фильтра с учетом задан-
ных значений сопротивлений наrрузки и источника пи-
тания;
механических характеристик: размеров, массы,
способа установки и типа корпуса фильтра;
степени экранирования фильтра от различных по
сторонних по.Jreй, обеспечиваемой конструкцией ero кор-
пуса.
Рассмотрим влияние этих параметров более подробно.
Напряжение, приложенное к фильтру, должно быть
таким, чтобы оно не вызывало пробоя конденсаторов
фильтра при различных скачках питающеrо напряжения,
включая скачки, обусловленные переходными процесса-
ми в цепях питания. Чтобы при заданных массе и объеме
фильтр обеспечивал наилучшее подавление помех в тре-
буемом диапазоне частот, ero конденсаторы должны об-
ладать максимальной емкостью на единицу объема или
массы. Кроме Toro, номинаЛЬНые знач-ения рабочеrо на-
пряжения конденсаторов выбирают, исходя из мщ{си-
мальных значений допускаемых скачкой напряжения
цепи питания, но не более их. Например, если при эф-
феКТИВН0М значении напряжения питания 115 В допус-
каются ero скачки до 20% (из-за переходных процессав) ,
то целесообразно использовать фильтр на 150 В, а не на
250.В.
ТОК через фильтр должен быть таким, чтобы не воз-
никало насыщения сердечников катушек фильтра. (Hacы
щение, например, тороидальных катушек может приво
дить К увеличению уровня rармоник в напряжении
питания.) Кроме Toro, следует учитывать, что с увеличе-
нием тока через катушку увеличивается реактивное
падение напряжения на ней. Это может привести к тому,
что: 1) ухудшится эквивалентный коэффициент стаБИ-ли
зации напряжения в цепи питания, содержащей фильтр,
.ООЕ и."
I
Си Rg Z R.,,+jZ1tfl
rСНС/luторили C с
тРUНСФОРNuтор
/{сли литuния
и)
5}
Рис. 6.15. Упрощенные эквивалентные схемы источника питаиия (а),
филира (6) и наrрузки (в). .
IJ}
1............
.......
11м
:::;
R"z 1"
.
2) возникнет взаимозависимость переходньц{ процессов
в различных наrрузках цепи питания. Наибольшие скач
ки. напряжения при этом возникают во' время отключения
наrрузок, так как большинство из них имеет индуктив
ный характер.
Все сказанное проиллюстрировано примерам на
рис_ 6.15. Суммарное падение напряжения и ! на BHYT
реннем сопротивлении источника питания (включая
фильтр) блаrодаря стабилизирующему действию .этоrо
и.сточника может .изменяться при отключении одной из
наrрузок не более чем на 0,5% (на 0,5 В при напряже
нии питания 115 В). Однако, посколь у добротность всей
цепи (Q == 2лf LfR, [де L и R эквивалентные индуктив
насть и сопротивление цепи, состоящей из [енератора,
ero возбудителя и наrрузки)на некоторых частотах MO .
жет быть Q 20, то мrновенный скачок напряжения на
оставшейся наrрузке может. достиrать U == QU f == 20 Х
XO, В == 10 В. С -др-уrой стороны, и сама наrрузка при
переходных процессах может вызывать скачки напряже
ния до нескольких сотен вольт, особенно если она ин-
дуктивная.
Допустимую реактивную мощность учитывают в сле
дующих случаях. В низкочастотных пассивных фильтрах
питания на ооычных конденсаторах и катушках затуха
ние вне полосы пропускания увеличивается с увеличени
ем емкостей и (или) индуктивностеi]. Предположим, что
в рассматриваемом примере (рис. 6.15) желательно YBe
личить емкость первоrо конденсатора фильтра. В прин-
без фuльтри
С[] О
Z!1
С!1 [/!1
о
rCflE1pumo/1 СU8нили
или UCmOIlHUH пuтиния
(А)
lg
(IJ)
. Фильтр
о
O nJ
"
НU8/1!1зки
j1
Рис. 6.16. К 0пределениlO Зlfтухаиия, вносимоrо фильтром, с по-
мощью измерения !J:апряжения до (иь) и после (и а ) включения
фильтра.
ципе, она моЖет бьrть весьма значительной. Однако при
этом возникают следующие оrраничения. Во-первых, кон-
денсаторы на '1 О мкф и более, как правило, не MorYT
эффективно работа.ть на частотах более 1 rrц. Во-вто-
рых, увеличение емкости фильтра приводит К повышению
требований к собственно источнику питания.
Действительно, если эта емкость с== 10 мкф, а Ha
пряжение питания и== 115 В, то реактивный ток через
рассматриваемый KOHдeHca op составит
1 ===....!L === 115 0,43 А.
2-лfС 6,28.60 [ц.l0 2 Ф
Если увеличить емКость конденсатора, например, до
250 мкф, что позволило бы существенно снизить частоту
среза фильтра, то реактивный ток TaKoro фильтра. воз
рос бы примерно до 10 А.
Это не только значительно УХУДШИ,JJо бы условия безо
пас насти, по и повлекло бы за собой неоправданное уве-
личение реактивной МОЩНОСТlI, потребляемой от источ-
ника питания фильтром. Очевидно, что при оrраниченной
мощности дсточника (например, электроrенератор с при
водам от двиrателя BHYTpeHHero сrорания), целесообраз-
но оrраничить и максимальную мощность, потребляемую
фильтром (примерно до 10% от номинальной мощности,
отдаваемой в наrрузку). .
С точКи зреНllЯ обеспечения безопасности работы
реактивНЫй ток фильтра не должен превышать 5 мА, что.
JfстОl//ШН 170стОЯННО81j
или ЛСРСМСННО80 тони
П:нсрuтор
си8нuло8
I7Рl1Сl'fнин
Jfзмсритсль
или
иНiJинитор
Рис. 6.17. Установка ДЛЯ. измерения затухания, вносимоrо фильтром,
с помощью 50-0МНОЙ измерительной системы (по стандарту
MIL-STD-220 А),
при напряжении 115" В и частоте 60 [ц соответствует
емкости С == 0,01 мкФ.
Затухание, вносимое фильтром, может быть выраже
но следующим образом (см, рис. 6.16):
А [дБ] == 20 Ig (и ь!и а) == 1 О Ig (Р Ь ! Р а ),
rде и ь , Р Ь и и а , Ра напряжение и мощность, подводи-
мые к наrрузке соответственно до и после вКлючения
фильтра.
Следует иметь в виду, что эта зависимость должна
быть измерена во всем .рабочем диапазоне частот фильт
ра. Стандартизованная (по стандарту MIL-STD 220 А *»
схема для таких измерений показана на рис. 6.17.
. *) Стандарт MIL-STD-220A оrоваривает измерения затухания
проходныIx коидецсаторов и фильтров иа частоты до 1 rrц. (Прим.
ред.)
Следует подчеркнуть, что поскольку сопротивления
ИСТОЧЮIка и наrрузки. фильтра для цепей питания обыч-
но Су'щественно отличаются от характеристическоrо co
противления Z===50 Ом, наиболее употребительноrо в KO
аксиальных измерительных си.стемах,. рекомендуемый
стандартом метод не применим для таких фильтров. Kpo
Zd
с
D,53нкФ
; } ,
о
1
<10
20
50
40
":>
5"0
1"<:>
1"<:>
f;:;
!iO
103 '5-103 10"" 3-104 105 3-105 105 'и0 5 107 '3'107 108
I/llcтoтu, rq
Рис. 6.18. Затухание, вносимое О}J.ноэлементным фнльтром в 50 OM-
ную линию С малыми С Пfroтивлениями источника и иаrрузки.
ме Toro, поскольку частотная характеристика фильтра
зависит от указанных сопротивлений, этот метод практи
чески теряет смысл.
ПРИМеР. Пусть источник питания обеспечивает номинальное
напряжение 115 В и уменьшение напряжения на 5% при потреб-
ляемом токе 100 А. Это значит, что источник имеет внутреннее со-
противление Zg '(см. рис. 6.15), определяемое из выражения:
Ug==еg -IZg==еg (1 0,05),
т. е.
O,05eg 0,05.1158
Zg== == 100А ==0,06 Ом.
Наrрузка, потребляющая ток 1==55 А, имеет сопротивление
Zz Uz/lz 110В/55А=-2 Ом.
Полученные значения сопротивлений источника и наrрузки 60. мОм
и 2 Ом соответственно (на частоте 60 rц) встречаюrся ДОСТjJ.точ-
.но часто. .
. . Если фильтр состоит из одноrо элемента (иапример, нз одноrо
конденсатора С или одной катушки индуктивности L), то измерен-
ное значение erO затухания будет существенно зависеть от Toro,
измеряется ли 'оно в коаксиальной 50 омной измерительной системе
(случай.1-) или в реальной схеме (случай .2):
( .. CZ Z )
А[дБ] 20Ig 1+ jUJ g z 201g
Zg+Zz
для UJC» (Zg+Zz)/ZgZz.
При Zg ZI 50 Ом UJC==0,04, fc 10 кrц, С О,б3 мкФ
( jUJL ) UJL
А[дБ]' 201g 1+ . 201g Z
Zg+Zz Zg+ z
для UJL» Zg+Zz.
UJCZ g Zz
Zg+Zz
при Zg ZI 50 Ом UJL 100, fc 10 кrц, L== 1 Mr.
Как видно из рис. 6.18, для фильтра, у KOToporo, например,
. C O,63 мкФ или L==.1,6 мс в случае 1 частота среза равна 10 кrц,
а н@.клон А ЧХ вне полосы пропускания составляет 20 дБ/декада.
При этом на ':Iастоте, например, 1 О мrц затуханне фильтра 60 дБ.
Однако при Zg==0,06 Ом и ZI==2 Ом (случай 2) частота среза
увеличивается у eMкocTHoro фильтра с 10 кrц до 4,3 мrц, а у ин-
дуктивноrо до 490 кrц. Обеспечиваемое затухание на частоте
10 мrц ухудшится у eMKocTHoro фильтра на 52 дБ, а у индуктив-
Horo на 33 дБ (относительно 50 омной системы).
Применение фильтров, состоящих из трех J'1 более эле-
ментов, позволяет снизить влияние сопротивлений источ-
ника и наrрузки, причем при различных соотношениях
этих СОПРОТИI?лений может потребоваться различное чис-
ло элементов.
Схемы фильтров нижних частот (последовательно
включенные катушки и параллельно включенные конден-
саторы), соответствующие различным соотношениям
указанных сопротивлений относительно Z 50 Ом, при-
ведены на рис. 6.19 .6.22. Штриховыми линиями обве-
дены части схем, состав которых определяется следую-
. щими соображениями: 1) первым элементом фильтра при
малом сопротивлении источника должна быть катушка,
2) при большом сопротивлении источника конденсатор.
ТакоЙ подход при выборе первоrо элемента фильтра по-
зволяет уменьшить влияние. сопротивления источника за
счет Toro, что на частоте среза сопротивления источника
и фильтра оказываются приблизительно равными.
Аналоrично следует выбирать и последний, предшест-
вующий наrрузке, элемент фильтра.
При указанном выборе достиrается более оптималь:
ное использование элементов фильтра, а также умень-.
шение зависимости АЧХ фильтров. от вариаций сопро-
Z .
CE ' н ! 1 I l i J Z!
.1 I
. I
НстОl/НlЖ
питuния IldiЗР!lЗI({1
т
., _ z; .9»Z -:'
сЕ I I j
I ..1..'.
В; Zz
HCтOl/HUK L ...J
питl1JШЯ ' lIuвр!/зкu
t Z9
JfCтOl/Ht/K L .J.
питuния Ноерузна
Рис. 6.21. Схема фильтра для
малоrо сопротивления источни
ка и. большоrо сопротивления
наrрузки.
Рис. 6.19. Схема фильтра
ЦЛ5{ малых сопротивле
ний источника и наrрузки.
Рис. 6.20. Схема фильтра для
больших сопротивлений .истОЧ
ника н иаrрузки.
t J i3
Источник L ...J .
/штанин Ншрузна
Рис. 6.22. Схема фильтра для
БОЛЫllоrо сопротивления источ
Н!ша и малоrо сопротивления
наrрузки.
тивлений источника и . (или) наrрузки для частот выше
1 ОО кратной часто-ты напряжения питания.
Некоторые конструктивные парамеТр 1 фильтров. По-
lI4ехозащитные фильтры низких частот для цепей пита-
ния MorYT иметь весьма различные конструкции: их объ-
емы составляют 0,8 см 3 1,6 м 3 , а Maccь 0,5 r 90 Kr.
В общем случае размеры и масса фильтра будут тем
больше, чем:
больше
меньше
фильтра,
ниже частота среза,
больше затухание, обеспечиваемое фильтром вне
полосы пропускания (т. е. больше число элементов
фильтра) .
номинальные напряжение и ток фильтра,
потери на внутреннем сопротивлении
ш
о}
Рис. 6.23. Два прцмера фильтров, в которых используются КОМПОЗИ-
ционные материалы с частотно зависимьщи свойствами:
а........ На .сосредоточенных элементах; б коаксиальный; 1 помехопоrлощаю
щий материал с rрафитовым напоЛЮlтелем; 2 ь центральный проводник; 3
изолирующая оплетка; 4 виешняя защитная болочка; 5 помехопоrлоща-
IOщнй матернал; 6 экранирующая оплетка. '
,
Потери, сl!J1ЗUННl1IС с /70iJлощеНllен
011 анеР8ии I! tJиэлектршre фllЛl1mрd
Рис. 6.24. Эквивалентная схема фильтров, показанных на рис. 6.23.
Связь между входом и выходом фильтра. зачастую
может быть довольно значительной (развязка хуже
60 дБ), несмотря на разнообразные средства борьбы
с ней. Конструкция фильтра должш:1 обеспечивать такую
степень ослабления этой связи, которая позволяла бы
получить затухание; обеспечивасмое собствснно фильт
ром. Поэтому, В частности, фильтры с rарантируемым
затуханием 100 дБ и более выполняют в виде узла с элек-
тромаrнитным экранированием, который помещается
в корпус, изrотовленный из материала с высокой Mar
нитной проницаемостью маrнитноrо-экрана. Этим суще
. ственно уменьшается возмож-
ность вОЗникновения внутри
" ". корпуса паразитной связи
'. A между входом и выходом филь
i тра из за маrнитных, электри
чеСКI-!Х или 'электромаrнитных
nолеи.
Высокочастотные фильтры
на основе помехопоrлощающих
материалов. Действие фильт
ров этоrо типа основано на ис-
пользовании особых .свойств
некоторых композиционных
материалов, отличающихся cy
щественной зависимостью ИJ:C
диэлектрических или маrнит-
. ных потерь от частоты (рис,
6.23, 6.24) .
Как известно; в линиях передачи или фидерах в ка-
честве изолирующих материалов используют диэлектри-
ки с малыми потерями. В рассматриваемых.же фильтрах
в качестве диэлектрика используют материалы, диэлект-
1 2
"
f ::. ..' "....\ .'. " ","
"r;./ , 'у.А" :! "
ii"HJI.:::'*'" ;
..--- о:, ._
:f
j
: I
j
i
..
. .,
"<.
"
Рис. 6.25. fибкая трубка из
'помехопоrлощающеrо мате-
риала, надетая на провод.
о
Рис. 6.26. Эквивалентная схема проводника,
заключенноrо в трубку из помехопоrлоща
.ющеrо материала с чаС1'отно зависимыми
аrнитными свойствами:
1 потери поrлощеиия энерrии в материале труб.
о ки; 2 индуктнвиость проводника, обусловленная
маrиитными свойствами материала трубки.
рические и маrнитные потери которых существенно воз-
растают в области частот, превышающих частоту среза
фильтра (например, для коаксиальноrо 50 6MHor.o фильт-
ра fc:;';: 10 мrц). \
Применение фильтров на помехопоrлощающих ком-
позиционных материалах позволяет эффективно подав-
лять помехи в области частот, rде обычные фильтры
с'.сосредоточенными параметрами уже неприrодны. (на-
пример, в диапазоне 108 1010 [ц).
При друrом способе применения помехопоrлощающих
композиционных материалов на I:Iзолированный или не-
изолированный провод любоrо стандартноrо размера
(рис. 6.25) надевают специалuьные rибкие u трубки из ма-
териала с частотно зависимои маrнитнои проницаемо-
стью; при этом создается повышенное затухание в тре-
буемом диапазоне частот.
Сравнивая такие трубки с используемыми для тех же
целей ферритовыми шайбами, можно отметить с.lIедую .
щее. С одной стороны, на частотах ниже 10 мrц (из за
меньшей маrнитной проницаемости) трубки обеспечивают
HeCKOJIbKO меньшую степень подавления помех. Однако,
с др'уrойстороны, на высоких частотах (порядка 100 мrц
If более), обеспечиваемое маrнитными трубками затуха
нне становится более значительным блаrодаря OTCYTCT
вию у них насыщения и резонансных свойств.
Поскольку эквивалентная маrнитная проницаемость
трубки равна примерно 10, индуктивность .лровода, за-
ключенноrо в такую трубку, начинает вести себя как
одноэлементный фильтр (рис. 6.26). Концентрация Mar
нитноrо поля провода, rлавным образом в материале
трубки, увеличивает вносимую в цепь индуктивность.
Друrим ДQСТОИНСТВОМ маrнитных трубок является OTCYT
ствие нежеJ;Iательных электромаrнитных излучений от
провода, заключенноrо в такую трубку. При применении
шайб такие излучения возникают из за неизбежных за
зоров между этими деталями.
Иноrда в аппаратуре применяют трубки, дополни
тельно покрытые слоем металлизированноrо майлара для
защиты от посторонних электрических полей на низких
частотах. Маrнитные трубки используют в качестве Ф НЧ
дЛЯ шин питания; при этом существенно, что у них не
возникает насыщения ни при постоянном, ни при пере-
менном токе (частотой 60 или 400. rц).
. Одновременное применение композиционных матери
алов с частотно зависимыми диэлектрическими и маrнит-
ными свойствами позволяет получить коаксиальные
фильтры с очень высок.ими помехозащитными свойства-
ми: относительная диэлектрическая проницаемость дo
стиrает в этих фильтрах 105, а относительная маrнитная
проницаемрсть 103 при высоком значении TaHreHca
yrла диэлектрических потерь. Как показано в одной из
работ, в таких фильтрах можно ПОЛУIiИТЬ затухание
20 дБ на частоте 100 кrц и 100 дБ на частоте 10 мrц.
Активные фильтры. LС фильтры низких частот стано-
вятся очень rромоздкими, коrда их частота. среза лежит
в области звуковых частот. При этом, если конденсато-
ры имеют небольшую емкость (например, 0101 мкФ), ка-
тушки становятся несоразмерно большими и массивными.
Поэтому для фильтрации крайне низких частот целесо
образно применять такие фи ьтры, которые не содержа-
ли бы катушек Этому требованию удовлетворяют актив-
ные фильтры. .
Активный фильтр представляет собой устройство, ос-
новной частью KOToporo является операционный усИJ1И-
телъ, преобразующий сопротивление подключен.ной к не-
му RС-цепи так, что все устройство ведет себя как
индуктивность. Примерами MorYT служить аКТИБ-НЫЙ
. фильтр параллельноrо типа или фильтр п-о схеме «двой-
Horo Т».
Однако если активный фильтр включают в цепь пи.
тания относительно большой мощности, то транзистор
операционноrо усилителя должеtI пропускать довольно
большой ток, что не всеrда возможно. Для фильтрации
помех в мощных цепях питания MorYT быть использова-
ны устройства с частотно-зависимой обратной связью,
в цепь которой установлен фильтр НЧ, рассчитанный на
небольшую проходящую мощность. Через такое устрой-
ство проходят лишь колебания частот, лежащих в полосе
пропускания этоrо фильтра.
Активные фильтры низких частот для цепей питания
рассчитаны на токи до 100 А. В качестве примера при-
ведем параметры одноrо из фильтров. Рассчитанный на
напряжение 24В, 30А постоянноrо тока, он обеспечивает
затухание 40 дБ на частоте 1 rц и 60 дБ на частоте
20 rц; ero объем равен 0,001 объема соответствующеrо
пассивноrо LС-фильтра.
Fлава 7
ХАРАКТЕриетики ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИй
КАК иеточнюфв и РЕЦЕПТОРОВ ПОМЕХ
7.1. ПАССИВНЫЕ РАДИОЭЛЕМЕНТЫ
Здесь рассмотрены механизмы возникновения помех
в резисторах, конденсаторах и индуктивных катушках.
Номинальные значения основных параметров этих радио-
элементов не ОQеспечиваются на частотах выше 100 мrц.
В НеКОТОРЫХ случаях значительное уменьшение номи-
нальvЫХ значений сопротивления, емкости и индуктив-
ности цаблюдается уже на частотах, близких к 1 MrH.
Это обусловлено влиянием паразитных емкостей и ин-
дуктивностей конструкции этих радиоэлементов.
Резисторы. Раз,JJИЧ-э.ют следующие типы резисторов:
уrлеродистые,' композиционные, пленочно-уrлеродистые,
металлопленочные и проволочные *>.
Резистивный материал композиционных резисторов
представляет смесь тонкодисперсноrо уrлерода со свя-
зующим веществом. Такая смесь может либо наноситься
на изоляционное основание и подверrатЫ;Я спеканию,
либо отливаться в форму с запрессованными выводами.
Имеет я два типа композиционных резисторов: объем-
ные и пленочно-композиционные.
Объемные 'резисторы покрываются фен..ольной смо-
лой и иноrда заключаются в керамическую трубку. Вы-
воды закрепляются связующим составом. Основанием
пленочных композиционных резисторов служит внешняя
поверхность стеклянной трубки, которая после спекания
резистивноrо слоя запрессовывается вместе с выводами
.в фенольную смолу. Пленочно-уrлеродистые и металло-
пленочные резисторы и:?rотовляются обычно нанесением
.тонкой пленки резистивноrо материала на изоляционное
основание.. Толщина пленки тщателЬfIO контролируетсн,
затем наносится защитное покрытие.
Резисторы перечисленных типов эффективно работа-
ют на частотах до 400 Mru.
Пленочные резисторы, применяемые в микроэлектро-
нике, представляют собой тонкий СЛОЙ кремния, HaHeceH
Horo на керамическое основание, или слой металла, оса-
жденноrо на полупроводниковое рснование. Из-за малых
размеров эти резисторы характеризуются Незначитель-
ным диапазоном номинальных значений сопротивлениR
и наличием емкостных и активных утечек. Кроме Toro,
если используется полупроводниковое основание, малые
размеры таких резисторов MorYT приводить к образова-
IШЮ в последнем нежелательных р n-переходов.
Проволочные резисторы выполняют в виде катушки
на изоляционном основании. Такая конструкция отли-
. *) Классифиkация отечественных резисторов приводится . в.
rOCT 13453-68. Конструктивные, частотные и прочие характеРИСТИКI!
резисторов подробно рассмотрены в отраслевых- нормативно-техни-
ческих документах. (Прим. пер.)
чается повышенными собственными индуктивностью и
емкостью, что может изменять номинальное значение
сопротивления резистора на высоких частотах.
Наилучшие собственные параметры имеют проволоч-
ные резисторы из двух параллельных обмоток, намотан-
ны?, в противоположных наПР(iвлениях. В частности, соб-
ственная индуктивность таких резисторов примерно на
два порядка меньше, чем у обычных.
/}хшlнои Тело Вы}(оонои
пСа . ! Т С " .. J Т С " Т С "
I Оорuтllыи Iлро80tl
{}
Рис. 7.2. .Эквивалентная схема резистора,
. расположенноrо вблизи обратноrо провода.
Рис. 7.1. Эквивалент-
ная схема резистора
на низких частотах.
Композиционные резисторы характеризуются'тем, что
их сопротивление по постоянному току может быть боль-
ше, чем по переменному. Это обусловливается шунтиру-
ющим действием распределенной емкости, образованной
большим количеством электропроводных частиц в компо-
зиционном резистивном материале. Уменьшить влиЯние
этой емкости и связанные с нею потери можно, применяя
композиционнi,iй материал с небольшим количеством ди-
электрика. Улучшить характеристики композиционных
резисторов можно также, уменьшая поперечное сечение
и увеличивая длину резисторов. Из-за наличия большоrо
количества диэлектрика в композиционном материале
такие резисторы имеют большой разброс номинальных
значений сопротивлений, чем резисторы друrих типов.
Поверхностный эффект в резистивнам материале приво-
дит К увеличен-ию сопротивления резисторов с ростом
рабочей частоты.
Эквивалентная схема непроволочноrо резистора
(рис. 7.1) учитывает шунтирующую емкость. .,Для типа.
Boro композиционноrо резистора мощностью 1 Вт' с==
==0,3 пФ. Эквивалентная схема .резистора, расположен-
Horo вблизи обратноrо провода и работающеrо на такой
частоте, что емкость резистор обратный провод име т
заметное влияние, а влияние распределенной емкости
C d caMoro резистора еще н€существенно, приведена на
рис. 7.2.
ПРОВQлочные резисторы характеризуются относитель
но большими значениями последовательной индуктивно
сти и распределеНI;IОЙ емкости (рис. 7.3). Поверхностный
эффект также влияет на значение их сопротивления.
. Все резисторы являются ис'юч-никами тепловоrо и то-
KOBoro шума. Среднеквадратичное значение э. д. с. тепло
Boro шума (рис. 7.4):
U l [В]== Y4RkTB,
[де R сопротивление резистора, Ом;- k==1,374.10 23
BTj(K .Тц) постоянная Больцмана; Т абсолютная
температура, К; В полоса частот, в которой опреде
Jtяется э. Д. с. шума,.rц.
СреднеквадраТИЧf-!ое значение э. д. с. шума резистора
определяется выражением
и== Уи1+ и ,
!"де и с э. д. с. TOKoBoro шума *>,. xapaktepI-!Оrо !'JIaBHbIM
образом. для ко озиционных и. мета лоуrлеродистых
р-езисторов.
*) книr rальперина Б. С. «Непроволочные резисторы». (Л.,
«Энерrия», 1968) для э. д. с. TOKoBoro шума приводится следующее
выражение:
..
. U D 11 12
UС СЗ Rlg ·
L а 11
.rде СЗ коэффициент пропорциональности; U напряжение, прило-
жённое к резистору; L длина резистивноrо элемента; D размер
зерна резистивноrо элемента; а размер KOHTaKTHoro пятна между
электродом и веществом резнстивноrо элемента, R сопротивление
резистора; ,., '2 rраницы полосы частот, для !шторой определяется
э. д. с. TOKoBOrO шума.
Уровень TOKOBoro шума оценивается величиной ис/и в микро-
вольтах на единицу приложенноrо .напряжения и измеряется в задан-
ной полосе частот. Для хороших тонкослойных резисторов в полосе
60 600иO rц иc/и 0,2..:9,5 мкВ/В при R 1 МОм. В этом случае
токовыи шум достиrает уровня тепловоrо при и 20...40 В.
ДЛЯ композиционных. резисторов без спирали, имеющих уровень
TOKoBoro шума примерно на порядок выше, тепловой шум перекры-
вается уже при напряжеНИЯ;1{ порядка нескольких вольт.
Токовый .шум В зернистых проводниках и компОзициях возни
кает из-за флюктуаций количества' контактных точек,'В связи с чем
токовый шум в этом случае называют также контактным шумом.
В результате флюктуаций СОПРОТИВJlения проходящий- TOI{ как бы
модулируется и на резисторе появляется шумовая переменная со-
.ставляющая напряжения. (Пр им. пер.)
l"IIПичные значения э. Д. с. шума (MKBjB) резисторов
в диапазоне 20 20 . 103 [ц следующие:
Металлопленочные и проволочные
Пленочно уrлеродистые. . , . .
КОМПОЗИЦ!10нные . . .
. .
0'001.....:.0'082
, O,05 0.86
0,4 4,6
\
I R l BbI8п/J
I
I
I
1 1 Тсло PCJtlCтOPI1 I
. « I
Рис: 7.3. Эквивалентная схема проволочноrо резистора.
Оы80iJ
В дефектных резисторах' или при неправильной Tex
нолоrии их производства э. д. с. шума может превышать
указанные значения.
100
50
zo
1O
,]
!::>
2
1
t.5
'1::;
<>;:;
103 10"
СQпротшJлшшс, Ом
105
105
,"fi.-:"
Рис. 7.4. Зависимость э. д. с. тепловоrо шума резистора ОТ el'o сопро-
тивления и ширины полосы частот (при комнатной температуре).
в диапазоне частот приблизительно до 10 rц за
счет раЦиональноrо конструирования (уменьшение дли
ны выводов, правильное взаимное расположение.элемен-
тов) можно уменьшить влияние собственных и взаимных
индуктивностей при незначительных емкостных и ди-
электрических потерях. .
В табл. 7.1 приведены индуктивные параметры на ча-
стоте 1 rц резисторов диаметром 3,8 мм и длиной I{op-
пуса 10,2 мм с выводами диаметром 1 мМ, Д.1IИiЮЙ 4,5
25 мм, обратный ПрQВОД имеет такую же форму, что и
резистор (т. е. диаметр 3,8 мм на участке, параллельном
корпусу резистора, и диаметр 1 мм на участках, парал-
Таблица 7.1
Расс'!"оянне от L,Hr I XL, ом L, Hr I XL, Ом
обратноrо про
Бода, ММ резнетор без выводов выводы отдельно
6,5 2,7 0,017 21 0,13
25,5 8,0 0,050 35 0,22
51 . 10,7 0,067 43 0,27
лельных выводам резистора), и расположен cTporo на-
против Hero.
Емкость между КQнцами корпуса резистора мощно-
стью 0,5 Вт лежит в пределах 0,1 0,5. пФ. Индуктив-
ность и емкость спиральных резисторов MoryT иметь до-
во,пьно широкий диапазон значений.
Под воздействием. сильных электромаrнитных полей
резисторы MorYT разоrреваться, что приводит к измене-
нию их сопротивления. Следует иметь в виду, что если
композиционные. резисторы лишь разоrреваются в таких
полях, то проволочные и спираЛЬНЫе резисторы MorYT
вести себя как индуктивньiе катушки.
причины возникновения шума в переменных резисто-
рах следующие:
инородные частицы, попадающие с ползуна на ре-
зистивный слой;
пылевые частицы или химические примеси;
окисная пленка на контактирующих поверхностях;
неточности изrотовления;
статичесКОе электричество, возникающее прц тре-
нии ползуна по резистивному слою; .
термоэлектрические явления, обусловленные теп-
JIOВЫМИ воздействиями (внешними и во никающими при
трении) .
Шум может возникать также из-за высокой плотности
тока в контактной паре ползун резистивный элемент,
например,. при использовании ко.мпозиционных или ме-
таллокерамических резисторов.
I1зменение kОйтакtйоrо сопротивления при раЗЬrревё
. может привести к искрению и возникновению белоrо
шума. Искрение может возникать также B проволочных
резистора при переходе ползуна от одноrо витка к дру'"
т а б л и ц а 7.2
Э. д. с. шума [В] при токе резнстора
Сопротивленне
резистора. кОм
1 мА 0.1 мА 0,01 мА
0,01 U,03 0,002 0,0002
O,15 0,25 0,02 0,002
1,0 4,O 0,3 .'0,035
1
10
100
т а б л и ц а 7.3
Помехообразующий
фактор
Тип резнстора
илн способ ero
использования
Вызываемый эффект
Емкость между
ВЫводами
В аттенюаторе
Прохожденне вч сиrнала к
точке, не заземленной ПО пере.
мениому току
Частотно-зависнмые фазовые
сдвнrи составляющих сиrнала
Общая емкость
(включая емкость
между землей и BЫ
Водамн)
Наrрузочное aHOД
иое сопротивление
усилнтеля в цепн
обратной связи
ИНдУктивность
Шунтнрующий pe
зистор в аттенюаторе
Изменение полНОrо сопротив-
ления с частотой. Особеино за-
метио.у низкоомных резнсторов
на частотах ниже 100 Мf"ц
Любое нспользова Сдвнr фаз, нзмененне полно-
ние ro сопротивления
Воздействие BЫCO
коч стотных полей
Композиционные
и металлопленочные
резнсторы
Проволочные рези Возинкновенне э. д. с. само-
сторы индукцни, пропорциональиой
числу витков Н напря.жеиности
поля (действует на друrие це-
пи)
Измененне сопротивления н
neperpeB
rOMY. В прецизионных переменных р зисторах уровень
шума обычно меньше J 00 мВ.
В табл. 7.2 приведены типичные значения э. р:. с. шу
ма переменных резисторов I.Iри токах O,OI 1 мА.
. В табл. 7.3 привещ ны некоторые помехообразующие
факторы и их воздействие на различные устройства,.в щ>-
торых используются резисторы.
Конденсаторы. В ШIIрОkОМ диапазоне частот ЭКВИВа-
лентная сх:ема большинства. (неэлектролитических) KOH
денсаторов соответствует показанной на рис. 7.5, а элект-
ролитиче кИХ на рис. 7.6. Наличие собственной индук
/Jш8оiJы коновнситори С
. I
I
I
I
IКорп!/с коноенштори
1-= .
Рис. 7.5. Эквивалентная с'Хема большинства конденсаторов (неэлек-
тролитических) для широкоrо диапазона частот: .
R. последовательиое сопротивление ВЫВОДОВ .и коитактов; L индуктнвность
выводов; Rp сопротивление, обусловленное днэлектрическнми потерями;
С емкость ндеальноrо конденсатора.
тивности, емкости и активн.оrо сопротивления выводов
конденсатора оrраничивает CKOPQCTb заряда (разряда)
конденсатора при скачке приложенноrо напряжения. Эти
;<s
'G
t1::5
т
< 3K.rq
А
3 30Krq
'!s
"'.
