Шумовые излучения характеризуются спектральной плотностью шумового излучения - абсолютной в Вт/Гц, или относительно основ ного излучения и шириной полосы частот, в пределах которой ин тенсивность шумовых составляющих превышает некоторый уровень.
2.3.Индустриальные помехи
2.3.1.Понятие индустриальных помех
Исторически сложившийся термин «индустриальные радиопо
мехи» (ИРП) объединяет широкий круг электромагнитных помех, создаваемых различными электронными и электротехническими устройствами, применяемыми в технике, быту и т.д. Роль методов
борьбы с индустриальными помехами, влияющими на ЭМС средств, весьма велика, так как эти помехи не только ухудшают показатели качества средств радиовещания, связи, телевидения и т.п., но и яв ляются одной из важнейших причин нарушения ЭМС РЭС на объек
тах. Источники индустриальных помех достаточно плотно разме щены в пространстве, часто в непосредственной близости от РЭС — рецепторов. Поэтому, несмотря на меньшую мощность на радиоча стотах в сравнении с радиостанциями, ИРП в значительной степени определяют электромагнитную обстановку.
Воздействуя различными путями на радиоэлектронную ап
паратуру, они ухудшают качество работы не только радиоприем ных устройств, но и различных средств, не предназначенных для радиоприема: электронно-вычислительных машин, средств элект ронной автоматики, устройств преобразования информации и т.п., работающих как самостоятельно, так и в комплексе с радиопере дающими и радиоприемными устройствами.
Существуют две главные причины возникновения индустри
альных радиопомех. Во-первых, в цепях различных устройств про текают переменные электрические токи и создание помех обуслов
лено излучением электромагнитных полей, создаваемых этими
токами, в окружающее пространство. Для таких помех характер но то, что их спектральный состав соответствует сигналам, исполь зуемым в источнике помех для передачи полезной информации или обработки ее. Другая причина связана с изменением энергопот ребления нагрузками, прерыванием контактов и переходными
46
процессами в цепях. В этом случае спектр помех оказывается шире
спектра колебаний, существующих в рассматриваемой цепи при условии регулярности протекающего тока. Помехи, соответству ющие этим дополнительным спектральным составляющим, излу чаются в окружающее пространство, а также распространяются в
различных электрических цепях, в том числе цепях электропита ния. Таким образом, источником индустриальных помех может быть любое электротехническое или электронное устройство, при чем не только в силу специфики выполняемых им функций, но и в вследствие технической неисправности силовых цепей, устройств коммутации и т.д. Среди различных видов индустриальных помех выделим следующие:
•Узкополосные помехи. Их возникновение связано с суще
ствованием в аппаратуре - источнике помех непрерывных перио дических или почти периодических электрических процессов. Спектр колебаний сосредоточен в относительно узкой полосе час
тот A/по сравнению с ее средним значением^.
•Широкополосные помехи. Их возникновение связано с ши
рокополосными непрерывными или импульсными процессами
ваппаратуре источника помех.
•Кратковременные помехи, представляющие собой одиноч ные импульсы или непериодические импульсные последователь ности с большой скважностью.
•Контактные помехи, проявляющиеся как расширение спек тра излучения радиопередающих устройств, расположенных на объектах в процессе их движения;
•Помехи, связанные с преобразованием механической энер гии в электрическую.
Рассмотрим конкретные причины, приводящие к появлению указанных помех, типичные источники и их характеристики.
2.3.2.Источники непрерывных помех
Кустройствам, создающим индустриальные радиопомехи в
виде непрерывных электромагнитных полей, относятся: промыш ленные нагревательные установки, высокочастотные индукцион ные электрические печи, медицинское оборудование, в котором используются высокочастотные генераторы, и т.д. К ним же мож-
47
но отнести гетеродины радиоприемников, генераторы накачки
лазеров и другие подобные устройства. Источники данного вида легко определить, их характеристики можно прогнозировать.
Для источников этого вида характерно, что они генерируют относительно регулярные высокочастотные колебания. Создавае мые ими помехи близки к гармоническим, их спектры узкополос ные и имеют максимальную интенсивность вблизи частот основ ного колебания и отчасти его гармоник. По статистическим свой ствам они близки к детерминированным. Источники данного вида легко определить, их характеристики можно проигнорировать.
