1.Источники помех, классификация; источники узкополосных помех 

Источники электромагнитных влияний могут  быть естественного или искусственного происхождения.

Электромагнитные  влияния наблюдаются во всем спектре  электромагнитных колебаний начиная  с частоты 0 Гц. Это электростатические и магнитостатические влияния постороннего поля на стрелочные измерительные приборы, осциллографы и измерительные мосты, влияния фона переменного тока частотой 50 Гц, линий электропередач, сверхнизкочастотных коммуникационных систем, радио- и телевизионных передатчиков, электромедицинской аппаратуры и устройств, радиолокационной техники, микроволновых печей и космических источников. К этому добавляются влияния многочисленных переходных процессов в электрических цепях разного рода, чьи широкополосные высокочастотные излучения охватывают большие участки спектра. В зависимости от того, возникают ли электромагнитные влияния при преднамеренном производстве и применении электромагнитных волн или они являются паразитными и имеют мало общего с первичной функцией источника, различают функциональные и нефункциональные источники помех.

 
Функцональные источники - это прежде всего радио- и телепередатчики, которые распространяют электромагнитные волны через передающие антенны в окружающую среду в целях передачи информации. К этой группе относятся также все устройства, которые излучают электромагнитные волны не для коммуникативних целей, например генераторы высокой частоты для промышленного или медицинского применения, микроволновые печи, устройства радиоуправления и т. д.

 
Нефункциональные  источники. К ним относятся автомобильные устройства зажигания, люминесцентные лампы, сварочное оборудование, релейные и защитные катушки, электрический транспорт, выпрямители тока, контактные и бесконтактные полупроводниковые переключатели, проводные линии и компоненты электронных узлов, переговорные устройства, атмосферные разряды, коронные разряды, коммутационные процессы в сетях высокого напряжения, разряды статического электричества, быстро меняющиеся напряжения и токи в лабораториях техники высоких напряжений, при проведении электрофизических экспериментов, технологическом использовании мощных импульсов и т. д.

 
В то время как соблюдение электромагнитной совместимости функциональных источников оказывается сравнительно простым (их природа как передатчиков чаще всего очевидна с самого начала), то выявление нефункциональных источников оказывается сложной задачей. Их существование проявляется чаще всего в процессе поиска причины  неожиданного аварийного поведения  приемной системы. Поэтому идентификация  нефункциональных источников помех  является важной задачей при обеспечении  ЭМС. Только когда установлены источники  помех и их механизмы связи, обеспечение  электромагнитной совместимости оказывается  сравнительно простым. 
 
 

 
Классификация источников помех

Источники электромагнитной энергии классифицируются в основным по картине их проявления в диапазоне частот, иными словами, по излучаемому ими высокочастотному спектру.

Различают узкополосные и широкополосные источники. Как уже отмечалось процесс называется узкополосным, когда энергия спектра сосредоточена в основном в относительно узкой полосе частот около некоторой фиксированной частоты ω0 или широкополосным, если указанное условие не выполняется. 
 
 
Источники узкополосных помех являются искусственно созданными человеком. Это, например радиопередатчики, которые на предоставленных им частотах излучают больше мощности, чем допустимо, любительские радиопередатчики, устройства, излучающие высшие гармоники, возникающие вследствие нелинейности элементов передатчиков, медицинские и промышленные высокочастотные генераторы или просто электросеть частотой 50 Гц. Такие источники характеризуются амплитудой или действующим значением помехи при соответствующей частоте (линейчатый спектр). 

Передатчики связи  производят электромагнитную энергию  в целях передачи или получения  информации и излучают ее контролируемым образом в окружающую среду (функциональные передатчики). Их можно грубо разделить  на пять групп: 

1. Коммерческие  передатчики (Радио АМ, ЧМ, Телевидение  ВЧ, УКВ) 
2. Радиотелефоны  
3. Направленная радиосвязь (Спутниковая радиосвязь, наземные релейные cтанции) 
4. Навигация (Воздушное сообщение, судоходство) 
5. Локаторы

Разрешенные мощности передач на соответствующих  частотах установлены в зависимости  от регионального положения, времени  и направленности передач в согласии с Международным телекоммуникационным союзом (ITU) и добровольно подчиняющимися ему национальными учреждениями для распределения спектра среди  пользователей. У работающих на одной  и той же частоте передатчиков связи электромагнитная совместимость  основывается на их пространственном отдалении друг от друга или ограниченном радиусе действия.