.
> 30 Krq
Рис. 7.6. Эквивалентиые схемы электролитических конденсаторов
на различных частотах:
R эквивалеНТНое последоватеOIьное СОПРОТНБление; Т танталовыlI конден-
сатор; А алюминневый коиденсатор.
факты следует. учитывать при конструировании. BЫCOKO
частотных или времязадающих .цепей. .
Шунтирующая rrроводимость образуется за счет токов
утечки, возникающих в диэлектрике конденсатора под
воздействием напряжения на ero обкладках. 'Токи утечки
внеэлектролитических конденсаторах обычно невелики,
но в прецизионных конденсаторах они должны быть как
можно меньше. Относительно велики токи утечки у HeKO
торых типов электролитических конденсаторов.
Шунтщ:iующая проводимость сказывается как при
MrHOBeHHbIx, так и при медленных изменениях приложен-
Horo напряжения. Наличие
100 этой проводимости . приводит
.; К энерrетическим потерям,
разоrреву конденсатора и из-
менению cos ер цепи.
..10 На {Зпливание энерrии в
. диэлектрике обусловливает
. б
. сохранение заряда на о
<::, кладках конденсатора после
. 1 ero отключения. В высоко-
волЬтных цепях уровень ос-
таточноrо напряжения мо-
0.1 . жет быть опасным . для об-
'0.1 1,0 10100 служивающеrо персонала,
, l!acтoтa, /'fЛ; поэтому должны быть преду-
смотрены специальные сред-
, ства для разряда конденса-
тора после снятия с Hero на-
пряжения.
Собственная резонансная
частота конденсатора зави-
сит от большоrо числа ф кторов: от ero размеров, свойств
диэлектрика, емкости, индуктивности выводов, индук-
тивности обкладок и т. д. Обращает на себя внимание
потеря емкостных свойств :kонденсатором на частотах,
превышающих,5 мrц (рис. 7.7), [де он ведет себя уже
как индуктивность. При использовании TaKoro конден-
сатора в Качестве фильтрующеrо элемента в 50-0МНОЙ
линии затухание, обеспечиваемое этим элементом, на ча-
стотах ВЫШе 4 мrц уменьшалось бы ДО недопустимоrо
уровня (рис. 7,8).
При использовании же в аналоrичных целях проход-
Horo конденсатора емкостью 0,05 мкФ такое явление не
наблюдается из-за ero незначительной ЩIДуктивности.
В дисковых. конденсатqрах возможны' следующие ти-
пы резонансов: .
на низких частотах,. обусловлен ый длиной выво-
дов; "
Рис. .7.7. Зависимость модуля
полноrо сопротивления конден-
сатора емкостью 0,05 мкФ с вы-
водами длиной 6,5 мм от ча-
стоты.
на средНИХ и высоких частотах, обусловленный
внутренними конструктивными соединениями;
собственный на высоких частотах.
IUирокое применение находят конденсаторы, в кото-
рых цспользуется керамический диэлектрик (на основе
титаната бария). Такие конденсаторы имеют меньшие
о[}
1 \1
./
'31
,/
L
If\
)
/'/ 3
......... .....
......- ,."
"""
I;O
"-'
""
""
Щш
о
0,1
0,3
1
100 300
3 10 3D
l/l!CтOтtr, /'!rq
PU:c. 7.8. ФИJlьтрующее. дейс:'rвие конденсаторов емкостью 0,05 мкФ:
1 идеальноrо; 2 ПрОХОДIlоrо; 3 с проволочными выводамн длиной 100 мм.
rабаритные размеры, чем бумажные или СЩодяные. Ok
нако следует учитывать, что некоторые керамические
конденсаторы чрезвычайно чувствительны к перепадам
температуры, что значительно снижает их эффективность
при температурах, близких к 40 и + 1000 С. Яапример,
один из типов проходных керамических конденсаторов
с номинальной емкостью 1000 пф при температуре 400 С
имеет емкость лишь 330 пФ.
В связи с этим следует отметить, что при rарантиру-
емом рабочем температурном диапазоне 55. . . +850 С
номинальное значение емкости обеспечивается лишь для
интервала 20 + 1 0 С. Тоже можно сказать м о диапазоне
рабочих напряжений: при rарантированном рабочем на-
rrряжении 500 В номинальное значение емкости сохра-
няется. только при напряжении 0,5 5 В постоянноrо Tq-
ка. Существенно, что, например, при приложенном
напряжении 500 В и .токе через проходной конденсатор
(используемый в качестве. Одноэлементноrо фильтра)
1Орядка 25 А эффективное затухание помех} вносимое
таким конденсатором, при температуре +250 С YMeHЬ
шается до 20 дБ. Это показывает, что условия эксплуа
тации должны тщательно учитываться при примененип
керамических конденсаторов.
Танталовые конденсаторы также характеризуются
незначительными разме{>ами и массой. Они ОТЩlчаются
друr от друrа типом анода: с твердым анодом, анодом из
фолыи и с влажным анодом. Танталовые конденсаторы
с твердым анодом обладают очень большими удельной
емкостью и рабочим напряжением на единицу объема.
Проходные конденсаторl?I этоrо типа эффективны на ча
стотах до 5 rrц.
Конденсаторы первоrо из этих типов можно исполь-
зовать лишь на относительно низких частот.ах из за боль-
шой внутренней индуктивности. Чтобы расширить рабо-
чий диапазон частот таких конденсаторов, иноrда па
.раллельно им подключают бумажные или керамические
конденсаторы небольш6й емкости.
В танталовых конденсаторах с влажным анодом
электролитом является rель, и поэтому им не свойствен-
H недостатки конденсаторов первых типов, которые
корродировали из за утечки электролита. Кроме TOI'O,
они обладают наименьшими размерами и наибольшей
емкостью на единицу ьбъема (по сравнению с друrими
типами танталовых конденсаторов).
Танталовые конденсаторы изrотовляют на напряже
ния до 300 В с анодом из фолы», до 125 В с влажным
анодом и до 50 В с твердым анодом. Для них xapaKTep
ны: значю;;ельно меньшие утечки при низких температу
рах, чем у друrих электролитических КОl:Iденсаторов;
наименьшие утечки при высоких температурах; длитель
НЫЙ срок хранения и наимен шие утечки по окончании
этоrо срока.
Общая индуктивно<;.ть конденсатора представляет
собоц сумму внутренней индуктивности электродов и BHe
шней иидукти.вности выводов. Типичные значения BHYT
ренней индуктивности в наноrенри различны.х типов KOH
денсаторов следующие: .
Фарфоровые и керамические . . . . . ., 1,4
Танталовые с влажным анодом. . . . . .. 25
Танталовые с твердым (пористым) анодом 20
Танталовые с анодом из фьльrи, цилиндрической
формы, с проволочнымн выводами . . . .. 50
танталовыe с анодом из фольrи, прююуrольной
формы, С лепестковыми I3ывдаюj.. . . . ., . 23
Т а б л и ц а 7.4
Помехообразующи!! фактор
Прнчина
Способ устранення
Скачкн тока через коиденсатор
Совместное возде!!ствие тепла н напря.
ження
Включенне последовательно иескЩlЬКИХ
конденсаторов для уменьшения приложен
Horo напряження. Применение самовосста-
навливающихся конденсаторов (типа TaH
таловых, с анодом из фольrи)
конденсаторах I Плохая адrезия серебра с днэлектри I Замена кондеисатора качествеинЫм
СЛЮДЯИрIХ с се- ком, обусловлнвающая случайные н BHe
запные изменения емкости
Мерцаине электролитнческоrо конденса- . , Превышенне .l!опустнмоrо напряжения I Непревышение допустнмых значений Ha
тора или lJeperpeB конденсатора пряжеиия И температуры.
Шумовые выбросы. при з.аряд н азря I Разря.l;! в днэлектрнке (особенно xapaK Отк з от прнменения коидеI>саторов с
де конденсатора на Очень ннзких частотах терно для полистнролз. И кварца, нсполь этнми днэлектриками на очень низких ча
. зуемых в качестве диэлектрика) стотаХ. Предпочтительность электролитн-
. I ческих конденсаторов
Импульсы шума в полиэтиленовых KOH I Полимеризацня полнэтилена, продолжа I ИспольЗование конденсаторов с друrим
"де;:::::::IЙ шум в олнэтнленовых, KBap I ю:::.::а::: э::э:::::::,. Обус:оменная I Д::::::::::HH нлн друrие средства. за
цевых нлн слюдяиых конденсаторах (oco воздеиствием света, радноактивНЫХ частиц, щиты
бенно прн малых емкостях) рентrеиовскоrо излучення .
Повышенное илн поннженное затухание I Резонаисные явления I Правильны!!. выбор коиструкцни и MOH
на некоторых частотах . . тажа конденсаторов, экранированне
Конденсатор ведет себя как цепь, име I Индуктивность выводов слншк{)м велика ИСПОЛЬЗ0ваине параллельно. включенных
ющая индуктнвны!! характер' даже при нх незиачнтельно!! длнне конд!'нсаторов, соединенных кратчайшИмн
. проводинкамн с абратным проводом; ко.
. аксиальноrо нли полосковоrо провода, pac
положенноrо как можио ближе к обратно.-.
I му про воду')
Случайиый щум Ii ВЧ
(серебрян() керамических и
ребряиыми обкладкамн)
.; Если позволяет конструкция, можно воспользоваться безвыводнымн конденсатор.амн т'!блеточноrо типа. (При",. пер.)
Индуктивность выводов может ..БЫТЬ вычислена по
формуле для собственной индуктивности прямоrо Kpyr
лоrо медноrо провода, Например, индуктивность выводов
диаметром 0,6 мм равна: 3,7 Hr при длине выводов
. 6,4 мм, 22 Hr при длине выводов 25,4 мм.
В табл. 7.4 приведены различные виды и способы
устранения помех, возникающих в конденсаторах.
Индуктивные катушки. Индуктив.ность образуется
одним или несколькими витками провода. Индуктивность
1 прямоrо провода круrлоrо
0,7 сечения зависит от ero
0,5 диаметра и длины
0,3 (рис. 7.9);
0,2 Эквивалентная схема
индуктивной катушки Ha
ряду с индуктивностью
включает сопротивление,
межвитковую емкость, ем
кость между обмотками и
землей, экраном и друrи-,
ми цепями (рис. 7.10). На-
ли'{ие межвитковой емко-
сти катушки Iiриводит к
параллельному резонансу
на определенной частоте.
Характеристиками кату-
шек являются: рассеяние
маrнитноrо п )Тока, вос-
приймчивость к внешним
маrнитным полям, уровень создаваемых ими помех и ста-
бильность параметров, степень насыщения сердечника
(для катушек с сердечником).
""
0,1
0,07
0,05
0,03
0,02
d o,1251'f1'f Ji'
= 6.?5
' 5 r
5,25. Z
12,< F
11
F
j
/1/
0,01
25, 50,8 1О1,о 254 508 1ШIJ
Д/lUНtl I7po6ootl, I'fl'f
Рис. 7.9. Зависимость собствен-
ной индуктивности прямоrо
провода круrлоrо сечения от
ero длины.
!JbllJot7
!Jb/lfoiJ
т КОрl7!1 С Т
JСI1I7Я, .экран или- ilpP-QUЯ l{Cl7fl
Рис. 7.10. Эквивалентная схема индуктивной катушки.
В ВЫСОКоточных Цепях стабильность параметров име-
ет существенное значение. Под воздействием тепла или
влаrи увеличиваются диэлектрические потери катушки,
что ожет ПРИ!lести к ухудшению .параметров цепи,
Взаимная .индуктивность, характеризующая электро-
маrнИТНУЮ связь катушек (рис. 7.11), уменьшается с pac
стоянием и имеет наименьшее,<>значение, коrда оси кату-
шек взаимно перпендикулярны.
Для уменьшенйя вЛИЯН1fЯ внешних электричеСК1fХ и
маrниТНЫХ полей и влияния поля самой катушки .на
прочие элеJl4енты используются электростатические и
маrнитные экраны.
y [
!1иенuшныu пошо/(, I
8080шlcш8!/ющшJнct l, t ;r.
x "
. . I / --... " I
8нушprЖНЩJ. " ", *
NU8НlIШНЫll I I \ j ...
пОШО/( \ , I -'I< I *'
9 ' \ \ / . /
(\ . ;:;
J :::;:.
:( rb /1' '\ '\ .
I lJui/ .
. спСРСi/и . t
'. /". {fш}
сле/Ju
pf1 '
О)
о)
Рис. 7.U. ВнеШ!lее маТнитное поле катушек с немаrнитными сердеч-
ником и с сердечником из материала с высокой маrнитной -проницае-
мастью:
а торондалы.rая катушка с сердечником, обладающим высоко!! маrнитно!!
проницаемостью. внешнее мarНитНое поле отсутствует, маrнитный ЛОТОК со..
средоточен только в сердечннке; 6 катушка с немаrиитным сердечннком.
В табл. 7.5 приведены некоторые причины и способы.
устранения помех в катушках.
7.2. ИЗОЛЯТОРЫ
Сопротивление изолятора не является бесконечным,
так как Б нем имеются токи утечки. .
Искровой разряд, при котором небольшие токи текут
по поверхности изолятора, является сильным источни-
ком п'омех. Он возникает из за заrрязненности, наличия
влаrи, твердых электропроводных частиц на поверхности
изолятора, изменения физико химических.свойств изоля-
тора или при повышении напряжения сверх допустимоrо.
Разряд через цепь с низким сопротивлением может при
вести к выделению значительной энерrии и MrHoBeHHoMY
разрушению изолятора. Если же сопротивление цепи Be
лика, искровой разряд происходи1' медленно, дуrа во
время cBoero д йствия меняет направление, возникая и
исчезая в различных участках изолятора. Такие явления
приводят к цзлучению широкополосных помех.
Др rо -Вид разряда коронный, концентриру?сь
в однои точке, сопровождается сильной ионизацией воз
духа, видимым излучением и шумом. При коронном раз-
ряде изолятор частично. теряет. свои свойства по ero
т а б л и ц а 7.5
Явление
Причнна
-,
Способ устранения
Нежелательное . про- /
хожденне нлн, наоборот,
отсутствие сиrнала
Паразнтный резонанс
I Правильное констру-
ирование И экраннрова-
ине .
Повышенные
мощности
потерн
Поверхностный эф-
фект, сопротнвление про-
водника. вихревые токн,
потери на rиС'l' резис
"Употребление MHoro-
ЖНльноrо проiюда, не-
маrиитноrо сердечинка,
тороидальной намоткн
Измененне эффек-
тивной индуктивности
Распределенная ем-
Кость создает кажущее-
ся нзменение индуктив-
НОСТИ
Уменьшение распре-
деленной емкости*
Цомехн, обусловлен-
ные .взаимной нндуктнв-
иостью
rеометрическая бли-
зость двух катушек, ка-
тушки и проводника, или
любых двух Элементов
разлнчных цепей .
Увеличение расстоя-
ния между элементами.,
экраиирование, взаим-
ная, перпенд»кулярность
осей катушек и элеМен-
тов цепей
Переходные процессы \ ПОДКЛlOченне илн
ключение тока
от- \ то же, что для элект-
ромаrнитных реле (см.
табл. 7.7)
* За счет секционирования обмотки или введения шаroвой намоткн (в за-
висимости от частотиоro диапазона). (Прuм. пер.)
'"
поверхности текут. небольшие токи. Диэлектрические
потери, характеризуемые TaHreHcoM уrла диэлектрических
потерь, ведут к снижению эффективности изолятора за
счет поrлощения мощности и появлению нежелательных
взаимодействий с друrими цепями. Это особенно важно
учитывать Б конструкциях коаксиальных линий и KOH
денсаторов. Применяя соответствующие р бочему диапа-
зону частот м?териалы, такие, как полиэтилен или фто
ропласт, можно устранить влияние этих потерь.
В rазоааполненных полостях или пустотах внутри
. изолятора может возникать коронный разряд, медленно
разрушающий изолятор и являющийся одновременно ис-
точникОМ помех. Внутренний пробой изолятора вызывает
такие же колебания тока, как и поверхностный разряд.
eCTa возникновения дуrи внутри изолятора переrрева-
19тся; в них происходит физико-химические изменения
материала, локальное уменьшение сопротивления и YCKO
ренное местное разрушение изолятора.
7.3. КАБЕЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Основные сведения по этим вопросам изложены
в Э 3.5. 3дес1S приведены лишь некоторые. д.ополнитель
ные данные.
Влияние поверхностноrо эффекта в проводах можно
уменьшить, используя пе9:атныЙ монтащ.
Применение трубчатоrо полоrо провода позволяет
одновременно уменьшить ero собственную ИНДУКТИВНОСТЬ.
Такая КОНСТРУКЦИЯ часто используется в высокочастот-
ном оборудовании и в мощных передатчиках.
В ряде случаев наиболее эффективным материалом
для ИЗОЛЯЦИИ проводав В кабеле является фторопласт,
который даже при незцачительной толщине обеспечивает
хорошую электрическую ИЗОЛЯЦИЮ и механическую за-
щиту. Применение фторопласта по;зволяет увеличить чис-
ло проводов В кабеле при заданном ero диаметре. OДHa
ко такое увеличение плотности проводав может вызвать
взаимные наводки в цепях из за увеличения межпровод
ной емкости; при применении фторопласта эта емкость
приблизительно в два раза больше, чем при воздушном
диэлектрике.
Относител.ьные диэлектрич ские постоянные диэлект..
риков, наиболее часто используемых в кабелях на ч.асто
те 1 мrц,.следующие: .
Воздух . . . . . . . . . 1,0
Полиэтилен. . . . . . . . .... 2,2{}
Поливииилхлорид (хлорвииил) 3,52
Бумаrа '. _ 2,99 '
... Нейлон . 3,14
Фторопласт (тефлон) 2,0
Вода . ... 78,2
Как видно из приведенных данных, 'попадание влаш во
внутрикабельное пространство н.едопустимо..
Следует иметь в виду, что высоковольтные шины MO
[ут быть ИСТQчниками значительных электростатических
полей в острых уrлах или выступах. Это приводит к иони
зации воздуха вблизи таких точек и образованию KOpOH
Horo разряда (помеха типа белоrо щума). Минимальный
радиус изrиба такой шины должен быть в lQ раз больше
ее диаметра; точки конта.кта и друrие неровности долж
ны быть скруrлены. Ионизация воздуха, обусловленнця
скачками напряженности поля вблцзи проводника, BЫ
зывает ухудшение изоляции или экранир вания, что MO
жет привеСТJ{ к ухvрщеНI1Jl1 r()ОТI!еТСТRVЮЩИХ xapaKTP
ристик.
7.4. РАЗЪЕМlI
Здесь суммируются изложенные н Э 3.6 сведения
а также приводится ряд дополнительных данных.
Основными помехообразующими факторами, связан
ными с установкой таких устройств, являются:
широкополосный шум, обусловленный плохим KOH
Тактом;
паразитные индуктивности и емкости, из за KOTO
pbIX передаются наводки в чувствительные цепи, а также
возникают паразитные резонаfIсы токов и напряжений;
отражеННрlе и стоячие волны, обусловленные Heok
нороднЬстями в выIокочастотныыx цепях;
нереrламентированное затухание, вносимое в цепь.
Идеальный разъем должен иметь:
бесконечно малое сопротивление;
химическую инертность контактных поверхностей;
заданное контактное нажатие в контактной паре;
незначительное трение в контактной паре с целью
уменьшения износа контактов;
конструкцию, защищающую контактные пары от
заrрязнений и обеспечивающую хороший контакт экра
на проводника с корпусом подключаемоrо устройства;
диэлектрические свойства, соответствующие за-
данным;
влаrозащиту, оответствующую условиям эксплуа
тации;
хорошую ремонтоприrодность, длительный срок
службы, износоустойчивость и друrие эксплуатационные
характеристики;
конт!'\ктыI для fIЬдt<лючеi-Iия фильтров (если это не-
обходимо). .
Разъемы следует устанавливать Б- соответствии с тех.
нически:ми условиями. При этом особое внимание нужно
уделять соединению экранов проводав с корпусом при-
бора *) (рис. 7.12). Экран должен контактировать с кор-
пусом по всей поверхности, причем сопротивление этоrо
z
J
R<1HOH
-.......
Рис. 7./2. Экраииронание и заземление разъема:
1 заземление экранирующей обмоткн; 2 шасси; 3 сиrнальная земляная
шина; 4 вывод экрана; 5 влаrозащитная изоляция; 6 противопомеховая
прокладка из монеля.
контакта не должно быть более 1 мОм. Зазоры между
разъемом и корпусом должны быть aKpЫTЫ помехопо-
r лощающими прокладками.
К друrим мерам можно Qтнести: специальное защит-
ное покрытие контактов, установку заrлушек на неис-
пользуемых разъемах, использование специальных фик-
саторов, обеспечивающих неподвижность контактов, пра-
БИЛЬНЫЙ выбор материала, Q,беспечиваюiцеrо длитель-
ный срок службы при надлежащем контактном нажатии
и хороший контакт.
Фильтрующие разъемы MorYT применяться на часто-
тах от 30 мrц до 3 rrц. На частотах ниже 1 мrц такие
р.азъемы неэффективны, в этом случае эффективнее про-
ходные конденсаторы или фильтры встiюеlIные Б. ВЧ
разъем.
*) в при борных розетках и вилках. (Прuм. пер.)
7,5. АКТИВНЫЕ РАДИОЭЛЕМЕНТЫ
Диоды. При включении диода в прямом. направлении
в области р п перехода накапливаются неосновные но-
сители заряда. Если затем к переходу прикладывается
обратное смещающее напряжение, то в течение HeKoTopoI'O
времени через Hero течет ток, обусловленный этими HO
сителями. Время существования TaKoro тока (называемое
также временем восстановления или временем пере-
ключения) обусловлено скоростью рассасывания неос-
новных носителей в р п-переходе, а длительность, ф<;>р-
R!/
t
е!! И ia'
(j) о)
Рис. 7./3. Схема однополynериодноrо выпрямителя (а) и форма на-
пряжения на диоде и тока через Hero (6).
ма и амплитуда этоrо тока зависят от характеристик
диода и параметров схемы (рис. 7.13). Выбросы тока
имеют широкий спектр и являются источником помех
в цепях.
При выпрямлении процесс переключения и, следова
тельно, образования помех периодически повторяется.
В выпрямителыJ,!>хx устройствах такие помехи можно
уменьшить:
устанавливая конденсатор параллельна диоду;
включая резистор последовательно с диодом;
включая высокочастотныЙ конденсатор между од-
ним и (или) друrим выводом диода и землей;
используя такой режим работ.ы диода, при кото-
ром ток .через Hero значительно меньше максимально
допустимоrо для диодов данноrо типа.
Сrлаживающий фильтр, который, как правило, вклю-
чают после выпрямителя, неэффективен по отношению
К рассматриваемым выбросам, поскольку конденсато.ры
большой емкости, обычно используемые в таких фильт-
рах, имеют большую последовательную индуктивность.
Поэтому параллельна этим конденсаторам рекомендует-
ся устанавливать конденсаторы малой емкости (на 1 2
порядка мень шей, чем у основных).
Диоды используются и для отсечки колебаний, пода-
ваемых на вход соответствующих устройств; Однако чем
больше уровень отсечки, тем больше rармонических со-
ставляЮщих содержится DB выходном сиrнале TaKoro уст-
ройства. . - _
Для уменьшения помех, возникающих при коммута-
циях, необходим hравильный выбор параметров диодов
и режимов их работы, а именно:
диоды должны иметь малый разброс параметров,
высокие значения рабочеrо и допустимоrо обратноrо на-
пряжения и малое время восстановления (характерны
для диодов, рассчитанных на значительные токи);
,"' диоды. должны работать при минимал но ВQЗМОЖ-
ных напряжениях и токах.
Высокочастотный СИI'нал может вызвать изменение
lIапряжения С lещения диода, ч'l'о приведе к ложному
переключению, искажениям или неправильной форме
j3ыходноrо сиrнала. Все диоды подвержены пробою, если
ВЧ напряжение, приложеннщ к диоду, превышает ero
максима{lьное обратное напряжение.
Диоды, рассчитанные на неБQлыiIую мощность
«25 мВт), или С большой площадью р п-перехода (на-
.пример, точечные) при работе в зоне сильных электро-
маrнитных полей, MorYT поrлощать значительную долю
энерrии поля, что способствует УХУДШеRИЮ их пара мет-
р08 или пр-иводит к переrоранию диода. Диоды с. боль-
шой площадью р п-перехода имеют ощутимую емкость
перехода (10 15 пФ). ЭнерI'ИЯ, проходяща-я через эту
емкость, складываясь с энерrией, нормально проходящей
через диод, может привести к переrреву перехода и ero
разрушению. Поэтому диоды, находящиеся в зщ-i:е ВЧ по-
лей, необходимо экранировать:
.-В усилительных каскадах, rде в качестве активноrо
элемента используется туннельный диод, эквивалентные
емкости или индуктивности подключенных к нему цепей
MorYT вызвать паразитные колебания (обычно с часто-
той порядка 1 Мfц). . . .
Все стабилитроны являются иСточниками дробовоrо
шума и Шума, урове.нь KOToporo обратно пропорционален
частоте. Однако у сплавных стабилитронов уровень шума
больше, чем у диффузионных. Вообще rоворя, шум рас-
ТеТ с увеЛlIЧеlшем т6Ка, одНаКЬ для некоторых tОЧеК
вольт амперной характеристики стабилитрона xapaKTep
но отсутствие шума (такой шум называют пятнистым).
Большинство стабилитронов имеют э. д. с. шума O,OOI
1 мВ.
Иноrда диоды, имеющие скрытые механические дe
фекты, ПОД воздействи м вибрационных наrрузок CTaHO
вятся источниками постороннеrо шум.а в цепях, однако
MorYT нормально работать при ОТСУТСТВИИ вибраций.
Транзисторы. Т-ран<шсторы, работающие при низких
уроВнях СИI'налов, МOI'ут иметь повышенную чувствитель
насть к помехам. Шум, арактерный, для полупроводни
ковых материалов, может накладывать оrра6ичения на
минимальные значения детектируемых и усиливаемых
сиrналов.
Внутренние СОПР0тивления и емкость транзисторов
или время переноса оrраничивают рабо ую частоту.
5ccUlf/#o8oc ПШCjJuтор
сопротu8Л8lше нuлряжшшя
Е С
rCIICPu. 'Op
тOlШ
5ССШ!l#о80С
. . солротu8ЛСIIUС
tJ)
о
tJ)
Рис. 7./4. Эквивалентные схемы источников шума, возникающеrо
в транзис-r:орах:
а тепловоrо; б дробовоro; в суммарная для тепловоro, дробовоrо, мер'
цательноrо.
В транзисторах различают следующие основные виды
шума: тепловой, дробовый (рис. 7.14) и мерцательный
(фJIиккер шум) .
ПредполаI'ается, что тепловой шум обусловлен слу-
чайными движениями дырок и электронов вполупровод
Нике. Внутренний шум транзистора имеет равномерньrй
спектр (причем мощностЬ-' шума определяется полосой
частот на рузки) и сохраняет равномерность вплоть до
частоты, после которой из за наличия внутренней емко-
tти прибор.а усиление tранзистора падает. Для полосы
частОТ, например, 5 кrц при нормальной температуре на
резисторе 500 кОм выделяется напряжение шума, равное
6 мкв. .
Дробовый шум также яIfляется белым и пропорЦiЮ
нален числу неосновных носителей, току, температуре и
ширине полосы:
пN== 2eIB,
rде Iви среднеквадратическое значение дробовоrо шу-
ма, А; е== 1,6. Hr. 19 КЛ заряд электрона; 1 постоян-
ный ток, А; В полоса частот, rц.
::5
. ОtJлuсть
ЛjJеоtJлшJшшя
нерl{uтеЛЬНОiJО
шgнu !
:. I <
I I
I I
1 10
l/ucтoтu,/(rl{
ОtJлuсть
ПjJеоtJлutluния
tJеЛОiJО шgнu
=-1
Р.и<т:. 7.15. Типичное частотное распределение тума в транзисторе.
Мерцательный шум имеет спектр мощности, обратно
пропорциональный частоте. Этот шум называют также
шумом полупроводника; предполаrают, что 9Н обуслов-
лен дефектами кристаллической решетки, поверхностны
ми эффектами и связанными с ними утечками носителей
9аряда. Как видно из рис. 7.15, мерцательный шум преоб-
ладает на частотах ниже 10 кrц; на более высоких час-
тотах преобладают тепловой и дробовый шумы. Эквива-
лентная схема тращшстора со всеми тремя источниками
шума показана на рис. 7.14, в.
Один из специфических видов шума возникает в BЫ
сокочастотных транзистqрах (на 100 мrц и выше), если
такие транзис)'оры работают на частотах, существенно
меньших' их номинальной рабочей частоты, Такой шум
обусловлен возникновением паразитных колебаний в ра-
бочей полосе частот. Например, транзистор на 400 мrц
при работе на частотах ниже 80 мrц самовозбуждается
из-з взаимодействия с паразитными емкостями и индук-
тивностями связанных с ним цепей, что приводит- к воз-
никновению широкополосноrо [ауссова шума вблизи или
нижетой частоты, на которой работает транзистор. Этот
шум возникает из-за колебаний внутриэлементных. емко-
стей (емкостей перехода), изменяющихся в широких пр -
делах при изменении приложенноrо напряжения подобно
тому, как это происходит в варакторах. .
Транзисторы, работающие в линейном режиме, обыч
но не являются источниками помех. Если же транзистор
работает в режиме переключения,. быстрые. изменения
таков. в сиrнальных и питающих цепях. MoryT вызывать
колебания с частот'ами 250 кrц 2 мrц.
Инверторы. MorYT создавать значительные помехи
в диапазоне частот 15 200 мrц с максимальным значе-
нием вблизи 60 мrц. Транзисторы, рассчитанные на токи
порядка миллиампера, имеют время переключения по-
рядка наносекунд, а относительно сильн-оточные устрой-
ства порядка нескольких микросекунд. Таким образом,
скорости изменения тока при переключении Mory"r соста-
вить порядка 1 07 А/с. «Мяrкое переключение», выбор не-,
больших значений тока и ero плотности позволяют умень"-
шить помехи, возникающие при переключении. -
Для уменьшения помех более рационально формиро-
вать импульсы непосредственно в том месте устройства,
[де. они необходимы, а не подавать их по каким-либо ли-
ниям. Эффективным способом подавления помех являет-
ся также выбор формы ИМПУЛЬС,ов с учетомwимпульсной
характеристики устройства.
Низковольтные транзисторы MorYT быть очень вос-
приимчивы к помехам, что иноrда приводит к ложным
срабатываниям переключающих устройств.
Восприимчивость тиристоров к скачкам напряжения
может быт.ь снижена как с помощью схемных методов,
так и за. счет уменьшения рабочей температуры.
!3лектровакуумн'ые при боры (ЭВП). Шум в ЭВП име-
ет тот же характер, что.и в транзисторах, но отличается
по абсолютной ве-!Iичине. Это обусловлено как большим
количеством конструктивных элементов в них, так и рас-
стояниями между электродами.
В rазонаполненных элекtронныIx приборах (тиратро-
нах .и иrнитронах) природа шума отлична от шума
в ЭВП. Зажиrающий электрод иrнитрона как источник
искры может создавать шум. Кроме Toro, в rазонапол-
ненном приборе в состоянии проводимости между ано-
дом и каТОДОJ}1 находится плазма, в которой из-за внут-
ренних нестабильно.стеЙ MorYT возникать колебания,. так-
же являющиеся источниками шума. .
OCHoBHble ВИДЫ шума в электровакуумных приборах
следующие: дробовый, шум токораспределения, индукти
рованный, rазовый, шум вторичной эмиссии, Mepцa
тельныЙ. .
. Дробовый шум (называемый также шумом Шоттки)
возникает вследствие случайных флюктуаций интенсив-
ноtти электронной эмиссии катода. Коrда ащщный ТОК
оrраничивается пространственным з?рядом, уровень
флюктуаций значительно уменьшается блаr(;щаря али
чию большоrо количества
электронов в зоне вирту-
альноrо катода.
Шумовой ток из-за
дробовоrо эффекта в лам
пе lViожно представить
следующим образом.
Пусть в самой лампе шум
отсутствует; но к ее управ
ляющей сетке подключено .
сопротивление R, являю
щееся источником тепло-
Boro шума. Тоrда состав-
ляющую анодноrо тока
лампь , обусловленную
дробовым шумом, можно
приравнять к току, KOTO
рый возникал бы в «нешумящей» лампе, если бы к ее
сетке была приложена э. д. с. тепловоrо шума, вьrделяю-
щаяся на этом сопротивлении (рис. 7.16).
Шум токораспределения возникает в мноrоэлектрод
ных лампах и обусловлен флюктуаr.щями распределения
тока м жду электродами. Шум токораспределениясвой-
ствен и ЭВП, rде используются электронные волны, на-
пример ЛБВ. На очень высоких частотах (свыше 30 мrц)
флюктуации числа электронов, проходящих сквозь сетку,
имеющую пониженный. относительнq катода потенциал,
вызывают индуктированные шумовые токи, уровень ко-
торых растет с частотой. Из за электронной проводимо-
сти лампы такой шум попадает в ее входную цепь.
