Высокочастотные помехи: классификация, источники и методы защиты

Что такое высокочастотные помехи. Как классифицируются помехи по источникам и способам распространения. Какие основные источники высокочастотных помех существуют. Какие методы защиты от высокочастотных помех применяются.

Классификация электромагнитных помех

Электромагнитные помехи (ЭМП) можно классифицировать по различным признакам:

• По источнику:
  • Естественные (например, электромагнитный импульс при ударе молнии)
  • Искусственные:
    • Функциональные (создаваемые целенаправленно, например, передатчиками радиосвязи)
    • Нефункциональные (побочный эффект работы оборудования)
• По среде распространения:
  • Индуктивные (распространяющиеся в виде электромагнитных полей)
  • Кондуктивные (распространяющиеся в виде токов по проводникам)
• По характеру изменения во времени:
  • Узкополосные (близкие к синусоидальным)
  • Широкополосные (импульсные)
• По частотному диапазону:
  • Низкочастотные (0-9 кГц)
  • Высокочастотные (выше 9 кГц)
  • Радиочастотные (150 кГц — 1-2 ГГц)
  • СВЧ (несколько ГГц)

Такая классификация позволяет систематизировать подходы к анализу и борьбе с электромагнитными помехами.

Основные источники высокочастотных помех

К основным источникам высокочастотных помех можно отнести:

• Импульсные источники питания
• Тиристорные регуляторы
• Коммутаторы
• Мощные радиопередатчики
• Электродвигатели
• Электрические подстанции
• Электрические разряды (молнии, сварочные аппараты и т.д.)

Какие из этих источников наиболее опасны? Это зависит от конкретной ситуации, но в общем случае наиболее проблемными являются импульсные источники питания и мощные коммутационные устройства из-за их широкого распространения и генерации помех в широком диапазоне частот.

Влияние высокочастотных помех на электронное оборудование

Высокочастотные помехи могут оказывать различное негативное влияние на работу электронного оборудования:

• Временное ухудшение характеристик каналов передачи информации
• Сбои в работе цифровой техники
• Искажение изображения на мониторах
• Ложные срабатывания датчиков и систем автоматики
• Повреждение чувствительных электронных компонентов
• В крайних случаях — возгорание аппаратуры и кабелей

Насколько серьезными могут быть последствия воздействия помех? В критических системах (например, в медицинском оборудовании или системах управления транспортом) даже кратковременные сбои могут иметь катастрофические последствия. Поэтому вопросам электромагнитной совместимости уделяется большое внимание.

Методы защиты от высокочастотных помех

Для защиты от высокочастотных помех применяются различные методы:

Экранирование

Экранирование заключается в создании замкнутой проводящей оболочки вокруг защищаемого оборудования или источника помех. Эффективное экранирование позволяет значительно снизить уровень электромагнитных полей.

Фильтрация

Фильтрация предполагает установку специальных устройств (фильтров), которые ослабляют помехи определенных частот. Существуют различные типы фильтров:

• Сетевые фильтры для подавления помех в цепях электропитания
• Помехоподавляющие фильтры для сигнальных линий
• Фильтры для экранированных кабелей

Заземление

Правильно выполненное заземление позволяет отвести помехи в землю, не допуская их проникновения в чувствительные цепи. Важно обеспечить низкое сопротивление цепей заземления.

Применение симметричных линий

Использование симметричных линий (например, витой пары) позволяет значительно снизить уровень наведенных помех. При этом важно обеспечить хорошую симметрию как самих линий, так и входных цепей аппаратуры.

Оптимизация конструкции

На этапе проектирования аппаратуры можно предусмотреть меры по снижению уровня создаваемых и воспринимаемых помех:

• Оптимальная компоновка элементов
• Разделение сильноточных и слаботочных цепей
• Применение фильтрующих и развязывающих элементов
• Использование экранов и защитных корпусов

Выбор и применение сетевых фильтров

Сетевые фильтры являются одним из наиболее эффективных средств борьбы с высокочастотными помехами, распространяющимися по цепям электропитания. При выборе сетевого фильтра необходимо учитывать следующие параметры:

• Рабочее напряжение
• Номинальный ток
• Полоса рабочих частот
• Коэффициент ослабления помех
• Ток утечки
• Падение напряжения на фильтре

Какие критерии наиболее важны при выборе фильтра? В первую очередь это рабочее напряжение и ток — они должны соответствовать параметрам защищаемого оборудования. Далее следует обратить внимание на полосу частот и коэффициент ослабления помех — они определяют эффективность фильтра.

Тестирование и сертификация оборудования на электромагнитную совместимость

Для обеспечения электромагнитной совместимости оборудования проводятся специальные испытания и сертификация. Основные виды испытаний включают:

• Измерение уровня создаваемых помех
• Проверку устойчивости к внешним помехам
• Тестирование на соответствие требованиям стандартов ЭМС

Почему важно проводить такие испытания? Это позволяет гарантировать, что оборудование не будет создавать недопустимых помех и сможет нормально функционировать в реальных условиях эксплуатации с учетом возможных электромагнитных воздействий.

Нормативные документы в области ЭМС

Требования по электромагнитной совместимости регламентируются различными стандартами и нормативными документами:

• Международные стандарты IEC (МЭК)
• Европейские стандарты EN
• Военные стандарты MIL-STD
• Национальные стандарты (ГОСТ)

Зачем нужны такие стандарты? Они устанавливают единые требования к оборудованию и методам испытаний, что обеспечивает совместимость различных устройств и систем.

Перспективные направления в области борьбы с высокочастотными помехами

Развитие технологий приводит к появлению новых методов борьбы с высокочастотными помехами:

• Применение новых материалов для экранирования и фильтрации
• Использование активных систем подавления помех
• Развитие методов цифровой обработки сигналов для компенсации помех
• Совершенствование методов проектирования с учетом требований ЭМС

Какие из этих направлений наиболее перспективны? Вероятно, наибольший эффект даст комплексное применение различных подходов, включая как традиционные методы (экранирование, фильтрация), так и новые технологии (активное подавление, цифровая обработка).

промышленные фильтры для одно- и трехфазных сетей

23 декабря 2013

Импульсные источники питания, тиристорные регуляторы, коммутаторы, мощные радиопередатчики, электродвигатели, подстанции, любые электроразряды вблизи линии электропередач (молнии, сварочные аппараты, и т.д.) генерируют узкополосные и широкополосные помехи различной природы и спектрального состава. Это затрудняет функционирование слаботочной чувствительной аппаратуры, вносит искажения в результаты измерений, вызывает сбои и даже выход из строя как узлов приборов, так и целых комплексов оборудования.

По характеру возникновения помехи подразделяют на противофазные и синфазные. Первые образуются как паразитное напряжение между прямым и обратным проводами сети. Они возникают, например, при большой паразитной емкости между полупроводниковым элементом и землей и при быстрых изменениях сигнала с большой амплитудой напряжения. Ток противофазной помехи в сигнальных проводах совпадает по направлению с током полезного сигнала.

Напряжение синфазной помехи возникает как разность потенциалов между фазным проводом, обратным проводом (так называемая масса или нейтральный провод) и землей (корпус прибора, радиатор и т.п.). Ток синфазной помехи имеет одинаковое направление в прямом и обратном проводах сети.

В симметричных электрических цепях (незаземленные цепи и цепи с заземленной средней точкой) противофазная помеха проявляется в виде симметричных напряжений (на нагрузке) и называется симметричной, в иностранной литературе она называется «помехой дифференциального типа» (differential mode interference). Синфазная помеха в симметричной цепи называется асимметричной или «помехой общего типа» (common mode interference).

Симметричные помехи в линии обычно преобладают на частотах до нескольких сотен кГц. На частотах же выше 1 МГц преобладают асимметричные помехи.

Довольно простым случаем являются узкополосные помехи, устранение которых сводится к фильтрации основной (несущей) частоты помехи и ее гармоник. Гораздо более сложный случай — высокочастотные импульсные помехи, спектр которых занимает диапазон до десятков МГц. Борьба с такими помехами представляет собой довольно сложную задачу.

Устранить сильные комплексные помехи поможет только системный подход, включающий в себя перечень мер по подавлению нежелательных составляющих питающего напряжения и сигнальных цепей: экранирование, заземление, правильный монтаж питающих и сигнальных линий и, конечно же, фильтрацию. Огромное количество фильтрующих устройств различных конструкций, добротности, области применения и т.д. выпускаются и используются во всем мире.

В зависимости от типа помех и области применения, различаются и конструкции фильтров. Но, как правило, устройство представляет собой комбинацию LC-цепей, образующих фильтрующие каскады и фильтры П-типа.

Важной характеристикой сетевого фильтра является максимальный ток утечки. В силовых приложениях этот ток может достигать опасной для человека величины. Исходя из значений тока утечки, фильтры классифицируются по уровням безопасности: применения, допускающие контакт человека с корпусом устройства и применения, где контакт с корпусом нежелателен. Важно помнить, что корпус фильтра требует обязательного заземления.

Компания TE-Connectivity, основываясь на более чем 50-летнем опыте компании Corcom в проектировании и разработке электромагнитных и радиочастотных фильтров, предлагает широчайший спектр устройств для применения в различных отраслях промышленности и узлах аппаратуры. На российском рынке представлен ряд популярных серий от этого производителя.

Фильтры общего назначения серии B

Фильтры серии В (рисунок 1) — надежные и компактные фильтры по доступной цене. Большой диапазон рабочих токов, хорошая добротность и богатый выбор типов присоединения обеспечивают широкую область применения этих устройств.

 

Рис. 1. Внешний вид фильтров серии B

Серия B включает в себя две модификации — VB и EB, технические характеристики которых приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные технические характеристики сетевых фильтров серии B

Наименование	Максимальный ток утечки, мА		Рабочий диапазон частот, МГц	Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А
	~120 В 60 Гц	~250 В 50 Гц		«проводник-корпус»	«проводник-проводник»
VB	0,4	0,7	0,1…30	2250	1450	~250	1…30
EB	0,21	0,36

Электрическая схема фильтра приведена на рисунке 2.

 

Рис. 2. Электрическая схема фильтра серии B

 

Ослабление сигнала помехи в дБ приведено на рисунке 3.

 

Рис. 3. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии B

Фильтры серии T

Фильтры этой серии (рисунок 4) — высокопроизводительные радиочастотные фильтры для силовых цепей импульсных источников питания. Преимуществами серии являются превосходное подавление противофазных и синфазных помех, компактные размеры. Малые токи утечки позволяют применять серию T в устройствах с низким энергопотреблением.

 

Рис. 4. Внешний вид фильтра серии Т

Серия включает две модификации — ET и VT, технические характеристики которых приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные технические характеристики сетевых фильтров серии T

Наименование	Максимальный ток утечки, мА		Рабочий диапазон частот, МГц	Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А
	~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)	~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)		«проводник-корпус»	«проводник-проводник»
ET	0,3	0,5	0,01…30	2250	1450	~250	3…20
VT	0,75 (1,2)	1,2 (2,0)

Электрическая схема фильтра серии T приведена на рисунке 5.

 

Рис. 5. Электрическая схема фильтра серии T

Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 6.

 

Рис. 6. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии T

 

Фильтры серии К

Фильтры серии К (рисунок 7) — силовые фильтры радиочастотного диапазона общего назначения. Они ориентированы на применение в силовых цепях с высокоомной нагрузкой. Отлично подходят для случаев, когда на линию наводится импульсная, непрерывная и/или пульсирующая помеха радиочастотного диапазона. Модели с индексом EK соответствуют требованиям стандартов для применения в портативных устройствах, медицинском оборудовании.

 

Рис. 7. Внешний вид сетевых фильтров серии К

Фильтры с индексом С оснащены дросселем между корпусом и заземляющим проводом. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии К приведены в таблице 3.

Таблица 3. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии К

Наименование	Максимальный ток утечки, мА		Рабочий диапазон частот, МГц	Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А
	~120 В 60 Гц	~250 В 50 Гц		«проводник-корпус»	«проводник-проводник»
VK	0,5	1,0	0,1…30	2250	1450	~250	1…60
EK	0,21	0,36

Электрическая схема фильтра серии К приведена на рисунке 8.

 

Рис. 8. Электрическая схема фильтра серии К

Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 9.

 

Рис. 9. Ослабление помехи фильтрами серии K

Фильтры серии EMC

Фильтры этой серии (рисунок 10) — компактные и эффективные двухступенчатые силовые фильтры радиочастотного диапазона. Обладают рядом преимуществ: высоким коэффициентом ослабления синфазных помех в области низких частот, высоким коэффициентом ослабления противофазных помех, компактными размерами. Серия EMC ориентирована на применение в устройствах с импульсными источниками питания.

 

Рис. 10. Внешний вид фильтров серии EMC

Основные технические характеристики приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии EMC

Номинальные токи фильтра, А	Максимальный ток утечки, мА		Рабочий диапазон частот, МГц	Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А
	~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)	~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)		«проводник-корпус»	«проводник-проводник»
3; 6; 10	0,21	0,43	0,1…30	2250	1450	~250	3…30
15; 20; 30	0,73	1,52

Электрическая схема фильтра серии EMC приведена на рисунке 11.

 

Рис. 11. Электрическая схема двухступенчатых фильтров серии EMC

Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 12.

 

Рис. 12. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии EMC

Фильтры серии EDP

Фильтры серии EDP (рисунок 13) — радиочастотные фильтры общего назначения для монтажа на печатные платы. Обладают миниатюрными габаритами и улучшенной фильтрацией синфазных помех при низкой себестоимости и малых токах утечки.

 

Рис. 13. Внешний вид сетевых фильтров серии EDP

 

Основные электрические параметры сетевых фильтров серии представлены в таблице 5.

Таблица 5. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии EDP

Максимальный ток утечки, мА		Рабочий диапазон частот, МГц	Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А
~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)	~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)		«проводник-корпус»	«проводник-проводник»
0,22	0,38	0,1…30	2250	1450	~250	1…10

Электрическая схема фильтра серии EDP приведена на рисунке 14.

 

Рис. 14. Электрическая схема сетевых фильтров серии EDP

Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 15.

 

Рис. 15. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии EMC

 

Фильтры серии FC

Однофазный сетевой фильтр для частотных преобразователей применим в условиях повышенных электромагнитных помех, защищает программируемые логические контроллеры (ПЛК) от негативных воздействий со стороны питающей сети переменного тока (рисунок 16).

 

Рис. 16. Внешний вид фильтра серии FC

 

Особая конструкция соединительных клемм обеспечивает безопасность подключения и эксплуатации. Серия нашла широкое применение в области промышленной автоматики. Основные технические характеристики приведены в таблице 6.

Таблица 6. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии FC

Тип фильтра	Максимальный ток утечки, мА		Рабочий диапазон частот, МГц	Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А
	~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)	~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)		«проводник-корпус»	«проводник-проводник»
Без индекса	3,80	6,70	0,01…30	2250	1450	~250	6…50
Индекс B	3,90	7,00

 

Электрическая схема фильтра серии FC приведена на рисунке 17.

 

Рис. 17. Электрическая схема сетевых фильтров серии FC

Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 18.

 

Рис. 18. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии FC

Фильтры серии AYO

Компактные трехфазные слаботочные сетевые фильтры предназначены для фильтрации сетевых помех в трехфазных общепромышленных сетях с нейтральным проводом (рисунок 19).

 

Рис. 19. Внешний вид трехфазного сетевого фильтра серии AYO

 

Особенностью силовых фильтров серии AYO является наличие цепей фильтрации как силовых линий, так и нейтрали. Характеризуются малыми токами утечки, небольшими габаритными размерами, что позволяет использовать их в компактной аппаратуре. Фильтр обеспечивает эффективное подавление помех в широком диапазоне частот от 100 кГц. Основные технические характеристики сетевых фильтров серии AYO рассмотрены в таблице 7.

Таблица 7. Основные технические характеристики сетевых фильтров серии AYO

Номинальные токи фильтра, А	Максимальный ток утечки, мА		Рабочий диапазон частот, МГц	Электрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), В		Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А
	~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)	~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)		«проводник-корпус»	«проводник-проводник»
3; 6; 10	2,00	3,00	0,1…30	1500	1450	~440	3…20
20	3,50	5,50

Электрическая схема фильтра серии AYO приведена на рисунке 20.

 

Рис. 20. Электрическая схема трехфазного сетевого фильтра серии AYO

Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 21.

 

Рис. 21. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии AYO

При выборе сетевого фильтра необходимо учитывать его рабочее напряжение, номинальный ток и полосу рабочих частот. Показателем эффективности является коэффициент ослабления помехи как отношение сигнала помехи на входе фильтра к его уровню на выходе.

Характерная рабочая температура для всех рассмотренных серий лежит в пределах -10…40°С. При температуре окружающей среды выше 40°С максимально допустимый рабочий ток рассчитывается по формуле:

Компания КОМПЭЛ поддерживает на складе наиболее востребованные модели рассмотренных сетевых фильтров производства компании TE Connectivity. Эти позиции и их краткие характеристики показаны в таблице 8.

Таблица 8. Складские позиции КОМПЭЛ

Наименование	Серия	Количество фаз нагрузки	Номинальное напряжение фильтра, В	Номинальный ток, А	Размеры ДхШхВ, мм
1EB1	B	1	250	1	57х64х17
5EB1	B	1	250	5	66х64х19
6ET1	T	1	250	6	90х85х46
10ET1	T	1	250	10	119х113х45
15VT1	T	1	250	15	138х100х55
15VT6	T	1	250	15	151х100х55
10VK6	K	1	250	10	87х71х29
20VK6	K	1	250	20	87х85х38
40VK6	K	1	250	40	135х106х38
3EMC1	EMC	1	250	3	85х70х29
10EMC1	EMC	1	250	10	97х85х38
15EMC1	EMC	1	250	15	126х113х45
20EMC1	EMC	1	250	20	126х113х45
3EDP	EDP	1	250	3	36х31х24
6EDP	EDP	1	250	6	36х31х24
10EDP	EDP	1	250	10	36х31х24
6AYO1	AYO	3	440	6	85х85х38
10AYO1	AYO	3	440	10	85х85х38
20AYO1	AYO	3	440	20	85х85х38
6FC10	FC	1	250	6	116х78х45
12FC10	FC	1	250	12	139х100х55
16FC10	FC	1	250	16	139х100х55

Заключение

Все сетевые фильтры производства TE Connectivity соответствуют стандартам UL, имеют сертификацию CSA и рекомендации по применению VDE, что свидетельствует о безопасности, эффективности и качестве изделий.

Следует еще раз отметить, что борьба с помехами — это комплекс мер. Применение одних только фильтров не гарантирует успеха, но является одним из эффективных способов подавления или значительного снижения наводимых и излучаемых помех для улучшения электромагнитной совместимости оборудования. Следует также помнить, что применимость конкретной модели фильтра для конечной задачи можно оценить только экспериментально. Наличие складских позиций у компании КОМПЭЛ дает возможность получить образцы и оценить их эффективность в кратчайшие сроки.

Литература

1. http://www.compel.ru/

2. Corcom Product Guide, General purpose RFI filters for high impedance loads at low current B Series, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 15

3. Corcom Product Guide, PC board mountable general purpose RFI filters EBP, EDP & EOP series, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 21

4. Corcom Product Guide, Compact and cost-effective dual stage RFI power line filters EMC Series, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, p. 24

5. Corcom Product Guide, Single phase power line filter for frequency converters FC Series, 1654001, 06/2011, p. 30

6. Corcom Product Guide, General purpose RFI power line filters — ideal for high-impedance loads K Series, 1654001, 06/2011, p. 49

7. Corcom Product Guide, High performance RFI power line filters for switching power supplies T Series, 1654001, 06/2011, p. 80

8. Corcom Product Guide, Compact low-current 3-phase WYE RFI filters AYO Series, 1654001, 06/2011, p. 111.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

 

 

Сетевые и сигнальные EMI/RFI-фильтры от TE Connectivity. От платы до промышленной установки

Компания TE Connectivity занимает лидирующие позиции в мире по разработке и производству сетевых фильтров для эффективного подавления электромагнитных и радиочастотных помех в электронике и промышленности. Модельный ряд включает в себя более 70 серий устройств для фильтрации как цепей питания от внешних и внутренних источников, так и сигнальных цепей в широчайшей сфере применений.

Фильтры имеют следующие варианты конструктивного исполнения: миниатюрные для установки на печатную плату; корпусные различных размеров и типов присоединения питающих линий и линий нагрузки; в виде готовых разъемов питания и коммуникационных разъемов сетевого и телефонного оборудования; индустриальные, выполненные в виде готовых промышленных шкафов.

Сетевые фильтры выпускаются для AC и DC приложений, одно- и трехфазных сетей, перекрывают диапазон рабочих токов 1…1200 А и напряжений 120/250/480 VAC, 48…130 VDC. Все устройства характеризуются низким падением напряжения — не более 1% от рабочего. Ток утечки, в зависимости от мощности и конструкции фильтра, составляет 0,2…8,0 мА. Усредненный частотный диапазон по сериям — 10 кГц…30 МГц. Серия AQ рассчитана на более широкий диапазон частот: 10 кГц…1 ГГц. Расширяя области применения своих устройств, TE Connectivity выпускает фильтры для цепей нагрузки с низким и высоким импедансом. Например, высокоимпедансные фильтры серий EP, H, Q, R и V для низкоимпедансных нагрузок и низкоимпедансные серии B, EC, ED, EF, G, K, N, Q, S, SK, T, W, X, Y и Z для высокоимпедансных нагрузок.

Коммуникационные разъемы со встроенными сигнальными фильтрами выпускаются в экранированном, спаренном и низкопрофильном исполнении.

Каждый фильтр производства TE Connectivity подвергается двойному тестированию: на этапе сборки и уже в виде готового изделия. Вся продукция соответствуют международным стандартам качества и безопасности.

•••

Помехи — Альфа ЭМС — обследование электромагнитной совместимости (ЭМС)

Автор: Вербин В.С.

1.    Классификация электромагнитных помех

 

В качестве электромагнитной помехи (ЭМП) может фигурировать практически любое электромагнитное явление в широком диапазоне частот. Прежде чем переходить к рассмотрению влияния ЭМП на электронную аппаратуру, попытаемся ввести некоторую классификацию ЭМП.

