Потери на многократное отражение

Они связаны с волновыми процессами в толще экрана и определяются:

глубина проникновения токов.

В результате для электрической составляющей основным механизмом экранирования являются потери на отражение, для НЧ магнитного поля в дальней зоне почти всё ослабление достигается за счёт потерь на отражение, в то время, как на ВЧ ослабление в основном происходит за счёт потерь на поглощение. Они же являются определяющими при экранировании магнитного поля и ближней зоны.
22. Замкнутые корпуса-экраны. Испол. материалы. Многосл. экраны.

На практике для облегчения конструкций, улучшения тепломассообмена применяют экраны различных видов: сплошные, сетчатые, перфорированные, из фольги, в виде металлизированной поверхности. Тем не менее, из всего разнообразия можно выделить наиболее характерные и по тем или иным критериям они могут быть объединены между собой.

Наиболее характерные: Неферромагнитные характеризуются высокой электропроводностью и обладают однородными изотропными свойствами (алюминий, латунь).

Ферромагнитные: с увеличением магнитной проницаемости происходит уменьшение проводимости, что приводит к повышению потерь на поглощение, так как у большинства магнитных материалов магнитная проницаемость увеличивается в большей степени, чем уменьшается проводимость. Необходимо учитывать нелинейные свойства, которые зависят от амплитуды помехонесущего поля и от частоты.

Многослойные представляют собой несколько проводящих поверхностей, разделённых диэлектриком, в которых . Слои электрически изолированы друг от друга. Эфф-ть экран-ия такого экрана: , S_i – коэффициент экранирования каждого слоя, W_i – эффективность обратного экранирования; эта величина уменьшается при увеличении расстояния между слоями.

Конструкции с использованием таких экранов должны заземляться в одной точке.

По-другому делать не следует, так как, если: à

то блуждающие токи, которые протекают по поверхности, будут наводить помеху внутрь экрана. Это касается и однослойных экранов, если он не является элементом корпуса.

Многослойные экраны позволяют получить высокую эффективность экранирования. Использование комбинированных экранов со слоями из магнитных и немагнитных материалов позволяет получить высокую эффективность как для электрической, так и для магнитной составляющей ЭМП. Но нужно учитывать нелинейность магнитных материалов и исключить их насыщение. Первый слой – немагнитный, а в некоторых случаях, когда экранируются элементы с магнитопроводом (катушка), последний слой не должен быть магнитным и должен выполняться из немагнитного материала.

Должно соблюдаться оптимальное соотношение:

Если больше , то возрастают габариты, а при малом – экран начинает влиять на индуктивность

Неоднородные экраны: они часто такие, так как для нормального функционирования требуется подведения питания, ввода/вывода информации, контроля, профилактики и теплоотвода. Это приводит к тому, что экран имеет в своей конструкции отверстия, щели, крыши, разъёмные и неразъёмные соединения, которые образуют неоднородности в экране.

С точки зрения теории СВЧ щель представляет собой антенну, и когда

,

такая щель является эффективным полуволновым излучателем или приёмником, и эффективность при данной длине волны падает:

До длины волны примерно эффективность экранирования примерно одинакова и потерь в экранировании нет, а далее она резко падает.

Для устранения щелей, если это возможно, применяются мягкие проводящие материалы, цанговые контакты и подобного рода конструкции:

Такой же контакт используется и для ручек регулировки резистора:

Неметаллические экраны применяются при наличии требований не только к эффективности экранирования, но и менее жёстким требованиям по их массе, стойкости к воздействию агрессивных сред и в качестве материалов используют специальные проводящие пластмассы, либо диэлектрические материалы с металлическими включениями и конструкциями.

23. Незамкнутые экраны.

Экранами являются либо стенки устройства, или перегородки. Если корпус прибора удалён на значительное расстояние, то ёмкостью между ним и проводниками схемы можно пренебречь. Тогда можно нарисовать такую схему:

В случаях, когда корпус находится вблизи проводников, то появляется дополнительная шунтирующая ёмкость:

В этом случае:

Если м/у источником помехи поместить экран, то помеха уменьш. еще сильнее за счет емкости Саб.

