Цепи ИП, в которых протекают переменные электрические токи помех, представляют собой слабонаправленные антенны, возбуж дающие в окружающем пространстве ЭМП в виде свободно рас пространяющихся электромагнитных волн. Функции приемных антенн выполняют металлические проводники цепей рецептора, в которых под действием внешнего ЭМП индуцируются электричес кие токи помех.
Рис 2 27 Зависимость характеристического сопротивления от расстояния в ближней зоне
Отличия от случаев связи антенн радиотехнических устройств определяются электрическими характеристиками указанных цепей как антенн:
• При создании антенн обеспечивается режим эффективного излучения и приема в пределах требуемой полосы частот, соответ
ствующей требуемым значениям несущей частоты и необходимой полосы частот. Электрические цепи ИП и РП не предназначены для выполнения функций передающей и приемной антенн. Вслед ствие этого по эффективности они значительно уступают антен
нам радиоустройств - у них значительно меньшие значения коэф фициентов усиления.
• В отличие от антенн радиотехнических устройств физичес кие размеры проводников электрических цепей обычно значитель но меньше длины волны. Важное свойство таких цепей как элект рически коротких антенн состоит в том, что их входные сопротив-
81
ления значительно отличаются от типовых значений внутренних со
противлений эквивалентных генераторов, соответствующих источни ку помех, и входных сопротивлений чувствительных элементов цепей рецепторов помех. Вследствие этого имеет место значительное рас согласование «антенн» с генераторами и нагрузками, дополнительно
ослабляющее |
электродинамическую |
связь. |
Тем |
не менее, несмотря на низкую эффективность электрически корот ких проводников как антенн, в пределах отдельных узких полос ча стот возможны эффективные излучение и прием вследствие эффек та сопряженного согласования, имеющего паразитный характер.
• В большинства случаев радиопередачи и радиоприема ис пользуются, как правило, узкополосные процессы. Радиоприем
ные и радиопередающие тракты обладают почти равномерными коэффициентами передачи в пределах рабочих полос частот. По этому спектр и форма передаваемых и принимаемых сигналов до статочно близки друг к другу. При излучении и приеме широкопо лосных ИРП электрически короткие антенны, которыми являют ся соответствующие участки цепей ИП и РП, не могут обеспечи вать равномерность частотных характеристик канала передачи. Вследствие этого спектр и форма «принимаемых сигналов», как правило, значительно отличаются от «передаваемых».
Перечисленные особенности определяют важные с точки зре ния практики свойства механизмов связи источников и рецепто
ров ИРП при расположении их в дальней зоне:
-электродинамическая связь источников ИРП и рецепторов, не являющихся радиоприемниками, не играет существенной роли при условии расположения их в дальней зоне. Исключение могут
составлять только случаи влияния наиболее высокочастотных со ставляющих спектра излучения ИП;
-указанная связь играет заметную роль для случаев, когда
рецепторами помех являются радиоприемные устройства;
-ввиду сложной конфигурации проводников электрических
цепей источников и рецепторов ИРП значения их характеристик как антенн (диаграмма направленности, коэффициент усиления) практически не поддаются количественному анализу. Вследствие этого при необходимости количественного описания приходится прибегать к использованию эмпирических данных.