 

В зависимости от источника ЭМП можно разделить на естественные и искусственные. Наиболее распространенной естественной ЭМП является электромагнитный импульс при ударе молнии. Искусственные помехи можно разделить на создаваемые функциональными источниками и создаваемые нефункциональными источниками. Функциональным источник помехи будем называть в случае, если для него самого создаваемая ЭМП является полезным сигналом. К таким источникам относятся, прежде всего, передающие устройства радиосвязи, а также аппаратура, использующая цепи питания для  передачи информации. Нефункциональными будем называть источники, которые создают ЭМП в качестве побочного эффекта в процессе работы. К ним можно отнести любые проводные коммуникации, создающие электромагнитные поля, коммутационные устройства, импульсные блоки питания аппаратуры и т. п. Электростатический разряд с тела человека также может рассматриваться как создаваемый нефункциональным источником ЭМП. Принципиальное различие между функциональными и нефункциональными источниками состоит в том, что для вторых уровень ЭМП часто можно снизить путем пересмотра конструкции источника, в то время как для функциональных ЭМП такой путь обычно исключается.

 

В зависимости от среды распространения ЭМП могут разделяться на индуктивные и кондуктивные. Индуктивными называют ЭМП, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах. Кондуктивные ЭМП представляют собой токи, текущие по проводящим конструкциям и земле.

 

Деление помех на индуктивные и кондуктивные является, строго говоря, условным. В реальности протекает единый электромагнитный процесс, затрагивающий проводящую и непроводящую среду. В ходе распространения многие помехи могут превращаться из индуктивных в кондуктивные и наоборот. Так, переменное электромагнитное поле способно создавать наводки в кабелях, которые далее распространяются как классические кондуктивные помехи. С другой стороны, токи в кабелях и цепях заземления сами создают электромагнитные поля, т.е. индуктивные помехи.

 

Условность деления помех на индуктивные и кондуктивные наглядно проявляется, например, в ходе анализа пути проникновения высокочастотных помех внутрь электронной аппаратуры. Часто выясняется, что реальный путь проникновения помехи представляет собой комбинацию металлических проводников и «дорожек» на платах аппаратуры («кондуктивные» участки) и паразитных емкостных и индуктивных связей («индуктивные» участки). В результате помеха достигает высокочувствительных цифровых контуров аппаратуры, минуя защитные элементы типа фильтров и варисторов, установленные в расчете на чисто кондуктивный характер помехи.

 

Деление помех на индуктивные и кондуктивные можно считать относительно строгим лишь в низкочастотной (до десятков кГц) области, когда емкостные и индуктивные связи обычно малы. Однако и здесь есть исключения — например, строгий анализ растекания тока через сложный заземлитель в землю требует учета как гальванической, так и электромагнитной составляющей единого процесса.

 

Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято также делить на помехи «провод — земля» (синонимы − несимметричные, общего вида, Common Mode) и «провод-провод» (симметричные, дифференциального вида, Differential Mode). В первом случае («провод-земля») напряжение помехи приложено, как следует из названия, между каждым из проводников цепи и землей. Во втором — между различными проводниками одной цепи (см. рис. 1). Обычно самыми опасными для аппаратуры являются помехи «провод-провод», поскольку они оказываются приложенными так же, как и полезный сигнал (рис. 1 б)). Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех «провод-провод» и «провод-земля».  Нужно учитывать, что несимметрия внешних цепей передачи сигналов  и входных цепей аппаратуры может вызывать преобразование помехи «провод-земля» в помеху «провод-провод». Это легко понять, рассматривая упрощенную схему на рис. 2:  несимметрия внешних цепей (Z_l1≠Z_l2) и входных цепей аппаратуры-приемника (Z_i1≠Z_i2) приводит к появлению помехи «провод-провод» величиной U_d = (Z_i1/ Z_l1 — Z_i2/Z_l2)U_c. В данном примере упрощение заключалось в том, что внутреннее сопротивление приемника в режиме «провод-провод» принято равным бесконечности (т.е., в качестве измерителя полезного сигнала включен идеальный вольтметр).

 

ЗАДАЧА. Найти выражение для напряжения помехи «провод-провод» в реальной схеме, заменив вольтметр в схеме рис. 2 некоторым входным сопротивлением аппаратуры Z. 

 

 

 

Рисунок 1. Схема приложения помехи «провод-земля» (а) и «провод-провод» (б).

 

Рисунок 2. Преобразование помехи «провод-земля» в помеху «провод-провод».

Применение внешних цепей с высокой степенью симметрии (т.е. с Z_l1 ≈Z_l2, например, типа «витая пара»), позволяет обеспечить низкий уровень преобразования помех «провод-земля» в помехи «провод-провод», но лишь при условии высокой симметрии входных цепей аппаратуры (Z_i1 ≈ Z_i2).

Следующие два способа классификации помех основываются на их спектральных характеристиках. Во-первых, ЭМП делятся на узкополосные и широкополосные.  К первым обычно относятся помехи от систем связи на несущей частоте, систем питания переменным током и т.п. Их отличительной особенностью является то, что характер изменения помехи во времени является синусоидальным или близок к нему. При этом спектр помехи близок к линейчатому (максимальный уровень — на основной частоте, пики меньшего уровня — на частотах гармоник).

Широкополосные помехи имеют существенно несинусоидальный характер и обычно проявляются в виде либо отдельных импульсов, либо их последовательности. Для периодических широкополосных сигналов спектр состоит из большого набора пиков на частотах, кратных частоте основного сигнала. Для апериодических помех спектр является непрерывным и описывается спектральной плотностью. Типичными широкополосными помехами являются:

·  шум, создаваемый в сети питания аппаратуры при работе импульсного блока питания;

·  молниевые импульсы;

·  импульсы, создаваемые при коммутационных операциях;

·  ЭСР.

Другой спектральной характеристикой является область частот, в которой лежит основная часть спектра помехи. Условно принято делить все помехи на низкочастотные и высокочастотные. К первым обычно относят помехи в диапазоне 0 — 9 кГц. В большинстве случаев они создаются силовыми электроустановками и линиями. Высокочастотные узкополосные помехи (с частотой выше 9 кГц) обычно создаются различными системами связи. Высокочастотными являются все распространенные типы импульсных помех. Иногда также вводят понятия радиочастотной  помехи (диапазон — от 150 кГц до 1−2 ГГц) и СВЧ-помехи (порядка нескольких ГГц).

Приведенная классификация не претендует ни на строгость, ни на полноту. Тем не менее, она позволяет ввести понятия, которые понадобятся нам в дальнейшем. Эта же классификация широко используется инженерами, работающими в области ЭМС.

 

2.    Влияние ЭМП на аппаратуру связи

Влияние ЭМП на аппаратуру бывает разнообразным — от непредсказуемых временных ухудшений характеристик канала передачи информации, сбоев цифровой техники и искажения изображения на экранах мониторов до физического повреждения и даже возгорания аппаратуры и ее кабелей. Иногда при анализе той или иной неисправности оказывается очень сложно обнаружить, что реальным ее источником являются проблемы ЭМС.

Прежде, чем переходить к описанию физических механизмов влияния ЭМП на аппаратуру, рассмотрим формальную классификацию воздействия ЭМП по признаку степени серьезности последствий. В действующих стандартах для этого используются так называемые критерии качества функционирования аппаратуры под действием ЭМП (см., например, [5]). Они используются для формализации описания поведения аппаратуры под действием той или иной помехи.   Рассмотрим эти критерии.

Критерий А — воздействие ЭМП никак не отражается на функциональных характеристиках аппаратуры, работа которой до, во время и после воздействия помехи происходит в полном соответствии с техническими условиями или стандартами. Обычно выполнение критерия А требуется для аппаратуры, используемой для выполнения функций высокой важности в реальном масштабе времени. В первую очередь это аппаратуры защиты и противоаварийной автоматики.

Критерий В — допускается временное ухудшение функциональных характеристик аппаратуры в момент воздействия помехи. После прекращения воздействия ЭМП функционирование полностью восстанавливается без вмешательства обслуживающего персонала. Этот критерий обычно используется для аппаратуры, выполняющей задачи высокой важности, однако не в реальном масштабе времени. Достаточно «скользким» моментом при определении соответствия аппаратуры критерию В является допустимое время восстановления функциональных характеристик после воздействия помехи. Это актуально, например, когда речь идет о цифровой аппаратуре, воздействие ЭМП на которую приводит к перезагрузке.

Критерий С —  аналогичен В, но, в отличие от него, допускает вмешательство персонала для восстановления работоспособности аппаратуры (например, перезагрузки «зависшей» цифровой системы, повторного набора номера и т.п.). Обычно используется для аппаратуры, не предназначенной для выполнения ответственных задач.

Критерий D— физическое повреждение аппаратуры под действием помехи. По понятным причинам, этот критерий не может использоваться для формулировки требований к устойчивости аппаратуры.

Несмотря на высокий уровень формализации, применение этих критериев часто требует дополнительной информации. Такая конкретизация обычно выполняется в стандартах на виды продукции, технических условиях и программах испытаний.

Перейдем теперь к рассмотрению физических механизмов влияния ЭМП на аппаратуру.

Условно, можно выделить следующие основные сценарии воздействия ЭМП на аппаратуру:

1)      Искажение сигналов во внешних информационных цепях. Можно выделить две основных причины возникновения кондуктивных помех в информационных цепях (рис. 3):

—         действие индуктивных ЭМП, наводящих кондуктивные помехи в информационных цепях;

—         наличие гальванической связи между подверженной влиянию цепью и источником внешних помех (кондуктивный механизм). В качестве такой гальванической связи очень часто выступает общее для различных устройств сопротивление заземления: потенциал, созданный падением напряжения на сопротивлении заземления, оказывается приложенным к корпусу аппаратуры и, через сопротивления между входными цепями этой аппаратуры и корпусом, прикладывается к информационным цепям.    

Помехи, появившись в проводных коммуникациях, достигают входов аппаратуры. Далее механизм воздействия помех зависит от их частот.

 

Рисунок 3. Возникновение помех в линии связи: а) — ЭДС помехи E_п создается под действием внешнего электромагнитного поля (индуктивный механизм), б) — напряжение U_п создается при протекании тока помехи I_п через общее для устройств 2,3 сопротивление заземления Z (кондуктивный механизм).

Особенно опасны составляющие спектра помехи, лежащие в той же полосе частот, что и рабочие сигналы. Обычно такие составляющие беспрепятственно минуют входные фильтры и далее обрабатываются так же, как если бы они были полезными сигналами. В результате повышается число ошибок в канале передачи информации. В отдельных случаях может происходить даже физическое повреждение элементов сигнального тракта.

Сравнительно низкочастотные (до 10 − 20 МГц) составляющие помехи, лежащие вне рабочей полосы частот канала связи, обычно воздействуют на ближайшие к входам схемные элементы. В грамотно спроектированной аппаратуре ими обычно оказываются фильтры и специальные устройства ограничения  перенапряжений (разрядники, варисторы и т.п.). В этом случае основной угрозой является возможность физического повреждения этих элементов. Обычно это бывает, если амплитуда помехи значительно превышает ту, на которую защитные элементы были рассчитаны.

Высокочастотные составляющие спектра помехи вне рабочей полосы частот, отличаются тем, что благодаря наличию паразитных индуктивных и емкостных связей оказываются способными «обходить» защитные элементы и проникать глубоко внутрь аппаратуры. Особенно опасно их воздействие на элементы внутренних цифровых схем аппаратуры. Поскольку обмен данными по внутренним системным шинам часто производится без использования протоколов с обнаружением и коррекцией ошибок, искажение только одного бита информации уже способно полностью блокировать работу системы.

2)      Искажение сигналов в антенных цепях. Относится к радиоаппаратуре. Механизм возникновения помех аналогичен индуктивному механизму возникновения помех в проводных коммуникациях аппаратуры связи (рис. 3 а): электромагнитное поле помехи индуцирует в антенных цепях ЭДС помехи. Обычно амплитуды помех, наводимых таким образом, малы для того, чтобы повредить входные фильтры аппаратуры. Поэтому основную угрозу для приема представляют помехи, значительная часть спектра которых лежит в рабочей полосе частот радиоаппаратуры.

3)      Попадание помех на входы питания аппаратуры. Существует множество механизмов возникновения помех в цепях питания аппаратуры. Это связано с тем, что обычно сеть питания имеет большую протяженность и объединяет самых разных потребителей. Описанные выше для информационных цепей механизмы попадания помех (индуцирование ЭДС внешним полем и проникновение помехи через общее сопротивление) действуют и в этом случае. Кроме того, работа каждого потребителя, включенного в общую сеть питания, вносит искажения в формы кривых тока и напряжения в этой сети. При этом частоты помех могут меняться в очень широких пределах — от десятков и сотен герц (гармоники, а также провалы и выбросы напряжения питания при коммутациях больших нагрузок) до радиочастотных (например, при работе некоторых блоков питания аппаратуры). Постоянное отклонение напряжения и (или) частоты питания от номинальных значений вследствие перегрузки сети, аварийной работы энергосистемы или автономного источника питания также могут рассматриваться как помехи.

Среди низкочастотных помех наибольшую опасность представляют перенапряжения при авариях электропитания (особенно − аварийные потенциалы на элементах заземляющего устройства, которые вследствие возникающей разности потенциалов между заземлением аппаратуры и нейтрали питающего ее трансформатора оказываются приложенными к входам питания). К временной потере работоспособности  аппаратуры также приводят полные отключения питания на длительное время. Отказы хорошо спроектированной аппаратуры по причине появления других низкочастотных (до нескольких сотен герц) помех в цепях питания  случаются относительно редко. Такая устойчивость объясняется тем, что современные блоки питания аппаратуры обычно представляют собой систему автоматического регулирования (САР), способную поддерживать заданное значение напряжения на выходе даже в случае значительного отклонения формы кривой напряжения на входе от номинальной. 

При сдвиге спектра частот помехи в высокочастотную область ее опасность (при той же энергии) обычно возрастает. Для частот до нескольких  десятков мегагерц это объясняется двумя факторами.

Во-первых, импульсные помехи даже сравнительно небольшой энергии могут иметь значительную амплитуду по напряжению. Действительно, энергия импульса, выделяющаяся на активном сопротивлении, определяется как

 

 

 

 

где  u=u(t) — напряжение, r— сопротивление, Т — длительность импульса. Таким образом, при меньшей длительности импульс той же энергии может иметь большую амплитуду. Большие значения пикового напряжения импульса могут приводить к пробою элементов блока питания, не рассчитанных на слишком высокое напряжение. Возникающая при пробое дуга  может сохраняться и после окончания импульса, поддерживаемая за счет обычного напряжения питания. В этом случае импульс играет роль лидера.

Второй фактор, обуславливающий повышение опасности помех в цепях питания с ростом их частоты — динамические характеристики самого блока питания. Выше уже отмечалось, что современные блоки питания имеют структуру САР, причем с нелинейными элементами. Обычно такая система проектируется в расчете на относительно низкочастотные возмущения на входе. Попадание на вход высокочастотных помех может вызвать нежелательную реакцию системы (резонансные эффекты, автоколебания и т.п.). В результате стабильность напряжения на выходе блока питания может нарушиться, что вызовет отказ аппаратуры.

С дальнейшим ростом частоты помехи (от десятков мегагерц до гигагерц) большое значение начинают играть паразитные емкостные и индуктивные связи. В результате (как и в случае информационных цепей) составляющие помехи могут, в обход установленных защитных элементов, проникнуть вглубь аппаратуры и нарушить работу ее цифровых узлов.

4)      Протекание токов помех по металлическим корпусам аппаратуры и экранам кабелей. Источников таких помех может быть множество. Заземленные металлические корпуса и шасси аппаратуры, а также экраны кабелей, образуют часть пути стекания в землю токов помех. Внешние электромагнитные поля также наводят токи помех в экранирующих корпусах аппаратуры и экранах кабелей. При электростатическом разряде с тела человека также происходит протекание тока по металлическим конструкциям аппаратуры.

Отрицательный эффект протекания таких токов может быть обусловлен индуктивным или кондуктивным механизмом. При индуктивном механизме протекание тока создает магнитное поле, которое, в свою очередь, способно индуцировать ЭДС помехи в близкорасположенных контурах аппаратуры.   Во втором случае существенно то, что при протекании токов помех различные точки заземленных металлических частей приобретают различные потенциалы. Поскольку при проектировании аппаратуры все такие точки обычно рассматриваются как эквипотенциальные («масса»), это может привести к искажению сигналов. Пример того, как протекание тока помехи по экрану коаксиального кабеля способно исказить передаваемый сигнал, приведен на рис. 4. Здесь Z_ж и Z_э — полные сопротивления жилы и экрана кабеля соответственно, U_с—неискаженное напряжение сигнала на входе в кабель, I_п—ток помехи. Легко понять, что реальный сигнал, измеренный на входе аппаратуры, будет уже равен U_{с +}I_пZ_э.

Рисунок 4. Искажение сигнала в несимметричной цепи под действием тока в экране кабеля.

Полные сопротивления металлических частей шасси аппаратуры и экранов кабелей носят индуктивный характер и возрастают (по модулю) с ростом частоты. То же самое справедливо и в отношении коэффициентов паразитных связей между ними и цепями аппаратуры. Поэтому опасность со стороны протекающих по металлическим частям шасси аппаратуры и экранам кабелей токов возрастает с ростом частоты.

5)      Непосредственное воздействие внешних полей на внутренние цепи аппаратуры. Такая ситуация обычно имеет место при отсутствии у аппаратуры экранирующего корпуса, либо когда экранирующие свойства такого корпуса недостаточны. При этом по закону электромагнитной индукции во внутренних контурах аппаратуры наводится ЭДС помехи. Если эта ЭДС помехи достаточно велика (например, выше порога, отделяющего уровень «ноль» от уровня «единица» в цифровых системах), возможно нарушение функционирования аппаратуры. Поскольку коэффициенты индуктивной связи пропорциональны частоте, особенно высокую опасность представляют высокочастотные поля. Принято считать, что относительно низкочастотные поля (не более 80 МГц) воздействуют, в основном, не на саму аппаратуру, а на ее проводные коммуникации (сценарии 1, 3 из данного списка). Лишь на более высоких частотах влияние поля непосредственно на внутренние контуры аппаратуры может оказаться существенным. 

Отдельно стоит сказать о действии магнитных полей на устройства, содержащие электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Конструкция таких устройств предусматривает очень точное нацеливание пучка электронов на соответствующую точку люминофора. Как известно, воздействие электрического или магнитного поля приводит к искажению траектории электронов. В результате искажается и изображение на экране, так как электронный пучок попадает в другие точки люминофора. В первую очередь, это сопровождается искажением цвета. Благодаря остаточной  намагниченности отдельных элементов устройства, искажения изображения сохраняются некоторое время и после снятия внешнего магнитного поля.

 

3.    Основные источники ЭМП 

В этом разделе мы рассмотрим основные источники ЭМП, способные представлять угрозу для электронной аппаратуры. Некоторые из них характерны лишь для объектов с высокой энерговооруженностью (энергетика, транспорт, тяжелая промышленность и т.п.). Другие могут обнаружиться практически в любом месте, включая офисы, машинные залы ЭВМ  и жилые помещения.

3.1    Аварийные потенциалы на элементах заземляющего устройства

Прежде всего, нам понадобится рассмотреть само понятие заземления и функции, которые оно выполняет.

Заземление– преднамеренное электрическое соединение элементов схем, корпусов аппаратуры, экранов кабелей и других проводящих элементов с точкой, потенциал которой принимается в качестве опорного (нулевого). Обычно в качестве такой точки принимается физическая земля, хотя это и не обязательно. Так, на подвижных объектах (автомашинах, самолетах, судах и т.п.) в качестве опорного выбирается потенциал корпуса («масса»).

Заземление обеспечивает выполнение двух основных задач. Во-первых, оно служит для обеспечения электробезопасности. Действительно, хорошая электрическая связь на низкой частоте между всеми имеющимися на объекте проводящими конструкциями, к которым может прикасаться человек, обеспечивает выравнивание их потенциала. В результате разность потенциалов между любыми доступными прикосновению точками сильно снижается.

В случае короткого замыкания фазы на землю по цепям   заземления могут протекать очень большие токи. Поскольку элементы системы заземления обладают некоторым сопротивлением (активным и реактивным) то, по закону Ома, на них могут создаваться значительные потенциалы, представляющие опасность для человека. Но и в этом случае заземление все же выполняет свою защитную функцию: протекание большого тока «нулевой последовательности» заставляет сработать систему защиты (в простейшем случае — обычный предохранитель). Существуют жесткие ограничения на время срабатывания защитных устройств (обычно – доли секунды).

Второй задачей заземления является задание единого опорного потенциала для всех элементов электрического или электронного оборудования.

В качестве примера можно рассмотреть два электронных устройства, расположенных в различных помещениях одного здания (рис. 5). Пусть между ними проходят цепи обмена информацией (как, например, в локальной вычислительной сети). Если теперь корпус одного из устройств приобретает высокий потенциал (в результате, например, электростатического разряда), то этот потенциал оказывается приложенным к интерфейсным элементам связи между устройствами. Это может вызвать появление помех или даже физическое повреждение интерфейсных элементов. При заземлении обоих устройств происходит очень быстрое выравнивание потенциала, в результате  чего снижается вероятность физического повреждения интерфейсных элементов (хотя появление кратковременных помех при электростатическом разряде исключить по-прежнему нельзя).

Рисунок 5. Выравнивание потенциалов при электростатическом разряде. U, Z— соответственно напряжение и эквивалентное внутреннее сопротивление источника ЭСР.

Иногда заземление используют для организации цепи возврата тока к источнику. Некоторые силовые и информационные цепи строятся по так называемой несимметричной схеме, когда от источника к приемнику идет лишь один провод, а обратным проводом является земля. При этом достигается некоторая экономия, однако такой  подход часто снижает помехоустойчивость системы и приводит к возникновению паразитных перекрестных связей через общее для различных цепей сопротивление заземления (см. выше).