В этом случае помеха ещё уменьшается за счёт уменьшения ёмкости которая вычисляется так:

а напряжение помехи будет:

Экранирующий эффект заключается в шунтировании на корпус большей части паразитной ёмкости, имеющейся между источником и приёмником помехи. Такими экранами могут быть детали конструкции, шасси, каркас, либо специально установленные перегородки.

Экранирующий эффект заземлённого проводника позволяет существенно снизить также и перекрёстные помехи в линиях связи, а величина коэффициента экранирования может достигать от десятков до сотен:

Между ними располагается проводник, который уменьшает помеху. Но при установке таких экранов не стоит забывать, что его введение увеличивает шунтирующую ёмкость на корпус, что эквивалентно увеличению времени задержки импульса по цепям.

Для цифровых схем обычно используют локальное экранирование, то есть шунтируют только определённые цепи, а в аналоговых схемах должно быть общее экранирование.

Эффективность можно увеличить, применяя многослойные платы:

В этом случае:

Второй вариант:

Заземлённая помеха снизу под проводниками. В этом случае:

Третий вариант:

Проводник расположен между. Тогда:

Наилучшими свойствами обладает, но редко достигается такой случай:

Проводники расположены друг под другом. Тогда сигнальные проводники оказываются в своём роде волноводе, поэтому передача улучшиться. Выбирая расстояние между проводниками, зная скорость, можно получить оптимальные соотношения.

24. Экранирование проводников от эл. и магнитного полей.

Широко используется в любой аппаратуре. При их использовании снижаются возникающими между проводниками емкостные связи, что снижает электрическую составляющую помехи, а магнитные и индуктивные составляющие также могут быть снижены, но на меньший уровень.

Есть два неэкранированных проводника, между которыми имеется емкостная связь. Для достижения эффекта экранирования между ними пассивный проводник помещается в экран:

Экранирование от электрической составляющей даёт очень высокий эффект, коэффициент экранирования может достигать сотен и тысяч, но нужно учитывать, что высокое экранирование возможно лишь тогда, когда осуществлено согласование концов проводника ( ). Минимальная эффективность экранирования у проводников витой пары.

Экранирование магнитной составляющей поля

Эту схему можно представить в следующем виде:

Источник помехи, экран и экранный проводник связаны магнитными связями.

ЭДС:

Токи помехи на экране:

На сигнальный проводник приходят 2 помехи с противоположными знаками и происходит компенсация помехи.

Контур, компенсирующий помеху, образуется только в том случае, если экран заземлён с обеих сторон.

Обычный экранированный проводник может защитить от магнитной составляющей на 20-30 дБ за счёт этой компенсации помех.

Таким образом для получения максимальной защиты рекомендуется заземлять экраны с обеих сторон, чтобы токи проходили через экран, а не через шасси заземления.

Для получения максимальной защиты на НЧ экран не должен служить одним из сигнальных проводников, поэтому один из концов экрана должен быть отсоединён от земли.

Примеры подключения различного вида кабелей:

Под низом приведена эффективность экранирования.

Максимальной эффективностью экранирования обладает витая пара с экраном, но только в таком включении.

25. Экранирование от электростатического и магнитостатического поля.

Магнитостатическое экранирование предназначено для защиты от постоянного или медленно изменяющегося магнитного поля (0…3 кГц). Такие экраны изготавливаются из материалов с высокой магнитной проницаемостью, которые значительно больше проницаемости внешней среды. Принцип экранирования заключается в уменьшении магнитного сопротивления экрана. Силовые линии маг. поля будут проходить по материалу с меньшим магнитным сопротивлением.

Такой экран пригоден для локализации поля источника. Эффективность такого экранирования может быть вычислена по приближенной формуле:

, где d – толщина стенки, D – диаметр эквивалентного сферического экрана близкий к длине стенки кубического экрана.

С ростом частоты толщина стенки может быть уменьшена.

Электростатическое экранирование. Если в такое поле поместить проводник, то на его поверхности возникает наведенный электрический заряд. Эти заряды создают свое поле, которое полностью компенсирует поле внутри проводника. За проводящей пластиной внешнее поле также создает наведенный на поверхности заряд и экран практически не изменяет поля в пространстве.