. Шум вторИЧJЮЙ эмиссии обусловлен флюк;туациями
интенсивности. возникновения вторичныIx электронов. По-
являющиеся при' столкновениях молекул ионы, ударяясь
о катод, высвобождают из Hero электроны. Э:rОТ процесс
является источником так назыв.аемоrо rазовоrо шума.
fi iп
Рис. 7.16. Эквивалентндя cxe
ма, иллюстрирующая образо-
ванне шумовой составляющей
аНОЩlOrо тока лампы, при
включении в ее сеточную цепь
эквивалеНтноrо reHep8.TOpa шу
ма:
Се межэлектродная емкость сет-
ка катод; Gln входная проВо..
ДИt.!ость лампы (участок сетка
катод).
Т а б л и ц а 7.6 .
Тип шума
или 'помехи
Способ
уменьшения
Причина
ВОЗНИКновенИЯ
Дробовый шум
Шум TOKopac
пределения
Индуктирован
IIЫй шум
Случайиые флюктуации I Выбор конструкции ЭВП
эМиссии электронов с катода
I Флюктуации рзсп р е д еле- I Использование по возмож-
ния тока между электрода- иости ЭВП с МенЬШИМ чис-
ми ЛОМ электродов
I Флюктуации числа. элект I l!спользоваiше ЭВП с луч-
ронов, про ходящих через шеи rеометрией управляю-
управляющую сетку (на щей сетки
овч) . '
,
Мерцательный НИ3КDча.СТQтные вариа Исключение ЭВП с ок-
шум ции активности Катода (у сидным .катодом
ЭВМ с ОКСИДНЫМ катодом);
обратно пропорциональны
частоте
rазовый шум Электроны, выбиваемые ИЗ Использоваиие ЭВП дру-
катода частицами ионизиро rих типов
В8иноrо rаза
ФЬн Переменный ток для иа Использование постояв..
кала катода иоrо тока, схемы подавления
шума, . балаисноrо питания
катода, отрицательноrо
смещеиия катода по ОТНО'"
. ШеПИЮ к нити накала
Прочий шум Утечки с сеТКИ иа друrие Замена ЭВП или улучше.
электроды, особенно На по нне КоиТактов
ложительиые, ПЛОХИе кон-
такты, особеино при низкиХ ,
уровнях сиrнала ,
Помехи при
работе в зоне pa
диочастотиых по
лей
Радиоактивные
излучения
Микрофонный
эффект (вибра
ция ЛаМПОВОй па-
нели на звуко
ВЫХ частотах)
I Проникновение полей в I
рабочее пространство ЭВП Использование экраии-
рованных ЭВП
I Изменение характеристик I Использоваиие керами-
ЭВП ческих ЭВП
.
Удары IIЛИ вибрации, BЫ Использоваиие .ЭВП с бо-
зывающие механичес.кие лее жестким креплением
колебаиия ее электродов И
как следствие измеиение
анодиоrо тока
Мерцательный шум, свойственный обычно ЭВП с ок-
сидным .катодом, возникает вследствие -низкочастотных
вариаций активности катода. _
Разновидности шума и помех, возникающих в ЭВП,
причины появления и спосоБыI их уменьшения приведены
в табл, 7.6;
7.6.. УСТРОйСТВА, В КОТОРЫХ ПРОИСХОДЯТ
ИНДУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Работа этих устройств сопряжена с такими помехо
образующими механизмами, как скачки тока. и напря-
жения в связанных с ними цепях и воздействие созда
ваемых ими маrнитных полей на потенциальные РП.
Трансформаторы и дроссели. Поскольку трансформа-
торы и дроссели работают на значительно больших мощ-
IЮСТЯХ, чем радиочастотные индуктивные катушки, они
являются источниками относительно сильных помех.
Обмотка трансформатора или дросселя может быть
заключена в металлический экран из материала с низ
ким удельныIM сопротивлени
ем экранирующий виток
(рис. 7.17). Принцип ero рабо
ты состоит в следующем. Kor
да переменное м.аrнитное поле
катушки пронизывает такой ви-
ток, наведенная э. :Д. с. блаrо-
даря незначительному сопро
тнвлению последнеrо возбуж
дает в нем довольно большой
ток. Этот ток создает маrнит-
. юе поле, направление которо-
ro противоположно направле-
нию исходноrо поля обмотки, и,
слеДОВ!1тельно, уменьшает по
следнее. Очевидно, что экрани
рующий виток не влияет на
маrнитное поле постоянноrо
тока.
Трансформаторы питания телевизионных щiиемников
обычно имеют экранирующий виток, так как сильное
маrнитное поле трансформатора моrло бы вызвать неже-
лательное отклонение электронноrо луча кинескопа.
Дроссели фильтров питания являются потенциальны
ми источниками наиболее СИЛЫlьrХ помех, что обусловли
вается, с одной стороны, большим содержанием rapMo-
ник в выпрямленных токах и скачками токов во время
отсечки, а с друrой наличием в маrнитопроводах зазо-
ров, применяемых для предотвращения насыщ ния.
В этом случае экранирующий виток должен перекрывать
также и машитный за-зар. Несимметричная структура
1
Рис. 7.17. Экранирующий
виток (1) Б трансформа-
торе (дросселе) и. Mar-
НИТflЫЙ зазор (2),
полей обусловливает необходимость помещения дpocce
ля в маrнитный ЭКР?-Н, р"асположеННI;>IЙ на таком расстоя
нии от дросселя, чтобы предотвратить насыщение этоrо
экрана. Конструкция дросселя (трансформатора), имею-
щеrо минимальные массу и размеры, изображена на
рис. 7.18. Обмотки.в этом случае действуют как экрани-
рующий виток, поскольку окружают маПlИТНЫЙ зазор.
Из за маrнитноrо экрана в такой конструкции внешнее
поле дросселя или трансформатора примерно на 45 дБ
меньше, чем у обычных Ш образных трансф:>рматоров.
Друrим, но не очень Ha
дежным, способом уменьше-
ния взаимных наводок меж
ду трансформаторами и
(или) дрqсселями является
установка их под прямыми
уrлами друr к друrу, Этот
способ позволяет уменьшить
связь между трансформато
рами до 20 дБ.
Выключатели и переклю
чатели. При замыкании и
размыкании цепей питания с
ПОМОIЧью механических KOH
тактов возникают помехи ". в
виде электромаrнитных KO
J.Iебаний, . возбущ:даемых
скачками в реактивных эле
ментах цепей, связанных с
этими устройствами. Кроме
Toro, при случайном замыка
нии и размыкании цепи,
обусловленными вибрацией контактов, появляются BЫCO
кочастотные колебания с большим числом rармонических
составляющих. При резком. разрыве цепи возникают
переходные процессы, обусловленные э. д. с.. самоиндук
ции, искре-ние, пробой диэлектриков и друrие явления.
Все эти процессы источ-ники помех.
При разрыве цепи с помощью механических контак-.
тов между ними возникает искра, представляющая собой
дуrовой разряд, при котором выделяется энерrия, накоп-
ленная в распределенных и «осредоточенных реактивных
элементах цепей. Искра разрушает поверхность контак-
тов и приводит К появлению сильной широкополосной
Рис. 7.18. Маrнитное экра
нирование tрансформато-
.ра (дросселя):
J экран из материала с вы-
сокой маrнитной проннцае
мостью (например, нз стали);
2 экранирующий . виток
(медь); JJ воздушные зазоры
(в дросселе).
z
J
ПGмехи. Энерrия, рассеиваемая в искре, зависит от ха-
рактера наrрузки разрываемой ц пи.
Наrруз.ка может иметь активный, емкостной или ин-
дуктивный характер. Различают два типа реактивных
наrрузок: пе вый характеризуется значительными скач-
ками тока в момент включения относительно установив-
шеrося значения (емкостные наrрузки, люминесц нтные
лампы и электродвиrатели); второй отличается значи-
тельными скачками напряжения относительно установив-
шеrося значения (индуктивные наrрузки). Электродви-
rатель, например, может вызвать скачок тока при запус-
ке и скачок напряжения при остановке, Активные
наrрузки не вызывают скачков тока и напряжения (зна-
чения тока и напряжения при переключении не отлича-
ются от установившихся) .
Искрение (из-за износа контактов) снижает надеж-
ность переключателя. При размыкании цепей постоян-
Horo тока длительность дуrи можно уменьшить быстрым
разрывмM цепи, однако обычно время существования
дуrи в индуктивной цепи постоянноrо тока преВЬtшает
5 мс. При размыкании цепей переменноrо тока длитель-
ность дуrи зависит от MrHoBeHHoro значения напряжения
в момент размыкания. Выключатель должен быть скон-
струирщзан так, чтоБJ;>! дуrа не возникала вновь после
Toro,. как напряжение' прошло нулевое значение.
Применение для коммутации полупроводниковых' при-
боров позволяет устранить дуrовые явления, но в этом
случае возникают помехи типа переходНЫХ процессов,
которые также ребуют специальных средств для их по-
давления.
Механические выключатели с.педует изrотовлять так,
чтобы, с одной стороны, удовлетворить эксплуатацион-
йым требованиям, а с друrой не допустить значитель-
Horo уровня помех при переключении. Это достиrается
введением специальных цепей для подавления искре-
ния *э. Коrда прерываемый ток велик, для подавления
помех эффективно использование фильтров, экранов и
проводников малой длины.
Важен выбор и. изоляционньiх материалов, использу"
емых в выключателях. В высокочастотных переключате-
лях используют обычно керамические материалы.
*) Такие цепи MorYT быть введены изrотщштелем. непосредствен-
НО в вьшлючатель. (Прuм. пер.) . -
В некоторых типах переключателей применяют сколь-
зящий или пакетно-пластинчатый контакт, позволяющий
значительно уменьшить . искрение, а также связанные
с ним эрозию и заrрязнение контактов. Пакетно-пластин .
чатые контакты создают лишь небольшие 1J0мехи блаrо-
даря постепенному изменению сопротивления контакта
в процессе переключения (в течение небольшоrо пр оме-
жутка времени'.с момента вхождения в контакт до пол-
Horo замыкания и наоборот). r .
Наилучшими контакторами являются ртутные, по-
скольку. им не свойственны заrрязнение и вибрация
конт'актов. Однако такие контакторы .должны распола-
rаться только в rоризонтальной плоскости. В бортовой
(самолетной) аппаратуре применяют вакуумные комму-
тирующие устройства, замыкающиеся под действием
маrнитноrо ПQЛЯ соленоида. В этих устройствах контак-
ты заключены в вакуумированный объем.
Широко распространенным способом исключения по-
мех, обусловленных размыканием контактов, является
замена. механических переКЛlочателей полупроводнико-
выми вентилями, тиристорами и триаками. Отсутствие
помех при этом обусловлено тем, что вольт-амперная ха-
рактеристика упомянутых приборов подобна вольт-ам-
перным характеристикам тиратрона. Тиристор закры-
вается лишь тоrда, коrда переменный ток, проходящий
через Hero, становится равным нулю независимо от сдви-
ra фаз между током и напряжением. Это выrодно отли-
чает тиристор от механических средств коммутации,
которые' разрывают цепь независимо от MrHoBeHHoro
значени.я тока в ней в момент коммутации. Разрыв цепи
именно при нулевом MrHoBeHHoM значении тока позволя-
e значительно уменьшить возникающие помехи.
Поскольку тиристор проводит ток лишь В одном Ha
правлении, то для двухполупериодной рабоtы необходи-
мо встречно-параллельное включение двух тиристоров,
при соответствующем включении управляющих цепей.
Как и диодам, тиристорам свойственны паразитные вы-
бросы напряжений и тока. При открытии тиристора та-
\ой скачок возникает, коrда прямое смещающее напря..
жени е становится равным напряжению пробоя ero p п-
перехода. Обратньiй импульс тока, возникающий при
закрытии прибора, так же как и в обычных полупровод-
никовых диодах, обусловлен рассасыванием неосновных
носителей в р п.переходах. Дщпельность ;)Toro импулъ-
са равна времени, в течение KOToporo в переходах соз-
дается зона, обедненная носителями зарядов. Кроме Toro,
вентильный элемент тиристора ВQСПРИИМЧИВ к быстрым
скачкам напряжения в цепях: емкостной ток через вен-
тильный элемент тиристора при быстром скачке напря-
жения открывает при бор даже в том случае, если напря-
жение aHOД KaTOД, приложенное к тиристору, недьста-
точно для ero отпирания. .
Электромаrнитные реле. Большинство реле соленоид-
Horo типа. Помехи возникают как в переключаемых, так
и переключающи){ цепях реле. Изсза большоrо числа
витков в обмотках и наличия 'стальноrо сердечника и
якоря реле обладают значительной индуктивностью. При
прерывании тока в цепи обмотки реле (примерно за
1 мкс) за счет энерrии, накопленной в маrнитном поле
катушки, возникает скачок напряжения, в 10 20 раз
превышающий напряжение питания обмотки. Этот ска-
чок напряжения имеет крутой фронт, что может вызвать
образование дуrи в месте разрыва цепи, переходные про-
цессы в цепях и излучение помех. Скорость последую-
щеrо спада напряжения определяется индуктивностью,
распределенной емкостью и сопротивлением обмотки.
Дуrа, .возникающая при разрьrве цепи, существует до тех
пор, пока расстояние между "Контактами достаточно для
ее поддержания. Длительность дуrи зависит также от
состава окружающей среды и приложенноrо напряже-
ния.
В идеальном случае переключающие контакты реле
должны переходить из полностью разомкнутоrо к ,полно-
стью.замкнутому состоянию (срабатывать) MrHoBeHHo и
без искрения. Однако в действnтельности вследствие
вибрации контакта замыкание f1РОИСХОДИТ не сразу, -ПО-
этому в небольших реле (при одном Колебании контакта)
время срабатывания составляет 10 50 мкс. В больших
реле возможно несколько колебаний контактов перед
.полным замыканием и время срабатывания может до-
стиrать нескольких миллисекунд.
. Вибрация контактов, случайное размыкание или из-
менение сопротивления контакта под воздействием внеш-
них факторов (удары, ускорения, иБJ>ации) в реле, при-
меняемых в вычислительных системах, MorYT вызывать
ошибки вычислений. при выборе метода подавления пе-
реходных процессов в реле (табл. 7.7) рекомендуется до-
полнительно учитывать следующее.
t а б л и ц а 7.7
Схема подав
ления"
НапряженЙе
питаиня
Влияние на переходиый проц сс
при замыкании I -ПРИ размыкании
контаКтов контактов
Не .вл яет
Постоянное
или перемен
ное
Зависит от со-
противления
Демцфирую-
щий резистор
При м е ч а н и е. Излишнее потребление мощности, сопротивление
ДОЛЖНО бытв минимальным практически приемлемым. МОЩИОС Ь. выделяю
щаяся на резисторе, не должна превышать допустимых значений, Dезистор не
должен переrpеваться.
Постоянное
T J
1
Влияет незначительно
Емкостная
схема
При м е ч а и и е. Сопротив иие порядка иескольких омов.
O,OI l мкФ. Номииальиое напряжение конденсатора должно быть
док больше входиоrо напряжеиия.
CЮi
. Резистивно-
емкостная схе-
Ма
Емкости
на поря-
Постоянное
Влияет незна.
чительно
Завис т от со-
. противления
При м е ч а н И е То же, ч'J:о для
Т{)лько посто-
янное
. о!:--/ I
Л l
ехемАиВ
Не влияет
Влияет незна
чительно
Дподная схе-
ма.
При м е ч а и и е. Диод должеи быть включен обратной полярностью.
Допустимое пиковое обратиое напряжение диода. должно превышать с необ-
ходимым запасом возможный скачок напряжеиия за счет .переходноrо про
цесса. Последовательное сопротивлеиие резистора должно быть порядка He
скольких омов, ЩШичие этоrо реЗ!lстора позволяет увеличить срок службы.
Продолжение табл. 1.7
Влияние иа переХОЦIIЫЙ процесс
прн замыкании I прн размыкании
'контактов контактов
Схема п(jДав
пения"
Напряжение
питания
I
e y
Переменное
Не влияет
Схема с встреч:
ным включени
ем диодов
. при м е ч а н н.е. Напряжение пробоя должно быть больше Bxop.Horo
напряжения. .
Мощность диодов должиабыть достаточн<;>й, чтобы они выдерживали
ток переходиоro процесса.
Стоимость схемы наибольшая по сравнению со СТОИМОсТЬЮ остальных.
· Параллельно контактам реле можно установить последовательио вклю
ченные резистор н коиденсатор.
1. Использование одноrо конденсатора в помехоподав-
ЛЯl\Oщей цепи без последовательноrо рези.стора нецеле-
сообразно, так как большой зарядный ток конденсатора
может вывести из строя контакты реле или вызвать боль-
шие скачки тока в цепях. Сопротивление последоватеJIЬ-
Horo резистора в схеме А и В R",,=,O,IRI (Rl 'омическое
сопротивление обмотки реле).
.2. Использование схемы из табл. 7.7 позволяет также
уменьшить опасность непреднамеренноrо обратноrо вклю-
чения напряжения питания (обмотки) блаrодаря щунти-
рующему действию диодной цепи. БольшинстВо rермани-
евых диодов имеет меньшее прямое сопротивление, чем
кремниевые, поэтому обратный скачок напряжения
в схеме D. с rерманиевыми диодами будет меньше. Од-
нако KpeMH eBыe диоды используют чаще, так как они
выДерживают большие обратные напряжения и допуска-
ют большие токи в прямом направлении. Коrда R боль-
ше, чем црямое сопротивление диода (типичный случай),
схема D работает так же, как схема А (табл. 7.7). OДHa
ко при включенном питании обмотки мощность не те-
ряется, так как резистор R отключен. Схема D обеспечи-
вает небольшие обратные скачки напряжения. Сопротив-
ление R выбирается исходя из допустимоrо значения
обратноrо скачка напряжения. . Включение обмотки реле
в коллекторную цепь транзистора увеличивает чувстви-
тельность схемы и значительно снижает влияние пере-
ходных процессов в цепи обмотки На друrие цепи.
3. Применение встречно включенных лавинных дио-
дов (схема Е в табл. 7.7) также является эффективным
методом подавления скачков напряжения при переход.
ных процессах в реле. Этот метод при меняется для пере
MeHHoro и пестоянноrо токов.
При отключении питаюiцеrо напряжения один из дио
дов оrраничивает обратный скачок напряжения. Такая
схема обеспечивает. средние значения результирующеrо
обратноrо скачка и постоянной времени между таковыми
в резистивно емкостной схеме (В в табл. 7,7) и схеме
с одним диодом (D в табл. 7.7)'-
Вопросы защиты от помех, связанных с применением
реле. Особое внимание следует уделять подавлению по
мех, возникающих в реле 1 при расположёнии посJiедних
вбли и восприимчивых цепей или устройств. Выводы пи
тания реле и сиrнальные цепи должны быть изолирова-
ны, свиты и (или) экранированы. . Иноrда необходимо
устанавливать фильтры в цепях пит ния реле и(или)
отдельно экранировать сиrнальные цепи.
Еще одной из трудностей, связанных с применением
реле, являются перекрестные помехи между переключа -
емыми цепями. В том случае, коrда из-за таких помех
примененйе oAHoro реле для пер ключения одновременно
сиrналов с низкими и высокими уровнями нецелесообраз
но, возможны различные варианты схем, обеспечиваю
щих коммутацию-- входной цепи с двумя или несколькими
друrими цеiIя!у!и. Одним из примеров такой коммутации
является использование мноrопозиционных коаксиальных
реле *), в ряде случаев обеспечивающих развязку более
35 дБ на частоте 1 rrц и более 50 дБ на частоте 100 мrц.
Однако такие реле дороr , имеют относительно большие
rабариты и массу.
Более дешевый способ коммутации показан на
рис. 7.19, [де для мноrопозиционноrо переключения ис
пользуется три недороrих коаксиальных реле на два по-
ложения вместо одноrо .реле. н.а 4 положения. Эта .схема
*) Коаксиальные реле реле, предназначенные для коммутации
радиочастотных цепей. Особенности работы одной из конструкций
таких реле рассмотрены, например, в ста'!:ье R. а. Wiпсh. High power
coaxia1 RF .switches for space аррНсаНоп. «Microwave J.», у. 18,
,N'Q 11, 1975. (Прuм. пер.)
ПОЭВQляет получить развязку между входноЙ и каждой
из подключаемых. к ней цепей на 30 дЕ-больше, чем в cxe
ме с одним мноrОПО3!1ЦIfОННЫМ реле,
С!/ммаднов зttтУХd IlUВ"",,
Q
. Затуханив
I мвжи!!. Кt1жиоil
I } па fЮ t1 соссоних
. I I-(C КОНllшктоt!
I I 30иб
n {} 6
l Jат5lха}ftш
мсжи!! Кt1жtJoiJ
= } падоо сооеиних
контактоВ
30об.
...............
3атуханш! МСЖQ!! оtJщим полюсныM
контактом и кшкоы'f не COeQUHBHHbIH
r; ном контактом 300б
Рис. 7.19. Уменьшение перекрестных помех с помощью коаксиальных
однополюсных переключающих реле.
. - Подключив соответствующим образом такие же ДBYX
позиционные реле к наrрузкам; можно получить радио-
частотный аттенюатор (рис. 7.20). Аттенюаторы TaKoro
типа позволяют получить затухание до 100 дЕ на частоте
1 rrц при развязке между цепями в каждом реле по-
рядка 30 дЕ. КСВ (ИЛI1-рассоrласование_ характеристи-
ческих сопротивлений) в аттенюаторе подобноrо типа
6"олtlнuтсли
._ 200lf
. ZDolf I : 4О ! об
I I I i
{} . {} II / II II О{}
Рис. 7.20. Аттенюатор с дистанционным управлением на O 20 40
60 дБ на ОДНОПОЛЮGНЫХ реле.
во всех положениях, кроме положения с нулевым зату-
анием, получается меньше, чем у аттенюатора, постро
eHHoro на более дороrих мноrопозиционных реле.
В последнее время все шире применяют.полупровод-
никовые реле, которые, как и транзисторы и интеrраль
HpIe схемы, обладают б6ль.J.IН Й наде:жностью, меньшими
rабаритами и потребляемой мощностью, чем электроме
ханические реле. Поскольку такие реле не имеют движу-.
ЩЦХСЯ частей, им не свойственно искрение, что, в 'свою
очередь, является существенным преимуществом при ис
Щ:JЛьзовании реле во взрыво.опасных средах.
Мноrие реле перем нноrо тока на.Твердом теле замы
кают или размыкают цепи в момент, коrда К9ммутируе
мое напряжение или ток становится равным нулю, бла
rодаря чему значительно уменьшаются. помехи, связан-
ные с переходными процессами. Это позволяет избежать
скачков напряжения в цепях с индуктивной наrрузкой.
Типичное значение KOHTaKTHoro сопротивл€ния полу-
проводниковоrо реле (т. е. отношеI:lИе' падения напряже-
ния на коммутирующих контактах к току через них),
рассчитанноrо на коммут щию тока в 10 А, составляет
приблизительно 10 мОм и p(;J.cTeT с уменьшением тока
наrpузки. Токи утечки TaKoro реле в разомкнутом состоя
нии, измеренные при напряжении постоянноrо тока, paB
ном среднеквадратическому значению номинальноrо ком-
мутируемоrо напряжения реле, составляют несколько
миллиампер. Максимальный ток наrрузки этих реле за
дается обычно при комнатной температуре. Он монотонно
убывает при увеличении температуры, а при 100°4: не
нормируется.
II.te:rочные узлы электрических машин. Каждую элект-
рическую машину, в кот орой имеются скользящие кон-
тактные пары, следует . ра см--в.тривать как источник
помех, возникающих из-за скачков напряжения и тока
и искрения в контактных парах.
Щетки и их выводы являются наиболее. вероятными
источниками ПРП и ПИ. Если конструкция электродви-
rателя или reHepaTopa не обеспе ивает эффективйой за-
щиты от помех, то щеточные узлы MorYT требовать спе-
ц альноrо экранирования.
Приведем основные факторы, от которых зависит
уровень помех, создаваемых в щеточных узлах.
1. Давление щеток: чем больше давление щеток, тем
меньше уровень помех, однако при большем давлении
увеличивается износ щеточно коллекторноrо узла.
2. Плотность тока: чем' меньше плотность тока, тем
меньше ур.овень помех. При увеличении пл..QТНОСТИ тока
на .скользящей поверхности щеток выделяется .большее
количество тепла, что приводит к образованию окисной .
пленки на поверхности коллекторных пластин или колец.
Быстрые измеI!ения сопротивления контакта, обуслов-
ле.нныIe нереrулярностью этоrо слоя окиси, приводят
К скачкам тока и напря.жения в цепи. С друrой стороны,
при малой плотности тока в .щеточном узле возрастает
уровень шума, возникающеrо вследствие неравно.мерiюrо
истирания контактных поверхностей Э1'оrо узла.
3. Сопротивление щеток: с уменьшением сопротивле
ния уменьшаются уровни помех. Таковы; например, щет.
,ки из электроrрафита, имеющие сопротивление около
2 мОм, которые применяются в машинах на напряжение
до 50 В. В машинах переменноrо тока из-за отсутствия
коммута.ции обмоток выбор. материала. щеток менее cy
ществен.
. Электродвиrатели и reHepaTopbI постоянноrо тока. По
сравнению с друrим электрическими машинами элект
родвиrатели и reHepaTopbI. rюстоянноrо тока ЯБ.'IЯЮТСЯ
наиболее серьезными источниками помех, так как их p.a
бота связана с коммутацией обмоток якоря, при которой
входное сопротивление переключаемой цепи меняется от
практически бесконечноrо до близкоrо к нулю. Это ведет
к частым скачкам напряжения в цепях при вращении
якоря и значительному .искрению из за энерrетическоЙ
инерционности поля обмоток.
Уменьщить помехи в этих маШИНflХ МОЖНQ сrлажива
нием таких скачков в каждой обмотке якор"I. Для этоrо
применяют, например, добавочные пЬлюсы, компенсаци
онные обмотки, увеличенное число обмоток якоря и шин
коJIлектора, мноrослоЙные щетки, хромирование плаСТЩI
коллектора и полупроводниковые коммутаторы.
Добавочные полюсы компенсируют э. д. с. самоиндук
ции обмоток якоря во время коммутации, позволяя за
счет этоrо увеличить скорость нарастания в начале.ком.
мутационноrо периода и уменьшить скорость спада тока
якоря в конце.
Аналоrичное, Но несколько меньшее действие оказы-
вают компенсационные обмотки. Их использование поз
воляет уменьшить поперечную реакцию якоря и устра"
нить искажения индукции в зазоре под rлавными полю.
тами машины. Использование межполюсных и компенса
ционных ьбмоток позволяет та.кже снизить требования
к точности установки щеток относительно rеометрической
нейтрали машины.
Уменьшают помехи также уменьшением реактивной
э. д. с. коммутируемых секций обмотки якоря. Для этоrо
уменьшают число витков .в обмотке. и rлубину пазов
якоря и увеличивают их ширину, а также укорачивают
шаr секции. В последнем случае уменьшается разрЫвае'
мый ток, который приходится на каждый cerMeHT кол-
Лектор . .
Скачки, возникающие при коммутации секции обмот-
ки якоря, MorYT быть уменьшены с помощью щеток,
спрессованных из HeKoToporo числа слоев материала раз-
личной проводимости, разделенных слоями связующеrо
материала, одновременно изолирующеrо проводящие
слои. Конструкция и принцип действия таких... щеток
показаны на рис. 7.21. Щетки этоrо типа позволяют из-
бежать резкоrо уменьшения тока в обмотке якоря бла-
1
z
Рис. 7.21. Коммутация секций я)(оря с помощью трехслойных щеток:
1 сбеrающий сеrмеит из материала С высоким удельным сопротивлением;
2 набеrающий cerMeHT из материала с иизким удельным сопротивлением;
8 коммутируемый cerMeHT якоря; 4 секция обмотки якоря:
rодаря постепенному возрастанию сопротивления цепи
токосъема по мере сбеrания щетки с cerMeHTa коллек-
Тора. С друrой стороны, эта же конструкция обеспечи-
вает плавное нарастание тока в обмотке при набеrании
щетки на данный cerMeHT коллектора.
Медные пластины коллектора после нескольких часов
работы машины покрываются слоем окиси меди, смешан-.'
Ной.с отделяющимися 'при скольжении частицами мате-
риала щеток (уrлерода). Этот слой обладает нелиней-
ными свойствами и ведет себя как выпрямляющий эле-
мент (в медно-окисны:{. выпрямителя). Кроме Toro,
нелинейное сопротивление слоя .у щетки, являющейся
Катодом TaKoro выпрямителя, больше, чем у щетки, кото-
рая в данный момент иrрает роль анода. Из за этоrо ка-
тодная щетка пропускает ток высокой плотности за очень
короткие промежутки времени, что приводит к появле-
нию. помех. Хромирование cerMeHToB коллектора (тол-
щина покрытия 25 мкм) 'устран.яет это ЯJ3Л l!IIе. 3наЧIJ-
тельная толщина пькрытия (>25 мкм) предотвращает й
чисто механический износ коллектора.
Уменьшения помех можно достичь, используя и схем-
ные методы. Например, в reHepaTopax эффективно вклю-
чение конденсатора емкостью примерно 0,1 мкФ между
щетками и корпусом возможно ближе к источнику помех.
Длина проводника от щетки к конденсатору должна быть
мцнимальной. Такой конденсатор закорачивает высоко-
2
р.ис. 7.22. Установка конденсатора на якорном выводе rеиератора:
1 паяное соединение; 2 зубчатая контршайба; 3 конденсатор (0,1 мкф
на 100 В пост. тока); 4 зажим, припiшваемый к экрану; 5 reHepaTop;
6 якорь; T статор; 8 экранированный кабель.
частотные составляющие скачка напряжения на корпус
машин'ы. Второй (внешний) конденсатор рекомендуется
устанавливать на выходные (якорные) концы маШИНbI.
Для указанных целей предпочтительны проходные KOH
денсаторы. В качестве внещнеrо можно исполрзовать и
обычный конденсатор е ,шостью О,}"мкФ; при этом. обес-
печивается ero хорошии контакт с корпусом машины и
существенно уменьшается длин соединения конденса-
тора с выводом якоря (рис. 7.22).
Для предотвращения йзлучения помех, возникающих
в [енераторе, целесообразно ero полностью экранировать.
Это. в основном обеспечивается уже самим корпусом ма-
шины. Однако, если в корпусе имеются отверстия (Hp.
пример, вентиляционные), они также долж-ны быть тща
тельно экранированы.
;:: Вал машины является источником помех даже при
полним внешнем экранировании, так как он всеrда BЫXO
дИТ за пределы экрана. Поэтому он должен быть соеди
нен с корпу<;ом машины с помощью щетки, скользящеЙ
либо по специальному заземляющему кольцу вала, либо
непосредственно по валу. Такое зазе ление , устраняет
также помехи, возникающие в-подшипниках из за разря
да статическоrо электричества между валом и корпусом,
если вал электрически не соединен с корпусом. Вихревые
токи, возникающие на поверхности вала и корпуса из за
воздействия переменных маrнитных полей, также MorYT
замыкаться через подшипники. Кроме Toro, токи через
подшипник!! возможны при некоторых комбинациях рас-
положения <;erMeHToB якоря и полюсов машины из-за
воздушных зазоров, эксцентриситета ротора, утечек изо.
ляции, наличия паразитных электрических полей.
Еще один путь излучения помех смотровое окно,
асположенное вблизи OCHoBHoro источника помех.
коллектора, служащее для наблюдения за состоянием
щеточно коллекторноrо узла. Смотровое окно должно
быть плотно закр.ыто прилеrающим кожухом. Такой ко-
жух должен крепиться к корпусу винтами, Rасположен
ными с шаrом не более 50 мм, и устанавливаться- на по-
мехопоrлощающую прокладку. Должен. быть Ьбеспечен
надежный электрический контакт этоrо кожуха с корпу
СОМ машины, для чеrQ контактные поверхности кожуха и
. корпУса м ашины следует хорошо зачистить.
В некоторых двиrателях постоянноrО тока использует
ся реrулировка скорости изменением тока в обмотках
статрра с помощью внешнеrо реостата. Провода, идущие
& такому реостату, являются источником помех. Для по-
давления этих помех еще до выхода их из корпуса маIfIи
ны .применяют фильтрующие конденсаторы, устанавли
Баемые внутри корпуса двиrателя. В устройстве, пока-
занном на рис. 7.23, два конденсатора подкщочены к щет-
кам, а два друrих .к ПрОБодаМ, соединяющим обмотки
статора с источником питания. Желательно, чтобы KOH
денсатор, соединенныЙ с «положительным» ПРОВОДОМ
статора, а тюрке кщщенсаторыI' связанные со Щетками
двиf.ателя, были проходными. .
':J:5acCMoTpeHHbIe источники помех в машинах постояв-
Horo .тока должны тщательно учитываться при выборе
ЧШОI3 машин, применяемых в аппаратуре.
Электродвиrатели и reHepaтopbI переменноrо тока. Их
о личие от машин постоянноrо тока состоит в том, что
Щ!И имеют коллекторные кольца, а не ceKTopa поэтому
в них, отсутствуют помехи, связанные с коммутацией об
моток. Синхронным машинам свойственны поме*и, воз
иикающие при СКОЛЫI{ении щеток щ> кольчам. Однако
z
. 1- . i.