Базовым элементом системы заземления стационарного объекта является заземлитель (рис. 6). Заземлителем называется проводник (электрод), непосредственно соединенный с физической землей, или совокупность таких проводников, связанных металлическими связями. Широко распространены заземлители типа сетки, представляющие собой заглубленную в землю горизонтальную конструкцию из пересекающихся металлических электродов. Сложные заземлители иногда называют контурами заземления.

Заземлитель может быть как искусственным (специально созданным с целью заземления), так и естественным, т.е. не предназначенным специально для организации заземления. В качестве естественных заземлителей могут выступать трубопроводы, железобетонные и металлические элементы фундаментов зданий, металлическая броня кабелей и т.п.    

К заземлителю присоединяется заземляющий проводник, который связывает с ним все конструкции, электрические и электронные устройства и т.п., подлежащие заземлению. Таких проводников может быть много, они образуют сеть, по сложности сравнимую с сетью питания.

 

Рисунок 6. Основные элементы заземляющего устройства: 1 — заземлитель, 2 — заземляющий проводник

Иногда вместо заземления используют зануление. Обычно это делается, когда объект не обладает собственным заземлителем. Тогда в качестве заземлителя  используют заземлитель ближайшей трансформаторной подстанции, на который (согласно ПУЭ) заземляется «ноль» (в трехфазной сети – нейтраль) питания. Такая организация заземления является неудовлетворительной. Действительно, в этом случае постоянно происходит протекание тока питания через цепи заземления, что приводит к появлению помех. Кроме того, большая длина заземляющего проводника приводит к росту его полного сопротивления.

Совокупность заземлителя и заземляющего проводника называется заземляющим устройством. Включая в рассмотрение также все элементы аппаратуры, металлоконструкции и т.п., непосредственно связанные с заземляющим устройством, можно говорить о системе заземления.

При протекании тока через заземляющий проводник в заземлитель и далее через землю к другому полюсу источника, физический ввод в заземлитель приобретает некоторый потенциал относительно удаленной земли (т.н. зоны нулевого потенциала). Отношение этого потенциала к величине тока называется сопротивлением растеканию заземлителя (рис. 7). Расстояние до удаленных точек ввода тока и измерения потенциала (точки 1, 2 на рисунке) должно быть много больше линейных размеров заземлителя. Соответствующий метод измерения сопротивления растеканию носит название «метод амперметра — вольтметра».

 

Рисунок 7. Определение сопротивления растеканию заземлителя.

Сопротивление растеканию зависит от частоты и обычно определяется для 50 Гц.

Другие важные параметры – сопротивление заземляющего устройства в целом (т.е., с учетом сопротивления заземляющего проводника), сопротивление основания электроаппарата или ввода в заземлитель, напряжение шага и напряжение прикосновения. Две последние характеристики зависят не только от параметров системы заземления, но и от ожидаемых значений токов короткого замыкания. Во многих случаях также нормируется предельное значение аварийного потенциала на заземляющем устройстве.

Как уже говорилось, при протекании через заземляющее устройство значительных токов на нем возникает некоторый потенциал относительно удаленной земли (зоны нулевого потенциала). Рисунок 8 показывает, каким образом этот потенциал может воздействовать на телекоммуникационную аппаратуру. В приведенном примере произошло короткое замыкание на заземляющем устройстве ЗУ1. Его причиной может быть авария любого силового электрооборудования, присоединенного к этому устройству. В результате ЗУ1 (и вся присоединенная к нему аппаратура) приобретает относительно зоны нулевого потенциала (в которой расположено второе заземляющее устройство ЗУ 2) некоторый потенциал U_кз, который в реальности может достигать многих кВ. Пусть теперь на обоих объектах установлена аппаратура связи, соединенная проводными связями. Тогда этот аварийный потенциал окажется приложенным к кабелю связи, что может привести к повреждению интерфейсных элементов, пробою оболочки кабеля и т.п. Примерный вид напряжения, приложенного в этом случае к кабелю связи и входам аппаратуры по схеме «провод-земля» показан на рис. 9.

 

 

Рисунок 8. Влияние разности потенциалов между различными заземляющими устройствами на аппаратуру связи.

 

Рисунок 9. Пример напряжения помехи «провод-земля» на входе аппаратуры при воздействии аварийного потенциала.  

Аналогичные проблемы могут возникать и в пределах одного заземляющего устройства. Это связано с тем, что заземляющее устройство не является эквипотенциальным. В качестве примера рассмотрим следующую ситуацию.

Пусть произошло короткое замыкание фазы на землю в силовой части энергообъекта (например, на распределительном устройстве — РУ — подстанции).  Пусть, далее, ток короткого замыкания возвращается к заземленной нейтрали трансформатора, питающего данное короткое замыкание и расположенного на том же РУ. При этом на элементах заземляющего устройства будут неминуемо создаваться падения напряжения вследствие протекания токов короткого замыкания. Величина этих падений напряжения зависит от величины тока короткого замыкания, а также от свойств грунта и заземлителя и, особенно, от качества электрической связи между отдельными элементами заземляющего устройства.

Для упрощения оценки качества электрической связи между отдельными элементами единого заземляющего устройства вводится понятие сопротивления связи между электроаппаратами (конструкциями) на распределительном устройстве энергообъекта (РУ). Это понятие можно обобщить на любую систему заземления, в которой имеется несколько вводов заземляющих проводников в заземлитель. Чтобы понять, как определяется сопротивление связи, рассмотрим рисунок 10.

Между двумя электроустановками (вводами в заземлитель) А и В включен генератор тока промышленной частоты. Протекающий в земле и заземлителе ток создает между точками А и В некоторую разность потенциалов. Отношение этой разности потенциалов к току генератора и называется сопротивлением связи между точками А и В.

На рисунке 11 приведены графики распределения мгновенного значения потенциала вдоль протяженного заземлителя, показанного на рис. 10. Если бы земля являлась изолятором, то весь ток возвращался бы к генератору по заземлителю, и распределение потенциала вдоль заземлителя было бы равномерным (кривая 1 на рис. 11), т. к. его погонное сопротивление  остается неизменным по длине. В действительности земля (грунт) имеет конечную проводимость, не равную нулю, поэтому ток по мере удаления от места его  ввода  перераспределяется между заземлителем  и землей. При этом  вблизи точек ввода и вывода занятый током объем грунта будет небольшим, но он будет быстро увеличиваться по мере удаления от концов заземлителя к его середине. Если считать продольный заземлитель вместе с объемом грунта, занятого током,  некоторым эквивалентным проводником тока земляного возврата, то этот проводник будет иметь переменное сечение. Наибольшее сечение будет в середине,  а наименьшее – в точках ввода и вывода тока, т.е. в точках А и Б. Соответственно, погонное сопротивление такого проводника будет наибольшим вблизи его концов, и распределение мгновенного значения потенциала вдоль него будет неравномерным (кривая 2 на рис. 11). В точках А и В потенциал будет максимальным (по абсолютной величине). По мере удаления от этих точек потенциал будет быстро снижаться до малых значений.

Рисунок 10. К определению сопротивления основания электроустановки

            

Рисунок 11. Характер изменения мгновенного значения потенциала вдоль заземленного проводника.

Такой характер изменения потенциала определяет опасность напряжения прикосновения. По этой же причине сопротивление электрической связи между двумя точками А и Б можно в большинстве случаев представить суммой двух сопротивлений — сопротивления основания электроустановки А и сопротивления основания электроустановки Б. Под сопротивлением основания электроустановки А относительно Б при этом понимается отношение потенциала, измеренного в точке А, к току генератора.

ЗАМЕЧАНИЕ. Если в качестве точки Б использовать заземлитель, вынесенный далеко за пределы заземляющего устройства, полученное значение сопротивления основания в точке А будет в точности равно сопротивлению растеканию данного ЗУ, измеренному в точке А.

Вообще говоря, сопротивление основания электроустановки А зависит от выбора второй точки Б. Поэтому понятия «сопротивление связи» или «сопротивление растеканию, измеренное в точке А» являются более строгими. Однако на практике при выполнении измерений удобнее всего измерять именно сопротивление основания. Это позволяет ограничиться измерением сопротивления растеканию лишь в одной «опорной» точке (на подстанции такой точкой обычно является заземление нейтрали одного из трансформаторов). Для всех остальных точек (вводов в заземлитель) измеряются только сопротивления оснований относительно этой опорной точки. В целом получается достаточно полная картина, характеризующая заземляющее устройство в целом.

Чтобы оценить важность рассмотренных понятий с точки зрения ЭМС, рассмотрим простой пример.

ПРИМЕР. Пусть сопротивления оснований всех аппаратов, расположенных на РУ подстанции относительно нейтрали трансформатора составляют 0,1 Ом (что соответствует реальному значению сопротивлений связи для элементов ЗУ, находящегося в удовлетворительном состоянии). Примем ток КЗ равным 10 кА, что вполне соответствует реальности.  Тогда при коротком замыкании на какой-либо из электроустановок разность потенциалов между точками грунта, расположенными рядом с ней, и другими точками, удаленными от места КЗ и питающего его трансформатора, будет равна примерно 1 кВ. При возрастании сопротивления связи до 1 Ом (что нередко  наблюдается в реальных условиях), указанная разность потенциалов увеличится до 10 кВ.

Высокая разность аварийных потенциалов в пределах единого ЗУ может, в итоге, оказаться приложенной к некоторым кабелям, и через них — к входам аппаратуры. Кроме того, она представляет значительную опасность для оперативного и ремонтного персонала.

При оценке опасности аварийных потенциалов необходимо учитывать такое явление, как вынос потенциала.  Его суть заключается в распространении высокого потенциала по экранам кабелей, трубопроводам и т.п. далеко от места короткого замыкания.

ПРИМЕР. Пусть заземление экранов кабелей, связывающих два объекта А и Б, осуществляется со стороны объекта А. Тогда при появлении аварийного потенциала на объекте А возможен вынос потенциала на объект Б по экранам кабелей.

Аварийные потенциалы воздействуют на аппаратуру как низкочастотные кондуктивные помехи по информационным цепям и цепям питания (сценарии 1 и 3 в разделе 2). Обычная схема − «провод−провод». Поскольку частота 50 Гц очень низка по сравнению с рабочими частотами практически любой современной информационной аппаратуры, основную угрозу представляет физическое разрушение элементов аппаратуры, а также самих кабелей (критерий качества функционирования D согласно классификации раздела 2). Иногда, однако, встроенные схемы мониторинга питания распознают аварийные потенциалы как отказ и производят отключение или перезагрузку аппаратуры. В этом случае критерий качества функционирования — В или С.

К сожалению, пока нет единой стандартизованной процедуры испытаний, моделирующей воздействие аварийных потенциалов на работающую аппаратуру. Применяемые обычно стандартные измерения сопротивления изоляции нельзя считать полностью удовлетворительными, поскольку, во-первых, они проводятся лишь для отключенной аппаратуры и, во вторых, только по схеме «провод-земля».

 

3.2    Низкочастотные возмущения напряжения питания

 Основными источниками возмущений напряжения питания являются:

1.          Резкие колебания нагрузки. Рассмотрим условную схему сети электропитания (рис. 12).

Рисунок 12. Влияние резкого изменения нагрузки на остальных потребителей.

Здесь потребители Z₁ …Z_n питаются от источника с ЭДС Е  и внутренним сопротивлением Z_вн. Очевидно, что включение, например, первого источника приведет к уменьшению напряжения питания U на величину ΔU=I₁Z_внза счет увеличения падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника. При наличии в сети большого количества часто коммутируемых мощных потребителей (например, нагревательных устройств с терморегуляторами), будут происходить постоянные колебания напряжения сети питания (т.н. фликер —flicker).

2.         Нештатные режимы работы энергосистем. Вследствие тех или иных неполадок в работе энергосистемы параметры напряжения питания (в первую очередь, действующее значение) могут значительно отличаться от номинальных. Короткие замыкания и другие аварии могут приводить к полному исчезновению напряжения питания длительностью от десятков миллисекунд до нескольких часов. В некоторых случаях могут возникать кратковременные перенапряжения, когда в течение нескольких периодов напряжение питания в 1,5 − 2 раза превышает номинальное.

3.         Нелинейные элементы в сетях электропитания. Наличие в сети питания нелинейных элементов способно значительно искажать формы кривых тока и напряжения. К таким элементам относятся сердечники трансформаторов, работающие в режиме, близком к насыщению, импульсные блоки питания аппаратуры, силовые полупроводниковые преобразователи и т.п. Нужно учитывать, что искажение формы кривой тока отражается на форме кривой напряжения за счет внутреннего сопротивления источника. Обычно для анализа вносимых искажений используют аппарат гармонического анализа. При этом основным параметром является коэффициент гармонических искажений, определяемый как отношение среднего квадратичного значения гармоник, начиная со второй (обычно – до 9−50), к действующему значению первой гармоники. Обычно наибольший вклад в коэффициент гармонических искажений вносят нечетные гармоники низких порядков (третья, пятая и седьмая). Это объясняется тем, что большинство встречающихся нелинейных элементов имеет симметричную относительно начала координат вольт-амперную характеристику.

Воздействие указанных факторов на аппаратуру проявляется как воздействие низкочастотных кондуктивных помех по цепям питания (сценарий 3 из раздела 2). Физическое повреждение аппаратуры (критерий D) обычно появляется лишь в случае значительных перенапряжений. Большинство современных устройств имеет блоки питания, обеспечивающие нормальное функционирование в широком диапазоне входных напряжений. Поэтому для них существенную угрозу представляют лишь длительные прерывания питания. Наиболее надежным защитным средством в этом случае является применение источника или системы бесперебойного  электропитания (ИБП, UPS− UninterruptablePowerSupply).

Традиционно на энергопредприятиях существовало две системы питания: питание переменным током 380/220 В (сеть собственных нужд объекта) и питание оперативным током (постоянное напряжение 220 В от аккумуляторной батареи). Последняя как раз и используется для питания критических элементов, требующих бесперебойного электроснабжения. Благодаря большой протяженности цепей оперативного тока и большому количеству подключаемых к ним потребителей, уровень помех в этих цепях достаточно высок. Особенно большие помехи в цепях оперативного тока создаются при срабатывании подключенных к ним электромеханических устройств (например, приводов высоковольтных выключателей). Поэтому в последнее время появилась тенденция снабжать особенно важную аппаратуру собственным ИБП, работающим от сети собственных нужд.

Имеются российские и международные стандарты, позволяющие провести полномасштабные испытания аппаратуры на устойчивость к воздействию перечисленных выше помех: провалов, прерываний и выбросов напряжения питания, а также гармоник.

 

3.3 Помехи от грозовых разрядов

При ударе молнии вблизи от аппаратуры или ее проводных коммуникаций возникают сильные импульсные помехи в информационных и антенных цепях, а также цепях питания (сценарии 1—3 раздела 2). При этом могут реализовываться как индуктивный, так и кондуктивный механизм связи. В первом случае первостепенную роль играет то, что на расстоянии до нескольких километров от места разряда могут создаваться значительные электрические и магнитные поля. Эти поля создают наводки в линиях электропередачи и обмена информацией которые, в итоге, оказываются приложенными к входам электронной аппаратуры как помехи.

Кондуктивный механизм связи действует лишь при возникновении разряда между облаком и землей. В этом случае за счет протекания тока происходит подъем потенциала части грунта, а также различных металлоконструкций, включая элементы заземляющего устройства. После этого воздействие помехи на цепи аппаратуры происходит так же, как и в случае аварийных потенциалов на элементах заземляющего устройства (раздел 3.1).

В отдельных случаях опасность может представлять воздействие импульсных электрических и магнитных полей непосредственно на аппаратуру (сценарий 5 раздела 2). Опасность также может представлять протекание токов помех по металлическим частям аппаратуры и экранам (сценарий 4 раздела 2).

МЭК и другие организации произвели изучение молниевого разряда и приняли следующие параметры импульса, имитирующего грозовую помеху:

—         ширина переднего фронта импульса — 1.2 мкс,

—         общая ширина импульса — 50 мкс,

—         амплитуда — до 6 кВ,

—         внутреннее сопротивление источника очень мало (обычно 2 Ом).

Таким образом, энергия импульса очень велика (сотни Дж!). 

Благодаря высокой энергии и значительному напряжению импульса, его воздействие на аппаратуру часто оказывается разрушительным (критерий D). Поскольку частоты не очень велики, помехи редко проникают вглубь аппаратуры. Обычно выводятся из строя интерфейсные элементы и блоки питания. Изредка, в случае пробоя защитных элементов или возникновения перекрытия на внутренние цепи,  импульс проникает в основные узлы аппаратуры, что приводит к практически полному разрушению последней.

В настоящее время имеются российские и международные стандарты, позволяющие провести испытания аппаратуры на устойчивость к воздействию молниевых помех в цепях питания и обмена информацией, а также к импульсному магнитному полю. При чтении стандартов необходимо учитывать, что устоявшимися наименованиями молниевых помех являются: в русскоязычной литературе — микросекундные импульсные помехи (МИП), в англоязычной —Surge.

 

3.4 Помехи от коммутационных операций высоковольтного оборудования

Высокочастотные помехи и электромагнитные поля, возникающие при коммутационных операциях высоковольтного оборудования, имеют частотный спектр от единиц до десятков мегагерц. Примерный вид такой помехи показан на рис. 13.

Рисунок 13. Коммутационная помеха в информационных цепях

Причинами возникновения импульсных помех на электрических станциях и подстанциях чаще всего   являются коммутации основного оборудования выключателями и разъединителями. При работе коммутационного аппарата возникает электрический разряд в промежутке между контактами. При этом в коммутируемом участке системы шин развивается высокочастотный переходный процесс, сопровождаемый повторными пробоями воздушного промежутка. Появляющееся при этом импульсное электромагнитное поле наводит ЭДС в кабелях, проложенных рядом с местом коммутации, а также антенных цепях радиоаппаратуры. Коммутации выключателями менее опасны, чем разъединителями, поскольку выключатель имеет дугогасящую систему, которая не позволяет электрической дуге между контактами гореть слишком долго. При коммутациях разъединителями многократный пробой промежутка и горение дуги может продолжаться более 10 секунд. Многократность пробоя обеспечивается изменением полярности питающего напряжения. В этом случае возникает целая серия затухающих колебательных помех (типа показанных на рис. 13), следующих друг за другом через 5 — 15 мс.

Спектр частот помех существенно зависит от протяженности коммутируемых участков шин. Частота бывает тем выше, чем меньше протяженность (и, следовательно, эквивалентная емкость и индуктивность) коммутируемого участка. В то же время, при коммутации значительных участков шин время горения дуги и, соответственно, длительность пачки импульсов будет выше. Так, например, в случае коммутации короткого участка ошиновки длиной несколько метров спектр частот достигает нескольких десятков мегагерц. В случае же коммутации длинного участка (например, обходной системы шин) основная часть спектра помехи будет лежать в диапазоне сотен килогерц − единиц мегагерц.

Особняком стоят коммутационные помехи на элегазовых подстанциях. Поскольку применение элегаза в качестве  изолятора уменьшает линейные размеры основных силовых элементов в несколько раз, соответственно возрастают и частоты помех. Они могут достигать сотен МГц и более.

Коммутационные помехи представляют значительную опасность для любой электронной аппаратуры, размещаемой на энергопредприятиях и предприятиях с высоким энергопотреблением, имеющих собственные подстанции.  Основной сценарий воздействия на аппаратуру — создание кондуктивных помех в цепях передачи информации, питания, а также антенных цепях (сценарии 1—3 раздела 2). Иногда опасность также может представлять протекание токов помех по металлическим частям аппаратуры и экранам (сценарий 4 раздела 2).

Вследствие значительного разброса частотных характеристик могут проявляться различные механизмы воздействия таких помех на аппаратуру — от физического повреждения интерфейсных элементов до искажения сигналов во внутренних цепях аппаратуры. Возможны нарушения функционирования аппаратуры любой степени тяжести — критерии В, С, D.

При наличии высокочастотных коммутационных помех (обычно при коммутации коротких участков ошиновки длиной до 5 м или на элегазовых энергообъектах) опасность представляет также непосредственное воздействие полей на аппаратуру (сценарий 5 раздела 2).

Нужно учитывать, что энергия коммутационных  помех обычно меньше чем молниевых. Поэтому в реальности в большинстве случаев аппаратура, успешно выдерживающая воздействие молниевых импульсов (микросекундных импульсных помех) выдерживает и воздействие коммутационных помех с частотами не выше нескольких десятков МГц. Тем не менее, существуют стандарты, предусматривающие испытания аппаратуры на устойчивость к воздействию коммутационных помех.

 

3.5 Помехи при коммутациях малой реактивной нагрузки

Коммутационные помехи возникают не только при коммутационных операциях на высоковольтных электроустановках. В принципе все, что необходимо для появления коммутационных помех — это быстрое включение или выключение реактивной нагрузки.

Например, при включении емкостной нагрузки типа люминесцентной лампы, к цепи быстро подключается колебательный контур. Если подключение происходит вблизи пика напряжения сети питания, то возникает затухающий колебательный процесс с максимальным значением напряжения примерно равным удвоенной величине напряжения питания; частота обычно лежит в диапазоне 5 — 10 кГц.

Отключение индуктивной нагрузки также производит переходные помехи. Напомним, что напряжение на индуктивности определяется формулой:

Здесь  V –напряжение на зажимах контура (В), L— индуктивность нагрузки (Гн), dI/dt— скорость изменения тока (А/с).

Когда скорость изменения тока велика, создается очень высокое напряжение. Теоретически, если ток уменьшается от конечного значения до нуля мгновенно, абсолютная величина напряжения оказывается бесконечно большой. В реальности же происходит дуговой пробой, ток которого уменьшает величину напряжения. Также играет роль паразитная емкость, позволяющая протекать току утечки.

Многократный пробой контакта приводит к появлению вместо одного пика множества переходных процессов с резкими скачками напряжения. Рассмотрим цепь на рисунке 14.  Если пробоя не происходит (весь ток является током утечки через паразитную емкость), то пиковое значение напряжения Vc определяется формулой:

Если происходит пробой контакта, что определяется приложенным к контакту напряжением и величиной воздушного промежутка, то появляется резкий всплеск (burst) тока (см. рис. 15).