Если проводник сделать в виде замкнутого объема, то на внутренней поверхности не будет наведенных зарядов – не будет электрического поля внутри области экранирования, помещенный внутрь элемент будет защищен. Если источник электростатического поля поместить внутрь электростатической оболочки, то на внутренних и внешних стенках поле будет существовать (эффекта экранирования нет). Экранирование достигается заземлением, которое снимает заряды с поверхности проводника.

Такие экраны изготавливают из материалов с высокой проводимостью, а толщина стенок определяется только конструктивными требованиями.

Сетки, решетки и перфорированные экраны не применяются, так как часть поля пройдет через экран. Заземление или соединение с общим проводом обязательно.
26. Помехоподавляющие фильтры. Сетевые фильтры. АЧХ. Электрическая схема. Конструкция сетевого фильтра.

Электрические помехозаграждающие фильтры применяются для уменьшения помех, распространяющихся по цепям питания для устранения ВЧ связей и также подавления ШП помех.

При выборе фильтра для цепей питания необходимо выполнить условия:

1) должны обеспечиваться номинальные значения током и напряжений в цепи нагрузки, причём падения напряжения на фильтре не должно превышать при максимальных токах 2% от номинального значения;

2) реактивные составляющие тока фильтра не должны превышать допустимого значения для фильтров в цепях питания переменных токов;

3) должны обеспечивать необходимое затухание при заданных сопротивлениях и источника питания;

4) массогабаритные показатели;

5) степень экранирования фильтров от внешних помех.

Функции фильтров:

1) защищать устройства от помех в цепи питания;

2) защищать сеть от помех внутри устройства.

2 типа источников питания: непрерывные и импульсные.

Непрерывный:

Импульсный:

Во втором случае очевидно, что генератор, работающий на повышенных частотах, может создавать помеху в сеть равно, как и в нагрузку. Поэтому в импульсных ИП необходимо эффективное экранирование и подавления ВЧ помех, возникающих в ключевых элементах.

Помехи, распространяющиеся по сети, могут быть 2 видов:

1) симметричные помехи:

В данном случае ток помехи проходит в одну сторону по одному проводнику, а возвращается по другому.

2) Несимметричная:

Ток помехи в одну сторону проходит по обоим проводникам, а возвращается либо через заземление, либо через распределённую ёмкость.

Несимметричная помеха наносит наибольший вред, так как возвратные токи этой помехи проходят по большому количеству образовавшихся контуров.

Для защиты от сетевых помех применяют специальные сетевые фильтры, которые представляют собой сочетание индуктивности и ёмкости, образующие различные типы звеньев.

В зависимости от импеданса сети и нагрузки применяются либо емкостные либо индуктивные звенья.

При внутренних сопротивлениях выше 150 Ом эффективными являются емкостные звенья, а при меньших 150 Ом – индуктивные.

Для подавления помех в пределах 20-30 дБ на частотах до 1 МГц достаточно использовать 1 звено 2 порядка. А на частотах до сотен кГц – 1 звено 3 порядка.

Примеры фильтров:

Этот фильтр – Закрытый П-образный фильтр.

Это Г-образный фильтр с открытым входом.

Для получения высокой степени подавления помех (более 40-50 дБ) используют многозвенные LC-фильтры и коэффициент подавления получается:

Для повышения эффективности фильтра при борьбе с симметричными и несимметричными помехами применяют индуктивности с магнитной связью.

Для симметрично помехи:

Происходит компенсация помехи.

Для несимметричной помехи:

Разница в направлении намотки второго проводника.

Обмотки этих индуктивностей должны быть абсолютно одинаковыми. Для получения идентичных обмоток их наматывают двумя проводниками одновременно, скрученными витой парой.

Общий вид фильтра:

При конструировании сетевых фильтров очень важным является выбор элементов фильтров, поскольку они имеют паразитные параметры. Если представить конденсатор и индуктивность в виде эквивалентных схем:

– сопротивления выводов.

Его сопротивление будет меняться от частоты:

Аналогично для индуктивности:

В случае неудачного выбора элементов, может получиться, что на некоторых частотах вместо ФНЧ, например, будет ФВЧ или наоборот..

27. Характеристики элементов помехоподавляющего фильтра. Подключение сетевого фильтра.

При конструировании сетевых фильтров очень важным является выбор элементов фильтров, поскольку они имеют паразитные параметры. Если представить конденсатор и индуктивность в виде эквивалентных схем:

– сопротивления выводов.