"01":
8
Рис. 7.23. КонденсатоР.ы, установленные на щеточных, и статорнЫХ
выводах двиrателя постоянноrо тока:
1 щеточные конденсаторы 0,1 мкф, 400 в; 2 пайка; 3 корпус двнrателя;
4 зубчатые шайбы; 5 анодированная метаЛличеСКая прокладка; 6 скоба
креплення конденсатора; 7 конденсатор ВЫВОДОВ статора 0,1 мкф. 400 В;
8 ВЫВОДЫ статора. -
уровень этих помех меньше,. чем при коммутации обмо-
ток, пос,Кольку в- этих маши:Нах используются неподвиж-
Hь e :.рбмотки и вращающееся маrнитное поле, получение
Ko qporo не требует подведеНИЯ к ротору значительной
м<;>щности. :Qлаrодаря отсутствию коммутации в этц,х ма-
шинах .значительно шире выбор уровня давления, разме
ров и материала щеток
... ОСНОfJНОЙ проблемой с точки зрения помех в' синхрон-
ных reHepaTopax является уменьшение rармоник в вЫ-
ходном напряжении и устранение резонансных' явлений.
Для устранения rарм.оник важное значение имеют сле-
дующие факторы.. . .
1. Распределение маrНИТНQrо потока. Поскольку фор-
ма rенерируемоrо наПрЯя<ения опреде яется в основном
распределением маrнитноrо потока по периферии обмо-
ток, синусоидальную форму этоrо напряя<ения .моя<но по-
лучить с помощью соответствующей подrонки rеометрии
полюсов машины.
2. Симметрия. Тр.к как в токе, rенерируемом абсо-
лютно симм тричной машиной, отсутст,вуют четные rap-
-моники, следует уделять серьезное внимание. симметрич-
ности полюсов.. обоймы и обмоток.
3. Внешние подключения. В трехфазных reHepaTopax
третья и кратные ей rармоники в линейном напряя<ении
отсутствуют. Однако при подключении машины звездой
с заземленным нулевым проводом третья rармоника при-
сутствует в фазных цепях. Поэтому следует избеrать та-
Koro подключения наrрузки и, если оно все таки приме-
няется, необходимо уделять особое внимание мерам по-
давления третьей и кратных ей rармоник.
4. Коэффициент распределения обмотки. Ero следу-
ет выбирать так, чтобы устранить низшие rармоники, не
подавленные при учете переч"исленных факторов.
5. Налоя<енная пульсация. Обусловлена наличием
высших rармоник в rенерируемом напряя<ении. В рЯде
случаев для улучшения формы э. д. с. reHepaTopa пазы
ротора, в которые укладываются проводники (или полюс-
ные наконечники статора), располаrаются по винтовой
линии к образующей цилиндрической, поверхности стато-
ра. Эффективен способ, при котором число пазов якоря,
приходящихся на пару полюсов, нечетное.
Все замечания, ОТНОСЯЩfIеся к материалам щеток, сек-
торов коллектора и их покрытиям В машинах постоянно-
[о тока, справедливы для щеток и коллекторных колец
синхронных машин.
Кроме рассмотренных, еще одним источником помех
в синхронных reHepaTopax является возбудитель якоря
(по существу [енератор постоянноrо тока). Поскольку
оба эти устройства размещены в одном корпусе, необхо-
дим комплексный подход к подавлению помех в них.
При конструировании и эксплуатации синхронноrо [е-
нератора доля<но быть обеспечено низкое сопротивлеlше
между частями корпуса, экранирование вентиляционных
отверстий. Как и в машинах постоянноrо. тока, должны
быть приняты меры для заземления оси машины на кор-
пус, выходных проводо:в с .помощью конденсаТОРОIJ,
устанавливаемых внутри корпуса, или проходных KOH
денсаторов на выводах вне корпуса машины.
Наиболее существенными источниками помех в одно-
фазных асинхронных двиrателях являются стартовые
устройства; Стартовая обмотка TaKoro двиrателя включе-
на последовательно с выключателем (или ВЫКЛЮчателем
и конденсатором), который находится в з.амкнутом co
стоянии при отключенном питающем напряжении. Коrда
двиr»тель достиrает скорости, равной примерно 80 % HO
минальной, этот в.ыключатель (под действием цeHTpo
бежных сил или с -помощью специальноrо соленоида) OT
ключает стартовую обмотку. При этом возникает им-
пульс помехи. Этот выключатель следует экранировать,
и er9 выводы должны быть сшiб-жены фильтром.
Маломощные двиrатели (до 1 кВт) постоянноrо и
(или) nepeMeHHoro тока. Их используют впереносном
электроинструменте. Такие, особенно универсальные (пе-
peMeHHoro и постоянноrо тока), двиrатели из-за наличия
в них коллекторных коммутирующих узлов Являются
источниками помех. Эффективным и экономичным спосо-
бом устранения помех может быть подключение конден-
саторов к щеткам. Однако иноrда это трудно осуществи-
мо из-за оrраничений, накладываемых размерами и
формой инструмента. Поэтому приходится устанавливать
такие конденсаторы на друrих частях конструкции; ра-
ционально устанавливать конденсаторы на' выходных
контактах выключателя двиrателя, заземляя таким обра-
зом помехи непосредственно перед выходом провода
к источнику питания. Это предотвращает попадание по-
мех в цеЩI питания друrих устройств. Для этой цели не-
обходимо также экранирование.
В последние rоды IJОЯВИЛИСЬ мини тюрные двиrатели
постоянноrо TOKaj" в которых используются коммутаторы
обмоток на полупроводниковых приборах, что позволяет
уменьшить уровень излуч.аемых помех и помех в цепях.
В таких двиrателях' используют расположенные под
прямым уrлом друr к друrу *) .датчики Холла **), которые
*) Если смотреть. по направлению оси двиrателя. (Прим. пер.)
**) Датчик Холла прибор, чувствительный к внешнему маrнит-
иому полю, имеющий четыре контакта. К двум из них подводится
Э. д. с. постоянноrо тока,. а с двух дрyrих снимается выходное на-
пряжение. Это напряжение пропорционально напряж€нности воздей'
ствующеrо ца датчик маrНИТНОrо поля и зависит от ero .нВIIравле-
I!IНI, а тЩ<Же ОТ СII,JJЫ и направлен"» rrостоянноrо TOI(I1. (При./ll. пер.)
позволяют точно определить положение ротора относи-
т лr:,но статора в каждый момент времени. Если в Ka eCT"
Be p<?Topa используют двухполюсный постоянньiй маtнит
цилиндрической формы, то выходные напряжения даtqЙ
ков будут представлять собой пару сдвинутых на 900 'си
iiусоидальных сиrна,тIOВ, пропорциональных уrлу поворо
Та ротора. При этом один из сиrналов (и соответствуio
щий ему датчик) можно условно назвать синусным, а
друrой косинусньtм (рис. 7.24). Сиrналы от обоих дат-
чиков, как видно из схемы, .Усиливаются балансными yC.If
::. - :-' '. .." -,
. tJxoiJ лостоянново токи
l/ель оодитнои оDязu
Син!!сныu
Odml/UK
%олла
/}tJ/ЛДЯNuтвль
OOl-fотки cmamojJl1,
., на которые лоiJшотся
Сl/н!!соuоаЛЫlOе U ЛjJотllDо
фазное ену' налряженuе
Косонус ныu
i!атlШК .
Холла
Оонотки CmtllllOpd,
на которые ЛООШl7тСR КОСШ{!I.
(}Оl/ОdЛЬНОС II лрот1l60фазнос
ем!! НdЛрЯЖСНUС '.
Рис. 7.24. С.труктурная схема безщеточноrо двиrателя, постояННОrО
тока.
лителями. Усилители для каждоrо из указанных сиrна
п0В формируют пару синусоидальных напряжений, KOTO
рыми питаются обмотки статора *J. Опорное напряжение
на датчики Холла' подается от .отдельноrо источника пи
тания постоянноrо тока через специальную схему, i3ыпол
няющую pO}Ib цепи обратной связи (от Toro же источника
питается и усилитель). Причем управляющими сиrнала
ми для этой цепи служат выпрямленные напряжениn пи
тания обмоток статора. За счет наличия такой обрацюй
,
*) Очевидно, что обмотки, в которые подаются эти противофаз-
ные напряжения, образующие синусную или косинусную пару,. долж-
ны находиться друr напротив друrа (если. смотреть по направлению
'оси двиrателя), сами же эти пары должны лежать на В;'!8ИМНО пер-
пенДiЩУЛЯрНЫХ диаметрах, т. е. должны быть rеометричеt'ки. расн6-
ложены так же, как и соответствующие l<аждо i из пар датчики
Холла. (Прим: пер.) .. .
связи "') в двиrателе компенсируются температурные изме-
неНИЯ,.а также изменения наrрузки и скорости двиrателя;
Рассмотренные дви:r-атели отличаются компактностью
и найдут широкое применение в тех случаях, коrда тре-
QУЮ СЯ длительныЙ срок службы (порядка 104 ч без сме-
ны щеток), компенсация изменения режима работы; а
также низкий уровень создаваемых помех,
Электрические 'машины и. ar.peraTbI специальноrо при
менения. К ним относятся. вращающи ся преобразовате-
ли, умформеры, электроrенераторы сварочных аппаратов.
Вращающиjiся преоGразователь преобразует напряжение
постоянноrо тока в напряжение переменноrо тока.и пред-
ставляет собой двиrатель постоянноrо тока с дополни.
тельными обмотками на якор.е, подключенными к кол-
лекторным кольцам, с которых снимается напряжение
переменноrо тока. Эти машины создают такие же помехи,
кая двиrатель постоянноrо тока и синхронный [енератор
п.еjJеменноrо тока.
шиныI' подводящие постоянный ток, снабжаются про-
ходными конденсаторами, заключенными в экра:н для
предотвращения излучений помех от центральноrопро-
водника конденсатора. Экран соединяетёя со второй об-
К:JIадкой конденсатора. Шины переменноrо тока не тре-
буют экранирования, так. как уровень помех [енератора
u:epeMeHHoro тока значительно меньше. Однако на щет-
ЩIХ и переме:нноrо и постоянноrо тока должны быть уста-.
НОI\лены шунтирующие конденсаторы.
Умформер имеет якорь с двумя отдельными обмотка-
ми, вращающийся в поле статора, общем для обеих об-
моток. Одна из обмоток используется как обмотка двиrа-
теля, а друrая как обмотка. [енератора поетоянноrо
ТОК8-. .Обмотки соединены с коллекторными коммутато-
рами, расположенными по разные СТОРОН.!;>1 от якоря. Эта
маШЩlq преобразует одно значение ностоянноrо напря-
. -.
*j. в ориrинале ие раскрыт принцип действия цепи обратной
с-вязи.. Однако лепю ПОlJЯТЬ, что если при увеличении ..наrруз.кц.. сни-
зится скорость вращения ротора, то за счет рассмвтриваемой ц iJИ
можно, например, увеличить опорное напряжени'е датчика Холла.
Это, в свою очередь, приведет к возрастанию выходной э. д. с. дат-
чиков Холла, увели JCНИЮ тока в обмотках статора н, следовательно,
к увеличению скорости вращения ротора, т. е. I{ компенсацни Harpy.
з'ки. (Прим. пер.) . . . ."
жения в друrое. Наличие двух коллекторных коммутато-
ров делает эту машину серьезным источником помех. .
Меры их подав,тrения такие же, как в reHepaTop.ax и
двиrателях постоянноrо тока, например, включение про-
ходн.ых конденсаторов на входных и выходных шинах
(рис. 7.25). Защиту друrих цепей от помех обеспечивает
полное экранирование умформера. .
Несмотря на большой пусковой момент, следует избе
raTb применения коллекторных двиrателей nepeMeHHoro
Z
Рис. 7.25. Схема подавлення помех
в умформере:.
l проходной конденсатор'О,1 мкФ, БОа в
пост, тока; 2 крышка конденса.тора; 3
проходной конденсатор 2,0 мкФ 100 в.. пост.
тока; 4 зубчатая шайба; 5 щеткодер'
жатель (перевернутый слева направо для
уменьшення длнны вьшодов коиденсато-
ров).
...
тока (универсальные, репульсионные двиrатели, двиrате-
ли последовательноrо возбуждения), поскольку они явля-
ются источниками сильных помех.
Значительно меньшиЙ уровень помех при большом
пусковом моменте обеспечивает асинхронный двиrатель.
с емкостной стартовой цепью. Эти двиrатели создают
емкостную наrрузку лищь в момент включения, старто-
вый же момент у них в 2 3,5 раза превышает рабочий
при соответствующем стартовом токе.
reHepaтopbI для электродуroвой сварки приводятся
в действие, как правило, двиrателями постоянноrо или
переменноrо тока. Способы защиты от помех, создавае.
мых такими электромашинными комплексами, уже рас.
смотрены *). Однако св.арочная дуrа сама является силь-
ным источником помех. Единственное средство ..защиты оТ
таких помех вынесение сварочных площадок как мож-
но дальше от мест установки. радиоэлектронноrо обору
дования. Кроме Toro, необходимо тщательное экраниро-
вание токоведущих шин сварочноrо аппарата.
*) Поскольку эти reHepaTopbI являются комбинацией рассмотрен-
ных машин. (Прим. пер.) .
. .
7.7, ИСТОЧНИКИ СВЕТА
Лампы накаливания практически не СОЗДают помех
за исключением TeJS редких случаев, коrда нить лампы
повреждена, что при замыкании и размыкании вызывает
скачки тока.
Люминесцентные лампы являются источниками зна
ЧИ'i'ельных пом,ех с частотами до 10, а у некоторых ти-
пов до 100 мrц и более. Источником помех в таких
лампах является столб ионизированноrо rаза, возникаю-
щий и исчезающий с частотой 120 rц при частоте питаю
щеrо напряжения 60 ru. Это приводит к излучению помех
в широком диапазоне частот и, с друrой стороны, к скач
кам тока в питающих цепях.
Способами защиты от помех, создаваемых люминес-
центными лампами, являются изrотовление баллонов
этих ламп из токопроводящеrо стекла (что. однако, Becь
ма дороrо) или устройство провол.очных экранов: Питаю-
щие про вода таких ламп должны быть снабжены фильт
рами для уменьшения скачков тока (частотой 120 rц) до
допустимоrо уровня.
rазовые лампы с точки --арения создаваемых помех и
способов их подавл,ения подобны люминесцентным. Отли-
чие состоит в том, что они питаются от высоковольтных
трансформаторов напряжением до 10 кВ и столб ионизи
pOBaHHoro rаза в них не racHeT в течение периода пере
M.eHHoro тока. Большинство rазовых ламп (например,
неоновые рекламные знаки) слишком rромоздки, чтобы
их экранировать. Единственным способом оrраничения
помех, создаваемых такимн лампами, может быть уста-
новка фильтров в цепях питания.
Fла8а 8
ПОМЕХИ В ПРИБОРАХ И уетроиеТВАХ
.. Чем выше уровень структурных единиц аппаратуры,
ТеМ более важную роль иrрают вопросы подавления по-
мех. Если эти вопросы недостаточно эффективно решены
на элементном уровне, подавление помех на более BЫCO
ких уровнях существенно усложняется.
8.1. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
.., ИСТ0чникам питания свойственны такие помеХОООра
зующие факторы, как фон напряжения питания и ero rap-
моник, скачки питающеrо напряжения и (или) тока, не-
стабильность питающеrо напряжения (особенно при рез-
ких изменения наrрузки). Помехи, связанные 'с первыми
двумя факторами, MorYT передаваться к чувствительн.ым
устройствам или элементам оборудования либо непосред-
'ственно по епям питания, либо в виде наводок: : "
"" '"
,j
i:i
;:j ."
.
'
«;s ,
. :;;.
O\)
%.' ,
Рис.:. 8 1. Схема электропитания различных систем тащ<а .с. цлохой
.реrулировкой напряжения.
Первичные источники питания в военных TpaHcnopT
ныхсредствах и таНlЩХ. Чтобы проиллюстрироватъ важ
'1:юсть..вопросов, связанных СО стабилизацией напряжения
источника питания, рассмотрим влияние танковой rид
'равлической системы на .электронные средства танка.
- . С помощью этой системы осуществляется поворот
башни по азимуту и подъем орудия по уrлу места. Коrда
давление в системе снижается до HeKoToporo уров я,.
включается двиrатель насоса, подключенный к источнику
питания 28 в- постоянноrо тока. Ток двиrателя в момент
'пуска равен 1400 А, а за несколько секунд до ОТКЛlQче-
ния лишь 300 А. Скачки тока, возникающие при вклю-
чении и выключении двиrателя, MOryT помешать работе
систем стабилизации и наведения орудия. Такое вли'Яние
может быть устранено с помощью стабилизации напря-
же.НИЯ-' !fсточника питания. (необходимость таКОЙ..стабили- .
заци-и вытекает из требования стандарта MIL-SТD-4БЬА).-.
ПУСТЬ, например, имееТся цепь. (рис. 8.1), в которой при
ПОДключении к батарейному источнику питания с внут-
ренним сопротивдением 10 мОм наrрузки в 10 мОм (дви-
rатель rидравлической системы с потребляемым током
1400 А) н пряжение.падает до 14 В при номинальйом
напряжении 28 В. Этот скачок напряжения, как показы-
вают измерения, происходит за время 't'== 1 мкс.
Используя данные 1.3 для частоты среза 1/'t'== 1 м,rц,
IIолучаем для амплитуды составляющих спектра
2,'t'Де/4:n;2 0,05.10 6.14==0,7 мкВ или О,7.В/мrц, т. .е.
117 дБмкв/мrц. ПОСКОЛЬkУ наклон оrйбающеЙ спектра
скачка на частотах выше 1 Mrri равен 40 дБ/деI{ада,ЗМ-
плитуды составляющих спектра: равныI 77 дБм'КВ/МРц:нз
10 мrц, 37 дБмкв/мrц на 100 мrц й т. д. ,;'
Таким образом, на все устройства, ПОДКЛЮченные'К
источнику питания, будет. воздействовать помеха с ширй-
. ной спектра o 1 00 мrц йли более.
Для устранения такой помехи можно либо существен-
но уменьшить сопротивление источника, что для подвиж-
Hbix военных объектов неприеМJ1емо, либо использоватр
местный источник энерrии, например конденсатор С, рас-
положенный на входных зажимах ц.итающих проводов
двиrателя rидросистемы (рис. 8.1 ).
Рассчитаем емкость этоrо конденсатора [Ф];
C==Q/U,
1 ==dQ/dt==d (СИ) dt===CdUldt
. ">
: .
и
C
.. dU/dt.,
Подставляя dU == Де == 14 В, dt == .. == k МКС, . 1, =:= 140 OA'B
(8.1), получаем . , . ' ,;' . ' '.0:.
1400 ",. .'
C . . 100МI{Ф.
14/10 6
(8.1)
. ,
.;:
... ,
Это сравнитеЛЬfIО небольшая €MKOCTЬ, однаl(О .конд нсаl
тор (при напряжении питания 28 :в и номинальном :н-а"-
пряжении Порядка 50 В) должен иметь резонансную ча-
ст(')ту в диапазоне от 100 мrц до 1 rrп:, что riраКТИЧ€ёКfl
невозможно. ,. : .: . :.}'
Чтобы удовлетворить указанным требо)заниям, 'НУЖН0
вКлючить параллельна ДBa конденсатора: 'ьБыIныы'' ем-
костью 100 мкФ С чаtТОТОЙ собственноrо резЬнаfl( а по:
рядка 1 мrц и проходной емкосТЬю 1 мкФ С часто'fСЩ
собственноrо резонанса 1 rrn.. Проходной. . конденсатор
должен выдерживать быстрый скачок тока до 1400 А и
теж 300 А в течение нескольких секунД, наrреваясь при
этом не более чем на 100 со Чтобы конденсаторы не пере-
rревались, следует учесть еще и периодичность таких
скачков. Рассмотренная схема обеспечивает уменьшение
скачка тока в цепи питания при включении двиrателя
rидросистемы.
Однако при остановке двиrатель может создать ска-
чок напряжения до 100 В за счет энерrии, накопленной
в индуктивности обмоток. Поскольку это может вызвать
пробой обоих конденсаторов и друrих устройств, под-
ключенных к шине питания, необходимо параллельно
двиrателю установить, rасящий диод, уменьшающий ам-
плитуду скачка напряжения до приемлемой.
Стабилизированные источники питания. Одним .из
факторов, которые можно рассматривать IЩК помехооб-
разующие, является нестабильность питающеrо напряже-
ния. Выходное напряжение источника питания меняется
с изменением наrрузки и друrих. факторов.
Обычно питающее напряжение, получаемое потреби-
телем от сети переменноrо тока, имеет нестабильность
3 7% и более от номинальноrо значения. Зачастую та-
Кие пределы являются совершенно неудовлетворительны-
ми.для систем автоматическоrо управления производст-
вом, испытательноrо, исследовательс оrо оборудования
и средств связи.
Имеются четыре типа схем, обеспечивающих более.
жесткую стабилизацию напрщкения непосредственно или
реryлированием друrих параметров источников питания
(рис. 8.2). Схема рис. 8.2, а обеспечивает достаточную
стабилизацию напряжения для цепей, потребляющих
очень небольшую мощность. Для больших токов наrруз-
ки стабилитроны включают по мостовой схеме, а наrруз-
.ку подключают так же, как и в схеме на рис. 8.2, а.
В стабилизаторах по схеме рис. 8.2, а MorYT применяться
cT-абилитроны на напряжения от 2 до 1500 В. .
Ферромаrнитные стабилизаторы напряжения бывают
трех типов.: с использованием насыщенных трансформа-
торов, устройств маrнитной реrулировки напряжения и
маrнитных усилит"лей. .
Насыщенные трансформаторы обеспечивают почти
цеи-Зменное выходное напряжение при изменениях
входноrо напряжения (в пределах 10%) и наrрузки.
Трансформатор может использоваться или как отдельное
устройство, или вместе с выпрямителем, имеющи-м в
свою очередь, схемы точной реrулировки напряжения.
Устройства маrнитной стабилизации напряжения
являются обычно лишь частью источника питания. Прин-
цип их действия такой же, как у насыщенных трансфор-
маторов. Принцип маrнитноrо усилителя часто исполь-
+
V1
I1х
9,,1
9"
u}
Опорныа
tJl/otJ +
'<>
9.0
.
.
!;>;
'<>
. \.:}
'"
<\)
ш
cfu
"
о)
+
!'>
.
jg
iJ)
Рис. 8.2. Схемы 'стабилизации напряжеНIIЯ:
(t нз" стабилитроне; б маrнитnой; в последойательная; 2 параллельная.
зуют В стабилизированных выпрямителях . переменноrо
тока. Одна из схем маrнитноrо усилителя для однофаз-
Horo двухполупериодноrо выпрямителя показана на
рис. 8.2, б. Усилитель COCTO T из двух прямоуrольных
стальных сердечников, изrотовленных из материала с вы-
сокой маrнитной проницаемостью; и меющеrо прямо-
уrольную .(или близкую к ней) форму петли rистере-
зиса. вы:rрямленныый ток с выхода трансформатора со
ср дней точкой течет через обмот и, помещенные на
внешних стержнях маrнитной системы. Эти обмотки
предназначены дл создания BbIcoKoro реактивноrо co
ротивлени_я однополярным импульсам выпрямленноrо
напряжения. На третью обмотку из большоrо числа вит-
ков TOHKoro провода, помещеННУ!9 на внутренних стерж-
нях маrнитной сцстемы, подводится управляющее напря-
жение постоянноrо тока. Если ток в этой обмотке будет
-достаточен для насыщения маrнитнОЙ системы, ТО Mar.-
нитный поток последней практически не будет зависеть
от импульсов выпрямленноrо тока .во внешних обмотках.
Следовательно, и падение напряжения на реактивном
сопротивлении этих обмоток будет практически нулевым,
а ток будет зависеть. только от их омическоrо сопротив-
ления. С друrой стороны, если постоянный ток управляю-
щей обмотки будет равен нулю, то реактивное сопротив
ление внешних обмоток для пульсирующеrо выпрямлен-
Horo тока будет велико. Общее число а:мпер витков уп-
равляющей обмотки и обмоток, помещевных на. внешних
стержнях маrнитной -системы, задает, таким' образом,
значение реактивноrо сопротивления в цепи наrрузки.
Следовательно, даже небольшой тЬк в управляющей об
мотке позволяет эффективно реrулироваТI:i выпрямлен
ное напряжение и ток через наrрузку Rl.
Выходное напряжение выпрямителя может быть ста-
билизировано при последовательном включении Б- цепь
постоянноrо тока реrулируемоrо "Сопротивления. Тако-
вым . может быть маrнитный усилитель, реактивное со-
противление в схемах маrнитной стабилизации напряже-
ния или транзистор (V 1 на рис. 8.2, в). В этой схеме, как
и во всех друrих, для создания необходимоrо запаса на
стабилизацию выпрямленное входН:ое напряжение всеrда
больше требуемоrо. Транзистор V 1 в схеме на рис. 8.2, 8
должен быть достаточно мощным; в случае относительно
большой рассеиваемой мощности он может быть заменен
последовательным соединением нескольких транзисторов,
обеспечивающих. требуемую. рассеиваему.юмощность.
Тр;:шзистор V2 используется юiк усилитель для цепи
Qпорноrо. напряжения, состоящей из стабилитрона и ре-
:щстора R3, Этим резистором устанавливается напряже-
Щlе на стабилитроне, соответствующее линейному участ-
ку ero вольт амперной характеристики.
Стабилитрон поддерживает постоянный потенциал на
эмиттере транзистора \/2. При' изменении потенциала
lIаrру:щи и меняетсЯ- ток. базы и . потенциал коллектора
этоrо транзистора, ITO приводит к изменению. сопротив-
ления послеДоватедьно ВКЛIQченноrо транзистора Vl, ; ..
в стабилизаторе с параллельным включением транзи
стора (рис. 8,2, z) при изменении наrрузки изменяется
сопротивление включенноrо паралJiельно ей транзистора,
За счет такой зависимости общее полное сопротивление
наrРУЗЮ-I источника питания изменяется весьма ,не tIачи
тельно.
Таким образом, при одинаковом усилении в цепи об
ратной связи стабилизаторов параллельноrо и посл о
вательноrо типов, пеРВI?Iе БОЛf) эффективны при измене
нии наrрузки стабилизатора; а BTop"le . щ и .изменении.
входноrо напряжения стаби.т.щзатора. Из сказанноrо сле-
дует, что для получения хорошей стабильности напряже
ния источника питания рационально II-рИ.l\н: н;ятькомбини-
рованную последовательно-параллельную стабилизацию,
что зачастую и дел-ается. При этом достиrается маЛQе
Эffвивалентное сопротивление источника питания по
рядка 5 мОм, а стабильность выходноrо напряжения co
ставл.яет 0,01 % при изменении входноrо напряжения на
10% и 0,2% при изменении нarруз-КИ от холостоrо хода
до номинальной. .
Проектирование надежных источников питания по
стоянноrо тока связано с рядом проблем, основной из ко-
торых является защита применяемых в них транзисторов
от переrрузок по напряжению. Такие переrрузки MOryT
быть связаны, например, с переходными процессами'в Ha
rрузке источника с включением, переключением или дpy
rими изменениями в' ero входной цепи. :Кратковременное
импульсное перенапряжение может привести к OДHOBpe
менному выходу из строя большоrо числа транзисторов
в течение нескольких микросекунд. Использование в каче
стве элементов защиты от. таких переrрузок автоматиче"
ских выключателей и плавких предохранителей неэффек-
тивно из за их инерционности. Одним из способов защиты
транзисторов от переrрузок может служить применение
специальных диодов, у которых. при определенном рбрат-
ном смещении наступает пробой, в результате 'чеrо их
сопротивление становится очень небольшим. Таiше дио
ды MoryJ: быть подключены па рал,леЛl;>НО соответствую-
щим тр.анзисторам или друrим ?лементам cxeMbr: они
срабатывают в течение единиц микросекунд.
Друrая проблема, свя,щнная с проектированием источ-
ников щпания iюстоянноrо тока на транзисторах,обу<>
ловлена чувствительностью последних к HarpeBY, влияю-
щему на их параметры и срок службы.
Таким образом, при проектировании источников пита-
ния, следует уделять внимание вопросам их защиты от
переrрузок и от переrрева.
8.2. ТИРИСТОРНЫЕ РЕrУлятоРы в ИСТОЧНИКАХ
ПИТ АJiИЯ *)
Для реryлирования выходноrо напряжения источни-
'ков питания широко применяются тиристоры. Они обла-
дают меньшими ассой и rабаритами, чем дроссели на-
сыщения; характеризуются малыми потерями мощности,
Однако их недостатком как реrуляторов напряжения яв-
ляется высокий уровень создаваемых помех.
При фазовом реrулировании тиристор. переключается
в:проводящее состояние при определенной (одинаковой
для каждоrо полупериода) фазе реryлируемоrо напря-
..
d)
. О)
\..J
. r'\
l/ 17
Рцс. 8.3. Форма напряжения на нarрузке,при фазовом (а) и релей-
ном (б} реrулировании.
жения, называемой уrлом отпирания тиристора
(рис. 8.3, а). Показанная на рис. 8.3, а форма выходноrо
напряжения реrулятора обеспечивается применением
двух встречно-параллеЛЬН!>IХ тиристоров или одноrо сим-
метричноrо тиристора. Для получения аналоr чной фор-
мы однополярноrо напряжения может быть использован
один тиристор или тиристор и выпрямительный мост.
Как показывает приближенный анализ **) процессов
фазовоrо реrулирования***), спектральная характерн-
*) в данном параrрафе IIзлаrаются материалы статьи:
Mathias D. W. -Iпtеrfеrепсе рrеvепtiоп in SCR powef control.
(ШЕЕ СоmраНЫlitу Sympo. Rec. 1969, v.69C3-ЕМС, Juпе, р. 2g 4).
**) Из-за значительноrо количества неясностей в выкладках н
формулах аНrЛИйскоrо ориrинала здесь приводятся лишь основные
выводы. (Прим. пер.) .
***) в основу анализа положено рассмотрение спектральноrо .со-
става функции, представлеиной как произведение синусоидальноrо
Сllrнала на последовательиость прямоуrольных нмпульсов единичной
амплитуды. (Прим. пер.) ..
стика выходноrо сиrнала реrулятора имеет наклон оrи-
бающей амплитуд rармоник (частоты напряжения пита
ния). 20 дБJдекада. .
Более точный анализ *), учитывающий эксriоненци
альны.й характер нарастания тока через .тиристор при ero
отпирании, показывает, что имеется еще одна частота
';== lJ2:n;'t' излома спектральной характеристики, rде 't'
постоянная времени отпирания тиристора. Типичное зна
чение длительности фронта
между уровнями 10 и 90%
от максимальноrо ит) для
.слаботочных тиристоров paB
но 1 мкс при напряжении
100 В, причем обратно про-
порционально перекщочае
мому напряжению. Можно
принять, что
't' == 'т/2,2.
t-- !:S
'!S
!I.>
95
si. "
. .
<5
%
:5 ""
l
<5
"$
Для сильноточных тири-
сторов скорость нарастания
тока должна быть не более
нескольких десятков ампер в
секунду, Большая скорость
может привести I{ местному
переrреву кристалла и выходу прибора из строя. Оrрани-
чение скорости нарастания тока .достиrается с помощью
индуктивных устройств или специальных схем.
При релейном реryлировании (рис. 8,3, б), используе-
мый в схеме тиристорный ключ пропускает на вьпюД ре.
rулятора лишь некоторые целые полупериоды Бходноrо
напряжения.
Как показывает анализ, наклон оrибающей спектра
сиrнала, получаемоrо на выходе TaKoro реrулятора, ра-
вен 40 дБJдекада.
На рис. 8.4 показана схема, характерная для источни
ков питания с тири торными реryляторами релейноrо
типа. Изменяя сопротивление, можно менять фазу выход-
Horo напряжения, подаваемоrо через импульсный транс-
форматор к управляющему электроду т.иристора.
Рис. 8.4. Схема reHepaTopa на
полевом транзнсторе, применяе-
мая для управления уrлом от-
пирания тиристоров;
*) Уточнение состоит {J том, что прямоуrольные нмпульсы заме-
няются импульсами с экспоненциальными фрОllТОМ и срезом. (При.м.
пер.) .
При фазовом реrулировании обязательной частью.
тиристорноrо р rулятора являеп:я фильтр. Например,
для высокочастотных тиристоров номинальные значения
скорости нарастания тока задаются лишь при наличии
демпфирующей RС цепи, подкщоченной параллельно ти
ристору; фильтры необходимы для предотвращения лож
ных срабатываний тиристоров при быстрых скачках на-
пряжения. Однако наиболее ваЖНОЙ задачей фильтров
является управление CKOpO
стью нарастания тока тири
стора при отпирании. ::;:>то по
'зволя т уменьшить уровень
помех, распространяющихся
по проводам, и пр едотвр а-
.тить разрушение тиристоров
из за. большой скорости на.
растания тока.
Рекомендуется примене
ние фильтров. двух типов:
однозвенноrо несим
-метричноrо фильтра НЧ
(рис. 8.5, а, б), поскольку при
. таком фильтре в распреде
ленной емкости шины «зем'
. Рис. 8.5. .Фильтры в схемах ля» протекают высокоча-
. с тиристорами. стотные токи, ero примене
. . . ние не всеrда возможно;
симметричноrо фильтра (рис. 8.5, в), у KOToporo
отсутствует недостаток, присущий несимметричному
-фильтру. .
При проектировании тиристорных реrуляторов следу-
ет уделять внимание уменьшению восприимчивости спу
сковых с:х;ем помехам' в цепЯх питания и защите схем
управления тиристорами от возникающих переходных
процессов. Первая из этих задач связана с уменьшением
неСТаБИЛЬНОС1;'ей питающеrо напряжения (что не исклю-
чает применения фильтров).. Вторая. задача несколько
С.i10Жнее, так как меры, принимаемые для уменьшения
влия.ния переходных процессов, MorYT нежелательно воз-
деЙСТВОВаТЬ. на.Хар 'Кт ристик_и' процессовотпираIJ:иЯ ти.