Отметим, что этот эффект (появление высокого напряжения при коммутации индуктивной нагрузки, вызывающего пробой воздушного промежутка) используется в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания. Поэтому работа таких двигателей также сопровождается генерацией помех.

Часто заметные импульсные помехи возникают при работе электромеханических устройств типа реле. Это особенно опасно там, где современную цифровую аппаратуру устанавливают рядом с устаревшими электромеханическими системами защиты и автоматики.

Еще одним важным источником коммутационных помех является работа щеточных  электродвигателей. Поскольку с помощью щеток происходит многократное включение-выключение обмоток такого двигателя, имеет место типичный случай коммутации индуктивной нагрузки.

 

Рисунок 14. Генерация переходных помех на индуктивной нагрузке.

Рисунок 15. Многократный пробой контакта при отключении.

Обычно коммутационные помехи в цепях низкого напряжения представляют собой пачки импульсов, причем длительность фронта импульсов — несколько наносекунд. Хотя амплитуда импульсов (по напряжению) может достигать нескольких киловольт, их энергия, как правило, невелика. Чтобы отличать такие помехи от более низкочастотных, но и более мощных помех при коммутациях высоковольтного электрооборудования, их принято называть наносекундными импульсными помехами (НИП, Bursts). Обычно НИП возникают в цепях питания, однако, благодаря своему высокочастотному спектру, они могут  порождать электромагнитные поля, создающие, в свою очередь, наводки в других цепях.

Основной сценарий воздействия на аппаратуру — через цепи питания (сценарий 3 раздела 2), хотя все остальные сценарии также возможны. Благодаря сравнительно низкой энергии, НИП редко вызывают физические повреждения аппаратуры. Однако благодаря паразитным емкостным и индуктивным связям, такие помехи могут легко проникать во внутренние цепи аппаратуры. Типичным последствием влияния НИП являются сбои в работе цифровой техники вследствие искажения сигналов во внутренних шинах обмена данными. Обычно это проявляется как «зависание» устройства с последующей автоматической или ручной перезагрузкой (критерии В или С). Иногда все же встречаются случаи физического повреждения отдельных высокочувствительных элементов (обычно — цифровых и аналоговых микросхем) под действием НИП.

Существующие в настоящее время методы испытаний позволяют эффективно моделировать воздействие НИП на цепи питания и передачи информации. Что касается воздействия на аппаратуру электромагнитных полей, создаваемых НИП, то их влияние частично моделируется при проведении испытаний аппаратуры на устойчивость к воздействию радиочастотных электромагнитных полей.

 

3.6 Радиочастотные электромагнитные поля

В зависимости от диапазона частот, электромагнитные поля принято делить на низкочастотные и радиочастотные.  Граница между ними по-разному определяется различными стандартами, но обычно в качестве граничной рассматривается частота 150 кГц. Рассмотрим сначала радиочастотные поля.

Выше уже рассматривались вопросы, связанные с воздействием на аппаратуру полей, создаваемых при коммутационных операциях и молниевых разрядах. В этом разделе речь пойдет, в первую очередь, о влиянии радиочастотного излучения функциональных источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, радио- и телевизионные передатчики различного назначения и радары. Кроме того, к ним можно отнести микроволновые печи бытового и промышленного назначения, различные экспериментальные  и испытательные установки и т.п. В некоторых случаях помехи, аналогичные помехам со стороны функциональных источников, могут создаваться и линиями проводной связи, работающими на высокой частоте.

Иногда существенный вклад в общий уровень помех в радиочастотном диапазоне вносят атмосферные и космические радиошумы, шумы от короны, а также радиочастотные шумы, создаваемые при работе блоков питания аппаратуры

Использование радиочастотного спектра зарегистрированными передатчиками становится все более интенсивным (радиовещание, морские и авиационные радиосредства, радары и мобильные передатчики). Частота используемых передатчиков меняется от 10 кГц в длинноволновом диапазоне до гигагерц у радаров, мобильных телефонов и т. п. Напряженность создаваемого электрического и магнитного полей зависит от  мощности передатчика и расстояния до него. Так, слабый близкорасположенный источник (например, сотовый телефон) может создавать большее поле, чем удаленный мощный передатчик (например, аэродромный радар).

Приведенная ниже таблица содержит типовые значения напряженности электрического поля для основных источников (информация взята из IEC 1000-2-3: 1992-09).

 

Таблица 3-1. Типовое распределение радиочастотного спектра

В дальнем поле тип излучателя уже не играет роли; как магнитная, так и электрическая компонента убывает с расстоянием пропорционально 1/r.

Как уже отмечалось выше, сценарий воздействия радиочастотного поля на аппаратуру зависит от частоты. На сравнительно низких частотах (ориентировочно — до 20 − 30 МГц) превалирует влияние посредством наводки кондуктивных помех во внешних цепях. Заметную роль могут также играть радиочастотные токи, возбуждаемые в контурах, образованных элементами заземляющего устройства и экранами кабелей. На более высоких частотах опасность представляет также непосредственное воздействие полей на внутренние цепи аппаратуры.

В отличие от импульсных помех, обычно имеющих широкополосный характер, радиочастотные помехи, как правило, узкополосные. Исключениями являются, пожалуй, лишь атмосферные и космические радиошумы, шумы от короны, а также шумы, создаваемые при работе блоков питания аппаратуры. Поэтому влияние радиочастотных помех на аппаратуру обычно происходит при совпадении частоты помехи и одного из «окон уязвимости» аппаратуры. Наличие последних обычно связаны с рабочими частотами аппаратуры или резонансными частотами тех или иных ее элементов.

Воздействие радиочастотных помех в первую очередь представляет опасность для другой радиоаппаратуры (особенно высокочувствительных приемников). Однако, благодаря  усилиям соответствующих международных и государственных органов, случаи совпадения рабочих частот у различных радиосредств редки. Гораздо чаще приходится иметь дело с ситуациями, когда внешнее излучение имеет спектр   частот, пересекающийся с одним из «окон уязвимости», например – промежуточной частотой аппаратуры.   Такая ситуация часто имеет место, например, когда одна и та же антенная мачта используется различными радиопередающими устройствами.

Сравнительно уязвимой к воздействию радиочастотных помех является любая аппаратура проводной связи на высокой частоте. Это касается, в частности, скоростных цифровых линий связи и магистралей локальных вычислительных сетей. Традиционная аппаратура высокочастотной связи по ВЛ обычно использует слишком низкие частоты и высокие мощности, чтобы оказаться подверженной влиянию источников радиочастотных полей. Однако с ростом частот передачи проблема ЭМС становится одной из основных для систем связи.

Сбои цифровой аппаратуры под действием радиочастотных полей часто связаны с неудовлетворительными экранирующими свойствами ее корпуса или неправильной схемой заземления аппаратуры и экранов.

Случаи физического повреждения аппаратуры под действием радиочастотных помех сравнительно редки. Обычно такого рода повреждения наблюдаются у высокочувствительных приемников, по той или иной причине оказавшихся рядом с мощным источником радиочастотного излучения.   

 

3.7 Низкочастотные электрические и магнитные поля силовых электроустановок

Работа любых силовых электроустановок сопровождается образованием электрических и магнитных полей, частоты которых определяются промышленной частотой 50 Гц и ее гармониками. Нужно учитывать что, поскольку длина волны на этих частотах велика, аппаратура и ее кабели всегда оказываются в ближней зоне, где электрическое и магнитное поля непосредственно не связаны друг с другом.

Обычно опасность представляют наводки промышленной частоты в информационных кабелях. Хотя коэффициент взаимной индукции обычно мал вследствие малости частоты, высокая напряженность электрического и магнитного полей на энергообъектах обеспечивает  значительный уровень наводок.

Влияние низкочастотных наводок в кабелях на подключенную к ним аппаратуру аналогично влиянию аварийных потенциалов на элементах заземляющего устройства (см. раздел 3.1). Нередко происходит совместное влияние этих двух факторов, что значительно увеличивает уровень помех на входе аппаратуры.

 

Непосредственное воздействие низкочастотных электрических и магнитных полей на аппаратуру сравнительно редко приводит к ее отказу или сбою вследствие малости коэффициентов индуктивной связи и, следовательно, малости величин ЭДС, наводимых во внутренних цепях аппаратуры. Исключением являются, пожалуй, лишь средства отображения информации на основе электронно-лучевой трубки, в первую очередь − мониторы компьютеров. Воздействие значительных магнитных полей часто полностью искажает изображение на мониторе, причем искажения сохраняются еще некоторое время после исчезновения породившего их воздействия (за счет остаточной намагниченности элементов конструкции). В некоторых случаях (например, когда монитор используется для оперативного управления предприятием) такие искажения недопустимы. Нужно также учитывать, что значительные уровни электромагнитных полей вредны для здоровья.

Уровни электрических и магнитных полей промышленной частоты существенно зависят от режима работы силового электрооборудования. Особенно высокий уровень магнитных полей наблюдается при коротких замыканиях по схеме «фаза−земля». Это объясняется как большой величиной протекающих токов, так и значительной степенью несимметрии схемы. Действительно, при протекании даже значительных токов по симметричной схеме (при нормальной работе электрооборудования или при коротком замыкании «фаза-фаза» или «фаза-ноль») поля, создаваемые токами в соседних проводах, векторно складываются. Поскольку эти токи текут в противоположных направлениях, векторная сумма полей от них оказывается, соответственно, мала. При этом она будет тем меньше, чем меньше расстояние между проводами.

В случае, когда возврат тока происходит по земле, ситуация принципиально иная. Влияние тока земляного возврата на поле над поверхностью земли мало, и потому поле от провода остается, фактически, нескомпенсированным.

Поля от токов короткого замыкания обычно бывают кратковременными. Длительность действия такого поля определяется (как и для аварийного потенциала) временем срабатывания устройства защиты. Обычно это − доли секунды.

 Существующие стандарты предусматривают возможность испытания аппаратуры на устойчивость к магнитным полям промышленной частоты. При этом предусматривается как испытание на устойчивость к постоянно действующему, так и кратковременному полю. Стандартизованных методов испытания на устойчивость к действию электрических полей промышленной частоты нет. Это связано, вероятно, с тем, что электрическое поле промышленной частоты легко экранируется любым заземленным металлическим корпусом аппаратуры.

В противоположность ему, магнитное поле промышленной частоты экранируется очень плохо. Это объясняется тем, что коэффициент экранирования магнитного поля падает с уменьшением частоты. Для обеспечения эффективного экранирования магнитного поля промышленной частоты требуется использовать толстые металлические экраны, часто − многослойные. Поэтому в реальности наилучшим способом защиты аппаратуры и персонала от такого поля часто служит просто вывод аппаратуры и рабочих мест ее пользователей из области с чрезмерно высоким уровнем напряженности магнитного поля.

 

3.8 Электростатический разряд

Электростатический разряд (ЭСР) — довольно распространенное явление, и большинство людей имеет представление о его разрушительном воздействии на полупроводниковые схемы. По сути, ЭСР — просто перераспределение заряда между телами, имеющими различный электростатический потенциал. Накопление заряда происходит при обычной электризации трением; конкретные величины зарядов зависят от размеров, формы и электрических свойств взаимодействующих тел.  Условия окружающей среды (особенно влажность) также заметно влияют на величину и время рассеивания заряда.

Рисунок 16 (IEC 1000-2-3) иллюстрирует влияние используемых материалов, а также относительной влажности воздуха на величину заряда, который может быть накоплен.

Рисунок 16. Зависимость напряжения ЭСР от относительной влажности (по оси х) для разных материалов (сверху вниз: синтетика, шерсть, антистатическое покрытие).

 

Форма кривой тока разряда зависит от электрических характеристик объекта, несущего заряд. Хотя каждый объект носит индивидуальный характер, Международной электротехнической комиссией (IEC) приняты стандартизованные параметры источника ЭСР: емкость — 150 пФ и внутреннее сопротивление 330 Ом.

 

Основным механизмом воздействия является протекание тока по металлическим частям аппаратуры (сценарий 4 раздел 2). Поскольку спектр импульса содержит очень высокие частоты (длительность фронта − около 1 нс, следовательно, частоты − порядка гигагерц), влияние через паразитные связи на внутренние узлы аппаратуры очень велико. Чаще всего наблюдаются сбои в работе высокоскоростных цифровых узлов, а также цифровых интерфейсных элементов. При подаче на разъемы, клавиатуры, элементы индикации и т.п. возможно физическое повреждение интерфейсных элементов.

Особенно опасно воздействие ЭСР на незащищенные узлы аппаратуры. Поэтому при любых ремонтных и наладочных работах нужно соблюдать требования электростатической безопасности. При профессиональной сборке аппаратуры используют антистатические браслеты (обеспечивающие стекание заряда на землю), антистатические покрытия и т. п. В условиях эксплуатации эти требования удается выполнить не всегда. Однако минимальные меры предосторожности соблюдать все же стоит: например, перед прикосновением к узлам аппаратуры следует дотронуться до заземленных металлоконструкций, что позволит снять избыточный заряд.

 

3.9 Другие источники помех

Разумеется, свой вклад в электромагнитную обстановку вносят не только рассмотренные выше источники помех. В реальности, к ним добавляются помехи от электротранспорта, лифтов и т.п. Особое внимание к рассмотренным выше видам помех − аварийным потенциалам, коммутационным помехам,  низкочастотным возмущениям напряжения питания, МИП, НИП, ЭСР, радиочастотным и низкочастотным электромагнитным полям − уделяется в силу двух следующих факторов.

Во-первых, эти виды помех являются наиболее распространенными. Обычно именно они вносят решающий вклад в ЭМО на том или ином объекте. Аварийные  потенциалы, коммутационные помехи и помехи от молниевых разрядов обычно вносят определяющий вклад в ЭМО на энергопредприятиях и промышленных предприятиях с высокой энерговооруженностью. Разумеется, бывают и исключения: например, на подстанции, расположенной вблизи мощного радиопередающего центра, значительный вклад в электромагнитную обстановку будут вносить радиочастотные поля, хотя обычно на энергопредприятиях их влияние не столь заметно как, например, коммутационных помех.

Второй причиной особого внимания к перечисленным помехам является то, что они, в совокупности, охватывают практически весь спектр частот и путей возможных электромагнитных влияний на аппаратуру. Остальные помехи в большинстве случаев, похожи на один из этих видов помех или же на их комбинацию. 

Например, помехи от электрического транспорта на переменном токе обычно представляют собой электрические и магнитные поля промышленной частоты с наложенными на них пачками импульсов, напоминающих коммутационные помехи или НИП. Эти поля создают наводки с аналогичными частотными характеристиками в цепях питания, заземления и обмена информацией.  Источником полей промышленной частоты здесь служит переменный ток, потребляемый транспортом. Импульсные помехи возникают в моменты искрения контактов, резкого включения или выключения двигателя и т.п. Несколько особняком стоят помехи от электротранспорта на постоянном токе (например, метро). Здесь обычно наблюдается комбинация квазипостоянных электрических и магнитных полей с импульсными помехами, аналогичными помехам от транспорта на переменном токе. Однако, по имеющимся данным, квазипостоянное магнитное поле не представляет значительной опасности для аппаратуры или персонала. Исключением являются, пожалуй, лишь случаи воздействия квазипостоянных магнитных полей на мониторы компьютеров, когда даже сравнительно небольшое изменение поля вызывает значительные искажения изображения.

При рассмотрении помех от электротранспорта следует учитывать тот факт, что помехи создает не только сам транспорт, но и питающие его воздушные и подземные линии электропередачи и соответствующие трансформаторные подстанции.

Приведенные примеры показывают, что часто помехи от различных источников бывают схожими.   Это сходство объясняется либо общностью механизмов генерации, либо просто сходством частотных спектров. Таким образом, можно выделить некий «базовый» набор помех таким образом, что аппаратура, обладающая достаточной устойчивостью к помехам из этого «базового» набора, будет обладать хорошей помехоустойчивостью и в реальной ЭМО. Именно на этом построена идея проведения испытаний аппаратуры на ЭМС.

Шумы и помехи в медных цифровых трактах SDI

В рубрику «Оборудование для радиовещания» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

ЛЭС-ТВ, ООО

Переход на цифровые способы передачи сигналов лишь на первый взгляд делает тракт на базе медной кабельной линии простым, надежным и помехозащищенным. Цифровые сигналы, по своей сути, — те же аналоговые, только более высокочастотные и широкополосные. Они, так же как и аналоговые, подвержены влиянию помех, но внешние проявления помех могут быть иными.

Владимир Куземко
Технический директор ООО «ЛЭС-ТВ»

В цифровых трактах искать источник помехи на порядок сложнее по сравнению с аналоговыми. Определенную помощь оказывает измерение джиттера или ширины раскрытия глазковой диаграммы, но не у всех подобные измерители есть, да и помогает оно лишь в случае стационарных шумов. Поэтому столь важно соблюдение общих принципов построения тракта.

Основных источника помех два — электромагнитные радиочастотные и «земляные», вызванные разностью напряжений земель источника и приемника сигналов.

ВЧ-наводки на тракт

Источники: сотовые телефоны, переносные рации, близкорасположенные передатчики. Сама по себе коаксиальная линия на основе качественного кабеля идеально защищена от ВЧ-наводок в силу своей симметричной конструкции. Слабые места такой линии — это места нарушения симметрии и неоднородности в оплетке. Особенно опасны такие помехи на расстоянии менее метра от входного разъема приемника сигнала в конце линии. Причем чем длиннее линия, тем сильнее эффект. Особенно подвержены устройства, поддерживающие и SD, и HD. Еще хуже — с 3G, они более широкополосные и оснащены более глубокой АРУ на входе.

Дело в том, что в конце длинной линии (в зависимости от кабеля это может быть и 400 м для SD/ASI и 200 м для HD) сам сигнал ослаблен во многие десятки, а то и сотни раз и почти неразличим на фоне шумов (если смотреть обычным осциллографом). Для приема такого сигнала на входе любого цифрового устройства стоит широкополосный (от 1 до 6 ГГц) входной усилитель с системой частотнозависимой АРУ с максимумом усиления до 40-50 дБ (!) на верхнем краю диапазона. При большой длине линии АРУ включает усиление на максимум, пропорционально повышая чувствительность к внешним ВЧ-помехам. В таких условиях любой ВЧ-передатчик, расположенный рядом со слабым местом тракта, может стать источником непредсказуемой помехи. Сама помеха может быть за пределами спектра сигнала и не искажать сигнал непосредственно.

Как всегда в ВЧ, влияние помехи будет изменяться загадочным образом в зависимости от любых обстоятельств: положения человека рядом, соединения приборов и оплетки кабеля в стойке и т. п. Пример такой проблемы — консоль с приборами, рядом рабочий стол, на нем лежит мобильный телефон в 10 см от передней панели MPEG-кодера. Никто ничего не трогает, но каждые 30 минут все дергается. Лечится убиранием или выключением телефона.

Переносные рации «убивают» тракт на расстоянии 20-60 см, в зависимости от мощности, длины линии, близости к входному разъему и рабочей частоты.

Убирать подальше источники помех, укорачивать линию, устанавливая повторители (конечно, в зависимости от типа кабеля, грубо — для гарантированной помехозащищенности в любых условиях — не более 150 м для SD/ASI, 50-70 м для HD), использовать фильтры из ферритового кольца с намотанным на него коаксиальным кабелем — так называемые продольные трансформаторы. Примеры подобных серийно выпускаемых устройств — фильтры серии FT от «ЛЭС-ТВ» и изделия, называемые Ground Loop Eliminator, например от американской фирмы Allen Avionics. Эти устройства не разрывают землю, не обеспечивают гальванической развязки входа и выхода, а лишь создают препятствие на пути ВЧ-тока помехи, распространяющегося по оплетке кабеля. Обычные («поперечные») трансформаторы, обеспечивающие гальваническую развязку, от ВЧ-помехи защищают слабо.

Земляные помехи от сильноточной коммутации и земляных токов от ИБП

Эта помеха, на порядок более низкочастотная, также идет по оплетке кабеля, но в отличие от первой ее можно увидеть осциллографом. Также она поддается логическому анализу. У нее всегда есть один или несколько источников, гальванически связанных с трактом (обычно это устройство с шумным импульсным источником питания типа компьютера или ИБП). Эти помехи лежат в диапазоне от десятков килогерц до единиц мегагерц. От них хорошо помогают классические широкополосные трансформаторы, например серии TR от «ЛЭС-ТВ».

Установка такого трансформатора в цифровой линии позволяет резко уменьшить влияние помех, связанных с «землями», однако за счет локального нарушения симметрии экранирующей оплетки несколько повышает чувствительность к ВЧ-наводкам. Применение трансформаторной развязки необходимо при обеспечении грозозащиты, которая эффективно работает при разрыве земляной цепи. Типичная применяемая комбинация — грозозащита на базе газовых разрядников FZ-4V с трансформатором TR-11SD или комбинированные устройства серии TRZ, объединяющие разрядники, полупроводниковую защиту и трансформатор.

Общие рекомендации:

1. При проектировании медных трактов следует избегать участков большой, близкой к предельной протяженности. Для большой протяженности используйте повторители или замените медный кабель на оптику.
2. На входе аппаратной, неблагополучной с точки зрения ВЧ-помех, предусмотрите применение «продольных» трансформаторов.
3. При подаче сигнала на передатчик или другое «грозоопасное» устройство предусмотрите устройства грозозащиты на выходе аппаратной.
4. При риске значительных разностей напряжений земли (например, в ПТС) или при наличии широкополосной земляной помехи предусмотрите обычные широкополосные трансформаторы (например, TR-110HD).
5. При полной непроходимости тракта начните с отключения всех ненужных в данный момент устройств, гальванически связанных с трактом, попробуйте уменьшить длину кабеля или разбейте линию на 2 куска применением повторителя сигнала.
6. При возникновении периодической помехи проанализируйте возможные источники, постарайтесь заметить синхронность помехи с работой каких-либо устройств.

