Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 42
Текст из файла (страница 42)
КОНСТРУИРОВАНИЕ РЭС С УЧЕТОМЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ6.1. Проблема электромагнитной совместимостиЭлектромагнитная совместимость (ЭМС) РЭС — это их способность функционировать совместно и одновременно с другими техническими средствами в условиях возможного влияния непреднамеренныхэлектромагнитных помех (НЭМП), не создавая при этом недопустимыхпомех другим средствам (ГОСТ 23611-79).Необходимость обеспечения ЭМС различных РЭС, возникшая какследствие научно-технического прогресса в радиотехнике, электротехнике и связи, вызвана следующими основными причинами:повышением быстродействия полупроводниковых приборов и электронных схем;непрерывным возрастанием общего числа РЭС;245недостаточным числом свободных от помех радиоканалов во всехосвоенных диапазонах;возрастанием общего уровня помех, главным образом, от индустриальных источников;усложнением функций и состава РЭС;сосредоточением различных видов РЭС в ограниченном пространстве, например на самолете, корабле, ИСЗ;миниатюризацией изделий, что в ряде случаев приводит к снижению энергии полезных сигналов и уменьшению отношения сигнал-помеха;возрастанием влияния межсоединений и компоновки узлов на помехоустойчивость и быстродействие РЭС;трудностью и большими материальными и временными затратами,связанными с поиском и устранением причин низкой помехоустойчивости РЭС.Анализ проблемы обеспечения ЭМС РЭС [28, 29] показывает, чтоможно выделить следующие ее научно-технические аспекты:1 .
Радиочастотный ресурс. Изучение условий пользования радиоканалами для различных радиослужб и условий разработки принциповуправления ресурсом, включая экономические концепции.2. Непреднамеренные электромагнитные помехи. Выявление источников и определение энергетических, частотных и временных характеристик НЭМП, моделирование и изучение влияния среды на ихраспространение, изучение особенностей влияния НЭМП на работуразличных рецепторов; совершенствование методов и средств измерений помех; создание НТД на допустимые уровни помех и реализациясоответствующих стандартных требований.3. Характеристики ЭМС. Подход к определению роли и значениякакой-либо характеристики ЭМС зависит от уровня, на котором решается задача ЭМС.
Принято рассматривать три уровня: межсистемный —между отдельными автономными системами; внутрисистемный — внутри сложного радиоэлектронного комплекса; внутриаппаратный,—внутри отдельного прибора (блока), между его узлами и компонентами.Учет требований к ЭМС в процессе конструирования РЭС относится,главным образом, к двум последним уровням обеспечения ЭМС.4. Электромагнитная обстановка (ЭМО). Определение реальных электромагнитных условий, в которых функционирует или должнофункционировать конкретное изделие при наличии или отсутствии полезного сигнала на его сигнальном входе в случае действия НЭМП через этот выход или помимо него. В соответствии с тремя уровнямиобеспечения ЭМС рассматриваются и три вида ЭМО: между системами,внутри системы и внутри аппарата.246Одним из путей обеспечения ЭМС является совершенствование параметров радиоизлучения и приема РЭС, особенно таких, которые определяют ширину полосы частот радиоизлучения и влияют на ЭМСРЭС.
Требования к параметрам радиоизлучений и приема зафиксированы в государственных стандартах и общесоюзных нормах на параметрырадиоизмерений и приема РЭС. Основные принципы нормирования параметров ЭМС РЭС, а также методы измерений и контроля соблюдениянорм и основные принципы их реализации рассмотрены в [28].Методология создания и эксплуатации РЭС с учетом ЭМС основанана системном подходе к решению задачи обеспечения ЭМС, которыйприводит к многоплановости решения задачи на различных уровнях икомплексности решений в двух основных направлениях: повышения помехозащищенности (и помехоустойчивости) рецепторов и сниженияэнергии помех в их источнике и среде распространения.К важнейшим требованиям методологии относятся экономическаяцелесообразность учета ЭМС с самого начала разработки РЭС, реализация требований НТД в части ЭМС на всех стадиях разработки изделий, создание более совершенной НТД, обеспечение контролепригодности РЭС по параметрам ЭМС, функционирование специальныхслужб ЭМС.На конструкторско-технологическом этапе разработки РЭС основными способами обеспечения ЭМС являются помехозащита с помощьюэкранирования, фильтрация помех и рациональное по критериям ЭМСвыполнение монтажных соединений и цепей заземления, ослаблениепомех от источников вторичного питания и компоновка элементов и узлов РЭС, обеспечивающая снижение уровней.внутренних помех.6.2.