Его сопротивление будет меняться от частоты:

Аналогично для индуктивности:

В случае неудачного выбора элементов, может получиться, что на некоторых частотах вместо ФНЧ, например, будет ФВЧ или наоборот.

Индуктивности для сетевых фильтров с целью снижения паразитных параметров необходимо выполнять с однорядной обмоткой, а если индуктивности недостаточно, то применять сердечник для её повышения. В последнем случае необходимо следить за тем, чтобы не происходило намагничивание сердечника.

Для ВЧ фильтров используются безвитковые индуктивности, то есть просто надета на проводник ферритовая шайба:

Величина такой индуктивности может быть до нескольких десятков мкГн.

Конденсаторы с целью снижения собственной индуктивности и повышения эффективности экранирования устанавливают проходными.

Вставляется в отверстие корпуса и затягивается гайкой – уменьшение индуктивности и экранирование одновременно.

Оптимальным вариантом является то, чтобы по возможности все входы и выходы были подключены через проходные конденсаторы.

Используют ещё многовыводные конденсаторы.

При работе на граничных частотах до 20 ГГц применяют также миниатюрные фильтры в гибридном исполнении.

Для разъёмных соединений используются разъёмы с фильтрующим контактом:

2 какие-то части, какие-то там ёмкости и индуктивности, при соединении они образуют LC-фильтр.

Подключение сетевых фильтров к сети:

Расчёт фильтров для цепи питания заключается в следующем:

Выбирается тип фильтра, который зависит от сопротивления источника помех и его нагрузки, а также от вида помехи (симметричная или несимметричная). Производится расчёт полных сопротивлений при анализе помех индуктивного типа (по проводам), но в большинстве случаев это всё можно свести к расчёту реактивных составляющих, которые получают в результате спрямления экспериментальных полных зависимостей сопротивлений.

При отсутствии экспериментальных частотных характеристик полных сопротивлений контур помехоподавления строится по расчётным данным, исходя из схемотехнического решения источника питания, а также его нагрузки и помехоподавляющего фильтра. Элементы фильтра оцениваются с помощью частотных характеристик конденсаторов и дросселей с учётом их паразитных параметров.

Суть метода расчёта сводится к следующему:

1) выбор индуктивностей и емкостей на самой низкой частоте диапазона;

2) элементы выбираются таким образом, чтобы с учётом собственных паразитных параметров на самой высокой частоте обеспечивалось необходимое подавление;

3) с учётом резонансных явлений при подключении проводов рассчитывается частотная зависимость эффективности фильтрации во всём диапазоне частот;

4) в конструкции делают таким образом: минимизируется связь между LC-элементами, элементы располагаются в линию, экранирование качественное друг от друга – разделение звеньев экранами, использование проходных конденсаторов, минимальная длина проводников;

В случае высокой добротности контуров – шунтирование индуктивности параллельным резистором, чтоб не было колебательных явлений. Пример:

28. Техника заземления. Основные системы заземлений.

«Земля» электрической цепи – проводник, который служит точкой отсчёта остальных потенциалов этой цепи. Обычно создаётся несколько заземляющих систем. Их разделяют на 4 основные функциональные группы:

1) проводящие системы, по отношению к которым производится отсчёт напряжения сигнала и питания, при этом потенциал самой системы принимается равным 0; такую систему называют базовой;

2) группа соединений, предназначенная для образования путей протекания обратных сигнальных и питающих токов; это возвратная земля;

3) группа поверхностей и их соединений, служащая для экранирования изделий и их частей; это экранирующая земля;

4) группа соединений, предназначенная для исключения возможностей поражения обслуживающего персонала электрическим током – это защитное заземление; оно гарантирует сохранение потенциала земли на нетоковедущих проводниках даже в случае соединения потенциала с заземляющей системой

Из-за возможности возникновения помех в аналоговой подсистеме, а она самая чувствительная к помехам, заземление должно осуществляться нетоковедущим проводником, и это требует отдельного заземляющего провода. Земля источника питания представляет собой цепь возврата для распределённой системы, она может быть общей с заземляющей системой сигнала, которая обеспечивает опорную точку для информационных сигналов в системе. Земля сигнала, в свою очередь, подразделяется на цифровую и аналоговую землю, каждая из которых обеспечивает опорную точку для соответствующих типов сигналов. В системах с низким уровнем сигналов выделение аналоговой земли является обязательным для получения удовлетворительной помехоустойчивости. Системы заземления не являются полностью независимыми и имеют в системе общую точку.

