Классификация электромагнитных помех
В качестве ЭМП может фигурировать практически любое электромагнитное
явление в широком диапазоне частот, способное негативно влиять
на работу аппаратуры. Введем краткую классификацию помех,
которая широко используется инженерами, работающими в области
ЭМС.
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 и нефункциональными
источниками. Источник помехи является функциональным, если
для него самого создаваемая ЭМП является полезным сигналом.
В зависимости от среды распространения ЭМП могут разделяться
на индуктивные и кондуктивные. Индуктивными называются 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, 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 наводить токи
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. Деление помех на индуктивные и кондуктивные можно
считать относительно строгим лишь в низкочастотной (до десятков
кГц) области, когда емкостные и индуктивные связи обычно малы.
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 (рис. 1 а). Во втором - между различными проводниками
одной цепи (рис. 1 б). Обычно самыми опасными для аппаратуры
являются помехи "провод-провод", поскольку они оказываются
приложенными так же, как и полезный сигнал.
Рисунок 1. Схема приложения
помехи "провод-земля" (а) и "провод-провод"
(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".
На рис. 2 наглядно показан упрощенный процесс преобразования
помехи: несимметрия внешних цепей (Zl1не равно Zl2) и входных
цепей аппаратуры-приемника (Zi1 не равно Zi2) приводит к появлению
помехи "провод-провод" величиной Ud = (Zi1/ Zl1
- Zi2/Zl2)Uc. В данном примере упрощение заключается в том,
что внутреннее сопротивление приемника в режиме "провод-провод"
принято равным бесконечности (т.е., в качестве измерителя
полезного сигнала включен идеальный вольтметр).
Рисунок 2. Преобразование помехи "провод-земля"
в помеху "провод-провод".
Следующие два способа классификации помех основываются на
их спектральных характеристиках. Во-первых, ЭМП делятся на
узкополосные и широкополосные (рис 3). К первым относятся
помехи спектр которых близок к линейчатому - максимальный
уровень на основной частоте, пики меньшего уровня на частотах
гармоник. Такие помехи обычно возникают от систем связи на
несущей частоте, систем питания переменным током. Широкополосные
помехи обычно проявляются в виде либо отдельных импульсов,
либо их последовательности. Спектр периодических широкополосных
помех состоит из большого набора пиков на частотах, кратных
частоте основного сигнала. Для апериодических помех спектр
является непрерывным и описывается спектральной плотностью.
|
а)
|
б)
|
Рисунок 3 Узкополосные (а)
и широкополосные помехи (б).
Другой спектральной характеристикой является область частот,
в которой лежит основная часть спектра помехи. Условно принято
делить все помехи на низкочастотные (5 - 2 кГц) и высокочастотные
(с частотой выше 2 кГц). Иногда также вводят понятия радиочастотной
помехи (диапазон - от 150 кГц до 1?2 ГГц) и СВЧ-помехи (порядка
нескольких ГГц).
Вернуться на страницу ЭМП