Значительное число источников индустриальных помех ге нерирует более широкополосные непрерывные периодические по мехи. Такие помехи создают генераторы разверток телевизионных приемников, видеотерминалов ЭВМ, индикаторов РЛС, различ ные электрические и радиоэлектронные устройства, в частности модуляторы, усилители сигналов изображения, средства автома тического управления и т.д.
2.3.3. Источники широкополосных помех
Значительное число источников создает индустриальные радиопомехи в виде почти периодической или хаотической пос ледовательности импульсов. Характеристики данных помех оп ределяются формой и частотой повторения импульсов, частот ный спектр их бывает довольно широким, так как энергия та ких помех распределена в широкой полосе частот. Форма им пульсов данных помех, их длительность и частота повторения, как правило, различны и случайны. Рассмотрим наиболее ха рактерные из них.
Системы зажигания. Мощными источниками индустриаль ных помех являются различные системы запуска (зажигания) дви гателей внутреннего сгорания (авиационных, морских, наземных). Электромагнитные помехи создаются импульсными токами, про текающими в цепях зажигания, и переходными процессами в ука занных цепях. Длительность импульсов составляет от долей мик росекунды до единиц наносекунд, вследствие чего спектр помехи оказывается широким, до нескольких сотен мегагерц. Интенсив ность помех от систем зажигания обычно максимальна в полосе
48
частот от 30 до 300 МГц. Типичный вид частотной зависимости для этого вида помех показан на рис. 2.9.
Рис. 2.9 Уровень ИРП от систем зажигания на расстоянии 10 м от дороги согласно данным измерений различных авторов
Помехи от систем зажигания являются одной из серьезных причин нарушений ЭМС не только РЭС, расположенных вблизи трасс с интенсивным движением, но и на объектах, оборудованных двигателями внутреннего сгорания. Исследования показали, что
напряженность электрического поля этих помех на объекте может достигать высоких значений. Например, на автомобиле, не обору дованном специальными помехоподавляющими устройствами, на пряженность электрического поля может достигать 500 мкВ/м и более.
Для некоторых служб, в частности сухопутной подвижной связи, большое значение имеют помехи, создаваемые группой ав
томобилей, так как на удалении до 60 ...80 м от шоссе с интенсив ным автомобильным движением эти помехи практически преоб ладают над остальными видами ИРП. Указанные помехи представ
ляют собой поток групп импульсов, длительность каждого из ко торых колеблется от нескольких микросекунд до нескольких мил лисекунд, а длительность отдельных импульсов - от 1 до 6 нс. Ин
тенсивность этих помех подвержена значительным изменениям (до ± 16 дБ) в соответствии с плотностью движения.
Линии передачи электроэнергии. Высоковольтная аппаратура
и линии передачи электроэнергии (ЛЭП) создают импульсные по-
49
мехи максимальной интенсивности во время дождя, снега, тумана и высокой влажности воздуха, а в засушливых районах - при боль шой турбулентности воздуха и повышенной солнечной радиации. Непосредственной причиной возникновения данных помех явля
ются дефекты изоляторов опорной мачты, а также переходные
процессы, вызываемые электрическими разрядами, хаотически возникающими на поверхностях проводников и изоляторов линии.
Помехи от ЛЭП представляют собой случайный поток импуль сов. По характеристикам этот вид помех аналогичен помехам, со здаваемым системами зажигания, но отличается большей средней длительностью импульса и меньшей средней частотой следования. Спектр этих помех занимает полосу частот примерно от 14 кГц до
1 ГГЦ (рис. 2.10).
Частота, кГц
Рис 2.10. ИРП от ЛЭП
Помехи от ЛЭП излучаются в окружающее пространство, а также распространяются на значительные расстояния вдоль ко аксиальной (подземный кабель), двухпроводной или многопровод ной линии передачи (воздушная ЛЭП).
Дуговые сварочные аппараты. Помехи от этих аппаратов обус
ловлены излучением дугового разряда на частоте сети и ее гармо никах вследствие переходных процессов и являются широкополос ными импульсными помехами. Интенсивность их весьма высока, что дает основание считать такой вид помех одним из наиболее опасных.
50