ристоров или на синхронизацию этих процессов. .
... Н пример,' при подключен,I1:И ТИРИСТОРQВ через им-
пульсный трацсформаТ.ОрЖела'тельно уменьшить пере-
rру3JШ, возникающ.ие на нем в момент отпирания (эти
,О)
/J)
Тиjшсторы
lIоер!/з/(u .
Тиристоры
lIuеруз/(о
IIUe
Р!/Ж!1
переrрузки обусловлены тем, что высокочастотные co
ставляющие импульса, образующеrося при отпирании,
несут довольно большую долю ero энерrии). Использова-
ние фильтров в этом случае малоэффективно.
Реrуляторы напряжения релейноrо типа на тиристо
рах находят широкое применение ДЛЯ'реrУЛирования си
лы света, скорости вращения двиrателей, управления
температурой различных производственных процессов, в
ёистемах обоrрева -салонов iI антиобледенителях самоле-
тов. Особенно эффективны такие реrуляторы, коrда тре
бования: небольших rабаритов, массы и потерь. мощности
сочетаются необходймостью установки этих. реrулято-
ров вблизи аппаратуры, чувствительной к помехам.
Наrрузка тиристорноrо. ключевоrо реrулятора долж
На быть достаточно инерционной, чтобы не возникало не-
',Допустимых пульсаций на выходе реrулятора.
Посколъку электродвиrатели чувствительны к форме
питающеrо напряжения, тиристорное релейное реrули
'рЬвание наиболее предпочтительно для 'двиrателей На
400. [Ц, однако возможно при.менение таких реrуляторов
И для двиrателей на 60 [ц. .
. ".П ри реrулировании яркости света .1амп накаливания
вследствие :относительно небольшоЙ инерционности зре
ния может возникнуть необходимость в принятии мер,
предупреж:Z:Фющих появление «дрожания» света. Напри
Mep tеНЩjатор реrулят-ора ркости света в салоне само'-
:лета (частота сети 400[ц) должен синхронизироваться
н.апряжением сети. В противном случае моrли бы возник
путь низкочас-тотные (f<50 [ц) биения между частотой
[енератора и сети, что привело бы к неДQПустимому дpo
жанию или мерцанию света в салоне.
.8.3. ПРОТИВОПОМЕХОВЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ В ЦЕПЯХ
ПИТАНИЯ
Один из видов помех, свойственных цепям питания,
KpaTJ{oBpeMeHHoe (не прев.ыiШlющее нескольких перио-
:ДОВ)ИЙИ дilИтельнciе (от одной до нескольких секунд)
i-iсчезновеЕ:ие' (пров"ал) напряжения. Воздействие такой
помехи может вызвать ошибки при измерениях, искюке
iпrе даiiиьiх, заi:IисiiННЫХ в памяти ЭВМ., и Т. Д. Подавить
помехи типа скаЧ ОБ (или riровалов) юiпряж ния можно;
используя местные источники питания. Такими источника
ми MOrYT быть аккумуляторные батареи с преобразова-
телем или электроrенераторы (с приводам от двнrателя
BHYTpeHHero сrорания, дизеля или электродвиrателя).
Еще один .способ защиты от помех использование
разделительных трансформаторов в цепях питания, при-
меняемых вместе с фильтрами или без них. Таки транс-
форматоры позволяют получить питание без заземленно-
[о нейтральноrо провода, а следовательно, обеспечить
отсутствие. общей для мноrих устройств цепи заземления,
а также большую степень безопасности.
Разде.л.ительные трансформаторы. Обычные транс-
форматоры осуществляют электрическое разделение це-_
пей. Такие трансформаторы вполне приrодны для уст-
ройств с малым усилением или для устройств, не чув-
ствительных к помехам. Однако, если трансформатор.
применяется в устройстве с большим усилением или в
чувствительном .устройстве, он должен иметь конструк-
цию, которая обеспечивала бы по сиrналам помехи раз-
вязку первичной и вторичной цепей. Это означает, что во
вторичную цепь трансформатора не должны проникать
помехи, приложенные между первичиой обмоткой и зем-
лей. Проникновение помех во вторичную обмотку объяс-
няется наличием паразитных емкостных и резистивных
цепей свЯЗи между обмотками.
Для уменьшения связи обмоток по сиrналам помехи
часто применяется внутренний экран, выплняемыы.вB ви-
де заземленной прокладки из фольrи; укладыnаеtvюй
между первичной и вторичной обмотками. С помощью
этоrо экрана помеха, действующая в первичной обмотке,
замыкается на землю. Однако электростатическое поле
BOKpyr экрана также может слу,жить причиной проник-
новения помех во вторичную цепь. .
Разделительные трансформаторы проектируются и
. используются для решения следующих основиых задач:
уменьшения влияния шума, возникающеrо в цепях
питания, на чувствительные контрольно-измерительные
приборы;
устранения несимм тричныlx помех;
разделения по цепям питания источников и рецеп-
торов помех, если онй подключ ются к одним И тем же
шинам переменноrо тока;
. максимальноrо ослабления симметричных помех
в цепи вторичной обмотки, обусловленных наличием не-
симметричных помех в цепи цервичной обмотки;
полноrо электростатичес оrо экранирования YCT
ройства (коrда экран вторичной обмотки трансформато-
ра электрически соединяется с экраном Bcero устройства
эффективность экранирован.ия максимальна).
Уменьшение уровня несимметричных помех*>. Средства
развязки и экранирования, применяемые 'в разделитель-
ных трансформаторах, обеспечивают максимальное зна-
чение сопротивления между обмотками и создают для по-
мех путь из перВИЧRОЙ обмотки на землю с очень неболь-
шим сопротивлением. Это достиrается, во-первых,
высоким сопротивлением изоляции соответствующих эле-
ментов конструкции (,.....104 МОм) и, во-вторых, незначи-
теЛьной емкостью между обмотками. Указанные особен-
ности трансформаторов для цепей питания обусловлива-
ют существенно более высокую степень подавления по-
мех, чем обычные трансформаторы (рис. 8.6, 8.7).
По степени развязки, обеспечиваемой между обмот-
ками, разделительные трансформаторы MorYT' быть отне-
сены к одной из rрупп, характеризующих их качество (за
основу классификации принято значение емкости С х меж-
ду обмотками): 1) С х ==0,005 пФ, 2) С х ==О,ООI пФ, 3) С х ==
:=:0,0005 пФ. Для приведенных катеrорий трансформа-
торов соrласно схеме на рис. 8.8 в диапазоне 20 50.10З [ц
измерен остаточный уровень помехи ис/Е==Сх/С:
С х ==0,005 пф . 126дБ,
С х ==О,ООI пФ 140дБ,
С х ==0,0005 пф 146дБ,
Емкость конденсатора, на котором измерялось напря-
жение и с , С==.О,ОI мкФ. Следует иметь в виду, что YBe
личению (уменьшению) этой емкости в 10 раз соответ-
ствует изменение измеренноrо уровня помехи на 20 дБ
(+20 дБ).
Уменьшение УРОВIIЯ. симметричных помех, вызванных
несимметричными помехами на входе трансформаТОрit.
Средства экранирования, применяемые в разделитель-
ных трансформаторах, должны не только устранить влия-
ние несимметричных помех на защищаемое устройство,
*) Существо понятий симметричных и несимметричных помех из-
ложено, напрнмер, в.книrах Лютова С, А. «Индустриальные помехи
радноприему и борьба с иими» (М., rосэнерrоиздат, 1952, с. 34) илн
Волина М. Л. «Паразитные процессы в радиоэлектронной аппарату-
ре» (М., «Со». радио», 1972, с. 249). (Прuм. ред.) ,
но и не допустить возникновения lIа выходе трансформа
тора РIМмеТРИЧIIЫХ !JомеХ,Qбус.ловленных несимJyI ТР Ч .
ными помехами на ero входе. '
Токи HCOt!l-1l'1стРll'lНЫХ ЛОМСХ,
17РОНtlНllЮЩ1l8 fj ниар!/зк!/
РОМIJлtl-;;
/h тсл"ньш
'иНtlя 17t1тOlltlя тронсфор
1-штор
. fёЯСР0!l1.0Р ПОМСХd,
. IIСо{jМ,,!сlЛ r3Ш(оРd t(
pи Hoи IJОf5'NlIЯ.:;1;.... ,
':'" ЛОмсjш .",:, НО."ЗftI1ЛIO Порt!зtrliШdЯ'" - - .
CMKocт I-1СЖОУ.
НОВР!/ЗКОl/ U 38NЛf5'll,
Hoa.
Рf/ЗI([{
Рис. 8.6. Обычный разделительный трансформатор (eMKocrb' l!Iежду
обмотками 1 пФ).
reH OdmOfJ
неСШlмет
ди Hoи
ЛОI-18)(l!
Рис. 8.7. Разделительный трансформатор со специальными cpeДCTBa
ми экранирования и раЗЕЯЗКИ (емкость между обмотками. 0,001 пФ,
ток помехи в. наrрузк Щ! Щi д M,eHbp.re,. чем в схеме на р.ис. 8.6).
СХООН/1Я
лшшя'лuтdНl/Я
. !fзнсРtlтельныi!
. еСНСРШЛОfJ Е
нссиннвтдtI'I
ниц ломехtl
7jJdНСфОР--=-
NtI'mop
Ifсль oтopи HOЦ .
. оонотки
- . - - . -
Рис, 8.,8.. Измерение остаточноro ур.овня помех .на выходе,оразДf-)lН
T .dPJIOro '{рансформатор со специальными средс'rВ ми р'а:3 Я3КЙ.!)i
экранирования (С емкость, включенная между. проводоы: B'ro'pIN-
ной.. обмотки и землей). . .
. . ,:"i;":': r .
Сравнение рис. 8.9 и 8.10 показывает, ЧТО,пр-именя!:
в разделительных транформаторах специальные. средст-
ваэкранирования, можно существенно (более чеМ на 40-дБ
по сравнению с оБЫЧНрIМИ, в том чиСле и. маrниТllО' э-кр.?
'НИ()()БаннымIiразд лительными трансформаторами)
умеtiЫllИТЬ уровень помех последFiеrо типа. При этом 'cj[e
дует. уrjитывать, что источником симметричной помехи
может стать iI сам разде.тrительный трансформатор (в'том
'ч-ИСJЙ :И имеющий маtнитный экран) при воздействии на
Hero несимметричной помехn, прилрженной между одной
из ero обмоток и землей. .
. НеСИl\1метричная помеха U t , воздействующая на пер-
БИЧНУЮ обмотку, .преобразуется в напряжение симметрич-
'н6Йjомехи' и; во вторичной обмотке (рис. 8.9) 'за счет
. " СЕ
. . '1 .
. fIt . :', О;':
'.. '"
. . . I 3/фlJН
1
I/Cr1lOQHllK
.' 1It:Cl!Nfi трtiчноiJ
. ПОl1tJ)(l/ .'
. . .
. .
Рис. 8.9. К возникновению сим-
метричной помехи в цепи вто-
ричной .обмотки при наличии
неСИМlI.1етри'jНОЙ 'помехи в цепи
.перВИЧНQЙ об!>lОТКИ.
:::' a ' ..
.. Ui 111
111
. ';q; O; M05
. Jкщiil (тот жс,
-=- '1то ни РllС. 8.8) .
НстОЧНllК .
IICСШfl1стРllqноtl
ЛО!-1СХl/
Рис. 8.10. Уменьшение симметрич-
ных помех цеци вторичной Qбмот,
ки С помощью специальных
средств экранирования" (менее 1.%
от уровня помех при одном экра-
не м.ежду qбмотками). .
тока;. которыIй под воздействием U t прот кает по ПЕфВИЧ
-ной обмоткё iI замыкается через емкость .мёжду этойоб-"
моткой I:I заземленным экрано.м, устаiювлевным между
первичной и вторичной обмотками.
- Возможна и ситуация, оrда помеха, СОЗДllваемая ИП,
питаемым- от вторичной обмотки разделитеJ!ьноrо транс-
форматора, будет передаваться в ero первичную обмот-
ку, попадая таким образом в общую шину питания.
Специальные высококачественные разделительные
трансформаторь (по ср внению с оБычныIи)) JJОЗВОЛЯЮТ
умеJtьшить уровень таких помех по цепям питания при-
мер}ю в 200 раз, а иноrда и более.
. .Если помехи от устройств, подключенных к цепи НТО-
рично:йобмотки трансфорivШтора, лежат в области до-
JЮ.льйъ .выIо:кихx . ,'частот;': Ii,ibrYT возникнуть Пfl разитные
'ре3'ОЩЧIСН:Рlеff13Л НИЯ, с!3язаНЩ:>Iе с аличием еМкости
между вторичной обмоткой и землей. В результате на
этих частотах существенно увеличится сопротивление
этой обмотки, что, в конечном ит6rе, значит льно умень-
шит степень подавления несимметричных помех.
Устранить указанное явление можно, устанавли.вая
в цепи ВТОIJИЧНОЙ обмотки высокочастотный фильтр, но
при этом следует иметь в виду, что наличие TaKoro фильт-
ра может нарушить баланс этой цепи, а это, в свою оче-
редь; приведет к появлению в ней симметричных помех.
Маrнитное поле разделительноrо трансформатора.
Нередко приборы, подключенные к цепи вторичной об-
мотки трансформатора, являются настолько чувствитель-
ными, что для них поле трансформатора представляет
серьезный ИП. Поэтому при конструировании трансфор-
матора стремятся свести к минимуму интенсивность ero
внешнеrо маrнитноrо поля рассеяния. ·
В качестве цримера можно указать, что типичное зна-
чение индукции на расстоянии 0,5 м от rеометрическоrо
центра трансформатора равно 0,1 [с. Поскольку маrнит-
ный поток уменьшается пропорционально третьей степе-
ни расстояния, на расстоянии 2 м от трансформатора уро-
вень индукции существенно уменьшится (более чем на
20 дБ). .
Аккумуляторные источники питания и источники с
преобразователями напряжения. Если" местный источник
питания необходим только для освещения; а потребление
электроэнерrии при этом не превышает 10 кВтч в день,
в качестве TaKoro источника целесообразно использовать
аккумуляторные батареи. Очевидно, что независимо от
типа применяемых аккумуляторов они позволяют пол-
ностью избавиться от помех, проникающих в аппаратуру
из сети переменноrо тока.
Если питание аппаратуры должно осуществляться' от
источника переменноro тока, а суточное потребление
электроэнерrии не превышает "1 О кВтч, для устранения
«сетевых» помех в цепях питания можно использовать
аккумуляторную батарею с электромашинным: преобра-
зователем напряжения. Однако следует иметь в виду, что
такие преобразователи, объединяющие в себе двиr тель
постоянноrо и [енератор переменноrо тока, являются
серьезными источниками помех.
Если наrрузка' на источник питания невелика (не бо-
лее 1 кВт), MorYT быть применены электронные nреобра-
зователп напряжения, которым H i;ВОЙ<;ТВ Щ-IЫ помехо-
образующие явлениSl, присущие э,чектромашинныM arpe-
raTatd, В электронных преобразователях используется re
ператор наПрЯ1Кения переменоrо тока с частоfой 60 или
400 [ц с питанием от источника ПОСТОянноro тока.
Если необходимо получить наПРЯ1Кение постоянноrо
тока, отличающееся от наПРЯ1Кения аккумуляторной ба-
тареи, МОЖно использовать статический преобразователь
напряжения. В этом устройстве обычно используется [e
нератор с маrнитной обратной связью, сердечник TpaHC
форматора KOToporo имеет прямоуrольную петлю rисте-
резиса. Выходное наПРЯ1Кение TaKoro [енератора содер-
1Кит большое ч исло rармонических составляющих. До-
полнительные помехи МО1Кет внОсить и выпрямитель.
Поэтому при использовании таки преобрщювателей He
обходимо предусматривать меры защиты от помех.
[енераторы с приводом от двиrателя BHYTpeHHero cro
рания. Такие [енераторы MorYT применяться для развяз-
ки чувствительных устройств по цепям питания, особенно
в тех случаях, коrда потребляемая мощность не превы-
шает 1 кВт, Однако следует учитывать присущие им не-
достатки:
наличие акустическоrо шума,
, ...:..... выделение вредных rазов при работе двиr::iтеля
BHYTpeHHero сroрания, что требует вентиляции,
необходимость соблюдения правил использования
и хранения roрючеrо,
необходимость систематическоrо ухода,
необходимость подавления помех от системьi за1КИ-
rания в двиrателе.
Средства подавления помех включают высокоомные
кабели, устанавливаемые вместо проводав системы рас-
пределения за1Киrания. В некоторых более эффективных
системах защиты от помех используются таК1Ке экрани-
рованные корпуса или специальные экранирующие мате-
риалы для катушек за1Киrания и для. системы прерыва,.
ния. Уменьшенные уровни помех характерны для HeKOTO
рых типов свечей за1Киrания. Однако на практике лучше
пользоваться аrреrатами, У1Ке имеющими системы подав-
ления помех. Для таких [енераторов вопросы подавления
помех решаютс.я комплексно, а следовательно, более эф
фективно и экономично,
Друrим источником помех в таких arperaTax являет-
ся [енератор, особенно если в нем имеется щеточно-кол
лекторный узел. Поэтому более рационально с точки
зреf!ИЯ ум ньшения помех использоваТQ бесколлеКТQР
нь.Iе'rеJlераторы, синхронные НЩI ИНДУfЩИОННрIе.::: '. .
Несколако лучшими характеристиками обладают [е'"
нераторы с приводом от дизеля. Поскольку в последнем
орючее cropaeT, а не взрывается, как в бензиновых дви
r:ателях, процесс зажиrани.я сопровождается меньшими.
помехами. При использовании дизеля умеНЬJдается .'f,aK
же опасность, связанная с хранением и использованием.
r.орючеrо.
Э,лектромашинные arperaTbI. Использова иеэтих ar
peraToB для получения Me Horo питания является:сред
ством уменьшения радиочастотных помех и помех, про
являющихся в виде кратковременных скачков Jlапряже
ния первичной цепи питания. Электромашйнные arpera
ты (ЭМА) обладают рядом преимущеСТВ по сравнению с
аккумуляторными источниками питания и бензоаrреrа
тами, используемыми для тех же целей.
Р'азвязка шин питания с помощью ЭМА достиrается:
за.r:чет электромеханическоrо разделеяия двиrателя и'
[енератора. Однако не все типы ЭМА обеспечивают Ta '
кую развязку. Наихудшими в qTOM отношении. являются
ЭМА, [де двиrатель и [енератор раСПОЛQжены в общем.
корпусе (это в основном касается малоrабаритных ЭМА).
В таких устройствах наблюдаеТI2Я, паразитная связь меЖе
ду двиrатеЛем и reHepaTopoM:. a низких частотах из за
взаимодействия маrнитных. полей машин, а на высоких
из за наличия паразитных емкостей. Причем если :ВЧ
связь может быть значительно умещ.шена. с ЦОМОЩью
электрост тическоrоэкрана, то устранение маrнитной
связи на низких частотах является довольно сложной
задачей. I10ЭТОМУ дЛЯ развязки.цепей питания целесооб-
разно использовать [енератор и двиrа:rель в отдельных
корпусах, но соединенные длинной осью, изолирq.ва.нной
от якорей машин.' .
8.4. ПОМЕХИ В ЦЕПЯХ УСИЛИТf;ЛЕI1...
МЕЖК:АСКАДНМЕ СВЯЗИ
. . Развязывающие цепи в усилителях. Чтобы устранить
нежелательную связь между различнымй каскадами .уси-
лителеЙ или друrих устройств, следует использовать меж-
каскадные развязывающие цепи. В каСКАдах; rдеимеют-
ся З"нач.ительные токи, в' таких' как мощный выходноЙ
каскад (рис. 8.11, а), коллекторная цепь должна ПиТаТь-
ся от источника с низким i3нутренним сопротивлением...
Каскад снабжен развязывающей цеПЬЮZdСd. Если бы
сиrнальный ток каскада протекал через источник пита
ния U сс > это вызвало бы падение напряжения на BHYTpeH .
нем сопротивлении источника и на соединяющих прово
дах. .
. Так как это напр жение прикладывалось бы ко .всем
цепям, подключенныIM к источнику питания, между ними
моrла бы возникнуть паразитная связь. Для ее YCTpaHe
OOO . lIcc
ZrJ
CrJ
ZL
ZL
Оп
Щ & .
Рис: 8.11. Развязывающи цепи В ВЫХОДНОМ НЧ каси:аде.
ния использована цепь с малы сопротивлением . раз-
вязывающий конденсатор C d . Последовательное сопро.-
тивление Zd введено для Toro, чтобы увеличить сопротив-
ление остальной (последовательной) части цепи и тем
самым приблизить источник питания. к идеальному источ;
нику тока. Наличие такой развязывающей цепи приводит
к тому, что в источник попадаюТ лишь токи с частотами
ниже некоторой частоты fd; к торая определяется пара
метрами цепи CdZ d и должна быть существенно ниже ча-
стоты OCHOBHoro сиrнала.
Выходным токам каскада является. ток, текущий. че-
рез сопротивление наrрузки Zl. ЭТОТ. ток не должен ПО"
падать в друrие цепи.
На ВЫСОКИХ частотах наличие емкости .между пр.ово-
дом, идущим К наrрузке, и шасси может вызвать токи
утечки -по всей длине TaKoro провода и наводки в сосед;
них цепях. Устраняют такие утечки экранир.ованием про-
Бода по всей ero длине,. причем экран ..следует подклю-
чить к эмиттеру.
При этом экран. служит и обр&тным проводом наrруз
ки. Если же эмиттер или наrрузка н€- заземлены (<<ПОД-
вешены»), то такое подключение принципиально необ-
ХQДИМО. Если наrрузка соединяется с усилителем экрани
рованным проводом, но усилитель и наrрузка заземляют-
ся в различных точках общей цепи заземления, то He
балыпая часть обратноrо тока наrрузки протекает по
этоЙ общей цепи *>. Это может быть устранено с помощью
трансформаторноrо включения наrрузки посредством
экранированной витой пары. . I .
В каскаде с двумя источникцми напряжения: питания
и. смещения (рис. 8.11, б) ток ,эмиттера течет через
,
и)
Рис. 8.12. Настроенная развязывающая цепь выходноrо каскада.
0).
конденсатор С ь . На первый взrляд может показаться, что
развязывающий конденсатор C d предпочтительнее ПОД- .
ключить К эмиттерному выводу конденсатора СЬ (чтобы
ток коллектора не попадал в конденсатор С ь ). OДH KO
при таком включении помехи из источника питания попа-
дали бы (через C d ) в основную сиrнальную цепь база
эмиттер.
Уменьшить помехи можно также с помощью парал-
лельноrо контура, установленноrо в цепи наrрузки уси
лителя (рис. 8.12, а). В этом случае ток через развязы-
вающий конденсатор равен eo/Q(fJL, [де Q добротность
контура CL; (fJL индуктивное сопротивление катушки,
а ео выходное напряжение.
*) А не по экрану ПРOlюда, соединяющеrо наrрузку с уснлнте-
лем. (ПРlиt. пер.).
Если же конденсатор С установлен так, как показано
на рис. 8.12, б, то конденсатор C d становится частью ре-
зонансноrо контура, ток в котором равен eo/(fJL, т. е. боль-
ше в Q раз (Q 100). Таким обазом, схема на рис. 8.12,а
предпочтительнее схемы на рис. 8,12, б. Е сли через уси-
литель проходит сиrнал с частотой Ф.==Vl/L(С+Сd), на
C d за счет последовательноrо
резонанса может возникнуть
слишком большое напряжение.
Ero уровень зависит от Zl И Zd.
Схемы эмиттерных повтори-
телей должны иметь . коллек.
торные развязывающие цепи
для устранения возможности
шшадания сиrнала в цепь пи-
тания коллектора (рис. 8.13).
Если Zl Rg, что встречается
чаще Bcero при независимом
питании эмиттер ной цепи, ток через шасси может
быть уменьшен с помощью подключения конден-
lIcc
Рис. 8.13. Развязывающне
цепн в эмнттерном повтори-
теле.
Zi
и)
Рис. 8.14. Межкаскадные развязывающне цепи.
В}
сатора C d к той же точке, к которой подключена наrруз-
ка повторителя Rg.
Рассмотрим пути уменьшения паразитной связи двух
последовательных транзисторных каскадов (рис. 8.14).
Второй каскад представлен входным сопротивлением Zi
и резисторами цепи смещения RI и R'J. На ВХоД усилите-
ля' ПОДается напряжение, представленное reHepaтopoM es.
УСИJIIiтель должен обеtпечить . максимальный ток в со-
.I1РОТIJБлении Zi при условии мйнимальныIx сиrнальных TO
1-;:08 ОТ своих касt<:адов в друrих цепях. :Кроме Toro, He
6бходимо, чтобы помехи,. приходящие от источника пита
Иия или через шасси, не попадали в Zi.
Для уменьшения влияния усилителя на друrие цепи
эмиттерная це!1Ь первоrо каскада через конденсатор под-
ключена непосредственно. кзаземленному выводу. источ
ника сиrнала. Это устраняет заNiыкание тока в цепи базы
через сопротивление шасси.
Выбор точки заземления развязьrвающеrо KOHдeHca
тЬра Cd связан, с противоречивыми требованиями. Так,
если этот конденсатор подключен к точке, показаннои на
рис. 8.14, а, весь ток наrрузки nepBoro каскада заМыкает
'ся через шасси. Это может :riривести к нежелательному
воздействию усилителя на друrие каскады. Однако, ес=-
ли в шасси имеются. помехи от друrих цепей и необходи
.мо защитить от этих помех следующий каскад данноrо
усилителя, то показанное на рис. 8.14, а ПОДКЛI,9чение
конденсатора C d является предпочтительным.
С друrой стороны, если конденсатор Cd подключить
вБЛИЗI:I точки заземления эмиттера первоrо KaCKaдa, то
влияние тока наrрузки этоrо каскада на друrие цепи'мо-
жет быть снижено блаrодаря тому, что указацныиток бу-
дет замыкаться через низкоомную цепь Rl Zc.
Все сказанное иллюстрируется эквивалентными схема-
ми на рис. 8.14, б, в. На этих. схемах транзистор первоrо
каскада представлен выходным сопротивлением ro, а re
H paTOp напряжения eg и сопротивление Zg отображают
эквивалеНТl:!ЫИ [енератор помехи, т. е. .токи, текущие че
рез шасси. Соrласно 8.14, б любой .ток от reHepaTopa eg,
текущi1Й через наrрузку Zi, должен пройти и через соп-
ротивление ro, которое обычно .значительно. На схеме же
рис. 8.14, в ток от [енератора e g замыкается преимущест-
венно через цепь Rl Zc, сопротивление которой обычно
существенно меньше сопротивления ro. Применение раз-
вязывающих цепей необходимо также и в триrrерах. Это
связано с тем, что, коrда триiтер изменяет свое сос-
тояние, ТОК; потребляемый им от источника питания, из-
меняется скаЧКQМ, высокочастотные- составляющие кото-
poro. .MorYT попасть в ПРОВОДНИКI!, расположенныIe рядом
с пров.одниками шцания трю'rера. Этот скачок должен
бы:rь ЛРКЦJIIцован вБJЩЗИ с?мorо три.rr ра, для ч rо ШI
тани на триrrер должно .подаваться через развязываю-
щую цепь.
Если в качестве раЗБязывающеrо элемента. использу-
ется индуктивность, необходимо рассмотреть возмож-
ность ее паразитно'rо ударноrо возбуждения.
. Везде, [де это возможно, цепи и их конструктивное
размещение должны быть такими, чтобы в те короткие
отрезки времени, коrда триrrер переходит из одноrо со-
стояния в друrое и оба плеча одновременно закрыты или
открыты, энерrия перераспределялась бы между ними
как можно быстрее. .
В некоторых схемах триrrеров, используемых в вы-
числительной технике, для смещеЮIЯ фиксирующих дио-
дов применяется эталонное напряжение. ИМПУ:1IЬСЫ тока,
которые возникают при этом в источнике: смещения и
связанных с ним проводах, представляют собой помехи
для друrих цепей.
Пример устранения помех в унч. Рассмотрим способ
подавления помех в устройствах на примере усилителя
низкой частоты с преобразоватепем питания.
УНЧ должен удовлетворять следующим требованиям:
напряжение питания 28 В;
. обеспечивать подключение ко входу либо линии от
удаленной звуковой системы, либо микрофона с низким
уровнем выходноrо сиrнала;
иметь выход на отдаленный rромкоrоворитель
мощностью 5 Вт и выход для подключёния маrнитофона;
обеспечивать высококачествеННое воспроизве-
дение;
сохранять orоворенное в стандартах на военную
аппаратуру качество работы при воздействии ПИ и ПРП
с частотами 1'5 кfц 400 мrц;
входы питания и НЧ и БЫХОД на маrнитофон для
.........
защиты от проникновения помех не должны быть зазем-
лены -(рис. 8. 15).
Во входной цепи усилителя установлен трансформа-
тор, предназначенный для устранения нежелательных
связей, KOTOppIe моrутвозникнуть, если цепи, связываю-
щие микрофон или линию со входом, будут одним концом
подключены непосредственно к цепи «земля» усилителя.
Трансформатор должен иметь эффективное экранирова-
ние. Это требование обусловлено низким уровнем вход-
Horo сиrнала и, следовательно, необходимостью значи-
тельноrо усиления, В СВЯЗИ С Ч М входные цели усилите-
ля, ВКЛючая трансформатор, оказываются весьма
восприимчивыми к помехам. .
. Для устранения помех, характеризуемых одинаковым
уровнем и полярностью в обоих проводах, идущих .от
микрофона, в трансформаторе используется электроста-
тический экран ме2КДУ первичной и вторичной обмотка-
ми. :Кроме Toro, сам трансформатор ДОЛ2Кен быть поме
пiеи в маrнитный экран.
Линия
.o m l l
пРб'оOjJdзо(jи
/7l(lЛЬ ниI7РЯЖ(l
. / нин ЛОС/7l0ЯН
НО80 токи
(J'ОI70стОЯННО80 токи
lJbIxoiJHoil
!/Сl!ЛlIлz ель
/( ЗРОН}({Jзtr
ВОРlII7lелю
18 О170стОЯННО80 тOKt!
/XOO ни ,.
/1и8НlI17l0фОН
Рис. 8.15. Способы уменьшения уровня помех в УНЧ.
Для устранения ВЩIЯНИЯ помех, возникающих из за
вьздействия маrнитноrо поля трансформатора источника
питания, входной трансформатор МО2Кно поместить в ко-
2Кух из листовой стали или установить на обмотках
экранирующие витки.
. . ' -Предпочтительная форма сердечника входноrо тран-
.сформатора П обр?зная.
Для маrнитной и емкостной симметрии линий, иду-
щих к удаленному микрофону или звуковой системе,
)!х следует выполнять в виде экранированных витых пар.
Уровень выходноrо сиrнала усилителя предпочти-
тельнее .реrулировать после предварительноrо усилителя,
,а не перед ним, так как в последнем случае шум и по-
мехи, ВОЗНI-lкающие при реrулировании, а также в про-
Бодах, связанных. с .реrулятором, будут иметь относи";.
тельно высокий. уровень. Соединения схем с общими
шинами и развязывающие цепи по пит-ающему, напря-
2Кению НУ2КНО выполнить так, чтобы свести к минимуму
. паразитную связь через сопротивления этих шин и устра-
нить нестабильность усилителя из-за возникновения це-
пей обратной связи *).
" . ,
. "'> По-виднмому, имеется Б виду обратнап G!lПSР. через эт» cohpQ'
тивленнп. (Прц.м. пер.) '. . . .
Для облеrчения решения этой задачи каждый из кас-
кадов усилителя должен обладать МИН{Jмально допусти
мой полосой пропускания (это, OДHaK , может повлиять
на результирующую полосу пропускания Bcero усилите
ля).
В цепях УНЧ достаточно применить лишь элеkтро
статическое экранирование.
Преобразователь напряжения питания, рассматрива-
eMoro УНЧ (рис. 8.16) состоит из полупроводниковоrо
nblЛРЯ
JtlllJШЛЬ
+
ФильтjJ 18 n
I1UiJlштныi! Э/(jJIШ
Рис. 8.16. Сннженне помех в источнйке питания с преобразовате.nем
напряжения.
прерывателя, который преобразует Цостоянное напряже-
ние 6 В в переменное (прямоуrольной формы) с часто
той 1000 rц, подаваемое на работающий в режиме на-
сыIенияя трансформатор питания. Напряжение, снимае-
мое со вторичной обмотки трансформатора, подается на
полупроводниковый вьщрямительный мост, с KOToporo
поступает на выходной фильтр источника.
Коммутационные переходныIe процессы, связанные с
работой прерывателя,. выпрямителя и трансформатора,
представляют. собой помехи, распространяющиеся по
ПРОБодам, с фронтом и срезом порядка 1 мкс. Посколь-
ку сердечник трансформатора работает в режиме lIacы
щения, он будет являться источником сильноrомаrнит-
нorо поля. Чтобы удовлетворить требован.иям эме,
трансформатор нужно' помещ ть в маrнитный экран из
материала с высокой маrнитной проницаемостью или
выполнять на тороидальном сердечнике.