117246 Москва,
Научный пр., 20 стр. 2
(технопарк «Слава», внутр. тел. 444)
Тел.: (499) 995-0590
Факс: (499) 995-0590
E-mail: [email protected],
www.les.ru

Опубликовано: -2013
Посещений: 12795

Статьи по теме

• Антенна на дачу. Часть 1
• Шагаем в ногу (настраиваем SFN)
• Регламентные работы
• Цифровое радиовещание в стандарте DRM
• «Форвард ТС» – технологии и решения для организации телевизионного вещания в цифровом формате

Автор Владимир КуземкоТехнический директор ООО «ЛЭС-ТВ» Всего статей:  1

В рубрику «Оборудование для радиовещания» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Метлой помехи не разгонишь!

05. 07.2007

Охранное телевидение

Уваров Н.Е.

Журнал «Скрытая камера» N 3 (12) 2003 г.

При проектировании комплексных систем охраны, составной частью которых являются системы охранного телевидения, необходимо учитывать и то, что может помешать различным компонентам системы работать так, как это необходимо. «Скрытая камера» уже поднимала данную тему в №9 (2002 г.), опубликовав статью Е.П. Тюрина о помехах и мешающих факторах на охраняемых объектах. В этом номере мы расскажем читателям о том, какие могут возникать технические помехи в телевизионных сетях систем наблюдения и охраны.

Синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц – прямое проникновение основной гармоники сетевого питания

На экране монитора этот сигнал воспроизводится как серые горизонтальные полосы с размытыми краями, медленно плывущие по вертикали вверх или вниз.

Синхронные с сетью помехи источников питания устройств, участвующих в обработке видеосигнала

На экране данные помехи воспроизводятся как редкие две или четыре, (количество полос зависит от схемы выпрямителя – одно или двухполупериодная) узкие горизонтальные полосы, поочередно темные и светлые, медленно текущие по вертикали.

Синхронные с сетью импульсные помехи

Синхронные с сетью импульсные помехи могут возникать от тиристорных регуляторов и ламп дневного света или от импульсных источников питания, не входящих в телевизионную сеть устройств, например компьютеров. На экране воспроизводятся как предыдущие помехи, но более узкие и не сплошные, а с мелкой структурой по горизонтали.

Синхронный «чужой» видеосигнал

Такой сигнал может поступить, например, с другой видеокамеры. Он воспроизводится как неподвижная картина темного или светлого «креста» из полос, соответствующих гасящим импульсам «чужого» видеосигнала. Отметим, что при синфазности основного и мешающего сигналов, что типично для телевизионной сети, в которой все камеры работают в режиме синхронно с сетью («Line lock»), гасящие импульсы не видны или если видны, то только строчные, а различие видеоинформации с ТВ камер приводит к плавному мелкоструктурному муару, особенно на цветных камерах.

Радиопомехи

Радиопомехи возникают от импульсных источников питания и блоков развёртки мониторов и компьютеров. Проявляются на экране как бегущие косые полосы или крупный «шевелящийся» муар.

Несинхронный «чужой» видеосигнал

Он воспроизводится как бегущие по экрану следы «чужого» синхросигнала. Отличается характерными ровными краями картинки гасящих импульсов помехи и стабильностью частоты, возникают такие помехи, как правило, в телевизионных сетях с видеокамерами, получающими питание от источников постоянного тока или работающими в режиме синхронизации от кварца.

Высокочастотные синусоидальные помехи

Высокочастотные синусоидальные помехи отображаются в виде мелкоструктурной сетки или муара по всему экрану.

Высокочастотные синхронные импульсные помехи

Высокочастотные синхронные импульсные помехи видны на экране в виде ярких белых или черных точек, выстроенных в наклонные линии и перемещающиеся вдоль их направлений.

Высокочастотные случайные помехи

Случайные высокочастотные помехи проявляются на экране в виде хаотичных по положению мелких белых и черных точек. При особо высоких уровнях мощности импульсной помехи, например от близко работающего сварочного аппарата, может происходить срыв синхронизации.

Причины возникновения типичных видов помех и способы борьбы с ними

Источником синусоидальной 50-Гц помехи в большинстве случаев являются токи, текущие по оплеткам коаксиальных кабелей. На вполне конечном не «нулевом» суммарном сопротивлении оплетки и разъемов ток помехи вызывает падение напряжения, суммирующегося с напряжением полезного сигнала. Общий провод «земля» всех приборов, питающихся от сети, в той или иной степени связан с фазным проводом сети. Действительно, в оборудовании, оснащённом классическими линейнымиблоками питания, сетевая помеха проникает через относительно малую (сотни пФ) паразитную ёмкость сетевого трансформатора. По отношению к низкоомной нагрузке, в качестве которой выступает цепь коаксиального кабеля, источник 50-Гц помехи оказывается в роли генератора тока с внутренним сопротивлением, определяемым величиной упомянутой выше паразитной емкости. Фазный ток перераспределяется на токи, протекающие по цепям жилы и оплётки кабеля в соотношении величин проводимостей этих цепей.

Отсюда следует, что при некачественной оплетке кабеля, при некачественной его заделке в разъем, при разболтанном разъеме значительно увеличивается составляющая тока 50-Гц помехи по цепи жилы кабеля, что, в свою очередь, приводит к возрастанию заметности наводки на экране монитора вплоть до срыва строчной синхронизации.

Расчеты, проведенные для двух типов кабелей, показывают, что в стандартных условиях плохой кабель уже предоставляет возможность возникновения значительного уровня наводки, исключающей возможность эксплуатации такого кабеля.

Таким образом, средствами борьбы с наводкой 50-Гц являются: применение хорошего кабеля, качественная заделка разъемов, заземление или зануление камеры, питание камеры постоянным током со стороны аппаратуры, например, через модулятор, допустим LTC 4370/50 фирмы PHILIPS, установка в цепи коаксиального кабеля развязывающего трансформатора по видеосигналу, например, ТС8235GIT.

В современных приборах, оснащенных импульсными источниками питания, основная часть сетевой помехи проникает через относительно большую (0,01–0,05 мкФ) ёмкость сетевого фильтра, имеющегося на входе практически всех импульсных блоков питания. Фильтр из двух последовательно соединённых конденсаторов, средняя точка которого соединена с общим проводом устройства, создаёт на корпусе прибора среднее напряжение в 110 В по отношению к нулю сети (можно проверить тестером относительно заземления или нуля) и выходным током короткого замыкания 0,3–0,8 мА (типичное значение).

Хотелось бы привести пример. В центральной аппаратной видеонаблюдения, имеющей несколько мониторов и других приборов, соединённых общем земляным проводом, но не присоединенным к заземлению, будет непременно «бить» током, так как суммарная ёмкость всех параллельно соединённых сетевых фильтров может составить значительную величину. Это обстоятельство может вызвать повышенный ток короткого замыкания, вплоть до опасного для жизни. Присоединение телевизионной камеры с длинным кабелем, расположенной на заземлённой металлической мачте, привело к появлению хорошо заметной 50-Гц помехи на изображении от этой камеры. Причиной помехи стало падение напряжения на оплётке кабеля, вызванного протеканием суммарного тока фазного провода сети по пути: суммарная ёмкость сетевого фильтра всех приборов, оплётка коаксиального кабеля, корпус телевизионной камеры, заземление через металлическую мачту. Помогло параллельное соединение всех приборов аппаратной на низкоомную шину контура заземления или установка изолирующего видеотрансформатора.

Аналогично синусоидальной 50-Гц помехе в телевизионный сигнал проникают другие помехи. Общая их особенность – возникновение паразитных токов в экране соединительного коаксиального кабеля. Отсюда следует вывод, что коаксиальный кабель должен быть высокого качества, иметь хорошо экранирующую оплётку и должен быть качественно заделан в байонетные разъемы.

В сложных телевизионных сетях, включающих несколько постов видеонаблюдения, соединенных друг с другом линиями связи по обмену видеоинформацией, проявляется еще один канал проникновения помех, связанный с «закольцовыванием» земель. Такие кольца успешно играют роль приёмных рамочных антенн. Практически все внешние электромагнитные поля диапазона спектра видеосигнала индуцируют в контуре кольца токи, протекающие по оплёткам кабелей, которые, в свою очередь, создают падение напряжения на сопротивлении оплётки и некачественно заделанных разъёмов, которое складывается с напряжением полезного сигнала и воспроизводится на мониторе в виде одной или нескольких перечисленных выше помех.

Источников помех может быть множество: электропривод лифтовых шахт, печи СВЧ, радиотелефоны, мощные радио и телевизионные передающие станции, различные технологические комплексы с электронными средствами автоматизации и управления.

Основные средства борьбы с такими помехами – устранение (разрыв) земляных контуров, переход на звездообразное соединение аппаратных средств постов видеонаблюдения. Следует отметить, что ТВ сеть, выполненная на основе матричных коммутаторов видеосигнала, например серии «Allegiant» фирмы PHILIPS, в принципе реализует распределение видеосигнала на посты видеонаблюдения по схеме «звезда», и возникновение вышеназванного рода помех здесь принципиально невозможно.

Накладка на изображение картинки от чужого телевизионного сигнала, как правило, происходит при обрыве цепи оплётки кабеля у той ТВ камеры, изображение от которой накладывается на остальные, так как цепь видеосигнала замыкается или через цепи заземления аппаратуры, или цепи питания и межблочного соединения.

Таким образом, возникновение и влияние паразитных токов сильно зависит от правильной конфигурации телевизионной сети, от чистоты и аккуратности выполнения кабельных соединений, качества коаксиального кабеля (не следует экономить на надежных разъёмах и хороших кабелях), правильности выполнения цепей заземления (профессионализма проектировщиков и монтажников, прежде всего). Постоянное и аккуратное соблюдение этих правил позволяет заметно снизить уровень помех в телевизионных комплексах и гарантировать исключение их при дальнейшем аппаратном развитии существующей ТВ сети.

25. Высокочастотные помехи. Красный циркуляр

25. Высокочастотные помехи

В этот момент можно было просто отстраниться от всей этой ситуации. Если бы не одно «но»: МВД не закрывало уголовное дело против Ивана.

Дело вели Кузнецов и Карпов. Оба были явно замешаны в краже наших компаний. Чтобы выяснить роль этих людей, мы решили подать в российские органы заявление о возбуждении против них уголовного дела. Наша юридическая команда работала на пределе, и мы обратились за помощью к Владимиру Пастухову, тому самому юристу, который убедил Вадима покинуть Россию в 2006 году.

Пастухов прибыл в Лондон и обустроился в переговорной комнате нашего нового офиса. Благодаря успешному старту фонда Hermitage Global нам больше не приходилось тесниться во временном офисе в Ковент-Гардене, и мы перебрались в свежеотремонтированное здание на Голден-сквер, что рядом с площадью Пикадилли.

Владимир обложился папками с документами и несколько дней всех нас подробно расспрашивал о деталях. Затем он принялся составлять подробное заявление о краже наших компаний и создании фальшивых задолженностей на гигантскую сумму. В отдельном разделе он описал механизм мошенничества с использованием документов и электронных файлов, изъятых МВД во время обысков под руководством Кузнецова и затем хранившихся у следователя Карпова.

Пока Владимир работал над подготовкой наступательных жалоб на коррупционеров, Эдуард держал оборону в России. В течение пяти месяцев он пытался получить материалы дела Ивана, которые прояснили бы суть обвинений против него и позволили подготовить защиту. И все эти пять месяцев майор Карпов упорно отказывался их показывать. Эдуард обжаловал действия Карпова его руководству и в прокуратуру, но ничего не добился. Поведение следователя и постоянные отказы только усиливали раздражение адвоката. В глазах Эдуарда это дело превратилось из чисто профессионального в личное.

Но тут двадцать девятого ноября Карпов неожиданно позвонил Эдуарду и сообщил, что согласен ознакомить его с некоторыми документами, которые тот запрашивал уже не один месяц. Эдуард отложил все другие дела и поспешил на Новослободскую улицу в Главное следственное управление внутренних дел по городу Москве. Карпов встретил его у входа и проводил в свой небольшой кабинет, указав на свободный стул. Эдуард присел.

— Я знаю, что вы запрашивали документы по делу Черкасова, и кое-что готов вам предоставить, — начал он, ухмыляясь.

Поведение Карпова вызывало у Эдуарда одновременно раздражение и брезгливость.

— Вы уже давно были обязаны мне их предоставить.

— Это неважно. Я даю их сейчас. Поэтому скажите спасибо. — С этими словами Карпов встал, обеими руками взял тяжелую стопку документов, обошел вокруг стола и демонстративно опустил ее перед Эдуардом. — Есть только одна проблема, сущий пустяк: копировальная машина сломалась, так что если нужны копии, придется вам переписывать их вручную.

Эдуард всегда держался спокойно и профессионально, но сейчас с ним как с мальчишкой вел себя тридцатилетний эмвэдэшник, одетый в итальянский костюм за три тысячи долларов, с дорогими часами и холеными наманикюренными ногтями. После пяти месяцев тщетных попыток получить положенные документы это было слишком. Эдуард и сам в молодости был следователем, но никогда не позволял себе такого обращения с людьми.

Эдуард закипел от возмущения и раздраженно произнес:

— Вы что себе думаете, что на вас нет управы?! Мы поймали вас за руку и знаем все, что произошло в Санкт-Петербурге.

Карпов вмиг побледнел.

— Ч-что произошло в Петербурге? — спросил Карпов, включив дурачка.

— У нас есть все доказательства. Документы, которые вы изъяли и подшили в дело, были использованы для кражи трех компаний и создания фиктивных задолженностей в особо крупном размере. Как специалист по уголовному праву, могу уверить, что это будет легко доказать.

Карпов, сидя в кресле, скрестил руки на груди и слегка наклонился вперед, глаза его беспокойно бегали. Через несколько секунд он жестом попросил Эдуарда подойти к нему. Эдуард приблизился, и Карпов, не произнося ни слова, принялся что-то быстро набивать на ноутбуке, вероятно, опасаясь, что его кабинет прослушивается.

Когда Карпов закончил, Эдуард наклонился вперед и прочел:

Это не я. Это проект Кузнецова.

Карпов тут же удалил эту запись. Он моментально сменил заносчивость на кротость и даже выбрал из дела Ивана несколько наиболее важных документов, чтобы Эдуард смог переписать их содержание.

Эдуард не знал, чем все обернется, и не хотел упускать благоприятный случай получить побольше документов. Он принялся их энергично переписывать, пока следователь не сказал, что уже опаздывает на другую встречу. Он проводил Эдуарда к выходу из здания и даже прошел с ним до машины, что было весьма необычно. Возможно, он надеялся, что Эдуард расскажет ему другие известные нам детали.

Дойдя до машины, Эдуард вдруг понял, какую серьезную ошибку совершил: мы просили его ни с кем не обсуждать обнаруженные факты. Потеряв самообладание, он позволил врагам понять, что их поймали с поличным.

Успокоившись, Эдуард позвонил в Лондон рассказать о произошедшем. Конечно, это была ошибка. Но, принимая во внимание заносчивое поведение Карпова, я едва ли мог сердиться. Извинившись, Эдуард посоветовал нам подать жалобы как можно скорее, поскольку противник уже знает о нашем открытии. Я спросил Владимира, сколько еще времени ему понадобится. «Четыре дня», — ответил он.

Это означало понедельник, третьего декабря 2007 года.

Майор МВД Павел Карпов. Он руководил следственной группой и отвечал за сохранность документов, использованных для 5,4-миллиардного налогового мошенничества, которое раскрыл Сергей Магнитский. Карпов пытался заставить меня замолчать с помощью судебного иска в Англии в 2012 году и проиграл (© Sergey Kiselyev/ Kommersant/Getty Images)

Между тем тридцатого ноября я должен был присутствовать в Женеве на деловом обеде с клиентом. Учитывая ситуацию, я предпочел бы остаться в Лондоне, но встреча была слишком важной, и я не мог ее отменить. Вылетев утром в Швейцарию, я в тот же вечер вернулся в Лондон, приземлившись в аэропорту Сити[13]. Пока такси пробиралось до моего дома по закоулкам района Кэнэри-Уорф, позвонила секретарь передать полученные сообщения. Она прошлась по списку и под конец сказала:

— Звонил некто Игорь Сагирян и спрашивал вас. Соединить с ним?

— Сагирян?

Я уже слышал эту фамилию. Пролистав записную книжку в смартфоне, я вспомнил, что это один из руководителей московской брокерской фирмы «Ренессанс Капитал», которой управлял Борис Джордан, в то время, когда я боролся с размыванием активов «Сиданко». С Сагиряном я встречался только раз, на конференции по инвестициям несколько лет назад. Странно, что он пытается связаться со мной сейчас.

— Конечно. Я поговорю с ним.

Секретарь набрала номер и соединила нас.

— Игорь, это Билл Браудер. Как поживаете?

— Я в порядке, насколько в наши дни можно быть в порядке. Послушайте, когда вы будете в Лондоне? Я хотел бы встретиться и обсудить некоторые вопросы. Желательно при личной встрече, а не по телефону.

Эта просьба меня удивила. Я едва его знал, а он зачем-то собирался прилететь из Москвы, чтобы встретиться со мной.

— Хорошо. А в чем дело?

— Ничего особенного, но, как вы знаете, сейчас все испытывают некоторое давление, так что я хотел бы обсудить, что еще мы можем предпринять, потому что много работаем с вами. Я хочу сказать, что сейчас у нас небольшие затруднения, но было бы лучше, если бы их не было совсем.

Крайне туманный ответ. Я понятия не имел, о каком давлении и затруднениях он говорит, и начинал подозревать, что это может быть как-то связано со встречей Эдуарда с Карповым.

— Может быть, вы хотите обсудить что-то конкретное прямо сейчас?

— Проблема в том, что я, если честно, говорю по мобильному телефону. Это вы, счастливчик, живете в Великобритании, а я — в России, поэтому предпочел бы личную встречу.

Происходило что-то странное. Возможно, Сагирян пытается передать сообщение от наших врагов или договориться со мной от их имени. Что бы там ни было у него на уме, на случайность не похоже. Поэтому я согласился встретиться в отеле «Дорчестер» одиннадцатого декабря, сразу после командировки по Ближнему Востоку, куда я улетал на следующий день.

Наутро я вылетел в Саудовскую Аравию, а с понедельника наши юристы начали подавать в правоохранительные инстанции заявления о возбуждении уголовного дела (объемом в двести сорок четыре страницы). Два экземпляра ушло генеральному прокурору, другие два — председателю Следственного комитета при прокуратуре и еще два — руководителю Департамента собственной безопасности МВД.

Я ожидал, что реакция на эти заявления последует после Нового года, но два дня спустя, когда я шел через вестибюль «Фор Сизонс» в Эр-Рияде, мне позвонил обеспокоенный Джеймисон Файерстоун, который все еще находился в Москве:

— Билл, ты на «чистой» линии?

— Что?

— У тебя телефон не прослушивается?

— Понятия не имею. Я в Саудовской Аравии. А что?

— У меня только что состоялась очень странная встреча с неким Игорем Сагиряном.

— С Сагиряном?

— Да. Это президент «Ренессанс Капитал»…

— Я знаю, кто это. Зачем он связался с тобой?

— Он хотел поговорить о тебе, Билл.

— Обо мне?

— Это было странно. Он все знал о твоей ситуации. Когда я пришел к нему в офис, у него на столе лежала пачка бумаг о тебе. Он взял один лист и сказал, что дело серьезное и что в этом замешаны очень страшные люди. Из тех, кто не побоится насилия. Люди с судимостями.

— Что ему было нужно? — спросил я.

— Это самое интересное. Он хотел, чтобы я убедил тебя позволить «Ренессансу» ликвидировать похищенные компании вашего фонда.

— Ликвидировать наши похищенные компании? Но это бред! Зачем ему это? И как он может это сделать?

— Не знаю. И не понимаю, как такая ликвидация может помочь решить дело Ивана. Кроме того, как Сагирян может ликвидировать что-то, что ему не принадлежит?

На этом мы попрощались. События принимали причудливый оборот. Откуда об этом мог прознать Сагирян? Определенно не от нас. Это означало, что предстоящая встреча с ним могла иметь решающее значение и раскрыть карты противников.

Я спешно закончил ближневосточные дела и вернулся в Лондон. Вместе с Иваном и Вадимом мы начали готовиться к этой встрече. Я надеялся по возможности застать Сагиряна врасплох.

Также очень важно было записать наш разговор, чтобы позже проанализировать каждое его слово. За два дня до встречи я связался со Стивеном Беком, бывшим британским офицером войск специального назначения и экспертом по безопасности, к которому я обращался за разными советами. Он приехал к нам в офис с двумя специалистами по наружному наблюдению. Один попросил мой кашемировый пиджак. Я неохотно протянул ему пиджак и поморщился, глядя, как он небрежно отпарывает шов лацкана и вшивает микрофон. Провод он спрятал в подкладке и вывел в левый карман, где установил записывающее устройство тоньше монеты. Его мне предстояло использовать во время встречи с Сагиряном.

И вот настал день встречи. Я вышел из офиса на Голден-сквер, взял кэб и, как только мы отъехали, включил диктофон на запись. Нервы были на пределе. Мне предстояло с минуты на минуту встретиться лицом к лицу с человеком, который, как мы подозревали, мог быть как-то связан с совершенным против нас преступлением. Я умел противостоять финансовым жуликам и мошенникам в бизнесе, но никогда в жизни вот так добровольно не шел на встречу, заранее зная о том, насколько она потенциально опасна и враждебна. Я прилагал все усилия, чтобы сохранять спокойствие.

Лондонский кэб подвез меня к отелю «Дорчестер» на Парк-лейн и припарковался между серебристым бентли и красным феррари. Эти автомобили не казались здесь неуместными — отель был излюбленным местом русских олигархов и арабских шейхов, которые обожают показуху.

Я пришел раньше времени. Устроился в вестибюле в кресле оливкового цвета и осматривал помещение с красными мраморными колоннами и шторами в тон, пытаясь узнать в толпе Сагиряна.

Он поспешно вошел около десяти минут восьмого и был похож на человека, опаздывающего на обычную деловую встречу. Это был бизнесмен немного выше меня ростом, лет пятидесяти пяти, с седыми волосами, пухлыми щеками и мягким двойным подбородком, плавно переходящим в шею. Он скорее походил на добродушного дедушку, чем на какого-нибудь злоумышленника.