29. Основные системы соединений заземлений. Защита от статического электричества.

Система заземления - это электрическая цепь, обладающая свойством сохранять min потенциал, являющийся уровнем отсчета в конкретной аппаратуре. Рационально организованная система заземления в аппаратуре вместе с экранированием и фильтрацией является эффективным средством ослабления помех.

Из-за возможности возникновения помех в аналоговой подсистеме, а она самая чувствительная к помехам, заземление должно осуществляться нетоковедущим проводником, и это требует отдельного заземляющего провода. Земля источника питания представляет собой цепь возврата для распределённой системы, она может быть общей с заземляющей системой сигнала, которая обеспечивает опорную точку для информационных сигналов в системе. Земля сигнала, в свою очередь, подразделяется на цифровую и аналоговую землю, каждая из которых обеспечивает опорную точку для соответствующих типов сигналов. В системах с низким уровнем сигналов выделение аналоговой земли является обязательным для получения удовлетворительной помехоустойчивости. Системы заземления не являются полностью независимыми и имеют в системе общую точку.

Топология функциональной системы земель может представлять собой сплошную поверхность, магистральную, радиальную или смешанную систему соединений.

Сплошная (многоточечная) поверхность обладает относительно низким импедансом и обеспечивает наилучшую эквипотенциальность по сравнению с другими формами.

Радиальная система имеет меньше общих участков для протекания обратных сигнальных и питающих токов по сравнению с магистральной, но менее экономична.

Магистральная система наименее экономична менее пригодна для построения возвратных систем, особенно, если имеются информационные линии связи.

Напряжение в точках A, B и C оказывается не одинаковым, так как всё соединено последовательно:

Таким образом, получается, что чем дальше удалена точка от места заземления, тем выше её потенциал.

Из-за простоты реализации такая система находит широкое применение в аппаратуре, но её не следует применять для цепей с большим разбросом потребляемой мощности, так как мощные узлы создают большие возвратные токи, и они могут влиять на малосигнальные функциональные узлы.

Часто такие системы применяют для заземления цифровой аппаратуры.

Радиальная система:

В данном случае потенциалы узлов независимы друг от друга:

Такая система заземления достаточно громоздка. Она не может применяться на ВЧ, поскольку индуктивности заземляющих проводников увеличивают импеданс земли, а между проводниками возникает индуктивная и емкостная связь. Для обеспечения малого импеданса таких земель необходимо минимально возможная длина проводников.

Многоточечная система:

Проводник снизу – заземляющая поверхность.

Такую систему заземления можно и следует использовать на ВЧ, подключая функциональные узлы в ближайших точках к опорной земле. Заземляющей поверхность может быть металлическое шасси, слой в многослойной печатной плате, металлизированные поверхности и тому подобное.

Электрическое сопротивление между двумя точками сплошного заземления, выполненного при помощи, например, металлического листа, можно получить из выражения:

– расстояние между точками заземления в направлении распространения токов.

– сопротивление между точками заземления на высокой частоте. Определяется из выражения для любого металла:

Если то выражение упрощается до вида:

Если то:

Импеданс заземления на ВЧ можно снизить, применив гальваническое покрытие с более высокой, чем у основного металла проводимостью, например серебрение медного или латунного шасси.

Другим эффективным способом снижения импеданса является уплотнение компоновки аппаратуры. На частотах до 1 МГц рекомендуется использовать одноточечную систему заземления, а свыше 10 МГц – многоточечную. В интервале между ними можно в зависимости от конкретной компоновки аппаратуры использовать любую из систем.

Схема переноса помехи:

– ЭДС рецептора.

Для такой схемы напряжение помехи можно определить:

К системе заземления предъявляются требования: минимизация общего импеданса земли, которая позволяет исключить образование помех. Превышающих допустимый уровень, отсутствие замкнутых контуров заземления, Которые чувствительны к ЭМП.