Во вхО'дных проводах питания преобразователя YCTa
новлены П образные фильтры, состоящие из конденса-
торов С" С 2 И катушки L. Катушка L заключена в экра-
нирующий стакан, что ПОЗВQляет существенно уменьшить
восприятие и излучение помех, Реактивное сопротивле-
ние этих фильтров вне полосы пропускания предотвра-
щает распространение помех, создаваемых преобразова-
телем, в сторону входных проводов. Аналоrичные фильт-
ры должны быть установлены в выходных ПРQводах
источника питания.
Важно иметь в виду, что даже правильно изrотов-
ленный фильтр с хорошим зазеМлением может иметь
одну или несколько резонансных частот, на которых
возможна передача помех в друrие устройства.
Фильтры, основанные на пьrлощении помех, обычно
представляют собой проводник, заключенный в помехо-
поrлощающий материал. В идеальном случае желатель-
но полностью соrласовать рассматриваемый фильтр с за-
щищаемой цепью в диапазоне частот возможных помех.
Это позволило бы цолучить максимальное их поrло-
щение.
Борьба с помехами в передатчиках. Все способы
устранения помех, рассмотренные применительно !< УНЧ,
должны быть использованы в аналоrичных .цепях АМ
передатчиков. Необходимо добавить л.ишь меры, свя-
занные с работой в. радиочастотном диапазоне, rде
э.кранирование и развязка цепей 'усложняются, так как
индуктивность каждоrо, даже KopoTKoro, проводника при-
водит к ВОЗНИКНOIfению существенноrо сопротивления.
Располаrать отдельные каскады передатчика следует
так, чтрБЬJ максимально ослабить взаимодействие цепей
из-за помех. Установка экранирующих переrородок меж-
ду устройствами (и каскадами) позволяет улучшить
развязку цепей. Эти переrородки должны быть припая-
ны (или подключены каким-либо иным способом) в зна-
. чительном числе точек прямо к поверхности Зfiземления,
В высокочастотном оборудовании серьезное внима
ние следует уделять устранению ПИ и ПРП. с этой
целью высокочастотные устройства полностью экраниру-
ют, причем выходящие из экрана проводники подклю-
чают к фильтрам или специальным выводам, предотвра-
щающим распространение помех по проводам за пределы
экранируемоrо устр ойства. Эти меры особенно важны
для мощных усилительных каскадов передатчиков, в ко-
торых колебания высших rармоник образуются в про-
цессе нормальной работы. Используя на выходе усили-
теля мощности трансформатор с электростатическим
экраном в сочетании .с фильтром подавления rармоник,
можно уменьшить уровни послеДНИХ до допустимых,
Чтобы избежать поfIадани5t rармоник несущей и друrих
нежелательных сиrналов на ВХОД усилителя мощности,
используют буферный усилитель, а также развязываю-
щие цепи и экранирование.
8.5. ПОМЕХИ И ИХ ПОДАВЛЕНИЕ В МИI\РОЭЛЕI<ТРОННОй
АППАРАТУРЕ
При рассм.отрении помех, возникающих в микроми-
ниатюрной и микроэлектронной аппаратуре, будем ис-
ходить из следующей классификации схем:: схемы с дис-
кретными компонентами, тонко пленочные схемы, схемы
на основе полупроводниковой технолоrии.
При миниатюризации схем на дискретных компонен-
тах используется широкое раЗНОQбразие типов конструк-
ций: от межплатных (cordwood) и сотовых функцио-
нальных узлов До поских микромодулей с микромини-
атюрными обычными или специально сконструирован-
ными компонентами.
. В одну из конструкций входят так называемые
«таблеточные» компоненты,' представляющие собой на-
бо.р композиционных и пленочных резисторов и керами-
ческих или танталовых конденсаторов стандартных раз-
меров. Такие компоненты устанавливаются в уrлубления
основания. Из трех перечисленных --типов конструкций,
используемых в микроэлектронике, устройства на дис-
кретных компонентах характеризуются наибольшим
разнообразием решений и наибольщей . ремонтоприrод-
ностью;
Однако, поскольку эти устройств.а требуют большоrо
t,!-исла соединений, их надежносТЬ относительно низкая.
Стоимость же даже при. крупносерийном производстве
. оказывается больше, чем у схем двух друrих типов.
Тонкопленочные схемы СОстоят из тонких пленок
проводящеrо или изоляционноrо материала, HaHeceHHoro
на стеклянную или керамическую подложку, с помощью
которых образуются пассивные элементы и контактные
поверхности. Такая конструкция накладывает большие
оrраничения на реализуемые значения сопротивления,
емкости и индуктивности (относительно тех, которые.
можно получить на дискретных компонентах). Пока не
существует удовлетворительных методов получения не-
обходимых значеАий Иlщуктивности с помощью тонко-
пленочной технолоrии. Это оrраничение преодолевают.
СОЗДавая либо специальньtе траНЗИСТОрНЫе устройстйа,
которые реализуют функцию индуктивности, либо такие
схемы, которые не требуют индуктивностей, Однако там,
[де это невозможно, применяют rибридную технолоrию,
при которой в пленочную схему вводят дискретную мик-
роминиатюрную катушку. Тонкопленочные- схемы обеспе
чивают меньшие стоимостfu, rабариты, массу и более вы-
сокую надежность, чем соответствующие схемы на
дискретных 'компонентах.
При использовании полупроводниковой технолоrии
фУНКЦl'юнальные устройства образуются из отдельных
операционных схем, . выполнен-
ных на основе кристалла полу-
проводника с помощью диФФу-
зии, эпитаксиальной техноло-
rии, печати и друrих методов.
Если требуемые параметры
микросхем н-е MorYT быть обес-
печены с помощью чисто полу-
проводниковой технолоrии, ее
сочетают стонкопленочной
технолоrией или даже' приме-
няют дискретные компоненты.
В полупроводниковых интеrральных схемах диффу-
зионноrо типа элементы схем образуются окислением
кристалла кремния, удаления там, [де это необходимо,
окиси с помощью масок и затем диФФузии в не защи
щенные окисью кремния участки соответствующих при-
месей.
Влияние конструктивно-технолоrических параметров
миниатюризации на змс. Малые rеометрические разме
ры элементов ухудшают их ЭМС из за возникновения
нежелательных связей через паразитные проводимости
эл.ементов схем и наводок, обусловленных электрически
ми и маrнитными полями.
Протекание тщюв через общие дЛЯ ИП и РП прово
Д{JМОСТИ (паразитные) служит источником помех (рис.
8. 17). В первом приближении можно считать, что для
схем, построенных на миниатюрных дискретных компо
нентах (за исключ нием межплатных и сотовых кон-
струкций), относительные значения паразитных проводи-
мостей прямо пропорциональны. относительным линей-
ным размерам, поэтому уменьшение линейных размеров
практически не сказывается на. ЭМС. Действительно,
Рис. 8.17, Паразитная
связь через шассн.
f1pH микромиiшаtiоризациii эЛеМентов схем (т. е. ИП l!
РП), если материалы и их толщины не изменяюп;я, то
уровень помех уменьшается быстрее, чем щшейные раз-
меры элементов. Однако если используется тот же Ma.
териал.., но толщина проводников уменьшается пропор
цианальна линейным размерам, то уменьшения паразит-
ной связи ожидаТ1> не следует; так как проводимость, за
счет которых такая связь образуется, не изменяются.
Применение межплатных и сотовых конструкций по
зволяет уменьшить взаимосвязь цепей за счет уменьше
ния длины проводников.
В случае тонкопленочной технолоrии уровень помех
в цепях за счет общих проводимастей может значитель-
но возрасти не только из-за уменьшения линейных раз
меров (толщины проводникав), но И из-за влияния по-
BepxHocTHoro сопротивления пленок.
Повышение уровня помех в полупроводниковы}(
интеrральных схемах связано как с применением спе
цифических материалов, используемых для соединений,
так и с высоким сопротивлением полупр водниковоrо
материала.
Наводки, возникающие в цепях, можно разделить на
три типа: внутримодульные, межмодульные и аипара-
турные. Рассмотрим влияние уменьшения линейных раз
меров элементов при внутримодульных маrнитных взаи-
. модействиях. .
Степень воздействия источника маrнитноrо поля, если
. он имеет форму витка (петли), пропорциональна ero
площади (т. е. квадрату линейных размеров). То же от-
носится и к рецептору маrнитноrо поля. С друrой CTOpO
ны, при расстояниях, характерных для расположения
элементов в пределах ОДноrо модуля, можно принять,
что напряженно ть маrнитноrо поля на рецепторе обрат
но пропорциональна третьей степени линейных разме-
ров. Таким образом, при уменьшении линейных размеров
влияние внутримодульных маrнитных взаимодействий
уменьшается.
Влияние электрических полей связано с наличием
паразитных .емкостей между элементами схемы, обратно
пропорциональных линейным размерам. -этих элементов.
Поэтому это влияние оказывается б -!1ЬШИМ, чем в схемах
на дискретных компонентах.
. Миниатюриsация аппаратуры приводит к тому, что
отдеЛЬНЫе модули располаrаются весьма близко один
от друrоrо. .:JTO позв.оляет. считать, что интенсивность
помех при межмодульных взаимодействиях зависит от
расстояний, как и в случае внутримодульных помех.
Следует иметь'В виду, что переход от аналоrовых к
дискретным методам передачи сиrналов связан с суще
ственным расширением обрабатываемоrо спектра. Это
значительно ус,nожняет. выполнение требований ЭМС
в изделиях микроэлектроники. .
Применение экранов для защиты микросхем от по
сторонних электрических и маrнитных полей может при-
вести к увеличению массы аппаратуры. В некоторых слу-
чаях экраны MorYT OДHOBpeM HHO выполнять функции
теплоотвода от отдельных микросхем. Иноrда необхо-
димость экранирования приводит к тому, что устройство,
которое моrло бы быть выполнено в виде единоrо ин-
теrральноrо узла, приходится разбивать на несколько
самс;>стоятельных модул й, усложняя при этом внешние
(межмодульныI)) связи.
В микроэлектроник используется несколько методов
экранирования.
Если тонкопленочная или полупроводниковая интеr-
ральная схема располаrается на одной стороне подлож-
ки, то электропрово ная пленка, нанесенная на друrую
сторону подложкIIy может служить экраном и иноrда
выводится из корпуса микросхемы для подключения
к корпусу устройства. Несколько таких схем MorYT быть
надежно экранированы одна от друrой с помощью ука-
.занноrо метода, причем неэкранированными остаются
только края подложки.
руrой метод экранирования состоит в том, что на
корпус микросхемы (кроме мест. прилеrающих к выво-
дам) наносится проводящее покрытие, которое затем за
земляется. . .
Применяют также метод, при котором микросхему
помещают в стандартный металлический корпус. В ми
кроэлектронике чаще Bcero используют RС-фильтры
или фильтры с относительно большими емкостями. ля
получеl!ИЯ небольших индуктивно.стей может быть ис-
пользовано входное сопротивление транзистора, имею-
щее индуктивньШ характер; однако опыт' применения
схем, ос:нованных на этом. принципе, пока невелик. Од-
НИм из направлений лабораторных исследований являет-
ся использование комбинаций некоторых материалов
с целью получения необходимых значений индуктивности.
8.6, ПОМЕХИ В АППАРАТУРЕ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ И В ЭВМ
Цифровые методы находят все большее применение
в технике связи, в обработке данных, в системах кон-
троля и отображения информации; COBpeMeHHЫ требо-
вания, предъявляемые в таких системах к скорости пере-
работки и прохождения информации, приводят к умень-
шению длительности импульсов и, следовательно, к
увеличению ширины их спектра. Это, в свою очередь,
обусловливает возрастающие 'трудности в подавлении
помех и защите от них.
Отличительной чертой циф ровоrо оборудования яв-
ляется возникновение ошибок в обрабатываемой инфор-
мации при появлении помех в линиях питания, управле-
ния или в сиrнальных цепях.
Цифровая аппаратура, содержаща большое число
полупроводниковых переключающих схем, может слу-
жить таКже источником помех. При этом у.ровень созда-
ваемых помех и степень восприимчивости этой аппара-
туры к пОмехам, воздействующим извне, зависят от
схемных решений, конструкции, способов установки и
моытажа, а также от близости источников помех.
I1ри проектировании и реа изации систем обработки
цифровой информации следует учитывать - требования
как к восприимчивости таких систем к внешним поме-
хам, так и. к интенсивности создаваемых ими помех.
Эти требования M.orYT быть выполнены с помощью за-
щиты цепей, особенно критичных к помехам, а также
общих схемцых методов: применения высокочастотных
помехозащитных фильтров, лоrики, обеспечивающей
минимизацию чувствительности и уровня создаваемых
помех.
В цифровой аппаратуре используется бинарное пред-
ставление информации в виде совокупностей нулей и еди-
ниц битов. Бит может быть представлен одним из
двух устойчивых состояний соответствующеrо бистабиль-
Horo устройства. При использовании таких цепей в си-
стемах обработки цифровой информации стремятся по
возможности снизить время перехода этих цепеft из од-
Horo состояния в друrое.
Бинарные узлы отличаются способностью восстанав-
ливать параметры импульсов и уровней, еслц эти им-
пульсы (уровни) претерпели искажения из-за воздейст-
вия шума, оrраничения полосы. пропускания или по
ДруrйМ: причинам. В такйх устройствах ДcJС1'атОчНО, чтобы
уровень информационноrо сиrнала превысил их пороr
срабатывания. В этом случае на выходе цепи появляет-.
ся сиrнал с практически неискаженными параметрами.
Однако именно это свойство цифровых устройств приво-
дит К ошибкам при воздействии помех.
Если помеха уменьшает уровень сиrнала ниже поро-
rOBoro или, наоборот, сама имеет уровень, превышаю-
щий уровень срабатывания, устройство воспринимает
это соответственно как полное исчезновение или появле-
ние лишнеrо информационноrо сиrнала. Для получения
больших скоростей переКJIючения используются схемы,
рассчитанные. на незначителыIеe уровни . сиrналов, что
приводит к возникновению импульсноrо шума переклю-
чения.
Помехи, возникающие в, цифровом оборудовании,
обусловлены rлавным образом большим количеством
узлов, переключающихся с высокой скоростью. Эти по-
мехи непосредственно связаны .с орrанизацией ЭВМ, ее
функциями, с синхронизацией и типом лоrики, на кото."
рой построена ЭВМ. ЭВМ может содержать очень боль-
шое число элементов, работа Koтopbix определяется
схемами синхронизации и представляет собой источник
(и рецептор) широкополосных помех. Поскольку сте-
пень влияния помех на устройства ЭВМ в значительной
степени Gпределяется типом выбранной лоrики, то от
помехоустойчивости этой лоrики сильно зависят ларак-
теристики конструкции ЭВМ, причем чем более помехо-
устойчива лоrика, тем менее критичным оказывается
влияние конструкции.
Наиболее часто перед разработчиками и конструк-
торами цифровой аппаратуры стоят следующие вопросы:
каковы должны быть шиН,ы питания и типы про-
водов; , -
разделять л:и «земли» для сйrнальных цепей И' для
экранов и корпусов или делать общую «землю»;
экранировать ли каждый цифровой модуль;
..:..... каковы требования к шкафной конструкции для
проектируемоrdоборудования;
необходима ли установка фильтров в цепях, выхо.
ДЯЩI:IХ из шкафа, в частности, в шинах питания.
В табл. 8. 1 приведены результаты испытаний интеr-
ральных микросхем, построенных на оенове различных
типов лоrики. Испытывались устройства с относительно
:r а (S л и Ц а 8.1
'"
Частота.. мrц ттл
Прп I пи
Уроаliи помехи, дБмкв/мrц
ДТЛ I Ртл' I лэс
ПРП I пи прп I пи прп I ли
0,05 1 65 61 53 51 58 57 60 48
1 15 50 40 40 33 40 32 45 29
15 30 38 44 34 46 25 34 20 25
3O 50 72 60 58 46 50 6 49 34
5().......70 57 60 37 51 (20) 32 31 32
70 90 46 54 37. 46 (20) (20) (20) 30
90 110 48 60 33 48 (20) (.20) (20) 31
llO l30 44 70 33 54 (20) (20) (20) 36
H O I 53 I 56 I 41 I 47 132 I 134 I 33
Среllнее по 55 44 30 34
диапазону
и по 'Сипу
помех
При м е ч а н и я. 1. ПРП помехи, раcnростраияющиеся по проводам:
пи помехи излучеиия. 2. Уровни ПРП измерены в выходиой линии пита
ния. 3. В первонсточиике, из KOToporo автором ааимствоваиа таблнца, не бы-
ли указаны единицы изменення пи. Более вероятно, что это дБмкВ/Мrц.
4. Значения в скобках приблизительно соответствуют пороry ЧУВСl'вительно
сти измерительных средс1"В. Действительные уровии, по видимому, меньше
указанных. 5. Зиак «минус», аоящий справа от средних значений, показы
вает, что действительные значення, по-видимому, ниже прнведенных в табли'
це (уровень помех не превышал пороrа чувствительности измернтельных
средств). 6. Напряжения питания устройств: +5 В ттл и ДТЛ. 5,2 В
лэс, +3.6 В Ртл.
.
большими амплитудами рабочих импульсов, содержа-
щие оrраниченное число микросхем, имеющие небольшие
размеры и оrраниченную длину ПрОБОДНИКОВ.
Из таблицы видно, что:
помехи, создаваемые интеrра.льными микросхема-
ми, имеют достаточно высокие уровни, поэтому выбором
соответствующеrо типа ЛQrики можно лишь уменьшить,
но не устранить их влияние;
лошка с эмиттерными связями (ЛЭС} является
достаточно быстродействующей, сраВНИМа с. резисторно-
транзисторной лоrикой (РТ Л) и создает наименьшие
уровни помех; .
транзисторно-транзисторная лоrика (ТТ Л) дает
уровни шума на 20 дБ, а. диодно-транзисторная (ДТЛ)
на 10 дБ большие, чему РТЛ и ЛЭС, поэтому ТТЛ наи-
менее приrодна для схем, в которых требуются НИЗЮIе
уро:вни шума.
Восприимчивость ключевых схем к шумовым поме-
хам характеризуется двумя параметрами: исправляющей
способностью и помехоустойчивоетью *>. ,
Исправляющая спос.обность ключевой схемыI опреде-
ляется как такой уровень импульса шума (в вольтах)
на входе этой схемы (находящейся в наиболее чувстви-
тельном к ПQмехам состоянии), которая вызывает ее
ложное срабатывание. Помехоу тойчивость ключа явля-
ется мерой ero невосприимчивос'J'И к шуму, создаваемо-
му друrими ключами:
Помехоустойчивость
Исправляющая способность '100%
Максимальный размах лоrическоrо сиrн.
Перекрестные помехи в цифровых устроЙствах MorYT
возникать либо. внутри микроqcем, либо во внешних по
отношению к ним цепях устройства, а также в кабелях
и разъемах.
Поскольку развязки в полупроводниковых интеrраль-
ыx микросхемах невелики, возможно возникновение
внутренних перекрестных помех за счет образования па-
разитных связей между входами и выходами . различных
ключей, размещеиных в одном и том же корпусе.
ОДЩ1М из средств уменьшения этих помех может быть
заземление незадействованных выводов микросхем или
подключение их к источнику напряжения смещения.
Шум, поступающий на вход ключа (имеющий обыч-
но форму дифференцированных импульсов, соответству-
ющих началу и концу информiщионноrо сиrнала), про-
никает на выход ИЛИ на друrие ero входы, не вызывая
срабатывания. Однако, пройдя через последовательный
ряд ключевых элементов, шум может быть усилен до.
TaKoro уровня, при котором произойдет ложное .сраба-
тывание одноrо из них, т. е. возникнет ошибочная ин-
форма ия.
*) Стандартизованные определения терминов «исправляющая
способность» (поisе margin) и «помехоустойчивость» (noise immu-
nity) приведены соответственно в rOCT 17657 72. «Аппаратура пе.
редачи данных (АПД). Термины и .определения» и в rOCT 19542 74.
«Машины выислительныы.. Помехи. Термины и определения». (Прu-м.
п ) .
В цифровых вычислительных системах находят iпи
рокое применение маrнитные материалы. Маrнитные
ленты, диски или барабаны используются во входных и
выходных устройствах в качестве средств накопления
информации, а маrнитные сердечники в сдвиrовых ре-
rистрах дешифраторах, буферных накопителях и блоках
памяти. Поскольку плотность маrнитноrо потока и масса
маrнитноrо .материала в названных носителях и устрой-
ствах невелики, последние оказываются весьма чувстви-
тельными к воздействию посторонних маrнитных полей.
Например, поле постоянноrо тока может вызвать пере-
ход всех сердечников устройства в одинаковое состоя-
ние, а поле переменноrо тока стереть записанную на
маrнитоносителе информацию. Скачки маrнитноrо поля
MorYT привести к появлению ложных или исчезновению
рабочих информационных импульсов. Поэтому системы,
rде используются маrнитные носитеJIИ информации, дол
жны быть надежно защищены от маrнитных полей.
Известно, что статический заряд, имеющийся на py
ках монтажника или оператора, может привести к поте-
ре работоспособности некоторых типов диодов и тран-
зисторов. Однако, коrда полупроводниковые приборы
уже установлены в изделие, влияние TaKoro заряда
блаrодаря относительно низкому сопротивлению це-
пей, в которые они включены, в значительной степени
уменьшается. НеСl>40ТРЯ на это, ухудшение работы ЭВМ
возможно .из за статическоrо заряда, накопленноrо на
пластмассовых кожухах блоков, в которых устанавли-
ваются лоrи-ческие узлы.
Поскольку в один модуль может входить несколько
функциональных цепей, в каждом модуле должен быть
установлен конденсатор развязки по питанию. Однако
и при наличии таких конденсаторов помехи MorYT воз-
никать из за токов, попадающих из земляной шины мо-
дуля в общую земляную шину устройства, а такж'е из за
сиrнальных токов, текущих через развязывающие кон-
денсаторы.
Высокая скорость перехода лоrических элементов из
одноrо состояния в друrое предъявляет серьезные требо
вания к источнику питания: Знание этой скорости по.
зволяет проектировщи'ку системы ориентировочно pac
считать допустимые емкость развязывающеrо конденса-
тора и сопротивление цепи «зе ля» системы.
В модулях, выполненных Б виде печатных узлов, для
цепи заземления почти всеrда требуется более одноrо
контакта модульноrо разъема.
Чувствительность цифровой системы к помехам в це.
пях питания или земли может быть определена с по
мощью введения специальноrо импульса помехи между
соответствующими шинами (Т. е. между общей шиной
«земля» или «питание» И контактами «земля» или«пи
тание» модуля). Так можно найти минимальные дли
тельность и амплитуду импульсов шума, которые при
водят к ложным срабатываниям цифровой системы.
Контроль ошибок в цифровой информации. появле
ние ложноrо или исчезновение информационноrо им-
пульса в коде цифровой системы искажает всю кодовую
комбинацию. Поэтому одной из задач системы является
распознавание ошибок в кодовых комбинациях и форми-
рование СИrRала наличия ошибки.
Во мноrих случаях цифровые устройства работают в
непосредственной близости от систем, использующих
импульсы большой мощности. Таковы различные радир-
локационные установки, которые являются потенциаль-
нымии источниками импульсных помех. Эти помехи MorYT
вызывать ложные срабатывания импульсной или потен-
циальной лоrики цифровых систем.
В цифровом оборудовании имеется ряд схем, отно-
ситеJJЬНО малочувствительных к сильным электромаrнит-
ным воздействиям, например предоконечные линейные
усилители, реле, инверторы уровня, эмиттерные повтори-
тели. С друrой стороны, имеются схемы, номинальный
размах входноrо сиrнала которых лежит в пределах
O,05 3 В. Такие схемы теряют работоспособность под
воздействием даже ,умеренных посторонних маrнитных
полей. Таковы схемы считьrвания информации с перфо-
ленты, усилители считывания с ЗУ на маrнитных cep
дечниках.
r лава 9
ОБЕеПЕЧЕНИЕ эме ПРИ' ПРОЕКТИРОВАНИИ Рэе
..
9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В проек'r разрабатываемоrо раД\Iоэлектронноrо: уст-
ройства рекомендуется включать специальный раздел,
подробно излаrающий пути выполнения требований
межсистемной и внутрисистемной ЭМС план обеспе-
чения ЭМС (ПОЭМС) *). Он составляется на основе дей-
ствующих технических условий, стандартов, норм, пра-
вил и друrих документов и определяет проrрамму
оБS):зательных работ, проведение которых обеспечит в
последующем высокую надежность работы данной ап-
паратуры при допустимом запасе на ЭМП. При этом в
ПОЭМС следует указывать возможные отклонения от
установленных требований,. еctlи они технически оправ
даны.
. Ранее при разработке такие требования к аппарату-
ре не предъявлялись. Однако оп!;>!т показал, что при co
временной насыщенности электронной аппаратурой это
необходимо, причем на выполнение требований к ЭМС
расходуется 5 10% стоимости радиоэлектронной ап-
паратуры.
в настоящее время в контракт (доrовор) на поставку аппара-
туры обязательно включаются ПУНКТ9I, оrоваривающие санкции за
отсутствие ПОЭМС или несоблюдение ero требований. Так, напри
мер, если разработчиком не предусмотрены все необходимые меры
для Toro, чтобы данное устройство обеспечивало нормы на ЭМП
при работе в системе, заказ!lик (приемщик) должен составить ре-
кламацию на невыполнение соответствующих требований.
Для надзора за выполнением ПОЭМС основная роль отводит
ся спецшiлистам по контролю ЭМС, обязанность которых 'Sаклю-
чается в обеспечении точноrо соблюдения установленных методов
и принципов ,контроля. При ЭТОМ в ПОЭМС указываются их права
и обязанности, а также оrрваривается необходимость орrанизации
курсов повышения квалификации и реrулярной консультативной
помощи в вопросах ЭПМ и ЭМС.
Монтаж и установку подсистем (компоновку комп-
лекса) следует выполнять персоналу, компетентному в
вопросах ЭМС. В противном случае при недостатке зна
ний и плохом контроле малоквалифицированный персо-
нал Mo eT, например, проложить пучок.. слаботочных
сиrнальных цепей рядом с мощными силовыми кабеля-
ми или провести СИrRальные цепи и силовые кабели со-
вместно через узкое отверстие.
. В ПОЭМС рекомендуется ввести следующие разде-
лы, порядок освещения которых не реrламентируется.
*) Несмотря на сомнительность непосредственноrо использования
в наших УС,JIовиях содержащихся здесь орrанизационных и финансо-
вых рекомендаций, они .'все же. MorYT представить интерес для уча-
стника и заказчика разраБОТJ<Ц сложных .r,щоrОФУНJ<циональных си-
стем. (Прuм. ред.) ,
Основные сведения. Обоснсвание поэме, erc назна-
чение, СфЕ:ра действия, используемые ТУ, нсрмы, стан-
дарты, термины, спределения,. аббревиатуры и т. д.
Руководство работами и ответственность. Схема cpra-
низации и план rрафик работ, псдразделения и ствет-
ственные испслнители по, отдельным устройствам; cpra-
низация кснтроля ЭМС; возмсжнссти и обязанности
субпсдрядчиков; план срrанизации семинаров псвыше-
ния квалификации. .
Основные параметры эмс. Выделенные рабочие ча-
ст<?Ты для данцсrс устрсйства или системы; мерсприятия
по, оrраничению. рабочеrо диапазона частот; пслоса прс-
пускания приемника; спсрные частоты и rармсники re-
нераторов; сбсснование фсрмы применяемых импульссв,
крутизны их фронта и спада, скважнссти; спектр излуче-
ния передатчиксв, минимизация мощности ИЗЛУЧеНия
и подавление erc паразитных компснентов; восприимчи-
вссть стдельных узлсв устрсйства.
Монтаж. Монтажная схема; пр складка и' разнос силс-
вых и сиrнальных кдбелей и цепей; принципы кабельнс-
ro экранирсвания.
Данные об отдельных устройствах и узлах. Типсвые
элементы, узлы и блски; метсды заземления; сбсснсва-
ние применяемых фильтров и их характеристики; взаим-
ное рас.'полсжение и разнос блсксв с учетом сриента-
ции электромаrнитных пслей; критичность' с тсчки зре-
Е:ия ЭМС отдельных узлсв, их экранировка и изсляция.
Конструкция и ее влияние.на уровень ЭМП. Выбран-
ные при проектирсвании металл, тип литья, характер
покрытия, rабариты, секцисннссть конструкции, метсды
устансвки и размещения узлов; устройство, вентиляци-
снных прсемсв и отверстий.
Дополнительные данные, обусловленные специфично
стью РЭС. Полная частотная матрица всех рабсчих ча-
стст прием ников, местных rетерсдинов, передатчиксв;
сценка влияния .потенциальных истсчниксв вэмп
мультивибраторов, коммутатсров, reHepaTcpoB синхро-
сиrналов, стрсбимпульсов и т. д.; сценка степени взаим-
Hcrc влияния псдсистем РЭС, в ссстав KOToporo вхсдит
более двух антенн, и рассмотрение сп?ссбсв снижения
этсrс влияния.
Методики и nporpaMMa измерений характеристик
эмс. Ссставляются на сснсве действующих стандартсв
и правил.
Основное содержание ПОЭМС конкретизируется ДBY
мя примерами для относительно простоrо устройства,
не удовлетворяющеrо требованиям BoeHHoro ведомства,
и сложноrо комплекса.
9.2. ПРИМЕР ПОЭМС пРостоrо .УСТРОйСТВА
Рассматриваются мероприятия по обеспечению ЭМС
двухканальноrо радиометрическоrо приемника с высо-
кой чувствительностью ( 165 дЕм), что обусловливает
весьма жесткие требования к допустимым rраницам вос-
приимчивости. Предполаrается ero широкое иСi-юльзова-
ние в военной и rражданской промышленности. Прием-
ник должен соответствовать техническим требованиям
на ЭМП и функционировать заданным качеством в
нормальных рабочих условиях. .
Конструкция и ее влияние на уровень ЭМП. Наруж-
ный кожух для размещения оборудования необходимо
проектировать цельносварным, .из металла с хорошей
проводимостью, что обеспечит экранирование и изоляцию
u I
от внешних электромаrнитных полеи, а также позволит
уменьшить уровень собственноrо излучения. Для уплот-
нения дверки в кожухе приемника используется зазуб-
ренная пружина на штифтах или, что более ПРЕщпочtл-
тельно, проволочная плетеная прокладка. Для ремонта
или подстройки предусматриваются окна. Если вал уп-
равления проходит внутрь кожуха, то длину втулки
следует выбрать такой, чтобы втулка служила предель
ным волноводом. Любое покрытие (покраска, [рунтовка
и т. д.) на соприкасающихся металлических. поверхно-
стях устраняется. Это обеспечит надежный электричес-
кий контакт. Для экранирования отверстий', в которых
установлены шкалы индикаторов, счетчики и т. д., .ис-
пользуется металлическая сетка. Рекомендуется избеrать
использоваI1ИЯ токопроводящеrо стекла.
В качестве экрана для вентилятора используется ме-
таллическая сетка. Неиспользуемые соединительные
riIезда должны закрываться колпачками.
Цепи питания. Поскольку линия питания переменноrо
тока действует одновременно. как среда передачи ПРП
от энерrосиловой сети и как приемная aHTeHH , на
входе силовых кабелей необходимо обеспечить фильтра
цию. Фильтр следует установить сразу же после ввода
кабеля)3 кожух приемника. Емкость фильтра должна
выбираться с учетом полной наrРУЗIШ цепи питан.ия (в
том числе КОНТРОДЫIO измерительными устройствами).
При этом падение линейноrо fIапряжения не должно пре-
вышать 2%. Част.ота среза фильтра должна быть по
возможности ниже. Поскольку ПЧ двухканальноrо при-
емника составляет 225 кrц, фильтр на входе силовой ли-
нии должен обеспечить на этой частоте затухание не ме-
нее 90 дБ. При этом предполаrается, что частота среза
фильтра составляет 10 кrц.
Вследствие - очень высокой чувствительности прием-
ника после фильтра необходимо обеспечить дополнитель-
ную развязку от помех из энерrосиловой сети. Так,
например, импульсы, обусловленные возможными пере-
ходными процессами в энерrосиловой сети, или помехи,
формируемые близко работающими электродвиrателя
ми, проникающие в оборудование через эквивалентную
прием ую антенну, MorYT быть причиной появления
пиков мощности порядка 100 ВТ (+50 дБм). Эта вели-
чина превышает чувствwельность приемника более чем
на 200 дБ ( 165 дБм '(+50 дБм'). Так как эффек-
тивное подавление переходных помех, паразитных сиr
налов и друrих видов ЭМП при помощи фильтров обыч-
но не .превышает 100 дБ,' необходимо использовать
раз.вязывающий трансформатор с ?лектр.остатическим
экраном. _
В проекте размещения монтажных проводав следует
предусмотреть полное разделение слаботочных цепей
(управляющих и контрольных сиrналов) и цепей пита
ния. Цепи питания по постоянному и .переменнОМу току
выполняются в виде скрученных экранированных пар
проводов. В этом случае переходные помехи сущеС'fвен
но уменьшаются из-за уменьшения уровня паразитных
маrнитных полей и исключения общих цепей по «земле».
Экран для силовых вводов должен заземляться на обо
их концах. Слаботочные цепи необходимо экраНИ}Jовать,
выполнять коаксиальным кабелем и заземлять на обоих
концах цепи.
Все монтажные пересечения должны проходить толь-
ко под прямым уrлом. Для обеспечения элеI<тр.остати-
ческой развязки внешние шланrи монтажных проводо"В
нужно .экранировать и заземлять на. обоих концах цепи.