Мы немного поговорили о мелочах: о Лондоне, о погоде, о Москве и политике, обходя основную причину встречи. Наконец я спросил, ради чего такого важного он проделал весь этот путь в Англию.

Сагирян вздохнул и рассказал, как «Ренессанс» недавно подвергся обыскам со стороны МВД. Он утверждал, что это произошло потому, что его фирма вела дела с нами, и повторил то, что сказал Джеймисону: если я позволю ему ликвидировать похищенные у фонда Hermitage российские компании, это каким-то образом решит проблемы, с которыми столкнулись он и «Ренессанс».

Я не видел в этом никакой логики. Во-первых, фонд Hermitage уже много лет почти не вел операций с «Ренессансом». Во-вторых, как я могу дать ему разрешение на ликвидацию компаний фонда, если они похищены и не находятся под контролем фонда? И в-третьих: предположим, я разрешу, но какая от этого польза нам и конкретно Ивану, чье дело МВД так и не закрывало? Про себя я подумал: или Сагирян недалек, или преследует какие-то другие цели. Скорее всего второе.

Я пытался вытянуть из него как можно больше сведений под запись. К сожалению, на все прямые вопросы он отвечал уклончиво и невнятно, как и в первый раз, когда звонил по телефону.

Наш разговор завершился, когда он взглянул на часы и резко встал:

— Билл, я опаздываю на ужин. Желаю вам хороших рождественских праздников.

Мы пожали друг другу руки, и он ушел так же поспешно, как и пришел. Я последовал за ним по вестибюлю, вышел из гостиницы, сел в такси и поехал в офис прослушать запись вместе с коллегами.

Когда я добрался до Голден-сквер, вся команда вместе со Стивеном Беком и одним из его технарей ждала меня в комнате переговоров. Я вынул диктофон, отсоединил его от провода и вручил Стивену. Тот поставил аппарат на стол и нажал на воспроизведение.

Мы сгрудились вокруг. На записи был слышен мой голос — вот я говорю с первым таксистом, затем звуки поездки в «Дорчестер», мои шаги и приветствие швейцара у входа в гостиницу. Были слышны шум и суета в вестибюле отеля. А затем, в десять минут восьмого, внезапно начались помехи, заглушая все остальные звуки.

Стивен взял устройство в руки, полагая, что с ним что-то не в порядке. Отмотал запись на несколько секунд назад и опять нажал на воспроизведение. Результат тот же. Тогда он перемотал запись немного вперед, надеясь услышать хотя бы часть разговора, но помехи не исчезали. Прекратились они только после того, как я покинул гостиницу и попросил швейцара вызвать такси. Стивен опять остановил запись.

Я посмотрел на него:

— Что это было?

Нахмурившись, он вертел устройство в руке.

— Или диктофон неисправен, или Сагирян применил какой-то специальный глушитель, вроде генератора высокочастотных помех.

— Очень интересно, специальный глушитель! А где его вообще можно достать?

— Это не просто, но их широко используют спецслужбы вроде ФСБ.

Я почувствовал настоящее беспокойство. Думал, что умно поступаю, наняв Стивена поиграть в шпионов, а выходило, что сидел рядом с настоящим. Пожалуй, хватит наивных попыток изображать из себя Джеймса Бонда.

На Сагиряне наше расследование зашло в тупик, а мы так и не приблизились к разгадке вражеских замыслов. Теперь все надежды мы возлагали на заявления, поданные в российские правоохранительные органы.

На следующий день после встречи с Сагиряном мы получили первый официальный ответ — из следственного управления Следственного комитета по Санкт-Петербургу. Вадим распечатал его, пробежал глазами и, пропустив юридический язык, перевел заключение:

— Билл, послушай, что здесь написано: «Отказать в возбуждении уголовного дела по сообщению о фальсификации доказательств в Арбитражном суде Санкт-Петербурга и Ленинградской области в связи с отсутствием события преступления».

— Отсутствие события преступления? Наши компании были украдены!

— Постой, это еще не все: они услужливо сообщают, что не будут возбуждать уголовное дело в отношении нашего юриста, Эдуарда Хайретдинова, за подачу заявления, — добавил Вадим с сарказмом в голосе.

Днем позже пришел еще один ответ, на этот раз из Департамента собственной безопасности МВД, который по идее должен был заинтересоваться просьбой проверить своих сотрудников Кузнецова и Карпова.

— Только послушай, — произнес Вадим, перечитав его вновь. — Главное управление внутренних дел передает наше заявление на рассмотрение самому Карпову!

— Да быть такого не может!

— Может. Тут смысл именно такой.

В течение недели мы получили еще три аналогичных ответа, одинаково бесполезных.

К Новому году без ответа оставалось только одно заявление. Не было причин полагать, что ответ на него будет другим. Однако утром девятого января 2008 года Эдуарду позвонил следователь Ростислав Рассохов из Главного следственного управления Следственного комитета при прокуратуре Российской Федерации. Рассохова назначили рассмотреть наше заявление, и он пригласил Эдуарда в управление.

Когда Эдуард прибыл на место, его встретил мужчина примерно того же возраста. На Рассохове был слегка помятый недорогой костюм, на руке простые часы, волосы были пострижены наскоро — в такой коррумпированной стране, как Россия, эти приметы обнадеживали. Они прошли в кабинет, и Рассохов, построчно разбирая текст заявления, с беспристрастным видом стал задавать Эдуарду подробные вопросы. В конце встречи он сообщил, что собирается начать предварительное расследование в связи с нашими обвинениями в адрес Кузнецова и Карпова, и их вызовут на допрос.

Это была замечательная новость. Я представлял себе лица Кузнецова и Карпова, когда их вызовут в Следственный комитет давать показания. После всех тягот, которые нам пришлось вынести, казалось, что справедливость вот-вот восторжествует.

Я наслаждался этим ощущением почти два месяца, пока однажды вечером в начале марта в офис не зашел мрачный и обеспокоенный Вадим.

— Я только что получил сообщение от Аслана.

— О чем? — глухо спросил я, успев привыкнуть к тому, что Вадим постоянно приносит плохие новости, особенно из России.

Он протянул мне сообщение и показал на русские слова:

— Здесь говорится: «Возбуждено уголовное дело номер 401052 по Республике Калмыкия в отношении Браудера. Уклонение от уплаты налогов в особо крупном размере».

У меня перехватило дыхание, как от удара. Похоже, так Кузнецов и Карпов мстили за вызов на допрос. Напрашивалась сотня вопросов, но, как назло, уже было полвосьмого вечера, и нам с Еленой пора было ехать на ужин, запланированный много месяцев назад. Старый приятель из «Саломон Бразерс» со своей невестой каким-то чудом зарезервировали столик в новом лондонском ресторане под названием «Ателье Жоэля Робюшона», и я не мог отменить встречу в последний момент.

По дороге в ресторан я позвонил Елене и рассказал ей о сообщении из Москвы. Впервые с начала кризиса наши эмоциональные ритмы совпали, и мы одновременно запаниковали. Когда мы вошли в ресторан, друзья уже сидели за столиком и приветливо улыбались. На свой страх и риск они уже заказали дегустационное меню из семи блюд, на которое у нас ушло бы часа три, не меньше. Весь ужин я старался не поддаваться панике, пока они беззаботно рассказывали о будущей свадьбе, планах на медовый месяц и классных ресторанах. Я не мог дождаться, когда все закончится, и мы уйдем. Тут подали второй десерт. Елена, сжав мое колено под столом, извинилась перед друзьями, что вынуждена спешить домой к детям. Выбравшись из ресторана, мы поехали на такси домой, промолчав всю дорогу.

Новое уголовное дело против меня требовало немедленных действий. На следующее утро я попросил Эдуарда отложить всю текущую работу и поехать в Элисту, чтобы узнать как можно больше подробностей.

Ранним утром Эдуард вылетел в Волгоград, поймал машину и оттуда за четыре часа добрался до Элисты, столицы Калмыкии. В этой республике на юге европейской части России есть выход к Каспийскому морю, большинство местного населения исповедует буддизм. Таких пустынных пейзажей, как в Калмыкии, Эдуард никогда еще не видел: бесплодные равнины, лишенные растительности; коричневая земля и серое небо уныло простираются, насколько хватает глаз. Однообразный пейзаж разбавляли разве что обветшалые здания через каждые двадцать-тридцать километров.

В Элисте Эдуард прямиком направился в МВД на улицу Пушкина. Аккуратное современное четырехэтажное здание располагалось напротив площади с золотой пагодой.

Эдуард вошел, представился и спросил, можно ли поговорить со следователем по уголовному делу номер 401052. Несколько минут спустя появился невысокий средних лет мужчина с азиатской внешностью и широкой кавалеристской походкой. Он был одет в кожаную жилетку.

— Чем могу помочь?

Эдуард пожал ему руку.

— У вас находится дело на Уильяма Браудера?

Следователь Нусхинов внимательно посмотрел на Эдуарда.

— А вы кто?

— Прошу прощения, я только что из Москвы. Я адвокат господина Браудера.

Показав следователю ордер, Эдуард спросил:

— Не могли бы вы рассказать о деле на моего клиента?

Следователь расслабился.

— Да-да, разумеется. Прошу, пройдемте в мой кабинет.

Вдвоем они прошли по длинному коридору в тесный загроможденный кабинет, где следователь показал Эдуарду материалы дела.

Российские власти предъявляли мне обвинение в том, что две компании фонда якобы уклонились от уплаты налогов в 2001 году. В то время в Калмыкии действовали специальные налоговые льготы, как, например, на острове Джерси или на острове Мэн в Британии. Фонд в свое время зарегистрировал свои российские компании именно здесь.

Было очевидно, что уголовное дело сфабриковано. В материалах дела имелись акты налоговых проверок об отсутствии задолженностей.

Эдуард обратил внимание следователя на этот факт, и тот, тяжело вздохнув, произнес:

— Послушайте, я не хотел этим заниматься. Меня вызвали из отпуска — из Москвы нагрянула делегация высокопоставленных лиц.

— Высокопоставленных лиц?

— Да, четверо. Они и потребовали возбудить это дело. Сказали, что это указание сверху, и надо делать, как они говорят, потому что это вызвано ухудшением отношений между Великобританией и Россией. У меня не было выбора, — подчеркнул Нусхинов, явно обеспокоенный, что выполнением этих указаний он нарушил не один закон.

Позже мы узнали, что делегация состояла из Карпова, двоих подчиненных Кузнецова и сотрудника управления «К» ФСБ.

— И каков статус дела? — спросил Эдуард.

— Против Браудера открыто уголовное производство. Он объявлен в федеральный розыск.

Вернувшись вечером следующего дня в Москву, Эдуард позвонил и рассказал нам все новости. Наши источники в Москве были совершенно правы: дело против Ивана — лишь начало, и надо свыкнуться с мыслью, что впереди нас подстерегает много других.

Как выбрать сетевой фильтр? | Sulpak

Технологии развиваются и, соответственно, количество полезных приборов растет, и без некоторых из них жизнь мы не представляем. Сегодня все бытовые приборы и гаджеты необходимо подключать к электросети, поэтому потребность в большом количестве розеток постоянно растет. Специально для этого были созданы сетевые фильтры, которые оснащают защитой от короткого замыкания. Как выбрать сетевой фильтр рассказываем в этой статье.

Сетевые фильтры защищают от короткого замыкания и кратковременных импульсов напряжения, а также фильтруют высокочастотные помехи. Для кого-то прозвучит сложно, да. Объясняем.

Короткое замыкание – состояние электрической цепи, когда фаза и ноль соединены напрямую без нагрузки. А именно, если где-то обрыв провода, если что-то в каком-то приборе замкнуло, то сетевой фильтр должен вырубиться и защитить оставшуюся аппаратуру.

Помехи – следствие работы приборов, подключенных к сети. Почти вся электроника сейчас на импульсных источниках питания. Импульсные блоки питания неизбежно дают помехи в сеть. Кроме них помехи дают и приборы с индуктивной нагрузкой, например, холодильник. А сетевые фильтры от этого защищают.

Высокочастотные помехи не вредят электронике, но сказываются на её работе. Например, в аудиотехнике могут появиться посторонние звуки, а на экране телевизора или монитора рябь и искажения.

Импульсы напряжения возникают из-за подключения к сети любой реактивной нагрузки, опять же холодильник, сварочные аппараты и прочее. Чтобы случайно ничего не сгорело, в сетевые фильтры ставят варристоры, которые поглощают эти имульсы. Но от длительного воздействия высокого напряжения они редко защищают.

Типы сетевых фильтров

Итак, какие же типы сетевых фильтров бывают?

Удлинитель – самый простой прибор из провода и розеток. У него нет фильтров и автоматов для предотвращения короткого замыкания.

Сетевой фильтр – это тот же удлинитель, но с высокочастотным фильтром. Он устраняет высокочастотные помехи.

Тройник или разветвитель – обычный разветвитель на несколько розеток без провода.

Количество и тип розеток

В современных сетевых фильтрах бывает до восьми розеток. Следовательно, в одну настенную розетку вы можете через фильтр подключить до восьми сетевых приборов – это несомненный плюс. Но стоит учитывать: подключение к фильтру большого количества приборов может привести к его автоматическому отключению из-за перегрузки.

Существует множество различных видов разъемов, в сетевых фильтрах выделяют два типа розеток: тип С и тип F.

Европейский вид розетки, два круглых штырька. Отличие типа F в том, что у него присутствуют контактные пластины для заземления, чего нет у типа С. Заземление розетки позволяет избежать неприятных, а порой и опасных ситуаций. Многие сталкивались с проблемой, когда при прикосновении к стиральной машине или электроплите ударяет током, это возникает по причине отсутствия заземления. В большинстве квартир заземление сделано только у плиты.

Производители также выпускают фильтры с вилкой IEC C14 (компьютерная). Данный тип разъема используется для прямого соединения к источнику бесперебойного питания. Сетевой фильтр подключенный напрямую через ИБП способствует более надежной защите оборудования от скачков напряжения и отключения электричества.

Основные параметры сетевых фильтров

При выборе сетевого фильтра обращайте внимание на максимальную мощность подключенной нагрузки и максимальный ток нагрузки. Эти параметры позволяют рассчитать целесообразность приобретения различных моделей. При расчете максимальной мощности ток необходимо умножить на напряжение (к примеру: 5 А умножаем на 220 В и получаем 1100 Вт). Затем складываем мощность приборов, которые планируется подключать через сетевой фильтр. Если суммарная мощность техники выше максимально допустимой мощности фильтра, то следует подобрать модель, выдерживающую более высокую нагрузку.

К примеру: при подключении к сетевому фильтру ПК и периферии, он будет работать без нареканий, так как мощность потребления у этих приборов невысокая. Но если планируется использовать сетевой фильтр на кухне, подключать одновременно электрочайник, плиту, водонагреватель, то при одновременной работе всех приборов фильтр отключится.

Защита от перегрузки

Защита от кратковременных скачков/импульсов напряжения напряжения – практически все фильтры оснащены данной функцией, принцип ее действия заключается в поглощении кратковременных высковольтных импульсов. От длительного повышенного напряжения она не защищает. Если в вашем доме большую часть времени повышенное или пониженное напряжение, то лучше отдать предпочтение стабилизатору, так как сетевой фильтр будет бесполезен.

Отключение при перегреве — за отключение отвечает датчик перегрева, при возрастании температуры выше предельно допустимой сетевой фильтр обесточивается. При использовании фильтра вблизи отопительных приборов или на максимальной мощности потребления датчик перегрева поможет избежать его поломки или возникновения опасных ситуаций.

Подавление помех — на территории Казахстана частота подачи электроэнергии составляет 50 Гц, но так же в сети присутствуют дополнительные высокочастотные гармоники. Фильтр устраняет высокочастотную загрязненность, снижает ее до минимума, тем самым оставляя чистый 50 Гц синус без лишних гармоник.

Выключатель

Сетевые фильтры оборудованы выключателем для того, чтобы постоянно не выдергивать вилку из розетки, выключатель бережет время и безопасен в использовании.

Выключатели встречаются нескольких видов:

Индивидуальные – установлены для каждой розетки сетевого фильтра, нет необходимости выдергивать из фильтра конкретный прибор, можно просто нажать кнопку.

Общие – устанавливаются на верхней или боковой стороне фильтра, обесточивают все приборы, подключенные к сетевому фильтру.

Пульты ДУ – модели сетевых фильтров с пультом ДУ встречаются редко, цена на них высока, но за удобство приходится платить. Удобны в использовании, подходят для людей с ограниченными возможностями.

Длина кабеля

Длинный кабель обеспечивает мобильность, увеличивает площадь, на которой можно использовать подключаемый прибор. Длинные кабели от 3м удобны в помещениях с большой площадью для строительных инструментов, пылесосов и прочей переносной техники. Но в небольших помещениях нет необходимости брать удлинитель «с запасом», достаточно ограничиться моделями со средней длиной кабеля, иначе он будет мешать и путаться. Например, до 3м.

Дополнительные функции

Индикатор – информирует о включении сетевого фильтра, часто совмещен с кнопкой выключателя. В зависимости от модели может быть общим или индивидуальным для каждой розетки сетевого фильтра.

Крепление на стену – некоторые фильтры оснащены петлями с обратной стороны. Такое дополнение призвано снизить риск повреждения проводов, упростить уборку. Сетевой фильтр удобно крепить к стене или же к внутренней стороне компьютерного стола, провода не будут мешать под ногами.

Крепление для проводов – необходимо если к фильтру подключено большое количество приборов, предотвращает спутывание и залом провода.

Порты USB – созданы для прямого подключения гаджетов к электросети без использования индивидуального зарядного устройства. Стандарт USB получил свое широкое распространение во всем мире, можно заряжать аккумуляторы и при этом не занимать розетку.

Теперь предлагаем посмотреть все модели сетевых фильтров, чтобы подобрать себе подходящий. Сделать это можно здесь

Радиочастотные помехи (RFI)

• Линии электропередач

  Линии электропередач могут быть значительным источником радиопомех и могут отключать радиолюбителей от эфира на продолжительные периоды времени. ARRL призывает радиолюбителей сообщать своим энергетическим компаниям о подозрении на шум в линиях электропередач и обращаться за помощью к ARRL, если они не могут решить проблему самостоятельно.

  Узнать больше

• Солнечная

  Солнечная энергия становится все более популярной среди радиолюбителей и их соседей. С увеличением количества солнечных установок ARRL задает много вопросов по решению проблем, связанных с радиопомехами. ARRL установила отношения с несколькими разработчиками солнечных батарей, чтобы свести к минимуму вредные помехи для любительских радиостанций.

  Узнать больше

• Осветительные приборы

  ARRL получает многочисленные отчеты о радиочастотных помехах от осветительных приборов из-за увеличения энергоэффективного светодиодного освещения и увеличения использования ламп для выращивания, которые могут полагаться на балласты высокой мощности для своей работы.

  Узнать больше

1 2 3

Роль ARRL в расследовании радиопомех

ARRL помогает радиолюбителям преодолеть как технические, так и технологические трудности, часто возникающие при расследовании радиопомех на радиолюбительскую станцию ​​или от нее. Большая часть помощи, более девяноста пяти процентов помощи со стороны ARRL, связана с помехами любительской радиостанции. В очень редких случаях к ARRL обращаются за помощью, а причиной RFI является радиолюбитель.

Так как же ARRL помогает в расследовании RFI? Во-первых, ARRL оказывает техническую помощь в поиске источника радиочастотных помех, независимо от того, исходит ли он от устройства в собственном доме радиолюбителя, в доме соседа или по линиям электропередач. источник шума, помогая с методами пеленгации (DF’ing) и советуя радиолюбителям, как подойти к своим соседям, когда кажется, что шум исходит из соседнего дома.

ARRL также может помочь с технологическими проблемами. Например, ARRL может помочь с интерпретацией правил и норм FCC, и в соответствии с соглашением о сотрудничестве ARRL с FCC, ARRL часто может документировать проблемы RFI от имени радиолюбителей, отправляя письмо физическому лицу или корпорации, ответственным за работу радиолюбителя. Источник РЧИ. Если усилия ARRL не принесут достаточных результатов, ARRL может принять меры для решения проблемы с участием FCC. В большинстве случаев проблемы с радиопомехами решаются еще до того, как ARRL напишет письмо физическому или юридическому лицу, вызвавшему радиопомехи. Кроме того, в очень немногих случаях требуется официальное участие FCC для принятия решения.

Исследование проблем с радиопомехами

В ходе исследования проблем с радиопомехами в лаборатории ARRL часто задают два вопроса. Первый, как правило, звучит так: «Как вам звучит этот RFI?» И второй: «Как вам кажется этот RFI?»

Помимо нескольких очень характерных типов РЧ-помех (например, помехи в линиях электропередач), трудно определить, какое конкретное устройство создает помехи, основываясь на издаваемом им звуке или визуальной сигнатуре в водопаде. На самом деле, самый полезный вопрос, который нужно задать в первую очередь относительно помех, — это не обязательно «что создает эти помехи?» но «откуда идет это вмешательство?»

После того, как будет установлено, что источник радиочастотных помех находится в определенном месте, процесс идентификации фактического устройства, вызывающего проблемы, может быть менее сложным. Даже зная, без сомнения, что источником РЧ-помех может быть светодиод, нецелесообразно спрашивать всех ваших соседей, есть ли у них такой свет. Они могут не знать марку/модель всех своих лампочек, и, что еще хуже, радиопомехи могут исходить из дома другого соседа. В то время как подсказки о что может быть причиной того, что RFI полезны, ARRL советует радиолюбителям расставить приоритеты и сделать все возможное, чтобы отследить , откуда исходит RFI, если это практично и безопасно.

Хотя некоторыми распространенными причинами радиопомех могут быть линии электропередач и устройства в чужих домах, многие случаи радиопомех, которые происходят через ARRL, происходят в собственном доме любителя. Никогда не недооценивайте силу простого похода к блоку с автоматическим выключателем и включения автоматических выключателей во время прослушивания с помощью портативного радиоприемника, чтобы увидеть, решит ли отключение цепи вашу проблему с радиопомехами. Это может быть лучшим первым шагом при определении того, откуда может исходить ваш RFI.