В аппаратуре требуется как минимум 3 раздельные цепи заземления:

1) для сигнальных цепей с низкими уровнями токов и напряжений;

2) для силовых цепей с высокими уровнями потребляемых напряжений (источник питания, мощные каскады аппаратуры – усилители, схемы управление реле, двигателей)

3) несущих конструкций, шасси, панелей и так далее.

В зависимости от назначения аппаратуры и условий эксплуатации защитное заземление может выполняться с помощью корпусных цепей, при этом цепи, соединяющие экраны в аппаратуре, могут быть с ними кондуктивно развязаны и электрически соединены в одной точке.

В ряде случае в соответствии с правилами ТБ защитное заземление может отсутствовать.

Пример организации заземления (правильное и неправильное заземление узлов:

C2 – неправильно, так как получается замкнутый контур.

30. Испытания помехоустойчивости аппаратуры от пространств. помех.

Экранированные помещения и испытательные камеры.

Условия, в которых испытывается оборудование делятся на два основных вида: испытания в открытом пространстве (полевые) и испытания в экранированных помещениях (стендовые).

Полевые испытания характерны для испытания крупно-габаритных средств, или испытания источника индустриальных помех на измерительных площадках. В ряде случаев это просто неизбежно (например определение помех линии электропередач). В полевых испытаниях в целях получения достаточно высокой точности результата необходимо гарантировать малы уровень отражения от различных строений, растительного покрова, и так далее. Трудность организации полевых испытаний, зависимость от погодных условий, возможность влияния внешних помех и другие факторы значительно усложняют сам процесс испытания, и поэтому испытания в основном производят в экранированных помещения различных типах. Находят применение помещения трех типов: экранированные камеры без поглотителей, безэховые экранированные камеры с поглотителем и экранированные кабели с поперечной волной (T-камеры).

Экранированные камеры без поглотителей представляет собой помещение в достаточно больших размерах и чаще всего имеет двойной экран с изолированными частями. Качество выполнения такой камеры определяется надежность электрических соединений в стыках обивки и в дверных стыках, а также высокой степенью фильтрации в сети питания и системе вентиляции, которая не должна нарушать экранирование.

При высоком качестве камеры можно обеспечить эффективность экранирования на частотах до 1 МГц от внешнего электромагнитного поля и электрической индукции до 120-140 дБ, а поле магнитной индукции на частоте до ГГц может быть ослаблено на 115 ДБ, на низких частотах ослабление снижается. Применяется в лабораторных и стендовых испытаниях для определения уровня помех и восприимчивости к помехам. Недостаток испытания: значительная погрешность при изменении поля из-за влияния стен и потолка камеры, отражающих излучаемую волну. Погрешность зависит от местоположения оборудования измерительных приборов камеры и может достигать ±40 дБ на частотах свыше 50 МГц. В ряде случаев необходимо учитывать возможность возникновения стоячих волн вследствие резонанса экранированной камеры, которая представляет собой в общем случае объемный резонатор.

Безэховая камера обеспечивает достаточно малый уровень отражений и позволяет испытывать устройство в условиях, достаточно близких в открытому пространству. При больших размерах камеры, позволяющих разместить не только испытуемый объект, но и измерительные приборы, можно производить испытания в широком диапазоне частот, измерять характеристики антенн и даже испытывать в целом радио-электронные комплексы. Качество камеры считается удовлетворительным, если в некоторой ее части, где размещается испытуемое оборудование, напряженность поля, отраженное от стен на 30–60 дБ меньше напряженности поля, созданного источником излучения. Отраженный сигнал принимается на всенаправленную антенну и степень отражения сигнала определяется путем сравнения с сигналом, отраженным в камере тех же размеров и конфигураций, но без поглотителя. Отраженный сигнал может распространяться по прямой траектории и по траектории многократного отражения от стен. И при необходимости * проводить расчет отражений энергии при выбранных характеристиках используемого поглощающего материала.