Как для СI1rпзльных, так и для спловых выводов В ка-
честве обратноrо прпво.пд нельзя НСПОЛЬЗОВ ,ть ЭI<ран
или заземление.
. .
Входные цепи приемника. РассматриваемыЙ прием
ник может использоваться как в лабораторных, так и в
полевых условиях. При этом напряженность полп помех
в диапазоне ;) зоо Мfц может ДОСТИl'ать порядка
10 В/м. Если затухание, вносимое внешним кожухом
приемника, составляет 100 дБ, то внутри приемника на-
пряженность поля достиrнетI00 мкВ/м (40 дБМКВ/I\1).
С учетом .примерноrо значения aHTeHHoro факта АР==
== 40 дБ (M l) (см. вып. 1 данной книrи, с. 351 на си
ловые кабели, кабельные вводы или отдельные элементы
конструкции этим полем может наводиться напряжение
порядка.О дБмкВ ( 107 дБм при входном сопротивле
нии приемника 50 Ом). Таким образом, на входе прием
ника необходимо обеспечитn подавление помех в этом
диапазоне не менее чем на 60 дБ (например,.с помощью
ФНЧ).
В трактах ПЧ приемника трудно обеспечить подав
ление побочнеrо излучения rетеродина более чем на
100 дБ. При мощности сиrнала от rетеродина на входе
первоrо преобразователя частоты порядка неСIЮЛЬКИХ
милливатт соответствующий уровень ВЧ сиrнала дол-
жен быть более 100 дБм. Сравнивая это значение с
возможным уровнем проникающеrо паразитноtо излу
чения, получаем, что в предварительном усилителе необ
ходимо обеспечить усиление полезноrо сиrнала не ниже
60 дБ при подавлении побочноrо приема пор.ядка 70,
а еще лучше 80 дБ. Кроме Toro, для защиты от проника-
ющеrо излучения от РЛС необходимо одновременно
обеспечить подавление мешающих сиrналов на 100 дБ.
Измерения ЭМП. При ИЗМерениях ЭМП на стадиях
ма кетирования и лабор.аторн'ыlк экспериментов приемник
необходимо помещать внутри экранированноЙ камеры.
Все работающие поБЩIЗОСТИ энерrосиловые установки и
электромоторы вызывают скаЧIШ напряжения электри
ческой сети, которые искажают результаты измерений.
Кроме Toro, следует учесть, что. в данной местности рабо-.
тают три радиовещательных и два телевизионных пере-
датчика, расположенных в пределах 8 10 км от места
прове:П.ения измерениЙ. Необходимо предусмотреть экра-
нирование камеры. со следующими rабаритами: BbICOTZ
2,5 м, ширина 2,5 м, длина 4 м.
Стоимость однослойной камеры. вместе с фильтрами, вентиля
ционной установкой, освещением 11 источниками питания составляет
около 1500 долл. Вследствие орrаl\Ичешюrо бюджета даиной ком-
паиии и отсутствия у теХllическоrо персонаJJа необходимоrо опыта
рекомеидуется оrоворить в контракте проведение измерений на ca
мом начальном этапе. При этом примерная стоимость проведения
измерений восприимчивости к ЭМП в соответствии с. требованиями
стандарта MIL STD 461A составляет около 1300 долл. Полная
стоимость работ с состаВJJением отчетности будет равна около
2500 долл. Стоимость КОНТРОJJьно измеритеJJЬНОЙ аппаратуры, стен-
дов и обучения персонала измерениям ЭМП составляет около
100 'l'bIC. ДОЛ;JI. ,
9.3. . ПРИМЕР ПОЭМС ДЛЯ сложноrо КОМПЛЕКСА
Рассматривается примерное содержание поэмс
для сложноrо комплекса Ol1bITHOrO образца космиче-
ской системы «Зебра». В разработке участвует большое
число фирм поставщиков и .субподрядчиков, правитель-
ственных и частных инспекторов.
Основные сведения. В экспериментальной космиче-
ской системе «Зебра» предполаrается использование
как вновь. разработанных элементов, так и видоизменен-
ных или разработанных ранее для друrих космических
систем. Выполнение проекта должно обеспечить эмс со
вспомоrательной системой «Копернию> и планируемоЙ
наrрузкой. В основе поэмс лежат стандарты и техни-
ческие требования эм с отдельных элементов конструк-
ции, в том числе 11 вновь разработанных. .
Обязанности инженерно-те,хническоrо персонала, KOH
тролирующеrо эме. В обязанности инженера контроля
'эмс входит:
. объяснять требования к эмс в системе «Зебра»;
следить за выполнением поэмс и корректировать
ero;
контролировать соблюдение требований к уровню
эмп при разработке всей системы, отдельных узлов
и элементов и оборудования;
участвовать в заседаниях рабочих rрупп;
контролировать и утверждать проектно конструк-
торскую документацию (на всю систему и на оtдельныIe
ее узлы, блоки и т. д.) С учетом ее соответствия требо-
ваниям эмс;
формулировать требования к измерениям, утвер-
ждать методики В,сех измерений змп; руководить изме-
рениями эмп; .
анализировать и утверждать результаты измере-
ний эмп, проверять ТОЧНQСТЬ полученных результатов,
учитывать результап"I измерений с точки зрения их вли-
яния на эмс системы; после завершения измереНИII
:!)МП проверять и утверждать реkомендации по измене
нию проекта; ,
обеспечивать взаимодействие с субподрядчиками
ПQ вопросам эмс; . .
контролировать выполнение технических требова
ний, нзложенных в поэмс, всеми подведомственными
орrанизациями.и службами; .
учитывать отклонения параметров ЭМП от допус-
тимых значений и планировать мероприятия для устра-
нения этих отклонений.
Каждый субподрядчик контролируетЭМС соrласно
положениям соответствующеrо доrовора (контракта). .
Вновь разработанные устройства, УЗJIЫ или элементы.
Вновь разработанные устройства, узлы или элементы
должны COO BeTCTBOBaTЬ техническим требованиям, при-
веденным в Поэме. iI
Каждый из субподрядчиков, поставляющих узлы, обязан пред
ставить свОй ПОЭМС в rоловн)'-Ю орrанизацию для ero утвержде-
ния советом инженеров !юнтроля эмс. ЭТОТ проект должен coдep
жать подробное описание и проrрамму обеспечения ЭМС при раз-
работке соответствующих. устройств или оборудования. В поэме
на вновь р зрабатываемые устройства необходимо описать методы
проектирования, обеспечивающие требования общеrо поэмс. Bы
полнение этих требований обеспечит ЭМС как с системой «Зебра»,
так и' в будущем с друrими КОСмическими системами. Проверка
ЭМС вновь разработанных устройств должна контролироваться
представителями фирмы субподрядчика и rоловной орrанизации.
Каждый субподрядчик до начала из-мерений обязан предста-
вить в rоловную орrанизацию проrрамму измереиий ЭМП .для по-
следующеrо утверждения инженерами контроля эмс. Некоторые
измерения ЭМП MorYT рассм-зтриваться как прием очные испытания
для вновь разработанных устройств. '
Содержание проrраммы измерений ЭМС должно соответствовать
общим ,положениям. После завершения измерений субподрядчИl{
должен составить отчет,.КОТОРЫЙ проверяется и уТверждается служ-
бой контроля ЭМС rоловной орrанизаЦИIl. Затем оцениваются воз-
можности нормальиоrо функцион«рования устройства в эксплуатаци
ониых условиях. Если ero параметры не соответстВуют требованиям
'общеrо ПОЭМС и добиться TaKoro соответствия на практике' не
представляется возможным; то в rоловную орrанизацию на утверж-
дение службы контр'оля ЭМС необходимо представить запрос о вбз-
можностях изменения технических требований общеrо поэмс. В за-
просе следует обосновать необходимость изм€нения техНИческИХ тре-
боваиий, а такщ:е указать предполаrаемое взаимное влиянпе рассма-
. триваемоrо. устройства и друrих устройств системы.
Модифицированные узлы или устройства. При моди-
фикации существующих узлов следует . мак,симально
улучшать их характеристики ЭМС. Субподрядчик обя-
зан показать выполнение данноrо требования, а также
представить в rоловную орrанизацию на рассмотрение
службы контроля ЭМС рекомендации по улучшению xa
рактеристик поставляемых изделий. Результаты измере
ний параметров Э'МС переделанных. элементов необхо
Дима сравнить с параметрами этих же элемеwтов Д0
переделки. При этом возможны некоторые дополнитель
ные измерения, результаты которых следуеt представить
службе контроля ЭМС rоловной орrанизации для их
проверки и утверждения. Проrрамму измерений и отчет
необходимо представить до приемочных испытаний.
Определение опасных точек. Опасной точкой считает
ся часть любоrо узла устройства (системы), наиболее
ВОСПРИИl.vlчи ая к ЭМП. Система «Зебра» имеет ряд опас
ных точек, которые по ВОЗМОЖНОСти необходимо опреде
лить измерениями' на стадии проектно-конструкторских
работ или приемочных испьiтаний до выполнения комп-
лексных измерений. Если это выполнить невозможно,
опа.сные точки определяют, анализируя работу элемен-
тов и узлов, Измеряют ЭМП -n опасных точ ах после
выполнения кабельных соединений.
Инженер контроля ЭМС совместно. с разработчиками
должен составить перечень опасных точек.
Если при измерениях возникает опасность поврежде
ни элементов' изделия, то вместо экспериментальных
данных можно использовать теоретические результаты.
Результаты определения пороrа восприимчивости
опасных точек необходимо представить инженерам коНт-
роля ЭМС дЛЯ обобщения и определения rраниц. устqй
чивой работы.
Общие требования к беспомеховой работе. Техниче
ские требования к элементам и узлам с точки зрения
ЭМС должны вытекать из требований, предъявляемыIx
к системе в целом. Чтобы исключить MHoroKpaTHbIe по
вторения, в технических требованиях на элементы систе-
мы должны быть ссылки. на соответ вующие требова-
ния к системе в целом. Для обеспечения надежной рабо-
т.ы космической системы «Зебра» запас по уровню ЭМП
должен составлять не менее 6 д-Б. Это значение относит-
ся как к помt;\хам излучения, так и проводимости.
При измерениях необходимо обеспечить номинальный
режим работы системы (например, все передатчики си-
<;:темы должны работать со своими. антеннами). еобхо-
,димо предусмотреть возможное влияние ЭМП от KOHT
рольно-измеритеЛI НЫХ приборов.
Заземление. Этот раздел является одним из наиболее
важных в ПОЭМС. Необходимо предусмотреть единооб-
разие схем заземления и тщательный контроль за их
выполнением. Во всех устройствах следует проверять
выполнение технических требований к заземлению. Эти
требования следует учитывать и при переделке устрой-
ства. Кроме Toro, следует про' ерить ЭМС с узлами си-
стемы, которых переделка не коснулась. Параметры
вновь разработанноrо устройства должны. соответство-
вать. всем техническим требо.ваниям на заземление.
Схема заземлений в сиt"теме должна быть представлена
как составная часть проектно-конструкторской ДOKYMeH
тации.
Цепи .питания. Не рекомендуется в качестве обратно-
ro провода при подаче постоянноrо тока использовать
внешнюю оболочку или конструкцию кЬсмической плат-
формы.
В распределительной сети питания по постоянному
току используются батареи на 28 В. Каждая электриче-
ская цепь, подключаемая к распр делительной сети,
.изолируется от корпуса. Если кабельный монтаж ПОk
ностью отключен, минимальное сопротивление изоляции
по постоянному току составляет 1 МОм.
Напряжение вторичной распределительной системы
питания может быть стабилизированным ц нестабилизи-
рованным. Напряжение подается от центральноrо ис'.
точника питания или формируется отдельно Б соответ-
ствующем узле системы. Обратный ПрОБОД вторичной
распределительной системы должен изолироваться от
обратноrо провода первичной распределительной сети
и корпуса. Для элементов, работающих на частотах >
150 вТц, а также для. цепей, по которым проходят им-
пульсы с временем .нарастания < 10 мкс, допускается
подключение вторичной распределительной сети питания
по переменному току к шасси или корпусу. .
Соединения. В системе «Зебра» предусматриваются
соединения для выполнения следующих функций: -
защиты от накопления статическоrо заряда, кото-
рый может быть причиной ЭМП, а также .создает опас-
ность поражения обслуживающеrо персонала; кроме
Toro, вследствие периодических искровых разрядов .мо-
жет возникнуть опасность взрыва;
обеспечения однородной и стабильной поверхности
нулевоrо потенциала (земли) дЛЯ ВЧ схем;
обеспечения обратноrо провода для тока пробоя;
предотвращения искажений ВЧ. сиrналов (напри
мер, оrраничения, взаимной модуляции) в элементах
электронноrо оборудования.
Конструкция системы должна представлять малое
сопротивление дЛЯ ВЧ токов. Все блоки и элементы кон-
струкции, на которых размещается электронное обору-
дование и прокладывается первичная и вторичная рас-
пределительные сети (включая люки, решетки, заслонки
и т. д.), должны быть !:Jлектрически связаны. Сопротив-
ление постоянному. току любых механических соедине-
ний не должно превышать 10 мОм. Общее сопротивле-
ние постоянному току, измеренное между любыми двумя
точками конструкции, не д'олжно превышать. 50 мОм.
Секции для размещения блоков должны быть. скон-
струированы так, чтобы сопротивление постоянному то-
ку между соседними секциями не превышало 2,5 мОм.
Между любыми двумя соседн:ими кожухами или шасси
модеРНИЗИРQ.Банных или дополнительно введенных узлов
оборудования сопротивление постоянному току также не
ДОШI НО превышать 2,5 мОм.
Изолированные проводящие элементы, имеющие ли-
нейные размеры более 7,5 см, которые являются состав-
ной частью системы и подверrаются трению (например,
протекающей жидкостью), MorYT накапливать статиче-
ский заряд. Такие элементы должны быть механически
соединены с конструкцией. Сопротивление соединения
(в сухом состоянии) не должно превышать 1 Ом.
Максимальное сопротивление постоянному току меж-
ду любыми двумя точками антенной конструкции не
должно превышать'2,5 мОм. .
Наилучшая связь осуществляется при непосредствен-
нам контакте металлических 'поверхностей соединяемых
элементов. Если непосредственный контакт. обеспечить
нельзя, то используется соединительная перемычка, вы-
полН:енная из меди или медноrо сплава. Применять оп
летку в качестве соеДЮIИтельной перемычки не допуска-
ется. Максимальное значение отношения длины К ширине
соединительной перемычки не должно превышать 5: 1.
Соединительную перемычку можно приваривать или за-
креплять болтами, но в любом случае она должна иметь
непосредственный контакт с поверхностью соединяемоrо
элемента конструкции. Защитное электропроводное по
крытие наносится на соединение при .окончательной OT
делке для предотвращения окисления и защиты поверх-
ности стыка.
Методы применения соединитеЛЬНI:Jtх перемычек дол-
.жны быть представлены в чертежах, которые проверяют
ся и утверждаются инженером контроля эмс. Чтоqы
обеспечить надежную электрическую связь между coe
диняемыми металлами и избежать rальванической или
электролитической коррозии, их следует выбирать. с уче
том электрохимической близости и необходимости све-
дения 'к минимуму возможности корр.озии. Если тем не
менее коррозия возможна, то из коррозируемоrо метал
ла следует выполнять леrко заменяемые элементы
(перемычки, шайбы, прокладки) . Естественно, что
сменяемым узлом не должна быть несущая конструкция.
Кабельный монтаж. При проектировании монтажной
кабельной схемы необходимо свести к минимуму воз
можность появления помех, обусловленных ларазитноЙ
связью. Эффективность постр.оения схемы кабельноrо
мо.нтажа зависит от длины кабеля, экранирования раз-
личных цепей и их раз.носа.
. При построении монтажной схемы следует учитывать
деление проводов на классы *>. .
1. Провода, по которым проходит постоянный ток
свыше 1 А (в переходноМ- или стационарном режимах);
провода, соединяющие реле или соленоиды; проводка
первичной распределительной сети питания.
2. Провода, по которым проходит ток O,05 1 А; це-
пи, по которым передаЮТGЯ дискретные сиrналы.
3. Цепи, по которым проходят токи или подается
напряжение с низким уровнем; цепи, к которым подклю-
чены чувствительные узлы; сиrнальные цеfШ и цепи
подключения контрольно измерительных приборов.
. 4. Провода для средств воспламенен.ия. . .
По возможности следует избеrать прокладки в одном
жrуте проводов разных кшiссов. Изоляция жrутов каж-
цоrо класса определяется инженером контроля эмс.
Все коаксиальные кабели, связанные с передатчиком,
относятся к одному классу. Жrуты проводов разных
классов необходимо разделять. Если из-за оrраничен-
ности места это сделать не удается, то разделение вы-
*) Существуют и друrие принципы деления на классы (см. rл. 3).
полпяется сразу же после прохождения кабелем зоны с
оrраниченными rабаритами.
По возможност-И монтажные кабели следует распола-
raTb вплотную к поверхности несущей конструкции. При
этом сводится к минимуму паразитная связь за c eT со-
кращения размеров ЭКвI:Iвалентных витков. Монтажные
жrуть! следует закреплять на элементы конструкциЙ не-
проводящими хомутиками с минимальным шаrом между
ними. При этом сводится к минимуму вероятность про-
.извольной rенерации колебаний, обусловле»ной возмож-
ным перемещением щ)оводов относительно несущей
конструкции.
Медная луженая экранирующая оплетка является
эффективным средством защиты от электрических полей
-и электромаrниц!ых ПjlОСКИХ волн. Эффективность такоЙ
защиты зависит от степени покрытия. каб ля ОП!lеткой
и конструктивноrо выполнения замыкающих концов
экрана: Эффективность экранирования можно повысить
при использовании нескольких оплеток. Оплетка из мед-
I-Ioro провода не уменьшает влияние маrнитноrо поля
и для этой цели не используется.
Основной метод уменьшения воздействия маrнитноrо
поля состоцт в скручивании прямоrо и обратноrо про-
водов потенциально уязвимых или излучающих участ-
.ков цепи.. Как лравщlO, при скручивании двужильноrо
кабеля шаr скрутки должен COOTBeTCTBOBa TЬ пятикрат-
ному . диаметру кабеля, при скручивании. трехжильно-
ro восьмикратному диаметру. и для кабеля с жилами,
свитыми в четверки, двенадцатикратному диаметру.
Если для нескольких сиrнальных цепей. или силовых
кабелей используется один обратный ПрОЕОД ( на прак-
тикеэтоrо следует избеrать) , то для Hero рекомендуется
применять скрученный мноrожильныЙ I\:абель или про-
кладку. параллел:ьных обратных проводов. Для цепей,
восприимчивых. к воздействию электромаrнитноrо поля
или ero излучающих, необходимо использовать экраци-
рованный кабель со скрученной. парой проводав. Если
ПО условиям работы кабель необходимо разме}:тить в
области силы-Irоo маrНИТlщrо поля, то оплетку следует
выполня'(ь из маrнитопроницаемой тесьмы. По возмощ-
ности следует избеrать использования одножильноrо
экранированноrо провода, кроме коаксиальноrо.
Экранирующую оболочку кабеля длиноЙ более 15 см
необходимо заземлять с обеих сторон. Эта оболочка. дол-
жна по возможности плотно прилеrать I< центральной
жиле. Суммарная длина вывода с учетом дли:tlы соеди
нителя (разъема) '1-1 ввода в элемент не должна пре ы
шать 10 см. Число соединяемых в одной точке кабельных
экранов должно быть минимальным и не превыщать 5.
В противном случае это число соrласовывается с инже
неiюм контр'оля эмс. .-
Токи, протекающие в экране ОДНОЖИЛЬНоrо провода,
MorYT возбуждать ЭМП -в центральном проводнике. В
этом случае для устранения наводок одножильный экра-
нированный кабель следует заменить скрученной экрани
рованной парой проводов (вторая жила должна исполь
зоваться в качестве обратноrо провода) или использо
вать кабель с двойным экраном. При этом внутренний
экран должен на одном конце соединяться с обратным
проводом и заземляться. Заземление рекомендуется дe
лать со стороны подключения наrрузки.
Экраны не используются в качестве обратноrо ПрQ
вода в сиrнальных или силовых цепях. Искл.ючение со.'
ставляет коаксиальный кабель.: Контролирует выполне
иие соответствующих требований инженер контроля
эмс. -r _
Штепсе;JJьные разъемы и соединители. После чистовой
обработки соединители и разъемы должны иметь прово
дящую поверхно ть для надежноrо контакта по всему
периметру (3600). Максимальное значение сопротивле
ния постоянному току между телом штепселыюrо разъе
ма и шасси Ije должно превышать 10 мОм.
Для силовых кабелей и монтажных цепей разноrо
класса необходимо !1редусмотреть отдельные соедини
тели, для подключения экрана отдельные штырьки;
по крайней мере один штырек должен соединяться с.
шасси и землей.
Размеры отверстий для монтажа соединителей не
должны быть больше допустимых. Если существует опас
ность проникновения ЭМП между соединителем и шас
си, необходимо использовать противопомеховую ВЧ
прокладку (вставку).. Материалы и. компоненты, пред
назначенные для подавления электромаrнитных помех,
ДОJIЖНЫ утверждаться инженером КQНТроля эмс.. Следу
ет избеrать использования таких материалов, как рези-
на, войлок, фетр, стекло, эпоксидные смолы, если шi. это
нет особоrо разрешения пнженера !<оптроля эмс.
Переходные процессы. Лlобая индуктивная наrрузка
при резком уменьшении проходящеrо по ней тока может
бытьдричиной появления значительных импульсов вы-
cOKoro напряжения. Импульсные пики' напряжения
можно ослабить параллельным подключени. м rасящих
цепей. Следует замеТИТl?, что rасящие цепи. MorYT не
обеспечить необходимую степень подавления импульсов
напряжения и rармоник, обусловленных переходным
процессом. Цепи п.одавления . следует располаrать по
возможности ближе к зажимам индуктивной катушки.
Для ослабления влияния переходнЫх процессов в
переключателях или реле между их контактами в непо-
средственной близости следует подключить RС фИJiьтры.
Таким образом можно уменьшить ЭМП, возникающие
вследствие как возможной вибрации контактов, так и
появления дуrи при их размыкании.
Особое внимание следует уделить уменьшению вос-
приимчивости к ЭМП узлов, Б которых возможны не-
стационарные ЯВJIения, в частности, предназначеН!fЫХ
для обработки. цифровых импульсных последовательно-
стей. Не рекомендуется применять устройства, критич-
ные к времени нарас.тания поступающих импульсов.
Возможность ложноrо срабатывания исключают сле
дующими способами: .
подачей цифровоrо сиrнала через элементы И,
использованием детерминированной кодовой по-
следовательности (снижается вероятность сбоя. от им-
пульсов помехи); .
'выключением или заземлением входов сиrнальных
цепей, не работающих в данный момент. .
Земляные шины в цифровых устройствах и взаимно
связанных печатных платах рекомендуется выполнять
из жесткой медной фол'ии. При исполь овании таких
шин уменьшаются паразитные индуктивность и возмож
ная разность потенциалов на общем заземлении.
Если непосредственную связь типа металл металл
(т. е. корпусов или шасси подсистем) осуществить невоз-
можно, то около входноrо разъема силовоrо кабеля со-
ответствующей подсистемы рекомен1Lуется разместить
специальные скобы захваты для соединения с корпу-
сом. Выполнение соединительнЫх связок обязан прове-
рить и :утвердить инженер контроля эмс.
Индуктивные катушки фильтров рекомендуется по
мещать ближе к ИСТОЧI1икам помех. Для уменьшения
уровня П9мех проводимости в цепях печатных плат сле
дует использовать ферритовые шайбы и развязываю-
щие конденсаторы. Для развязки цепей печатной платы
l:f шасси также необходимо включать конденсатор. В
развязывающих цепях ВЧ поляризованные и тант лО-
вые конденсаторы не применяются. Все фильтры с co
средоточенными параметрами нужно проверять Ha Ha
личие ударноrо контура пода ей на их вход ступенчато
[о напряжения.
, Для частот более- 10 мrц в разъеl\1ах следует исполь
зовать миниатюрные фильтры.
Экранирование. Для обеспечения 'надежноrо экрани-
рования необходимо соблюдать. следующие правила:
все отверстия в металлическом листе с диаметром
более 1 см следует закрывать экраном или волновоiщо-
сотовым аттенюатором, который должен иметь хороший
контакт с металлическим листом по всему периметру;
суммарная площадь отверстий диаметром более
5 см, образующих 'перфорированную металлическую по
верхнасть, не должна ч)Ставлять больше 50% полной
площади металлической поверхности;
между соединяе ыми поверхностями следует YCTa
навливать специальные ВЧ п-ротивопомеховые про кл ад-
ки или BCTaBKtI из проводящих материалов толщиной не
менее 10 мм с допуском на мехаfщческую обработку не
более 0,1 мм или специальные фланцевые соединители.
Общие требования к электрическим характеристикам
узлов системы. Полоса пропускания каждоrо узла долж-
на обусловливаться спектром полезноrо сиrнала. Необ
ходимо оrраничивать использование транзисторов СВЧ,.
переключателейс большим быстродействием и друrих
широкополосных компонентОВ. По возможности следует
применять импульсы с большим временем н.арастания
фронта и соответственно схемы с минимально возмож-
ноЙ скоростыо обработки импульсов. Чувствительность
в пределах каждоrо блока должна оrраничиваться п6
poroM, необходимым для обеспечения нормальной рабо
ты, и не должна превышать ero. Пороr срабатывания
триrrеров должен быть по возможности выше, чтобы
избежать влияния шума и переходных процессав. KOM
плексное выходное сопротивление следует выбирать
минимальным, по крайней мере менее 1000 Ом.
Предпочительно применение устроЙств с симметрич
ным включением, дифференциальных УСИ.l\ителей и т. д.
ОбратныЙ земляной провод необходимо скручивать
с сиrнальным, если длина цепи превышает 15 см.
Источники питания отд льных узлов peK9MeHдyeT 51
размещать в экранированных секциях в пределах этих
же узлов. В непосредственной близости необходимо MOH
тировать штепсельный разъем цепи питания. В цепи
питания секции следует устанавливать фильтр нижних
частот для подавления ЭМП, возникающих как вне, так
и внутри данноrо узла .
Уровень помех проводимости в сиrнальных или KOH
тральных цепях и соответствуlpЩИХ обратных пррводах
должен быть по меньшей M€pe на 6 дБ ниже пороrово
[о. Пороrовым считается уровень, при котором. в данной
цепи начинают искажаться характеристики. Пороrовые
значения должны устанавливаться совместно инжене
рами контроля ЭМС и конструкторами соответствующих
под систем или цепей.
Для однократных переходныIx ПРОЦЕ ссов (т. е. при
однократном включении или переключении) , возникаю-
их в цепях или элементах при импульсах > 3 В, дo
пустимое значение отношения dU/dt 300 В/мкс. .
Помехи излучения. При измерениях помех излучения
учитываются паразитное излучение передатчика, излуче
ние, обусловленное переходными процессами, а. также
излучение широкополосных ЭМП. Не учитывается излу-
чение антенны.
Восприимчивость к помехам проводимости B силовых
кабелях. Характеристики элементов системы не должны
ухудшаться IlрИ подаче в ц.епь питания испытательных
сиrналов. При этом пороrи восприимчивости следует
определять в опасных точках, перечисленных в проrр'ам
ме измерений.
Для измер@-ний Помех в диапазоне 20 [ц 50 KrlI..
используется синусоидальное напряжение, подаваемое
последовательно с реrулируемым или нереrулируемым
осцовным на любой силовой вывод (положительный,
отрицательный, нейтральныЙ). Это ИЗJY[ерение следует
выполнять, даже если нельзя обеспечить необходимое
измерительное напряжение на наrрузке 0,5 Ом при мощ
насти 50 Вт.
В диапазоне 50 кrц 400 мrц в качестве измерп
тельнОrо используется синусоидаЛЬНое напряжение .С' эф-
фективным значением 1 В от источника с сопротивле-
нием 50 Ом. Испытательное напряжение подключается
между обратным проводом цепи питания по постоянно-
му току и шасси или к силовому вводу измеряемоrо
устройспщ. .
Устойчивость к воздeliствию переходных процессов
определяется подачей в цепь питания постоянноrо или
пеRеменноrо тока импульса положительной или отрица
тел ноЙ полярности от источнпка эперrШI 30 мДж.
KpOMe Toro, не должно сказываться влияние маrнит
Horo поля, .обусловленноrо импульсами тока .амплитудой
20 А (или от источника энерrии 30 мДж), частота сле
дования которых должна изменяться от 2 до 200 rц.
Восприимчивость к поМехам излучения. Не должны
ухудшаться характеристики элементов в диапазоне
частот 14 кrц 1 О rrц при воздействии электромаrнит-
Horo поля с напряженностью 1 В/м.
Монтаж эл.ектровосnламенителей (ЭВ). ДЛЯ предот-
вращения срабаТ IБания, обусловленноrо воздействием
электромаrнитных полей или влиянием друrих устройств,
монтаж цепей ЭВ необходимо' выполнять скрученным
экранированным кабелем. Допустимое сопротивление
постоянному току между экраном ЭВ и шасси составля
ет не более 10 мОм.: Экран ЭВ должен заземляться как
с обоих концов, так и в промежуточных точках и не
иметь разрывов. .
Кабели дЛЯ ЭВ следует размещать на расстоянии не
менее 10 см от всех друrих кабелей и по возможности
дальше от элементов, восприимчивых маrнитным по-
лям. Кабели дЛЯ ЭВ, ПО которым сиrналы проходят од-
новременно, Mory't прокладываться в общем жrуте. Фи
зически разделять следует только кабели ЭВ, которые
передают сиrналы со сдвиrом по времени. Каждый
кабель должен иметь отдельный разъем.
Экраны кабелей телеметрических и контрольных уз-
лов, связанных с ЭВ, необходимо также заземлять с обо
их концов. Источник Питания следует подключать K ЭВ
при помощи отдельноrо кабеля, Устройства, непосред-
ственно не связанные с ЭВ, не должны иметь общий
источник питания по постоянному току. Обратный ПРОВОД
силовоrо кабел'я нельзя заземлять на шасси или Hecy
щей конструкции системы. Допускается только одно со-
единение между батарейным ИСТОЧНl:fКОМ питания. ЭВ
и заземлением системы.
Цепи, связанные с зажиrанием ЭВ, необходимо Ha
дежно изолировать от всех друrl:jХ цепей и элемеНТQВ.
I:-Iеобходимо предусмотреть надежную изоляцию между
цепями телеметрии и контроля и силовыми кабелями
. ЭВ. Если между этими цепями .должен быть непосред
ственный контакт; в цепях телеметрии (как можно бли
же к месту общеrо контакта) следует установить ФНЧ.
Прерыватели и переключатели в цепях следует шунти
ровать помехоподавляющими цепочками.
. При монтаже ЭВ не рекомендуется использовать Ma
териалы, на которых возможно накопление статическоrо
заряда элщ{тричества. Необходимо использовать ин
струмепты, изrотовленные из цветных металлов. При
работе с инструментами из цветных металлов опаСiЮСТЬ
появления искрения значительно меньше, чем при рабо-
те с инструментами из черных металлов.
. Контрольно измерительные приборы (КИП). Необхо-
димо обеспечить ЭМС КИП и электронноrо оборудова-
ния космической системы.
Рекомендуется избеrать объединения обратных за
земляющих ПРОВОДОВ для уменьшения длины кабеля и
сокращения числа правадов. Сопротивление 'ПОСТОЯНltо
му току Между за::tемлением КИП и силовыми или сиr-
нальными цепями должно быть .1 МОм.
Во избежание возникновения паразитных взаимо
действий необходимо предусмотреть раздельные источ
ники питания дЛЯ КИП и космической системы. Для
,кип рекомендуется использовать симметричную схему
распределительной сети, питание по переменному току
с нейтральным проводом, изолированным 0'1' шасси, при
чем каждый обратный провод цепи постоянноrо тока
ДQлжен скручиваться с прямым проводом. При помощи
трансформаторов развязки необходимо ПО!1НОСТЬЮ изо
лировать источники питания по постоянному и перемен
НОМУ току. Устранять электростатическую связь между
первичной и вторичной обмотками развязывающеrо
трансформатора следует с помощью заземляемоrо элек .
тростатическоrо экрана. Для предотвращения возмож
насти насыщения сердечника трансформатора и иска
жения формы тока наrрузка во вторичной обмотке не
должна превышать 7,5% от номинальноrо значения.
Предпочтительна параллельная схема реrулировки BЫ
ходноrо напряжения, поскольку при нем ypO HЬ помех
значительно меньше, чем при последовательной схеме.
Все 'переключатели и прерыватели следует снабжать
помехоподавляющи..ми цепями. Все. эле.менты блока пи
тания (включая трансформаторы, выпрямители и схемы
реrулировки) необходимо помещать в экранированный
отсек. Уменьшить излучение маrнитноrо поля элемента
ми источника питания мощностью более 1 ВТ можно с
помощыо кожуха из .!Iистовой стали. Для уменьшения
импульсных выбросов рекомендуется использовать шун
тирующие безынерционные диоды.' .
Поверхность кожуха экрана КИП должна быть
эквипотенциальной. Рекомендуется использова»ие цель
носварной. конструкции, допускается крепление IlPl'! по
мощи болтов, но при этом необходимо. обеспечить на-
дежный контакт между проводящими поверхностями.
Все проводящие элементы конструкции должны быть
электрически связаны. Максимальное значение сопро-
тивления постоянному току между любыми точками Me
таллической кощ:трукции не должно превышать 1 О мОм.
