Рис 2 29 Структура Т-волн несимметричного(а) и симметричного (б) видов
Оба указанных вида характеризуются нулевым значением кри тической частоты и практически равными значениями фазовой скоро сти и коэффициента затухания. Поэтому с точки зрения передачи сиг налов между различными блоками или устройствами симметричные и несимметричные волны равноценны. Однако эти виды волн облада ют различными свойствами в отношении создания помех близко рас положенным рецепторам, а также разной мерой восприимчивости по отношению к величине тока, индуцированного в структуре под дей ствием внешнего электромагнитного поля. Для симметричных волн токи, индуцированные в близко расположенных проводникахтоками в проводниках структуры, практически противофазны и в значительной мере взаимно компенсируются. Случаю несиммметричных волн, на оборот, соответствует почти синфазное сложение наведенных токов. Аналогичные рассуждения приводят к выводу о том, что под действием внешнего электромагнитного поля в рассматриваемой структуре бу дут возбуждаться преимущественно несимметричные Т-волны. По этому с точки зрения снижения уровня помех в окружающем простран стве и степени подверженности действию внешних помех для переда чи сигналов между различными блоками и устройствами предпочти тельнее использование соединений, поддерживающих распростране ние в них симметричных Т-волн.
На практике, в силу различных причин, в системах из соедини
86
тельных проводников часто присутствуют оба вида волн. Для количе ственного описания эффектов, связанных с их распространением, обыч но используют понятия симметричных и несимметричных напряже ний и токов. Смысл их поясняет рис. 2.30.
Рис 2 30 Симметричные и несимметричные токи и напряжения в системе из двух проводников над землей
Согласно рис. 2.30 значения симметричных и несимметрич ных напряжений и токов равны:
/»=(/1 + /2)/2; |
^=(Ц+^2)/2: |
<2'23)
где Ix, I,, Ux, U,- соответственно токи в проводниках и напряже ния между ними и землей.
При числе проводников больше двух возможно существова ние соответственно большего числа видов Т-волн, также характе ризуемых величинами симметричных и несимметричных напряже ний и токов. Возникновение кондуктивных помех обусловлено возбуждением электромагнитных волн в волноведущей структу ре, состоящей из металлических проводников, имеющих электри ческие соединения с источником и рецептором. Возможен ряд ме ханизмов возбуждения:
- из-за наличия емкостной или индуктивной связи помехонесущих цепей ИП и системы проводников (рис. 2.31) в последних возникают неравные токи помех:
Ix = s/(7?3 +1/>С12) и 12 = еД/?, + 1/>С12). (2.24)
87
- вследствие наличия гальванической связи помехонесущих цепей ИП и системы проводников, обусловленной неидеальной изоляции цепей (рис. 2.32).
Рис 2 31 Возникновение кондуктивных помех при емкостной связи
Рис 2 32 Возникновение кондуктивных помех при гальванической связи (неидеальная изоляция)
Токи помех, протекающие в проводниках, равны:
Д =s/(X + Дз) и Д =е/(Л +^2); |
(2-25) |
при наличии гальванической связи помехонесущих цепей ИП
и системы проводников, обусловленной наличием общих участ ков электрических цепей (рис. 2.33) токи помех, протекающие
в проводниках, равны:
/, /(Я,+£,)/?! и/, «е/2Д. (2.26)
Рис. 2 33 Возникновение кондуктивных помех при гальванической связи (помехи «по общей земле»)
88
Помимо описанных способов возбуждения токов помех, в проводниках электрических цепей иногда оказывается возможным возникновение кондуктивных помех, обусловленных совместным действием нескольких факторов. В этих случаях в силу одной из перечисленных причин возникают токи помех в электрических проводниках, соединяющих устройство-источник помех с некото
рым другим устройством (блоком). Вследствие емкостной, индук
тивной или гальванической связи могут возникнуть токи помех, индуцированные указанными токами, в соединительных провод
никах другой пары устройств (блоков), являющихся в данном слу чае рецепторами помех от рассматриваемого источника. Далее имеет место распространение электромагнитных волн в указанных проводниках и воздействие их на рецепторы как кондуктивных помех (рис. 2.34).
Рис 2 34 Комбинированный механизм возникновения кондуктивных помех
В заключение отметим, что в некоторых случаях воздействие НЭМП на рецепторы обусловлено распространением направляе мых электромагнитных волн при отсутствии непосредственных электрических соединений. Эта ситуация оказывается возможной, если устройства - источники помех и рецепторы располагаются внутри замкнутой протяженной области с проводящими граница ми (фюзеляж самолета, шахтные сооружения, тоннели и т.д.). Внут ренние объемы подобных объектов представляют собой волнове дущие структуры, в которых возможно распространение электро
магнитных волн, не являющихся Т-волнами. Как известно, необ-
89
ходимым условием распространения этих волн является X < 'ккртп,
где Л. тп - критическое значение для тп -их типа. Низшее значение Ххрт„ имеет величину порядка половины поперечного размера вол новода. Поэтому в полых металлических сооружениях возможно
распространение высокочастотных НЭМП, обусловленное распро странением направляемых волн волноводных типов в случаях, ког да их частота выше критического значения /пом > f^mn~ с/2Аповер, где с и Эпопер — скорость света и максимальный размер поперечного сечения объекта соответственно.
2.5.Воздействие НЭМП на рецепторы
2.5.1.Варианты воздействия НЭМП
Электромагнитные поля, создаваемые при работе различных технических средств за пределами их внутренних объемов вслед ствие различных механизмов распространения, оказывают влия ние на окружающие средства, являющиеся рецепторами помех, которыми могут быть любые радиоприемники, а также широкий
круг радиоэлектронных устройств, не являющихся радиоприемни ками. Действующие помехи могут представлять собой электромаг
нитные поля свободно распространяющихся волн или реактивные электромагнитные поля в ближней зоне *.источника
Другой вариант воздействия помех представляют случаи их
переноса при помощи направляемых электромагнитых волн. В тех случаях, когда направляемыми волнами являются поперечные вол ны Т-типа, распространяющиеся в проводниках различных элект
рических цепей, говорят о кондуктивных механизмах распростра нения помех. Возможны различные формы воздействия внешних электромагнитных полей на рецепторы: прием антеннами, индукцирование эдс помехи в электрических цепях, действие кондуктив ных помех. Обобщенная схема источников, рецепторов и возмож
ных путей воздействий показана на рис. 2.35.
* Напомним, что за помехами этого вида в практике ЭМС закрепилось понятие «излучаемые помехи». Такое название подчеркивает возможность влия ния их на рецептор при отсутствии электрических соединений цепей источника и рецептора.
90