Безэховая камера должна находиться в дальней зоне излучения, в которой выполняются условия амплитудного и фазового распределения составляющей поля, обеспечивающей формирование плоской волны. Качество такой камеры определяется эффективностью поглощающего материала и высокой эффективностью экранирования внешней оболочки. Поглощение проявляется при условии, что толщина материала поглотителя не менее лямбда/4. Это означает, что практически нижней границе рабочего диапазона частот являются частоты порядка 150–200 МГц. Поглотители изготавливают из полиуретанового пенопласта, пропитанного углеродистым веществом, а для уменьшения возможности возгорания такого материала, поглотители обрабатываются специальными химическими составами. Эффективность поглощения повышается за счет пирамидальной формы элементов поглотителя. Это обеспечивает эффект дополнительного взаимного отражения между соседними элементами поглощения и соответственно дополнительным поглощением. Важная особенность — широкодиапазонность поглотителя. Верхняя гранича может быть до 10 ГГц и более.

Изготовление таких камер требует больших затрат, поэтому наметилось направление по созданию малогабаритных камер, при использовании которых оператор и измерительное средство находятся за пределами камеры. Такие камеры могут быть облицованы поглощающим материалом, обеспечивающим приемлемое отражение. Напряженность поля внутри камеры может достигать несколько десятков В/м. Широкое применение находят Т-камеры, которые достаточно просты, обеспечивают небольшие габаритные размеры, а напряженность поля внутри может быть от нескольких микровольт/м до нескольких сот В/м. Созданное внутри камеры такое поле имитирует поле плоской волны в пространстве с постоянной амплитудой и линейной фазовой характеристикой. Такая камера представляет собой отрезок прямоугольной коаксиальной линии, в которой возбуждается поперечная Т-волна.

1 - внешний проводник, 2-внутренний проводник, 3-изоляторы, 4-коаксиальный соединитель, 5 — испытуемое устройство, 6 — диэлектрическая опора, на которое устанавливается опора, 7 — кабель соединительный, 8 — фильтр, 9 — коаксиальный кабель с нагрузкой 50 Ом.

Сужения на участках камеры на обеих концах являются переходами, согласующими отрезок линии со стандартными коаксиальными разъёмами 50 ОМ с обеих сторон. Эти участки должны быть достаточно плавными, чтобы свести к минимуму отражение Т-волны в промежутку от одного участка к другому. С одной стороны подключается нагрузка 50 Ом, а с другой стороны — источник испытательного сигнала или приемнике, в зависимости от назначения камеры.

Поперечное поле Т-волны возбуждается в пространстве между центральной пластиной, верхней и нижней стенками, а чтобы обеспечить режим Т-волны, камера должна иметь симметричную конструкцию, а испытуемое устройство — небольшие размеры по сравнению с размерами камеры. Это означает, что высота испытуемого устройства не должна превышать более 1/3 расстояния между стенками и центральным проводником. При таких условиях поле имитирует плоскую волну в свободном пространстве с постоянными амплитудными и фазовыми характеристиками. При этом можно считать, что погрешность измерений в Т-камере не превышает 1-2 дБ.

Экранированная камера – помещение, объем его ограничен металлической оболочкой для защиты испытуемых устройств от излучаемых НЭМП, внешних по отношению к помещению, или для ограничения пространства, в котором и распространяется НЭМП от испытуемых устройств. Обладает очень большим рассеиванием. Устанавливается генератор, экранируется. Производится анализ на определенных частотах. Если система ЭВС или логическая, то все тестирование проводится с помощью программных продуктов. Если система аналоговая, то анализ проводится режимами работы отдельных узлов, которые необходимо протестировать.

Импульсная помеха по питанию:

Используется мощный импульсный генератор с длительностью от десятков нс до мкс.

Воздействие статических разрядов:

Эквивалент человека 150 пФ, который заряжается через большое сопротивление, разрядка через резистор 50-100 Ом на корпус, подложку ЭВС, РЭС. Подаются пачки импульсов в несколько этапов для создания статистики.

В аналоговых устройствах с помощью анализаторов определяется уровень помех.

Воздействие статического магнитного поля также могут вызвать отклонения. Используются установки, построенные на основе колец Геймгольца (полосовая линия – испытательная камера ограниченного объема, состоящая из 2х параллельных пластин, между которыми создается поперечное электромагнитное поле). Два кольца соединяются так, чтобы поле между ними было магнитным, туда помещают объект и включают соответствующий уровень тока.

Экранированная Т-камера предназначена для измерения хар-к ЭМС испытуемых устройств на излучение э/м полей на восприимчивость к ним.