ЭкранированиеЭкранирование — конструкторское средство ослабления электромагнитного поля помех в пределах определенного пространства. Конструкции, реализующие указанные требования, называются экранами.Экраны применяются как для отдельных ЭРЭ, компонентов МСБ и модулей различных уровней, так и для РЭС в целом, которые могут бытьлибо источниками, либо рецепторами помех. Необходимость экранирования должна быть обоснована и может рассматриваться только послетого, как полностью исчерпаны конструкторские методы оптимальнойкомпоновки изделий.При анализе помех важное значение имеют понятия о ближней идальней зонах [29, 33] распространения электромагнитной энергии в зависимости от расстояния до источника помех (ИП) в предположении,247что размеры излучателя помех l<<λ , где λ, — длина волны излучения.В бл и ж н ей з он е н а от н о си т ел ь н ы х р а сс т о я н и я х от и ст о ч н и к аr = λ/2π≤1 поле еще не сформировалось в плоскую волну и можетпредставлять собой (рис.
6.1) преимущественно поле магнитной индукции Н, если в ИП протекает значительный ток при относительно маломнапряжении, или поле электрической индукции Е, если в источникепротекает малый ток при относительно большом напряжении. «Преимущественно» в том смысле, что хотя ближняя зона всегда характеризуется двумя составляющими индукции H и Е, в зависимости от характеристики ИП может преобладать одна из двух составляющих. Электромагнитное поле в виде плоской волны (радиоволны) формируется нарасстоянии r=λ/2π≥2. Сравнивая волновые сопротивления составляющихполя индукции, можно отметить, что поле Е является высокоомным по отношению к волновому сопротивлению плоской волны, а полеН — низкоомным.Рис. 6.1.
Волновые сопротивления электрической (Е) и магнитной (Н)составляющихполя ближней зоны распространения в зависимости от расстояния до ИПЭкранирование электрического поля. Основной задачей экранирования электрического поля является снижение емкости связи междуэкранируемыми элементами конструкции. Рассмотрим электрическуюсвязь источника ИП и рецептора РП помех (рис. 6.2, а) с помощью схемы замещения (рис.
6.2, б), на которой действие электрического поме248Рис. 6.2. Электрическая связь источника и рецептора помех (а)и обратная схема замещения (б)хонесущего поля представлено эквивалентной емкостью связи Ссв. Если источник синусоидальный ЭДС е и действует на угловой частоте ώ,то напряжение помех в цепи рецептора и п определяется как••Uп = eZp(Z p + 1 / jωC св6.1)где Zp — комплексное сопротивление цепи рецептора помех, состоящее из параллельно включенных входного сопротивления Rвх и емкости С p относительно корпуса.Если входное сопротивление РП является чисто активным: Zp = R вх иR вх <<1то напряжение помехωС з Р••u п ≈ e и jωС СВ + RВХт.е. прямопропорционально ЭДС ИП, его частоте, входному сопротивлению рецептора и емкости связи между ИП и РП.
При этом цепь переноса помех является дифференцирующей. В случае R ВХ >>1ωC СВгласно (6.1) напряжение помех••u п = e и cCB /(c св + c p )(6.2)Обычно СP>>CСВ, и, следовательно, согласно (6.2) напряжение помехна рецепторе и п = ё и С св /Ср . На фиксированной частоте при дейст249вии нескольких источников помех на один рецептор напряжение помехсогласно принципу суперпозиции•u=1CPn•∑eCi =1iCBiгде п — число источников помех, ёi,- — ЭДС i-го источника помех,ССВi-емкость связи i-ro источника с рецептором.Поместим между ИП и РП металлический лист Э (рис. 6.3). Пренебрегая остаточной емкостью связи между элементами источника и рецептора, определяем уровень наведенного напряжения, пользуясь схемой замещения (рис. 6.3, а), где Сиэ, Срэ — емкости элементов ИП иРП относительно металлического листа Э; С эк — емкость металлического листа относительно корпуса. Напряжение помех на экранеúп = é и С и э / ( С и э + С э к ) .Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