Следует избеrать использования болтов в качестве эле
ментов электрической связи. Электрическую связь между
элементами, входящими в стойку; по возможности следу-
ет обеспечить при помощи непосредственноrо контакта
металл металл. Выдвижные шасси со скользящим
контактом необходимо f:!аземшrrь при помощи медной.
ленты с луженой оплеткой, которая обеспечивает pe
зервное заземление при выдвижении шасси. Земляные
перемычки между стойками. рекомендуется изrотовлять
из жесткой медной ленты. Крепитьперемычки лучше
несколькими небольшими болтами, чем одним большим.
Параметры элем нтов КИП, расположенных вне
стойки КИП, таl):же должны соответствовать изложен-
ным требованиям. Использовать покупные КИП, пара
метры которых этим требованиям не соответствуют,
допускается только с. разрешения инженера контроля
ЭМС. ' .
Контроль за уровнем ЭМП. Необходимо обеспечить
заданный запас по уровню, ЭМП на работу в обычных
эксплуатационных условиях каждой из подсистем KOC
мичецюй' системы «Зебра». Запас по уровню ЭМП дЛЯ
обеспечения надежной работы (6 дБ) необходимо опре-
делSlТь в опасных точках с учетом эффектов, возникаю
щих при включении и выключении оборудования. Эти
измер.ения следует выполнять в соответствии с планом
измерений, утвержденным инженером контроля. эмс.
Измерять ЭМП сл.едует в точном соответствии с пла-
ном системных измерений на всех стадиях испытаний.
План пр'оверяется п утверждается инженерным персона
лом контроля ЭМС космической системы «Зебра»;
При проведении измерений предусматривается про
верка как соответствия техническим требованиям, так
и обеспечения эмс всех элементов космической систе
мы.
Для каждоrо элемента" II для всеЙ системы в целом
предусматривается план измерений ЭМП и определения
эме. В.плане измерений необходимо привести:
. номенклатуру изделиЙ и режимыI раб.оты испы-
TyeMoro образца;
описание окружающей среды и условий размеuiе
ния образца (космос, лаборатория, безэховая камера,
экранированный кожух);
измерительные частоты (в том числе модуляцион
ные ча,СТОТЫ выходных паразитных сиrналов) воспри
имчивость. к ЭМП и предполаrаемый уровень продуктов
взаимной модуляции; .
режимы. работы иепытуемоrо образца и. измерениЙ
парамеТрОБ оборудования при отсутствии экранирования
(соrласно требованиям Федеральной комиссии связи или
отдела аэронавиrации Международнщ'о союза электро-
связи); - .
требования к наrрузке, фильтрам, эквиваленту
антенны, имитатору сиrналов и т. д., техническое описа-
ние элементов с учетом таких параметров, как коэф-
фициент стоячей волны, степень развязки; потери, диа
пазон рабочих частот;'
методики измерений и критерии определения
ухудшения рабочих характеристик при измерениях вос-
приимчивости к ЭМП;
предполаrаемую точность . измерений с учетом
внешних эксплуатационных условий;
подробный перечень КИП.
Для каждоrо из элементов и всей системы в целом
предусматривается отдельная методика измерения ЭМП.
Методики должны утверждаться инженерным персона-
лом контроля эмс до.' начала измерений. В методики
измерений как минимум необходимо включать следую-
щее:
этапы и схемы проведения измерений (эти доку-
менты должны быть иллюстрированы фотоrрафиями,
чертежами, диаrраммами); . .
основные рабочие характеристики КИП (напри-
мер, переходное сопротивление пробникоI3 тока, деЙству
ющая высота измерительной антенны);
методы и даты последне калибровки КИП, преk
полаrаемая точность каждоrо измерения. .
Рекомендуется использовать мноrоканальное конт-
рольное оборудование, реrистрирующее параметры . и
время подачи испытательноrо сиrнала. Параметры КИП
должны обеспечить возможноС1:'Ь измерений в точном .со-
ответствии с методиками.
При измерениях космическая система размещается
в центре экранированноrо поме"щения на специальной
арматуре или подвешивается при помощи непроводящих
растяжек. Коэффициент .отражения материала, из кото-
poro изrотовлена камера для безэховых измерений, в ра-
бочем диапазоне частот не дол ен п-реВ Iшать 25%
( 12 дЕ) от соответствующеrо значения для поверхно-
сти космической системы. Экра.нирование и фильтрация
должны обеспечить в помещении уровень ПО}\1ех прово-
ДИМQСТИ и излучения не менее чем на 6 дБ ниже пороrа
чувствительности КИП. Все внешние кабели, соединяlO
щие КИП и космическую систему, должны надежно. эк-
ранироваться и подключаться у входа в камеру через
фильтры или коаксиальные разъемы. Крепление косми-
ческой системы, арматура КИП и экран испытательноrо
помещения должны связываться перемычками, причем
сопротивление постоянному току не должно превышать
2,5 мОм. В методиках измерений ЭМС и отчетах о ре-
ультатах- -измерений должны быть отражены способы
обеспечения связок е соответствующими чертежами и
фотоrрафиями. .
Для получения ПОЛНЫх данных необходимо проверить
обеспечение ЭМС во всех рабочих' режимах системы
(например, при -подrотовит льных работах, на стадии
запуска, при развертывании систем в полете). Рекомен-
дуется' по возможн:ости максимально испытать автоном-
ный режим работы подсистем, а также моделировать
реальные эксплуатационные условия. В результате ис-
пытаний может, например, потребоваться включение до-
полнительных конденсаторов и друrих элементов в ка-
. бельных ящиках. Кабельные ящики, соединенные с экра-
ном измерительноrо кабеля,' нельзя _ подключать к
внешнему заземлению.
Если пороrовая восприимчивость не реrистрируется,
то необходимо либо увеличить восприимчивость не Me
нее чем на 10 дБ, либо добавить в линию помехи с МОЩ
ностью на 6дБ выше измёряемоrо значения. Qсобенно
важно обеспечить отсутствие влияния помех в телеме
трических системах. .
Помехи, обусловленные' переходными процессами.
необходимо контролировать только как функцию BpeMe
ни. Измерительное оборудование, используемое дЛЯ KOH
траля переходных процессов, должно обеспечит!; полосу
пропускания КИЯ 10 100 мrц. При определении за
пас по уровню ЭМП для обеспечения надежноi;l работы
следует принимать во внимание условия проведения
измерений. Так, например, отключение элементов, свя
занных с опасными точкам , может повысить пороr BOC
приимчивоv.ти исследуемоrо о/стройства до недопусти
Moro.
Во время измерений помех излучения все подсисте
мы антены должны работать, а ко.смическую Cl'l;CTeMY
необходимо развернуть (при свернутой системе ее по
верхнасть обеспечивает затухание для помех излучения
более 6 дБ). '
.Оц нить работу системы в среде с' высоким уровнем
помех излучения можно при помощи внешнеrо источника
ЭМП. Уровень ЭМП от источника следует уменьшать до
тех пор, по а система не станет работать нормально.
Этот уровень ЭМП необходимо зареrистрировать.
При измерениях электрич скоrо сопротивления свя
зок необходимо проверить выполнение установленных
технических требований. Измерения сопротивлений не
должны совпадать по времени с измерениями ЭМП. He
которые из них можно выполнять во время сборки, так
как в э1'о время обеспечивается более леrкий доступ
к 'контрольным точкам. Последнее .следует четко oroBo
рить в'методике на сборку. В плане измерений указы-
ваются методы контроля и ..измерений сопротивлениЙ
электрических связок, в том числе выполняемые во вре-
мя сборки. Необходимо измерять сопротивления соеди-
нителеЙ между кожухами, монтажными панелями и
элементами конструкции.
При измерениях каждый элемент кострукции необ
ходимо соединить с заземлением так же, как и в сис-
теме. Прокладка и взаимные соединения кабелей долж
вы соответствовать рабочим режимам системы.
Измерять помехи проводимости между элементами
и монтажными кабелями следует с !",омощью специаль-
Horo измерительноrо кабеля, предусмотрев возможность
подключения конденсаторов емкостью по 10 мкФ К про-
веряемым кабелям или отдельным монтажным прово
дам. Длина измерительноrо кабеля составляет прибли
зительна 60 см. При подключении реальных источников
питания или наrрузки конденсаТQРЫ не используются.
В некоторых . случаях подключать такие конденсаторы
нельзя, таli как их зарядный ток может повредить про
веряемый опытный образец. Кроме Toro, .суммарный
реактивный ток может существенно изменить уровень
переменноrо тока, потребляемоrо от источника -питания.
В таких случаях необходимо применять друrие методы
моделирования низкоrо. сопротивления источника пита
ния. При измерениях помех излучения схема кабельных
соединений не должна нарушаться, 'а конденсаторы не
подключаются.
При измерениях электронное оборудование следует
наrружать на реальную (или ей эквивалентную) наrруз
КУ. .Испытательные сиrналы должны максимально co
OTBeTCTBqBaTb реальным. Напряжение источника пита-
ния на входных: зажимах должно находиться в. преJ!е-
лах, указанных в ТУ. Восприимчивость РЭС к помехам.
проводимости на звуковых частотах необходи 1О прове
рять как при минимальном, так и при максимальном
рабочем напряжении. При всех друrих измерениях сле
дует устанавливать номинальное. рабочее напряжение.
. Прием() сдаточные испытания. На этом этапе обяза
тельны следующие измерения (выполняемые по стандар-
l'изованным методикам с учетом конкретных технических
требований к рабочим характеристикам элемеНТDВ):
уровня помех проводимости, возникающих в линиях
питания (в том числе от одноразовоrо переходноrо про
цесса), а также в сиrнальных и контрольных цепях;
уровня помех излучения ОТ возможных источников; BOC
приимчивости линий питания к помехам проводимости;
восприимчивости элементов и устройств к помехам из
лучения (к электромаrнитным полям); восприимчивости
кабелей (в том числе линий питания) к переходным
-процессам;
сопротивлений: конструкции защитноrо кожуха,
между кабельными разъемами и кожухом, меж у кожу
хам и элементами монтажа, изоляции. '
Напряжения пульсации измеряются с помощью
широкополосноrо осциллоrрафа. Чтобы устранить влия
ние основноЙ частоты и первых пяти rармонических
составляющих цепеи nepeMeHHoro тока на результаты
измерений, можно использовать заrрадительные фильт
ры. Помехи из за переходных процессов, вызываемых
однократным включением, контролируются широкопо
лосным осциллоrрафом с пиковым детектором (или при
борами для индикации пиков х значений). Переходные
процессы должны моделироваться автоматическими
устроЙствами, одновременно синхронизирующими KOH
тральныЙ осциллоrраф.
При измерении восприимчивости кабеля к переход
ным процессам провода от КИП и проверяемый кабель
располаrают параллельна на расстоянии 5 см. Измере
ние сЛ(;дует выполнять в двух ортоrонq.льных плоск!?с
тях. Кабели проверяемоrо образца необходимо разме
щать на расстоянии не менее 30 см от rОРИЗ0нтальной
плоскости заземления. Токонесущие провода следует
удалить от кабельных разъемов прvверяемоrо образца
на расстояние не менее 60 см. .
Отчеrы о результатах измерений. ПредварительныЙ
(неофициальныЙ) отчет составляется для всех измере
ний ЭМП и представляется для одобрения инженерному
персоналу контроля эмс. Содержание неофициальноrо
отчета может быть значительно сокращено по сравне-
нию с содержанием официальноrо отчета. Ero основная
задача информация о наиболее характерных резуль
татах измерений для элементов космической системы
«Зебра».
Официальный отчет оформляется в соответствии с
требованиями стандартов MIL STD 831 и MIL. STD
461А и представляется на утверждение инженерному
персоналу контроля эмс.
9.4.' КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ
ВЫПОЛНЕНИЯ пЬэмс
Фильтруемые и экранируемые цепи
1. При меняются JIII помехоподавляющие фильтры для следую
щих источников помех: прерывателей, пре6бразователей частоты,
инверсных цепей, реле, электродвиrателей на постоянном токе, пере
ключателей, СlIнхроrеператоров и спнхронизаторов?
2. Предусматривается ли фильтр на выходе выпрямителя, уста.
навливается ли в трансформаторе электростатический экран?
3, Предусматриваются ли на выходе передатчика и входе при.
ем ника полосовые фильтры? .
4. Для защиты от проникновеН}lЯ волн KaKoro типа (Е или Н)
поставлен экран? Какова эффективнос;ть этоrо экрана в рабочем
днапазоне частот? .
5. Используются ли конденсаторы развязки в силовых кабель-
ных разъемах?
6. ЭкраllИРУЮТСЯ ли отдельные узлы или сеlЩИИ устроЙства?
7. Исполь.зуются ЛIl помехоподавляющпе дросселп 11 ПIIДУКТИП-
ные катушки? .
- 8. Используются лн lшкие Л}lбо участки шасси для экраниро-
вания? .
.9. Учитываются ли критические частоты пр.и проектировании от-
верстий шасси, llеОQХОДИМЫХ для настройки, реrулироВ1Ш и БОЗДУШ-
1I0ro охлаждения? -
10. Достаточны ли в данном блоке простраиственное разделение
и электрическая изоляция цепей, в.осприимчивых к воздействию по.
мех, и узлов, излучающих ЭМП? .
11. Применяются ли тороидальные катушки для оrраничения
поля рассеяния? Используется лн. для оrраничения взаимной связи
.ортоrональное размещение индуктивных катушек?
Подавление паразитных излучений и исключение
ложных откликов
1. В линеЙном или нелинейнqм режиме работает данный эле.
мент (iIервый предпочтнтельнее)?
2. Предусматри ается ли кварцевая стабилизация част'оты?
Оптимально ли выбрана схема умножнтеля?
3. Имеются ли кварцевые фильтры, полосовые. фильтры, реза-
.нансные контуры и друrие узко полосные цепи?
4. Включаются лн. заrрадительные фильтры для подавления ме-
шающих сиrналов или ложных откликов?
. 5. Используются ли для подавления rармоник специальные схе-
мы (например, двухтактные балансные)?
6. Фиксируется ли уровень срабатывания с помощью диодов
или цепеЙ со смещением?
1. Используются ли схемы совпадения, схемы на линиях за-
держки и друrие аllалоrичные'схемы?
8. Используются ли кодированные сиrналы?
9. Включаются ли фильтры между отдельными подсистемами,
в частности в каскадах умножителя частоты?
10. Предусматривается ли развязка между источником питания
и устройствами обработки ВЧ сиrналов?
11. Рациональна ли монтажная схема (жrутовка)?
12. Компенсируется JЩ смещение частоты Или модуляции велед-
ствие температурных изменений, старения элементов, вибрации
и т. д.?
13. Надежное ли экранирование потенциально уязвимых цепеЙ
-от воздействия внешних полей (включая маrнитное НЧ поле)?
'14. Предусматриваются ли специальные меры для подаВления
приема по зеркальному каналу? .
15. Экранируется ли ввод антенны?
16. Учитывается' ли заrрузка даННоrо У'laстка спектра при вы-
lЭоре. рабочих частот?
17. Какой уровень выходноrо снrнала rетеродина, умножителя
частоты и выходноrо каскада передатчика используется оптималь.
ныIй или завышенный?
18. Предусматривается ли при конструировании отдельных узлов
передатчиков и приемникОв (например, схемы включения питания,
систем телеметрии, контроля) защита от паразитных связей с дру-
rими каскадами?
19. Используются ли специальные методы подавления нежела-
тельных режимов работы у клистронов и reHepaTopoB?'
Подавление .паразитных колебаний
1. Предусматривается ли подавленне паразЙтных коле.баний
и устранение параЗИТf!ЫХ резонансов?
2. Устанавливаются ли проходные конденсаторы в цепях меж-
каскадной 'связи, развязки и силовых вводов ВЧ устройств?
3. Учитываются ли критические размеры защитноrо кожуха как
объемноrо резонатора?
4. Используется ли отрицательная обратная связь для подавле.
ния паразитных колебаний?
5. Изолируются ли маломощные каскады от мощных оконечны,х
каскадов?
. 6. Выбираются ли допуски на радиоэлементы с учетом возмож-
H0ro дрейфа частоты или перехода режима работы в нежелатель-
ный из-за колебаний температуры, старения элементов и т. д.?
Экранирование с использованием rерметизации
и давления
1. Обеспечивается ли в механической конструкции необходимое
давление между соединяемыми частями?
2. Минимнзируется ли в механической конструкции чисmо отвер-
стий и оrраничнвается ли просачивание мощности через эти отвер-
cru? -
3. Рассматрнвалось ли каждое отверстие в кожухе с ТОЧ.КИ зре-
ния необходимости установки прокладок, эквивалентиых волновод-
ных фильтров, экранов и т. д.?
4. Оценивается ли уровень минимально необходимоrо затухания
для защитноrо кожуха? .
5. Выбираются ли степень давления между соединяемыми по-
верхностями, а также допуски на их обработку для снижения рас-
четноrо затухания по швам защитиоrо кожуха?
6. Из разнородных ли металлов изrотавливается защитный ко.
жух? Учитываются ли при этом окружающие условия?
7. Определялись ли при использован и ВЧ прокладок такЙе
факторы, как оптимальное давление, вид соединений или швов, тип,
размеры и затухание прокладки?
8. Насколько качественно состыковываются кожухи отдельных
элементов конструкции с основным защнтным кожухом?
. 9. Каковы ожндаемые уровни напряженности BHYTpeHHero н
внешнеrо полей и диапазон ЭМП?
Толщина кожуха, экранирующеrо узлы системы
от излучений мощных ВЧ устройств
1. [де размещается мощное устройство относительно остальных?
2. Обеспечивает ли толщина защитноrо кожуха требуемое зату-
. хание поля? Не чрезмерны ли толщина и соответственно масса за-'
.щитноrо кожуха? .
3. Каково дополнительное затухание, вносимое вспомоrатель-
ными экранами?
Выбор помехоустойчивых элементов
1. Используются ли переключатели на твердотельных элемен-
тах вместо механических?
\2. ШУНТНРУJOтся ли конденсаторами щетки электродвиrателей
постоянноrо тока?
3. Предусматривается ли подбор диодов для балансных смеси-
телей?
4. Применяется ли монтаж элементов на платах?
5. Отдельными ли разъемами подключаются чувствительные
узлы и узлы, rенерирующие ЭМП?
6. Применяется ли двужильный или трехжильный экранирован-
ный кабель со скрученными жилами?
7. Подключаются ли фильтры с помощью разъемов?
8. Применяются ли избирательные волноводные нли коаксиаль-
ные элементы?
9. Используются ЛИ линии с большим затуханием для подавле-
ния rармоник? .
10. Используется ли блокировка постояшiоrо тOIШ?
Дополнительная информация
1. Предусматриваются ли специальные схемы устранения или
оrраничения ЭМП (бланкирующие схемы, схемы совпадения, мосто-
вые и дифференциальные схемы, симметричные схемы, схемы АРУ,
АР[ и АПЧ). .
2. Прнменяются ли специ.альные схемы с особыми типами сиrна-
JIOB или особыми видами модуляц.ии?
3. Учитываются ли паРjlметры антенны, в,лияющие на уровень
ЭМП в приемниках и передатчиках? ..
4. Совмещаются или коммутируются антенны? Насколько .за-
труднительна реализация данных мероприятий?
5. Учитываются ли потери и полоса пропускання линий переда-
чи и антенно-волноводноrо тракта? . .
6. Имеются ли какие-либо дополнительные устройства, которые
Moryт повлиять на уровень ЭМП?
7, Какие. узлы максимально восприимчивы к ЭМП? ДЛЯ каких
узлов характерно максимальное нзлучение ЭМП?
Электровоспламенители (ЭВ)
1. Соблюдаются ли военные технические требования на электри-
ческую связь между эв н несущей конструкцией?
2. Выполняются ли цепи зажиrания в виде экранированной
скрученной пары?
3. Заземляется ли кабельный экран по всему периметру (3600)
с обоих концов?
4-.. Изолируются ли кабели ЭВ в соответствии с техническими
требованиями IIа монтаж? .
. 5. Экранируются лн кабельный монтаж и элементы ЭВ от
остальной проводки?
6. Предусматриваются лп отдельные разъемы для !шбелей ЭВ?
7. Предусматриваются ли отдельные обра ные провода для кабе
лей ЭВ?
8. Есть .ли экраны между устройствами ЭВ и телеметрии?
9. Включаются ли в ЭВ. резисторы для rашения статическоrо
заряда?
I(ОНТРОЛЬflо-измерительное оборудование
1. Отдельно лн зазе'мляются источники питания для кип и
космической системы?
2. Учитывается ли влияние ЭМП, обусловленных КИП, на ра-
боту системы при определении соединений КИП и системы?
3. Развязывается ли нсточник питания 'по переменному току от
КИП при помощи трансформаторов развязки?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Виттенберr М. и. Расчет электромаrнитных реле. М., «Энерrия»,
1966. .
2. Волrов В. А. Детали н узлы радиоэлектронной аппаратуры.
Изд. 2 e. М., «Энерrия», 1977.
3. Волин М. Л. Паразитные связи и наводки. М., «Сов. радио»,
1965.
4. Волин М. Л. Парi13итные процессы в радиоэлектронной аппара-
туре. М., "«Сов. радио», 1972.
5. rриrорьев А. r., Матисен А. и. "Защита радиоприема на судах от
помех. Л., «Судостроение», 1973. .
6. rроднев и. и., Серrейчук К. Я. Экранирование аппаратуры и
кабелей связи. М., Связьиздат, 1960.
7. rроднев и. И. Электромаrнитное э.кранирование в широком
диапазоне частот. М., «Связь», 1972.
8. rуль В. Е., Царский Л. Н. Электропроводящие полимерные ма-
териаJIЫ. М. Л., «Химия», 1968. "
9. rуль В. Е. Электропроводящие полимерные материалы. М., «Зна-
ние», 1969.
10. rурвич и. е. Защита электронных вычислительных машии от
внешних помех. М., «Энерrия», 1975.
1-1. Журавлев Э. Н. Радиопомехи от коронирующнх линий электро-
. .передачи. М., «ЭнеРП1Я», 1971.
12. Каден r. Электромаrнитные экраны в высокочастотной технике
и технике ЭЛ€КТР0СВЯЗИ. Пер. с.нем. М., r-осэнерrоиздат, 1957.
13: Князев А. Д., Пчелкин В. Ф. Проблемы обеспечения совместной
работы радиоэлектронной аппаратуры. М., «Сов. радио», 1971.
14. Кондрашки н Н. М. Переходные контакты в устр.ойствах зазем-
ления и экранирования радиоэлектронной аппаратуры. М., «Сов.
радио», 1973. .
15. Левин А. П. Контакты электрических соединителей радиоэлек-
ТРОНIlОЙ аппаратуры. М., «Сов. радио», 1972.
16. Лютов е. А. Индустриальные помехи" Р<lдиоприему и борьба
с ними. М., rосэнреrоиздат, 1952.
17. Лютов е. А. Подавление индустриальных радиопомех. М.,
Связьиздат, 1960.
18. Наумов ю. Е., Аваев Н. А., Бедрековский М. А. Помехоустойчи-
вость устройств "ца интеrральных лоrических схемах. М., «Сов.
радио >, 1975. .....
19, Общесоюзные нормы допускаемых .индустриальных радиопоме-
хах. М., «Связь», 1973.
20. Пекелис В. r., еимхес в. Я. Паразитные связи и наводки в бы-
стродействующ?х ЭЦВМ. Минск, «Наука и техника», 1967.
21. Прави;ла у<;тройства электроустановок. ИЗД. 4-е. М. Л., «Энер-
rIIЯ», 1965.
22. -Пчелкин В. Ф. Электромаrнитная совместимость радиоэлектрон-
ных средств. М., «Знание», 1971.
23. Рекомендации по применению, устройству и монтажу экраниро-
ванных помещений и кабин. М., «Связь», 1966..
24. .Рекомендации по подавлению радиопомех, создаваемых rород
ским электротранспортом. М., «Связь», 1968.
2&. Рекомендации по подавлению радиопомех, создаваемых элеI{ТрО-
оборудованием автомобилей общеrо назначения с бензиновыми
двиrателями. М.I'«Связь», 1965.
26. Роrинский В. Ю. Экранирование в радиоустройствах. М., «Энер-
rия», 1970.
27. Рычина Т. А. Электрорадиоэлементы. М., «Сов. радио», 1976.
28. - Токопроводящие лакокрасочные покрытия и области нх приме-
нения. Л., «Знание», 1975. ABr.: ArpaHT Б. Л. н др.
29. Турин Л. .е. ШИРОКОIIОЛОСI-iые' фильтры для подаВJIеIIIIЯ высоко-
частотных помех. «Вестник связи», 1974, .N2 5.
30. Фастовский И. А., Фур.манов И. М. ПОИСК ИСТОЧНIlКОВ индустрн-
альных радиопомех и их нсследование. Л., СуДпромrиз, 1959.
31. Дветков А. r. Принципы количественной оценки эффективности
радиоэлектронных средств. М. ,«Сов. радио», 1971.
32. Чурин Ю. А. Переходные процессы в линиях связи быстродей-
ствующих схем ЭВМ. М., «Сов. радио», 1975.. .
33. .Шапиро д. Н. Основы теории электромаrнитноrо экранирования.
л., «Энерrия», 1975.
34. Щетинин А. П. Устранение помех раДlюприему. М., Связьиздат,
1955.
35. Эрrлис К. Э. Системы. соединений, развязок и заземлений узлов
и блоков ядерно-электронной аппаратуры. «Приборы и техника
эксперимента», 1967, .N2 4.
36. Эрrлис К. Э. Защита электронной аппаратуры и измерительных
систем от внешних помех. «Приборы и техника эксперимента»,
1969, .N2 3. .
ПРЕДМЕТНЫй УКАЗАТЕЛЬ
Влияиие цепей взаИМИОе На частО
тах ниже 100 кrц 76
Волновое сопротивление. заВИсИ
мость от расстояиия до излуча
теля 30
Восприимчивость к помехам в сило
вых каб лях 254, 255
Заземление 90, 247
аппаратуры в зданиях 1l8 124
rибридное 97 100
мноrоточеЧИое 96. 97, 98
одноточечиое 95, 96, 97, 98
разъемов 175
сеток, способы [22, [23, [24
Заземлители: .
комбинированный 1 [4, [[5
поверхность опорноrо нулевоrо по.
тенциала [07
сеточный [07, 108
расчет [12; 1 [3, 1 [4
способы соединения с каркасом
CQоружения 114
стержневой [07, 108, 109
материалы В0, 111
Затухание:
в щелях электромаrнитноrо экра
на 38, 39, 40
при отражении маrНИТНоrо поля
34, 35
электрическоrо поля 33, 34
фильтров максимаЛЬНОе [30
,виутрисистемных, расчет 151,
[52, 153
Защищенность цепей, сравнение 77,
78, 79
Защита от помех:
в микроэлектронике 231, 232
в цепях ПИтания 2[3 220'
Земляиые ТШ{Н Б коаксиальном Ka
беле 80.
Зоны излучения 29
Измерение затуха.ния фильтра 15[
KOHT8KTHoro сопротивления разъ
еМQБ. правила 86
ЭМП 243
ИСТОЧНИКИ ПОМех:
выключатели [84, [85
reHepaTopb! [93 [99
двиrатели [92 202
диоды [76 178
дроссели [83, [84
изоляторы [7 [, 172, [73
источники пнтания 206----2[0
света 203
кабельные изделия [73, [74
катушки индуктивные. [70, [71
коиденсаторы 165 [70
переключатели [84, [85
разъемы [74, [75
резист.оры [64
реле [87 190
транзисторы 178, i79
траисформаторы 183, 184
электровакуумные I1риборы [80.
181, [82
Кабели:
класснфнкация 63, 64, 65
коа]{сиальныП трехпроводныЙ 81
помехозащищеННЫе 80
специальные 76, 77, 82
Конструкцня, влияние на эме 24[
Контрол" за уровием ЭМП 257 261,
262
Контрольно измерительные при боры
256 257
I(онтрольные вопросы для п.роверки
поэме 262 266
Коррозии: .
rальваническая [05, 11 [
электролитическая [05, [ 6
Марк.ировка электрических линш"! 91
Материалы проводящие уплотни-
тельные 52, 53
экранов 36 38
Методы отбора пар ИП РП 13 23
по. амплитуде [3, [4, [ 17, 20
по частоте [8, 19, 20, 21 .
составление матрицы [3, 14
учет потерь при распространении
ЭМП 21, 22
Методы умеиьшения ВЭМIl 82 86,
176, [77, [84, [93 [96
Монтаж: .
кабелей 87 89, 249 25[
прокладок 50, 5[, .52
Наводк!>! на проводе заземления и
шасси 118
Непрерывность экрана 38 5
Опасиые точкн, определеиие 246
Относительная ширина спектра по-
мехи 25
Пара метры эме осиовные 240
Переходник полиолефиновый, экра-
низирующее действие 84
Переходные процессы, типы 23, 24,
25 .
План обеспечения ЭМе (ПОЭМС)
239
раздель! 240, 241
пример для. простоrо устройства
24 [, 242, 243
для сложноrо комплекСа 244
262
Помехи:
внутрнсистемные, определение 7
в мш<роэлемеитной аппаратуре
229 232
в систеМе электропитаппя OДHO
фазноЙ 147
в цифровоЙ аппаратуре 233 238
Из за импульсных переходных про-
цессов 23, 24 .
маrнитных полей 65------72
электрических полей 72
переходные 81
узкополосиые 26, 27
широкополосные 25, 26
Помехообразные Фа.I,ТОРЫ:
при использОВаНИИ IШЛ,УКТПВНЫХ
катушек .172
конденсаторов 169
разъемов 174
резисторов 164
Правила ЭI<ранирования 56, 57
ПРQrнозирование ВЭМП 7 12
ПР0клаДI<П элеI<тромаrНlIтные уплот
няющие 45 52, 62
Разъемы 86 90, 251
Ре<lктивная мощность допустимая
150, 151
РеrулЯТОрЫ тиристорные 21O 213
Реле электромаrнитные
коаксиальиые 191
методы подавления помех 187 190
защита от помех 19(},--,-192
Резисторы 15
классификация 159
пара метры ИНДУКТИВИые 162, 163
э. д. с. ШУМ!! 161, 162. 164
Связь между проводами:
. маrиитиая 66, 67, 78
емкост.ная 73 .
электромаrиитиая 79
СI<ручивание проводов 78, 79, 80
Соединения электрические 101 104,
247 249
нейтральноrо И эаэемляющеrо про
ВОДОВ 90, 92
. паИелей 61
сетки заземления с заземлителем
123
Сопротивлеиие:
rpYHTa 1I5 1I7
заземления 108. 109, 1I2 1I6. 120
123
контактное 86, 87, 88 ""1
в цепи заземления 101, 102
полиое между двумя точками за
эемления 93
проводиика 102
связи между различными цеПfl
ми при общей земле 94
соединителей иидуктивное 103
СпеI<ТР помехи, относительная. ши
рииа .25
Стекло проводящее для ЭI<ранИро
ваиия 43, 127
Т.OI<И блуждающие 107
Умеиьшение помех:
в rенераторз.х 196. 197, 198
в передатчиках 228, 229
в помещеииях эдаиия 125
в умформере 202
в УНЧ 225------228
в цепях пИтаиИя 214 220
в I\ИфрОВОЙ аппаратуре 235, 236.
. 237 .
в электродвнrателе 193 196
при ИСПОЛЬЗ0ванин диодов 176. 177
дросселей 184
при наладочных работах 82 86
Уровни ПОМеХ В РП от .узко и ши
рокополосных ИП 27 .
Фарадея экран 57, 58, 81. 119
I\ИЛИНД!' 71. 72, 74
Фильтры:
B-НI [ темиые 127, 128, 129,
ЭI<ТИВНЫЙ 158
ВЧ 156 158
КОа!<сиальные 156, 157
НЧ 153, 154
параметры КОНСТРУI<тивные 154,
. 155, 156
в. схемаХ с тиристорами 212
межсистемиые 127, 128, 129 144
затухание 129, 130, 131
единичные ВЧ 136, 137, 138, 139
НЧ 132 137.
полосовые 139, 140
реализуемость 143
. режекторные 143
Цепи входные приеМНИI<а 243
питания 241, 242
защита от помех 213 220
развязывающие:>о В усилителях
220 225
Частотная карта ИСТОЧНИI<ОВ и pe
цепторов помеХ авиационной сИс
,темы 10
'.
Шайбы ферритовые 84, 85
Шлаиr полиолефнновый 82, 83, 84
помехоподавляющиЙ 85, 86
ЭI<внпотенциальные ТОЧI<И 90 95
Экраны 71. 82, 83
материалы 36 38
соедииение 40
характеристики 37, 63
ЭI<ранирование 28 36, 253
reHepaTopOB постояиноrо тока 196
пары проводов 74, 75, 81, 82
поля маrнитиоrо 34, 35
и элеI<трическоrо 35, 36
плоской ВОЛНЫ 30, 31 33
помещений 59, 60, 61, 62, 63
разъемов 175
трансформаторов маrНИТНОе 184
Электропитания сИстемы 145------147,
204 210
Электрохимическнй ряд 105
Эффективность экраннрования
кожухов 53, 54, 55, 57
поля маrнитноrо 34, 35, 36
плоской волны 31
электрнческоrо 34, 36
IIоцрытие иа стекле 42, 43,.44
сет[{ами 42. 43, 44. 126, 127.
экрана из алюминия 39
с отверстиями 42
ЦИЛИНДРИ'lескоrо 71, 72