Таким образом, вы должны следовать этому общему процессу, если у вас есть проблемы с радиопомехами на вашей станции:

• Запишите, когда начались радиопомехи, на каких диапазонах/видах вы их слышите, и задокументируйте симптомы;
• Сосредоточьтесь на том, «откуда» может исходить радиочастотная помеха, а не на том, «что» может быть;
• Выполните самостоятельно некоторые действия, чтобы убедиться, что РЧ-помехи не исходят из вашего дома, например, выполните проверку автоматического выключателя, описанную выше;
• Если можете, выполните некоторую работу по радиопеленгации самостоятельно (или с другим радиолюбителем), чтобы попытаться найти источник радиопомех. Одним из простых тестов является «обнюхивание» с помощью портативного радиоприемника, чтобы попытаться определить местонахождение источника радиопомех. Дальнейшее чтение можно найти по ссылкам ниже под статьями;
• Если вы связываетесь с соседом, коммунальным предприятием или другой компанией по поводу RFI, полезно вести запись этих разговоров/контактов; и
• Если вы собираетесь обратиться в ARRL за помощью, мы рекомендуем вам сделать запись RFI, обычно 30–60 секунд в AM и SSB, это может быть полезно при расследовании RFI. Такие программы, как Audacity, могут быть полезными инструментами для изучения спектральных характеристик радиопомех, с которыми вы сталкиваетесь, а новые инструменты, такие как программно определяемое радио (SDR) и интегральные анализаторы спектра, также могут быть полезны при анализе потенциальных источников шума.

Наконец, обратите внимание, что у Дэйва Коула, NK7Z, технического специалиста ARRL, на его веб-сайте есть полезная блок-схема для поиска RFI. И если вам нужна помощь от ARRL, не стесняйтесь обращаться к нашему инженеру RFI.

Получение помощи от ARRL

Если вам нужна помощь ARRL в расследовании радиопомех от вашей станции или на нее, вы можете связаться с нами всего лишь по телефону или по электронной почте. Вы можете позвонить в нашу службу RFI по телефону (860) 594-0392 или связаться со Стивеном Андерсоном, нашим инженером RFI, по электронной почте [email protected]. Чтобы наилучшим образом использовать наше время, мы также просим, ​​чтобы радиолюбители, открывающие дело RFI с ARRL, заполняли одну из следующих двух форм, которые могут быть применимы к вашему конкретному делу RFI:

• Общий отчет об устройстве, вызывающем радиопомехи, для любительской радиостанции
• Отчет о возможных помехах от электроснабжения любительской радиостанции

Веб-ссылки

• У меня есть RFI, что теперь? Обнаружение RFI Дэйва Коула, NK7Z.
• Руководство для радиолюбителей по радиочастотным помехам, ферритам, балунам и аудиоинтерфейсам Джима Брауна, K9YC.
• Audio Systems Group, Inc. Публикации 
  Содержит ряд статей и заметок по применению, связанных со звуковыми системами. Некоторые из этих статей относятся к помехам аудиосистемам как от источников питания, так и от источников радиочастот.
• Страница EMI — RFI, Марк Демельенере, ON4WW. На этой странице Марк рассказывает интересную информацию о наиболее запоминающихся событиях, связанных с RFI в Бельгии. По словам Марка, «на то, чтобы задокументировать эти случаи RFI, ушло довольно много времени. Только представьте, сколько времени ушло на их поиск и решение!»
• Страница EMI — RFI, Крис Гэр, G3WOS.
• RFI Fix для стиральной машины с двигателем постоянного тока с регулируемой скоростью, Джин Престон, K5GP.
• Электронный балласт для выращивания растений РЧ-помехи от W0QE.
• eEngineer предоставляет глоссарий EMI/EMC, а также несколько других страниц RFI, относящихся к RFI.
• Lutron предоставляет примечания по применению
• V-Soft Communications® LLC
  Обеспечивает мощность сигнала AM FM на основе почтового индекса: Напряженность поля в сравнении с почтовым индексом
• Добро пожаловать на веб-страницы RSGB по ЭМС
  Электронная книга «Руководство RSGB по ЭМС» (электромагнитная совместимость)
• Центр устройств и радиологического здоровья
  Борьба с электромагнитными помехами в медицинских устройствах

Военно-морская аспирантура RFI Handbooks

Особая благодарность Джорджу Ф. Муншу, W5VPQ, за предоставление этих документов. Они содержат полезную и исчерпывающую информацию как для определения местоположения РЧ-помех, так и для подавления шума. Уилбур Р. Винсент, W6PUX, Джордж Ф. Мунш, W5VPQ, Ричард В. Адлер, K6RWA, и Эндрю А. Паркер, WV1B.

• Справочник по уменьшению шума в линиях электропередач для морских и других принимающих объектов
  Это подробное руководство, в котором описывается, как понять, найти и устранить шум в линиях электропередач. Необходимо для каждой утилиты или средства устранения неполадок RFI.
• Ослабление радиопомех и помех от местных источников на радиоприемных площадках
  Предоставляет информацию, когда источники расположены в пределах границ площадки. В большинстве случаев этими источниками являются электрические или электронные потребительские устройства.
  

 

Статьи

Что это такое? Хотя этот вопрос может показаться интуитивным, он может быть неправильным, если у вас есть проблема с радиопомехами. Эд Хэйр, W1RFI.

Электронный шум заглушает Интернет вещей. Наш все более взаимосвязанный мир нуждается в лучшей защите от радиопомех, Марк А. МакГенри, Деннис Роберсон и Роберт Дж. Мэтисон. IEEE Spectrum , 18 августа 2015 г.

Поиск радиочастотных шумов. Систематический подход к поиску источников шума как снаружи, так и внутри дома, Майкл Ферстер, W0IH. QST Февраль 2015 г., стр. 45.

Обнаружение радиопомех на ВЧ. Проверенный и практичный подход к борьбе с радиопомехами от ламп для выращивания и не только, Том Томпсон, W0IVJ. QST , ноябрь 2014 г., стр. 33.

Краткий обзор радиочастотных помех, Джоэл Р. Халлас, W1ZR. QST , май 2009 г., стр. 61.

Учебник по интерференции — части 1 и 2 Взято из столбцов QST Lab Notes. Содержит общую информацию о радиочастотных помехах.

RFI: Лаборатория ARRL на телевидении — СМОТРЕТЬ!

Эд Хэйр из ARRL, W1RFI, и Майк Грубер, W1MG, рассказывают о проблемах с радиопомехами в Common Point , телешоу Cable Access, которое ведет Дэн Томас. Г-н Томас входит в совет директоров Музея винтажного радио и связи в Коннектикуте 9.0049 (VRCMCT). Ассоциированный продюсер: помощник руководителя лаборатории ARRL, Боб Эллисон, WB1GCM.

Идентификация и обнаружение шума в линиях электропередач , подготовлено лабораторией ARRL, автор сценария и режиссер Боб Эллисон, WB1GCM, озвучен Джерри Рами, KI6LGY расследование RFI в Плезант-Хилл, Калифорния.

Наверх

Проблемы?

Идентификация и локализация радиочастотных помех (РЧП)

Введение

При наличии множества беспроводных устройств, растущего вещания, средств связи и других источников РЧ, конкурирующих за радиочастотный спектр, вероятность радиочастотных помех ( RFI) будет только увеличиваться. В этой статье объясняется, как идентифицировать, охарактеризовать и локализовать типичные источники помех.

 

КАТЕГОРИИ ПОМЕХ

Существуют две широкие категории помех; узкополосный и широкополосный ( Рисунок 1 ).

Узкополосный – включает непрерывные сигналы (CW) или модулированные сигналы CW. Примеры могут включать тактовые гармоники от цифровых устройств, передачи по совмещенному каналу, передачи по соседнему каналу, продукты интермодуляции и т. д. На анализаторе спектра это будет выглядеть как узкие вертикальные линии или несколько более широкие модулированные вертикальные полосы, связанные с определенными частотами.

Широкополосный доступ  — сюда в первую очередь относятся гармоники импульсного источника питания, искрение в воздушных линиях электропередач (помехи в линиях электропередач), беспроводные системы с цифровой модуляцией (например, Wi-Fi или Bluetooth) или цифровое телевидение. На анализаторе спектра это будет выглядеть как широкий диапазон сигналов или увеличение уровня шума. Наиболее распространенными источниками помех являются помехи в линиях электропередач или импульсные источники питания.

Рисунок 1. Пример графика спектра из 9от кГц до 200 МГц узкополосных гармоник (вертикальные всплески) на фоне широкополосных помех (широкая область повышенного уровня шума). Желтая кривая — это базовый системный шум.

 

ТИПЫ ПОМЕХ

Некоторые из наиболее распространенных типов помех описаны ниже.

Помехи в совмещенном канале — более одного передатчика (или цифровой гармоники), использующие или попадающие в один и тот же приемный канал.  

Помехи на соседнем канале – передатчик, работающий на соседней частоте, энергия которого переливается через

в желаемый приемный канал.

Интермодуляционные помехи – возникает, когда энергия от двух или более передатчиков смешивается вместе, создавая паразитные частоты, попадающие в желаемый приемный канал. Продукты микширования третьего порядка являются наиболее распространенными, и обычно это происходит от близлежащих передатчиков. Пример потенциальной интермодуляции может возникнуть i n зона с сильным сигналом для FM-вещания.

Фундаментальная перегрузка приемника . Обычно это происходит из-за того, что сильный, расположенный поблизости передатчик просто перегружает входную часть приемника или другие схемы, вызывая помехи или даже подавление нормального принимаемого сигнала. Типичным примером являются передатчики пейджинговой связи в диапазоне УКВ, создающие помехи приемникам.

Шум в линии электропередач (PLN) — это относительно распространенная проблема широкополосных помех, которая обычно вызывается дуговым разрядом на линиях электропередач и связанном с ними коммунальном оборудовании. Это звучит как резкое хриплое жужжание в AM-приемнике. Помехи могут распространяться от очень низких частот ниже диапазона АМ-вещания и, в зависимости от близости к источнику, до ВЧ-спектра. Если он находится достаточно близко к источнику, он может распространяться вверх по спектру УВЧ.

Импульсные источники питания . Импульсные источники питания очень распространены и используются для различных потребительских или коммерческих продуктов и являются распространенным источником широкополосных помех. Осветительные приборы, такие как новые светодиодные лампы или коммерческие сельскохозяйственные лампы для выращивания, являются еще одним сильным источником помех.

Другие передатчики – Существует несколько типов передатчиков, которые обычно вызывают радиочастотные помехи:

• Двусторонняя или наземная мобильная радиосвязь — Сильные мешающие FM-сигналы могут привести к «эффекту захвата» или подавлению полезного принятого сигнала.
• Пейджинговые передатчики . Пейджинговые передатчики, как правило, представляют собой очень мощные передачи с ЧМ или цифровой модуляцией, которые могут перегрузить приемник. Цифровой пейджинг будет звучать очень хрипло, как пила или жужжание, и может создавать помехи в широком диапазоне частот приема. К счастью, большинство пейджинговых передатчиков ОВЧ перешли на пары частот 929/931 МГц, так что это не та проблема, которая была раньше.
• Радиовещательные передатчики . Помехи вещательных передатчиков будут иметь характеристики модуляции, аналогичные их вещательным  – AM, FM, видеонесущим или цифровым сигналам.

Кабельное телевидение – Утечка сигнала из систем кабельного телевидения, как правило, происходит на предписанных каналах. Многие из этих каналов перекрывают существующие каналы беспроводной радиосвязи. Если просачивающийся сигнал является цифровым каналом, помехи будут аналогичны широкополосному шуму (цифровой кабельный канал имеет ширину почти 6 МГц).

Помехи в беспроводной сети . Помехи в беспроводных сетях (Wi-Fi, Bluetooth и т. д.) становятся все более распространенными, а с распространением мобильных, бытовых (IoT) и медицинских устройств , включающих Wi-Fi и другие режимы беспроводной связи, эта проблема, вероятно, усугубится. Более подробную информацию о беспроводных помехах можно найти в сопутствующей статье Беспроводные сетевые помехи и оптимизация.

 

МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ RFI

ПРОСТОЕ ПЕЛЕНГАДИРОВАНИЕ (DFING)

Техника пеленгации . Существует два основных метода пеленгации. (1) «Панорамирование и сканирование», когда вы «панорамируете» направленную антенну и «сканируете» мешающий сигнал, записывая направление на карту и отмечая пересекающиеся линии. (2) «Горячий» и «холодный», когда всенаправленная антенна используется для наблюдения за уровнем сигнала. В этом методе эмпирическое правило заключается в том, что каждые 6 дБ вы либо удваиваете, либо вдвое уменьшаете расстояние до источника помех. Например, если мощность сигнала составляла -30 дБм на расстоянии одной мили от источника, расстояние в пределах полумили должно показывать на анализаторе спектра около -24 дБм.

Системы пеленгации – Радиопеленгаторное оборудование (RDFing) может быть установлено в транспортном средстве или использоваться портативно. Для автомобильного использования доступно несколько автоматизированных доплеровских систем пеленгации. Вот некоторые примеры:

• Antenna Authority (мобильная, стационарная и портативная) www.antennaauthorityinc.com

• Доплеровские системы (мобильные и стационарные) www.dopsys.com

• Rohde & Schwarz (мобильные, стационарные и портативные) http://www.rohde-schwarz.com

Ступенчатый аттенюатор . Вы также найдете ступенчатый аттенюатор весьма полезным в процессе пеленгации. Это позволяет контролировать индикацию уровня сигнала (и перегрузку приемника) по мере приближения к источнику помех. Лучшие модели идут с шагом 10 дБ и имеют диапазон не менее 80 дБ и более. Ступенчатые аттенюаторы можно приобрести у дистрибьюторов электроники, таких как DigiKey и т. д. Коммерческие источники включают Narda Microwave, Fairview Microwave, Arrow и другие.

 

ОБНАРУЖЕНИЕ ПОМЕХ В ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Для низкочастотных помех – особенно шумов в линиях электропередач (PLN) – путь помех может включать излучение из-за кондуктивных излучений вдоль линий электропередач. Поэтому при использовании метода «Горячий и холодный» вам нужно помнить, что излучаемый шум обычно следует за маршрутом линий электропередач, достигая пика и опускаясь вдоль маршрута. Максимальный пик обычно указывает на фактический источник шума. В качестве осложнения может быть несколько источников шума, некоторые из которых могут находиться на большом расстоянии.

Антенны — Для простого прослушивания шума в линии электропередач хорошо подойдет встроенная антенна типа «петля» на радиоприемнике АМ-диапазона или телескопическая антенна на коротковолновом радио. Однако для отслеживания шума линии электропередач до полюса источника и, как правило, для радиопеленгации других источников помех вам следует использовать более высокие частоты. Простая направленная Yagi, такая как Arrow II 146-4BP ( Рисунок 17 ) с трехсекционной стрелой (www.arrowantennas.com), может быть быстро собрана и прикреплена к короткому отрезку трубы и хорошо подходит для приема этого типа широкополосная РЧ-помеха.

Использование УКВ-приемников . Когда это возможно, вы обычно хотите использовать УКВ или более высокие частоты для радиопеленгации. Более короткие длины волн не только помогают точно определить источник, но и делают портативные антенны меньшего размера более практичными.

Анализаторы сигнатур — это приборы для обнаружения помех во временной области, которые создают четкую «сигнатуру» мешающего сигнала. Сюда относятся приборы, произведенные Radar Engineers ( Рисунок 2 ). Они являются лучшим решением для отслеживания шума в линиях электропередач и потребительских устройств, которые производят повторяющиеся всплески шума с известной периодичностью.

Рис. 2. Анализатор сигнатур от Radar Engineers, который настраивается в диапазоне от 500 кГц до 1 ГГц и отображает электронную «сигнатуру» конкретного источника помех. Приемники, подобные этому, используются профессиональными следователями для отслеживания помех в линиях электропередач (фото любезно предоставлено Radar Engineers).

 

ОБНАРУЖЕНИЕ УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ

Для большинства источников узкополосных помех, таких как внутриканальные, смежные и интермодуляционные помехи, рекомендуемым инструментом является анализатор спектра, поскольку он позволяет сосредоточиться на определенных частотных каналах. или группы и увидеть общую картину того, что происходит. Как только мешающий сигнал идентифицирован, анализатор можно использовать для пеленгации сигнала.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНАЛИЗАТОРОВ СПЕКТРА  

Анализаторы спектра отображают зависимость частоты от амплитуды радиочастотных сигналов. Они могут быть полезны при определении типа и частот мешающих сигналов, особенно узкополосных помех. Есть два типа анализаторов; настраиваемый и в режиме реального времени.

Анализаторы с разверткой основаны на принципе супергетеродина с использованием перестраиваемого гетеродина и могут отображать желаемую полосу пропускания от начальной до конечной частоты. Они полезны для отображения постоянных или почти постоянных сигналов, но имеют проблемы с захватом коротких прерывистых сигналов из-за длительного времени развертки.

Анализатор в реальном времени производит выборку части спектра, используя методы цифровой обработки сигналов для анализа захваченного спектра. Они способны улавливать короткие прерывистые сигналы и идеально подходят для идентификации и локализации сигналов, которые могут даже не отображаться на анализаторах с разверткой. Большая часть пропускной способности в режиме реального времени ограничена от 27 до 500 МГц максимум. Signal Hound BB60C и Tektronix RSA306 — это относительно недорогие анализаторы спектра в реальном времени, питающиеся от USB и использующие ПК для управления и отображения.

Один важный момент, который следует учитывать при использовании анализаторов спектра, заключается в том, что, поскольку они имеют ненастроенный входной каскад, они особенно восприимчивы к мощным близлежащим передатчикам вне частоты, с которой вы смотрите. Это может создавать продукты внутренней интермодуляции (ложные отклики) или ошибочные измерения амплитуды, которые вводят в заблуждение. При использовании анализаторов спектра в среде с большим количеством радиочастот важно использовать полосовые фильтры или настроенные резонаторы (например, дуплексеры) на интересующей частоте.

Анализаторы спектра также полезны для определения характеристик коммерческих вещательных, беспроводных и наземных мобильных систем связи. Для беспроводных или прерывистых помех лучше всего подходят анализаторы, работающие в режиме реального времени. Если используется для отслеживания PLN, лучше всего перевести анализатор в режим «нулевой полосы обзора», чтобы наблюдать за изменением амплитуды. Также может быть полезно перевести анализатор в режим «Line Sync».

 

КОММЕРЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПОИСКА ПОМЕХ

Существует несколько производителей систем поиска помех или пеленгации. Я хотел бы описать четыре из них: Aaronia, Narda, Rhode & Schwarz и Tektronix. Как упоминалось ранее, для прерывистых помех (особенно для коммерческих установок связи) или сигналов с цифровой модуляцией лучше всего подходит анализатор спектра, работающий в режиме реального времени, который способен регистрировать краткие, прерывистые сигналы; некоторые всего за несколько микросекунд. Примеры могут включать серию Aaronia Spectran V5. Tektronix серии RSA или Narda IDA2.

Aaronia – У Aaronia не только самая легкая портативная система для Dfing, но и самая большая и тяжелая на вид. Их Spectran V5 Handheld — самый маленький анализатор реального времени. Картографирование недоступно для этой модели, но более крупный Spectran V5 XFR PRO представляет собой защищенный ноутбук, который может использовать карты с открытым исходным кодом и имеет функции триангуляции. Aaronia также предлагает множество недорогих направленных антенн, а на некоторых моделях может быть установлена ​​комбинация GPS/компас.

 

Рис. 3. Портативный анализатор реального времени Aaronia Spectran V5 представляет собой наименьший автономный блок, работающий в диапазоне частот от 9 кГц до 6 ГГц. Остальные модели имеют верхние частоты 12 и 18 ГГц.

Aaronia также уникальна тем, что они разработали систему обнаружения дронов, состоящую из антенны 3D-слежения, модель IsoLOG 3D с опциями от 9 кГц до 40 ГГц в диапазоне 360 градусов. Это соответствует их Spectran Command Center с тройными ЖК-экранами. Дополнительные сведения об этой системе см. в справочных материалах.

Рис. 4. Aaronia Spectran V5 XFR PRO в полевой портативной конфигурации.

Рис. 5. Анализатор спектра Narda IDA2 и система поиска помех. Диапазон частот от 9 кГц до 6 ГГц. Фото предоставлено Нарда СТС.

Решения Narda Safety Test Solutions – у Narda есть аналогичный анализатор помех, модель IDA2 с полосой пропускания в реальном времени 32 МГц и диапазоном частот от 9 кГц до 6 ГГц. Доступны различные направленные антенны со встроенными GPS и компасом. Эта система также использует картографические инструменты с открытым исходным кодом, такие как Open Street Maps (http://www.openstreetmaps.org). Он работает на батарейках, что упрощает его портативное использование.

Рис. 6. Картографическое программное обеспечение с нанесенными линиями пеленга, показывающими триангуляцию источника помех. Фото предоставлено Нарда СТС.

Rohde & Schwarz  – Rohde & Schwarz предлагает портативную систему (рис. 7), которая может быстро идентифицировать большинство источников помех, а также может использовать импортированную картографическую функцию и GPS/компас в антенне для триангуляции источника помех. Для разных частотных диапазонов доступно несколько стационарных, мобильных или переносных антенн. Эта система также использует картографические инструменты с открытым исходным кодом, такие как Open Street Maps (http://www.openstreetmaps. org). Он работает от батареек, что упрощает его портативное использование.

Рис. 7. Индивидуальный анализатор спектра Rohde & Schwarz R&S®PR100 с картированием и триангуляцией и антенной R&S®HE300. Также можно использовать анализатор R&S®FSH. Фото предоставлено компанией Rohde & Schwarz.

Tektronix — Tektronix также имеет средства для определения местоположения и картографирования с помощью своих анализаторов спектра серии DSA в реальном времени. Управляемый через USB RSA507A заслуживает внимания благодаря встроенному аккумулятору и портативности. Он также предлагает полосу пропускания 40 МГц в реальном времени. Подключив его к планшетному ПК, такому как Panasonic Toughpad модели FG-Z1 и

с антенной Alaris DR-A0047, у вас есть автономный портативный инструмент для поиска пеленгаторов ( Рисунок 9 ). Эта система также использует картографические инструменты с открытым исходным кодом, такие как Open Street Maps (http://www. openstreetmaps.org).