31. Испытания помехоустойчивости аппаратуры от кондуктивных помех.

Реальные источники индустриальных помех в большинстве случаев создают или единичные импульсы, или нерегулярные потоки и пачки импульсов. Их амплитудно-временные характеристики и спектральные плотности весьма неравномерны и это осложняет получение повторяемых и сопоставимых результатов измерений. Для получения достаточно стабильных результатов измерений были созданы специальные методы искусственной регламентации условий измерений и технических характеристик измерительных средств. Эти методы позволили разработать и обосновать нормативные требования к допустимым уровням помех от различных источников при различных условиях испытаний.

Распространённые источники индустриальных помех подразделяются на 11 групп, а методы испытаний по требованиям на допустимый уровень помех определяются ГОСТами. Они рассчитаны на измерение симметричных и несимметричных напряжений, мощностей и токов кондуктивных помех, а также напряжённости поля излучаемых помех от 10 МГц до 1 ГГц – раньше, сейчас верхняя граница повышена.

Особенностью метода измерения помех является использование стандартного эквивалента сети питания и стандартного измерителя индустриальных радиопомех.

Измерения производятся на зажимах сети питания или на зажимах, к которым подключаются внешние устройства, например, управления, сигнализации, нагрузки и тому подобное. Сети питания сами по себе могут иметь существенно различные импедансы и для того, чтобы это не влияло на результаты измерения помех измерительный прибор подключается через эквивалент сети, имеющий постоянное регламентированное сопротивление на частотах измерения. Этим исключается расхождение в результатах измерений из-за разброса импеданса реальной сети питания.

Второй искусственное регламентацией является применение стандартного измерителя индустриальных помех с условными фиксированными характеристиками и представляющего собой УП приёмник с высокой избирательностью, который на частоте настройки принимает только некоторую часть энергии ШП спектра помехи и усредняет её, как за счёт узкополосной, так и за счёт инерционности применяемого детектора.

Мощность кондуктивных помех, отдаваемых источником в сеть питания, может быть измерена поглощающими клещами, к которым подключён измеритель помех, причём клещи должны быть откалиброваны методом замещения по показаниям измерителя. Такое распространение не получило, поскольку действующие регламенты рассчитаны на измерение помехи, а не мощности помехи. Это можно использовать для оценки эффективности экранирования при отсутствии и наличии экранирующей оболочки.

Измерение токов помех осуществляется токосъёмником, вторичная обмотка которого подключена к измерителю помех. Его конструкция должна позволять охватывать испытуемый проводник без его отсоединения от других цепей. В ряде случаев измерение тока может быть целесообразней, чем напряжения, поэтому данный метод достаточно широко применяется.

Измерение напряжённости поля помех основано на использовании того же измерителя индустриальных помех с антеннами различных типов. Так, например,в полосе частот от 10 кГц до 30 МГц в ближней зоне измеряют вертикальную составляющую электрического поля с помощью штыревой антенны длиной 1 метр и горизонтальную составляющую магнитного поля с помощью рамочной антенны с шириной не более 0,6 метров и ферритовой антенны длиной не более 0,5 метров. В полосе от 30 до 1000 МГц дальняя зона поля: измеряют вертикальную и горизонтальную составляющие электрического поля с помощью симметричного диполя или биконической антенны. Регламентируются расстояние от источника помехи до антенны и от антенны до измерителя, а также высота установки антенны. Измерения напряжённости производят на открытой площадки, свободной от предметов, создающих отражение ЭМВ. Испытуемый объект, содержащий источник помехи, устанавливается на поворотный стенд, обеспечивающий поворот на 360 . Крупногабаритные объекты – на изоляционной подставке, а стенд и подставку размещают на металлическом экране. В ряж случаев измерение напряжённости поля измеряют в реальных условиях (на электротранспорте, ЛЭП, устройства зажигания двигателей). В этих случаях оговариваются условия размещения антенн и расстояния от антенн до источника.

Стандартные методики измерения напряжения и напряжённости поля от источников помех предусматривают измерения квазипиковых значений, и только в частных случаях разрешается измерять пиковые значения. Стандартными методами определяется измерение фильтров для подавления помех, а также эффективность помехоподавляющих элементов (кондеров и индуктивностей).