82
Связь проводников цепей источников и рецепторов ИРП. Ближняя зона
Связь проводников электрических цепей ИП и РП в ближней зоне соответствует относительно низкочастотным процессам, для которых выполняется условие R < 1/ 2Л Эти случаи широко рас пространены на практике и являются одной из основных причин влияния различных ИП на РП при их близком расположении. Осо бенности механизмов связи и их количественные характеристики
определяются свойствами ЭМП ближней зоны. Наиболее важны ми с практической точки зрения являются следующие свойства:
-проводники электрических цепей ИП и РП в данных случа ях представляют собой электрически короткие антенны. Для них характерна способность создавать электромагнитные поля, кото рые могут иметь значительную интенсивность в ближней зоне при практически отсутствующем излучении в дальней зоне. Аналогич но. в силу принципа взаимности электродинамики, они не могут выполнять функции эффективных приемных антенн в дальней зоне, но при расположении в ближней зоне источника, в них могут ин
дуцироваться токи помех значительной интенсивности, причем в широких полосах частот;
-характер и количественная мера связи в ближней зоне про водников электрических цепей существенно зависят от их типа. Так, электродинамическая связь цепей, представляющих собой источ
ники одноименного типа (электрического или магнитного), зна чительно выше, чем в случае цепей разноименного типа;
-любые реальные электрические цепи имеют черты источни ков как электрического, так и магнитного типов. Однако электри ческие цепи с высокими значениями напряжений и импедансов представляют преимущественно источники электрического типа,
ацепи с малыми импедансами и большими токами - источники магнитного типа. Таким образом, для проводников высокоомных электрических цепей преобладающей является связь, обусловлен ная квазистационарным электрическим полем, а низкоомных, со ответственно, магнитным полем;
-связь проводников, соответствующую взаимодействию це
пей ИП и РП в электрическом поле ближней зоны, можно тракто вать, как обусловленную наличием паразитной емкости между про-
83
водниками С12 (рис. 2.27). Напряжение помех, индуцированное в цепи рецептора, равно Ц>п ®Этот механизм связи называется емкостной связью. Напротив, если преобладающим является меха низм взаимодействия, обусловленный квазистационарным магнитным полем ближней зоны, связь цепей ИП и РП можно трактовать как обус ловленную наличием взаимной индуктивности М12 (рис. 2.28). Соот ветственно, индуцированное напряжение помех равно Ц>п~
• Количественный анализ явлений, соответствующих емкостной или индуктивной связи, при необходимости может быть проведен в квазистационарном приближении на основе использования методов теории цепей, а также с использованием современных программных средств, позволяющих учитывать и оценивать электромагнитную связь проводников (например, MICROWAVE OFFICE).
Рис. 2.28. Электрическая и магнитная связи проводников цепей: а, б - схематическое изображение; в, г — эквивалентные схемы
84
Кондуктивная связь проводников цепей источников и рецепторов ИРП
Кондуктивная связь, как уже отмечалось, существует при нали чии металлических проводников, соединяющих электрические цепи ис точника и рецептора ИРП. Механизм передачи электромагнитной энер гии в этом случае обусловлен распространением направляемых элект ромагнитных волн в волноведущей структуре, образованной указанны ми проводниками. Из фундаментальных положений электродинамики следует, что в структуре, образованной двумя или более проводниками, могут распространяться направляемые электромагнитные волны Т-типа. Наиболее важной их особенностью является то, что критическая час тота для волн Т-типа равна нулю. Это означает, что подобные структу ры, состоящие из двух проводников, способны поддерживать распрост ранение электромагнитных волн любых частот, вплоть до постоянного тока.
Таким образом, электромагнитная волна, возбужденная в дан ной волноведущей структуре, способна распространяться на зна чительные расстояния без существенного ослабления. В большин стве практических случаев механизм распространения кондуктивных помех соответствует относительно низкочастотным помехам, для которых длина волны значительно превышает протяженность проводников. Для этих случаев временное запаздывание волн на пути распространения не играет существенной роли. Поэтому ха рактеристики механизма кондуктивной связи с достаточной точ ностью могут быть описаны с использованием величин токов в про водниках и напряжений между ними и землей.
При наличии трех и более изолированных *проводников об разованная ими структура также может поддерживать распрост ранение электромагнитных волн Т-типа. Однако в этом случае картина имеет несколько более сложный характер, так как ста новится возможным одновременное распространение Т-волн раз личного вида. Так, в структуре, состоящей из двух изолирован ных металлических проводников, расположенных над проводя щей плоскостью (землей), возможно существование двух видов Т-волн - симметричной и несимметричной (рис. 2.29).
* А также двух проводников над проводящей плоскостью.
Ю Е.Седельников 4 |
85 |