Рис. 8. Картографическое приложение для анализатора R&S® FSH. Фото предоставлено Rohde & Schwarz

Рис. 9. Анализатор спектра Tektronix с картографированием/триангуляцией и антенной Alaris DR-A0047. Фото предоставлено Tektronix.

Рис. 10. Когда программное обеспечение SignalVu-PC с функцией отображения подключено к одному из анализаторов спектра реального времени серии RSA и направленной антенне Alaris, автоматически отображается направление по компасу вместе со спектральным дисплеем сигнал под вопросом. Фото предоставлено Tektronix.

Tektronix предоставляет свой SignalVu-PC с опцией Mapping, помогающей идентифицировать и захватывать мешающие сигналы. Опция отображения позволяет отмечать на карте линии пеленга для триангуляции источника помех.

Рис. 11. Переключение на параметр сопоставления в SignalVu-PC позволяет записывать линии пеленга на источник помех, при этом триангуляция показывает приблизительное местоположение источника. Фото предоставлено Tektronix.

 

Резюме

С сегодняшним растущим использованием беспроводных устройств, вещания, связи, военных и других источников радиочастот, конкурирующих за радиочастотный спектр, вероятность возникновения радиочастотных помех (РЧП) будет только возрастать. С помощью надлежащих инструментов инженеры по вещанию и связи могут быстро выявлять и устранять источники помех по мере их обнаружения. Новейшие анализаторы спектра, работающие в режиме реального времени, делают работу еще более эффективной.

 

Упомянутые производители

• Aaronia AG http://www.aaronia.com
• Решения Narda для тестирования безопасности https://www.narda-sts.com/en/
• Инженеры-радары http://www.radarengineers.com
• Rohde & Schwarz https://www.rohde-schwarz.com/us/home_48230.html
• Tektronix http://www.tek.com

 

Каталожные номера

• Ручной поиск помех (R&S video)
• Автоматический поиск помех в многолучевых средах (видео R&S)
• Усовершенствованный поиск помех и определение местоположения источника (R&S)
• Поиск помех с помощью R&S®FSH (R&S)
• Обнаружение источника сигнала (R&S)
• Поиск помех (Tektronix)
• Помехи при поиске с помощью Tektronix RF Scout (Tektronix)
• Поиск, классификация и анализ сигналов помех (Tektronix)
• Радиочасы прерывают прием УКВ (Narda STS)
• Анализ систем подавления помех для мобильных телефонов (Narda STS)
• Система обнаружения дронов (Aaronia)

Радиопомехи | Radio Spectrum Management New Zealand

Это начало основного контента

Проблемы с радиоприемом обычно вызваны слабым сигналом или сигналом помех. AM-приемники более чувствительны к помехам, чем FM-приемники.

Причины радиопомех

Проблемы с радиоприемом обычно вызваны слабым сигналом или сигналом помех. Возможными причинами могут быть:

• Сигнал может быть ослаблен из-за препятствия, блокирующего вашу антенну от сигнала, такого как деревья, холмы или плохая погода.
• Многолучевые сигналы, вызывающие отмену основного сигнала.
• Вы находитесь слишком далеко от передатчика.
• Ваш приемник неисправен, или ваша антенная система имеет низкий коэффициент усиления или неисправна.
• AM-радиоприем слабых и/или удаленных станций в ночное время подвержен замираниям и искажениям, вызванным одновременным приемом как полезных, так и нежелательных сигналов.

Ниже приведена дополнительная информация о некоторых из них.

Многолучевые помехи

ЧМ-сигналы подвержены влиянию, когда часть сигнала исходит непосредственно от передатчика, а другая часть отражается от холма, здания или какого-либо другого крупного объекта в местности. Отражающее препятствие может располагаться в любом направлении от антенны.

На AM-радио, утром и вечером, изменение ионосферы может привести к тому, что звук будет медленно входить и выходить из фазы, вызывая искажение (так называемое избирательное затухание). На прямой сигнал от передатчика также может влиять сигнал, отраженный от ионосферы, что приводит к медленному затуханию сигнала. Эти эффекты часто возникают вместе.

Радиочастотные (РЧ) помехи

Радиочастотные (РЧ) помехи вызываются передатчиками, работающими на той же или близкой частоте к той, которую вы принимаете, например, радионянями, беспроводными телефонами, любительскими или личными радиопередатчиками, вибрирующими усилители (например, усилители звука или излучающие антенны).

Иногда вы можете получать помехи от мощного соседнего передатчика, который перегружает ваше приемное оборудование (например, такси, перевозчики). Обычно этот эффект носит временный характер.

Помехи в совмещенном канале

FM

Вертикальное наслоение содержания влаги и температуры в атмосфере (инверсионные слои) иногда может привести к тому, что сигналы будут распространяться на сотни или тысячи километров дальше, чем обычно. Инверсионный слой (или канал) чаще всего наблюдается в регионах с высоким давлением и может влиять на радиосигналы от нескольких часов до нескольких дней. Это явление обычно называют аномальным распространением, и оно более вероятно в жаркую и сухую погоду в конце лета. Нарушения работы служб радиосвязи по этой причине в Новой Зеландии наблюдаются нечасто, и прием возвращается к норме по мере изменения атмосферных условий.

AM

Ночью могут приниматься сигналы совмещенного канала большой дальности. Интенсивность будет варьироваться от зимы к лету и в течение 11-13-летнего цикла солнечных пятен.

Электрические помехи

Электрические помехи обычно вызываются линиями электропередач, электродвигателями/термостатами, микропроцессорами, импульсными источниками питания и т. д. Все, что использует электрическую энергию, может вызывать помехи.

В AM- и FM-радиостанциях помехи обычно слышны в виде жужжания, воя или шипения, что влияет на радиостанции, работающие от сети и от батарей. Прием в диапазоне AM более подвержен помехам, чем прием в диапазоне FM. Для AM источник помех может находиться на расстоянии многих сотен метров.

Что вы можете сделать

Чтобы избежать помех, убедитесь, что вы:

• купите хорошее оборудование
• установите его правильно в соответствии с инструкциями производителя по установке и практикой установки звуковой радиочастоты
• используйте его правильно.

Проблемы с приемом могут быть вызваны неисправными устройствами или соединениями. Проверка ресивера, антенны, кабельных разъемов и кабеля — хорошие первые шаги.

Регистрация жалобы на помехи

Очень часто причина помех находится в пострадавшем домохозяйстве и может быть устранена самим домохозяином. Прежде чем делать что-либо еще, мы рекомендуем вам выполнить проверки на странице ниже, чтобы убедиться, что ваши проблемы с приемом вызваны внешними помехами, а не неправильно установленным оборудованием или мешающим оборудованием, установленным в вашем доме.

Что делать при радиопомехах

Если вы не можете решить проблему самостоятельно, следующим шагом будет обращение к местному специалисту по обслуживанию. Если они не смогут устранить проблему за вас, мы можем предоставить услугу по расследованию помех для проблем с радиоприемом в зоне покрытия затронутой радиостанции.

Как звучат радиопомехи

Типы модуляции AM и FM, используемые для общественного вещания в Новой Зеландии, являются аналоговыми формами передачи. При наличии помех AM- и FM-радиоприемники совершенно по-разному влияют на звук, который слышит слушатель. Кроме того, частоты, используемые для AM и FM, довольно сильно разнесены, что приводит к различным механизмам интерференции. AM-приемники более чувствительны к помехам, чем FM-приемники.

Дополнительную информацию см. в разделе Как звучат радиопомехи.

Радиопомехи | 7SIGNAL

Как РЧ-помехи могут сильно повлиять на вашу сеть Wi-Fi и что с этим делать

Высокопроизводительная сеть WLAN вашей организации поддерживает работу бизнеса и удовлетворенность клиентов. Но что вы можете сделать, когда обслуживание падает или замедляется?

Одной из основных причин проблем с Wi-Fi являются радиочастотные (РЧ) помехи, с которыми сталкиваются многие ИТ-отделы, независимо от того, эксплуатируют ли они сеть для небольшого офиса или крупного предприятия. Поскольку все устройства борются за соединение, радиочастотные помехи будут продолжать оказывать негативное влияние, если не будут приняты правильные решения.

Прежде всего важно понять, что такое радиочастотные помехи и чем они вызваны, а затем узнать, как уменьшить эти помехи, включая решения от 7SIGNAL.

Что вызывает радиочастотные помехи?

Радиочастотные помехи возникают, когда радиочастотные сигналы существенно конкурируют друг с другом. И это не что-то новое, созданное с помощью Wi-Fi — он существовал еще тогда, когда у нас были радиоприемники.

Количество подключенных устройств в 2020 г.

Сегодня интерференция выглядит немного по-другому с множеством электронных устройств, которые мы имеем в наших офисах, домах, автомобилях, а теперь даже на наших телах благодаря развитию Интернета вещей (IoT) и носимых устройств. Исследовательский отдел Statista прогнозирует, что к 2020 году на каждого человека во всем мире будет приходиться около 6,58 подключенных к сети устройств. Это большая конкуренция.

Помехи на частоте 2,4 ГГц 

Существует много устройств, которые конкурируют на частоте 2,4 ГГц, например устройства Bluetooth и беспроводные телефоны. Однако не все источники радиочастотных помех являются беспроводными и включают в себя ряд электронных устройств в вашем доме, таких как микроволновая печь.

Электромагнитное излучение

Все электронные устройства излучают электромагнитное излучение (или «шум»), и этот трафик заставляет другое оборудование улавливать их сигналы, принимая их за другой сигнал. Это то, что вызывает жужжание или статический шум, который вы можете услышать в своих динамиках, когда другое устройство создает помехи поблизости.

Пакеты 802.11 

Радиочастотные помехи могут возникать в вашей беспроводной локальной сети, когда устройства 802. 11 пытаются отправлять пакеты, а другое устройство одновременно отправляет пакет. Эти мешающие сигналы затем нарушают работу службы Wi-Fi, что приводит к проблемам, с которыми сталкивается конечный пользователь, снижая производительность и удовлетворенность сетью.

Ваша беспроводная сеть может страдать от потери соединения и проблем с пропускной способностью, например, из-за радиочастотных помех от соседних WLAN.

Как остановить радиочастотные помехи 

Опрос объекта

Если ваша беспроводная локальная сеть испытывает сильные радиопомехи, это может быть связано с конструкцией. Всегда важно проводить обследование площадки, в котором учитываются зоны с интенсивным движением и места, где могут возникать сильные помехи. Это позволяет решить некоторые из этих проблем с самого начала.

Устройство обнаружения радиопомех 

Другим простым решением может быть отключение находящихся поблизости устройств, когда они вызывают радиопомехи, если это возможно. Это, конечно, требует знания того, что является виновниками, поэтому могут потребоваться некоторые пробы и ошибки, прежде чем вы найдете причину.

Диапазон 5 ГГц 

Поскольку в диапазоне 2,4 ГГц очень много трафика, может помочь развертывание сети или ее частей в диапазоне 5 ГГц. Переключение некоторых окружающих устройств, вызывающих помехи, на другую частоту уменьшит количество конфликтов.

Как бы вы ни начали устранять радиочастотные помехи в своей сети, одно можно сказать наверняка: вы должны иметь представление о том, что происходит, чтобы быстро найти точное решение.

Мониторинг и оптимизация беспроводной сети

Преимущества мониторинга беспроводной сети

Внедрение системы мониторинга беспроводной сети — это более простой способ контролировать радиопомехи. Оборудование 7SIGNAL постоянно отслеживает помехи и другие аспекты производительности WLAN, такие как задержка пакетов, качество голоса, пропускная способность клиента, скорость передачи данных и уровень сигнала. Это решение позволяет обнаруживать и решать проблемы с вашей беспроводной локальной сетью до того, как конечные пользователи столкнутся с перебоями в обслуживании или замедлением работы.

Поскольку радиочастотные помехи могут быть серьезной проблемой для больших беспроводных сетей, еще более важно внедрить инструмент, который будет предоставлять все данные, необходимые для возврата вашей сети в высокопроизводительное состояние, и иметь инструмент, который будет адаптироваться к изменения в Wi-Fi и многочисленных устройствах, которые к нему подключаются.

Оптимизатор WLAN 

7SIGNAL также предлагает услугу оптимизации WLAN, которая повышает производительность вашей сети Wi-Fi, ориентируясь на опыт конечного пользователя и предлагая конкретные рекомендации по настройке.

7SIGNAL® является лидером в области мониторинга беспроводной сети предприятия. Платформа 7SIGNAL — это облачное решение для мониторинга беспроводной сети (WNM), которое постоянно устраняет проблемы с производительностью беспроводной сети, максимально увеличивая время безотказной работы сети, подключение устройств и рентабельность инвестиций в сеть. Платформа была разработана для самых инновационных организаций мира, образовательных учреждений, больниц и государственных учреждений и в настоящее время развернута в Booz Allen Hamilton, IBM, Kaiser Permanente, Walgreens, Microsoft и многих других. 7SIGNAL постоянно отслеживает подключение более 4 миллионов устройств по всему миру. Узнайте больше на  www.7signal.com .

Как избежать высокочастотных помех? — Справочный центр

1. Блог>
2. Как избежать высокочастотных помех?

по: PCBWay 05 июня 2017 г. 5641 просмотров 0 Комментарии Опубликовано в Центр помощи

Высокочастотные помехи

Основная идея предотвращения высокочастотных помех заключается в минимизации помех электромагнитного поля высокочастотного сигнала, то есть так называемых перекрестных помех. Вы можете увеличить расстояние между высокоскоростным сигналом и аналоговым сигналом или добавить наземные защитные / шунтирующие дорожки рядом с аналоговым сигналом, чтобы избежать высокочастотных помех. Кроме того, не забывайте обращать внимание на цифровое заземление аналоговых шумовых помех.

Многослойная печатная плата предназначена для подавления радиочастотных помех (RFI), создаваемых высокочастотными тактовыми сигналами и сигналами данных. Подавление достигается размещением линий тактовых импульсов, несущих тактовый сигнал, на первом уровне опорного напряжения рядом со вторым уровнем опорного напряжения. Два слоя экранируют тактовый сигнал от сигнальных линий на других слоях. Шум может быть дополнительно снижен за счет формирования перемычек во втором эталонном слое напряжения вблизи линий синхронизации, так что перемычки охватывают ширину линии синхронизации. Конденсаторы также предпочтительно используются для дополнительного подавления излучаемого шума. Конденсаторы обеспечивают связь по переменному току между первым и вторым эталонными слоями напряжения, так что путь с низким импедансом обеспечивается для высокочастотного шума, генерируемого тактовым сигналом. Таким образом, второй опорный слой напряжения действует как эффективный непрерывный экран между мостами.

Присоединяйтесь к нам

Хотите быть преданным писателем PCBWay? Мы определенно надеемся, что вы с нами.

Отправить для публикации Станьте нашим писателем

Оставить комментарий ( 0 )

Поделиться с:

• Предыдущий：Как выбрать материал печатной платы?
• Next：Как справиться с теоретическими конфликтами по проводке?

Похожие статьи

• Как избежать высокочастотных помех?

Пишите для PCBWay

• ГОРЯЧАЯ ТЕГ

печатная плата Печатная плата Печатная плата дизайн печатной платы Разводка печатной платы Печатная плата Печатные платы Учебник по проектированию печатных плат индустрия печатных плат Кикад производство печатных плат печатная плата

• Категории

Выберите категорию3D-печатьДеятельностьОбработка с ЧПУИнженерная техникаГибкие печатные платыСправочный центрЛитье под давлениемНовостиСборка печатных платОсновная информацияДизайн и компоновка печатных платУчебное пособие по проектированию печатных платПрограммное обеспечение для компоновки печатных платИнформация о производстве печатных платЛистовой металлТехнология

• ЕСЛИ ВЫ ПРОПУСТИЛИ

1

Как делиться проектами в сообществе PCBWay

2

Как получить больше компонентов PCBWay?

3

Корректировка PCBWay по НДС ЕС

4

Основные инструкции по использованию KiCad

5

Генерация файла позиции в Kicad

6

3 важных совета по разработке печатных плат

7

Как сгенерировать Gerber из Sprint Layout 6. 0

8

Как читать и понимать принципиальную схему

9

4 важных совета по круглосуточному экспресс-сервису PCBWay

Радиочастотные помехи: типы и последствия | Дизайн блога о печатных платах

Ключевые выводы

• РЧ-помехи можно описать как эффект нежелательной РЧ-энергии в рассматриваемой системе, проявляющийся в снижении производительности, потере данных, повреждении оборудования и т. д. 

• Радиочастотные помехи — это узкополосные помехи, воздействующие на электронную систему, которую можно рассматривать как подсистему электромагнитных помех.

• Аналоговые схемы обычно сталкиваются с эффектами интермодуляции и демодуляции из-за радиопомех.

Восприимчивость к излучению приемников с амплитудной модуляцией (AM) создает помехи для радиоприема и всегда была проблемой в радиосвязи. Приемники AM более восприимчивы к радиочастотным помехам (RFI), чем приемники с частотной модуляцией (FM). Обычно радиочастотные помехи в радиоприемниках вызываются передатчиками, распространяющими сигналы на той же частоте или в одном и том же диапазоне частот. Беспроводные телефоны, генераторные усилители и радионяни являются примерами источников, создающих радиопомехи для AM-приемников. Перегрузка AM-радиоприемников соседними передатчиками также может создавать проблемы с РЧ-помехами в радиовещании. Другие системы, работающие с электромагнитными сигналами, также чувствительны к радиочастотным помехам.

Радиочастотные помехи

Диапазон частот от 3 кГц до 300 ГГц известен как радиочастотный спектр. Это ограниченный ресурс, и многочисленные электронные и беспроводные системы используют этот спектр для различных приложений и услуг. С распространением систем, использующих радиочастотный спектр, ухудшаются стабильность и производительность электронных устройств, использующих этот спектр.

Воздействие нежелательной электромагнитной энергии на электронные системы называется помехами. Помехи обычно классифицируются как электромагнитные помехи (EMI) и радиочастотные помехи (RFI). Радиочастотные помехи можно описать как эффект нежелательной радиочастотной энергии в рассматриваемой системе, проявляющийся в снижении производительности, потере данных, повреждении оборудования и т. д.

Радиопомехи — это узкополосные помехи, воздействующие на электронную систему, которую можно рассматривать как подсистему электромагнитных помех. В электронных системах, на которые воздействуют радиочастотные помехи, источник и приемник радиочастот физически разделены, однако нежелательные электромагнитные сигналы, создающие помехи, влияют на правильное функционирование устройства. Электромагнитные шумы индуктивно связаны между источником и приемником и называются излучаемыми излучениями.

Как правило, механизм электромагнитной связи, создающий радиопомехи, является индукционным. Любой компонент электронной схемы может работать как антенна для излучения или поглощения РЧ-помех. Длина компонента, выполняющего роль антенны, должна быть не менее 1/20 длины волны сигнала. Что касается отношения длины компонента к длине волны, высокочастотные сигнальные системы с большей вероятностью излучают РЧ-помехи, чем низкочастотные сигнальные системы. Кабели, высокие компоненты и отверстия в корпусах являются примерами антенн РЧ-помех, излучающих РЧ-шумы.

Типы РЧ-шума

РЧ-шумы могут быть:

1. Непреднамеренные РЧ-шумы — это излучаемая или просачивающаяся РЧ-энергия от устройства, которое преднамеренно генерирует РЧ-энергию для использования внутри устройства. Одним из примеров является радиочастотная энергия, излучаемая снаружи часами (таймерами) в планшетном компьютере.
2. Преднамеренные радиочастотные помехи — Преднамеренные радиочастотные помехи генерируются и излучаются устройствами, предназначенными для них. Одним из примеров является нелицензионная беспроводная радионяня.
3. Естественные радиочастотные шумы — Естественные радиочастотные шумы представляют собой либо атмосферные (статические) шумы, либо космические шумы. Примером могут служить молнии и шумы, производимые небесными телами.
4. Искусственные радиочастотные помехи — Искусственные радиочастотные помехи создаются искусственными системами, такими как силовые электронные системы, светодиоды, компьютерные часы и т. д. Такие радиочастотные излучения являются непреднамеренными или случайными.
5. Совокупные техногенные радиочастотные шумы — Множество преднамеренных излучателей, таких как гармоники, внеполосные излучения и ложные сигналы от лицензированных и нелицензированных устройств, образуют совокупные техногенные радиочастотные шумы.
6. Внутренние радиочастотные шумы — РЧ-приемники генерируют внутренние шумы, и такие радиочастотные помехи называются внутренними радиочастотными шумами. Одним из примеров является тепловой шум.

Воздействие РЧ-помех

Воздействие РЧ-помех можно обобщить следующим образом:

1. Помехи радиоприему — Радиопомехи мешают радиовещанию. Радиочастотные помехи, создаваемые мобильными телефонами, портативной электроникой, бытовой техникой и т. д., могут создавать помехи для радиоприемников, используемых для связи и навигации.

2. Неисправные электронные системы — Радиопомехи могут нарушить нормальную работу электронных систем.

3. Интермодуляция и демодуляция — Аналоговые схемы обычно сталкиваются с эффектами интермодуляции и демодуляции из-за радиопомех. В случае многочастотных РЧ-помех нелинейности в цепи создают суммарные и разностные частоты основных составляющих, а гармоники, называемые продуктами интермодуляции, могут попадать в полосу пропускания цепи. Генерируемые радиочастотные шумы могут быть демодулированы активными компонентами схемы для получения сигналов в пределах полосы пропускания схемы.

4. Повреждение данных — В цифровых схемах радиочастотные помехи могут вызвать дрожание синхронизации и, как следствие, повреждение данных.

5. Повреждение устройств — Высокоинтенсивные РЧ-помехи вблизи чувствительных устройств могут производить достаточную энергию, которая может привести к необратимому повреждению компонентов системы и, в конечном счете, всей системы.

Радиопомехи могут нарушить работу чувствительных устройств, особенно радиопередатчиков, радаров, систем связи и навигации.