Для поддержания  сложившегося в международных отношениях договорного использования спектра  ввод в эксплуатацию нового передатчика  требует разрешения властей, которое  может быть выдано только после проверки или доказательства его ЭМС. Радиоконтрольные службы осуществляют надзор за соблюдением технической спецификации передатчиков, обнаруживают незарегистрированные передатчики и радиопомехи и т. д. Наличие разрешения властей на эксплуатацию не препятствует передатчикам связи выступать в качестве мощных источников помех, несмотря на то, что в их непосредственной близости должны работать чувствительные приемные системы. Поэтому не следует удивляться, если автоматизированные системы действуют с ошибками, когда имеющий разрешение радиотелефонный аппарат слишком близко приближается к ним. По этой причине часто отказываются от радиотелефонов в непосредственной близости от систем управления технологически процессами и энергетическими системами. Излучения передатчиков связи, как правило, узкополосные и чаще содержат несущую частоту, боковые полосы, а также гармонические и негармонические высшие составляющие. Передатчики связи функционируют начиная от диапазона инфранизкой частоты в несколько десятков герц (для связи с подводными лодками) до нескольких сотен гигагерц. 

Генераторы  высокой частоты

Большое количество высокочастотных генераторов средней  и большой мощности используется в промышленности, науке и медицине, а также в домашнем хозяйстве, например генераторы для высокочастотного нагрева, индукционной закалки, пайки  и плавки, диэлектрической сушки  клея, электротерапии, микроволновые  печи. К ним следует добавить генераторы для имплантации ионов при  катодном распылении, циклические высокочастотные  ускорители элементарных частиц (циклотроны, синхротроны) и т. д. Все перечисленные  приборы целенаправленно производят высокочастотную энергию, чтобы  вызвать локальные электрофизические  действия.

Поэтому они относятся к группе функциональных передатчиков. Посредством переменных магнитных полей 50 Гц - 1 МГц индукционными  вихревыми токами могут быстро нагреваться  проводящие детали. Глубина проникновения  поля в деталь зависит от частоты. Посредством высокочастотных электрических  полей за счет освобожденного тепла вследствие объемного эффекта трения вибрирующих диполей можно быстро нагревать обладающие потерями диэлектрики. Частоты лежат, как правило, в интервале 1-100 МГц. Электрические, магнитные и электромагнитные поля используются в медицине для теплового лечения суставов и внутренних органов (27—2450 МГц). Кроме этого, генераторы высокой частоты для возбуждения ультразвуковых колебаний находят применение в терапии (примерно 1 МГц) и диагностике (1—5 МГц), электромагнитные поля частотой, например, 2450 МГц, используются в микроволновых печах. В фундаментальных исследованиях, испытаниях материалов, лучевой терапии, литографии ускоряют элементарные частицы до энергии 20 ГэВ при частотах 10—200 МГц. Большинство высокочастотных устройств работают на частотах 13,56 МГц, 27,12 МГц, 40,68 МГц, 433,92 МГц, 2450 МГц, 5800 МГц, 24 125 МГц, которые предусмотрены для вышеупомянутых аналогичных применений. При достаточном экранировании установки могут применяться также другие частоты. При работе на предусмотренных частотах следует экспериментально доказать, что уровни высших гармоник излучений установок не превышают граничных значений для источников радиопомех. Кроме этого при наличии излучения следует обеспечить совместимость установок со средой обитания человека.

Радиоприемники. 

Приборы с кинескопами. Вычислительные системы. Коммутационные устройства Хотя рассматриваемые в  этом разделе приборы в основном являются объектами электромагнитных влияний, они нередко сами создают  помехи. Все названные приборы  для выполнения своих функций  нуждаются в собственных генераторах, которые через входные и выходные провода, а также через шасси  и корпусы отдают электромагнитную энергию во 
внешнюю среду.

Супергетеродинные приемники смешивают частоту входного высокочастотного напряжения с частотой гетеродина в так называемую промежуточную частоту, поступающую в усилители промежуточной частоты, и излучают как установленную частоту гетеродина, так и постоянную промежуточную частоту вместе с высшими гармониками. Промежуточная частота радиовещания составляет при амплитудной модуляции (AM) 455 кГц, при частотной модуляции (ЧМ) 10,7 МГц. У приемников телевизионного u1074 вещания промежуточная частота звукового сопровождения составляет 5,5 МГц (ФРГ), 6,5 МГц (Восточная Европа) или 4,5 МГц (США), промежуточная частота изображения - 38,9 МГц, их средняя частота 36,5 МГц. Приборы изображения (телевизионные приемники, терминалы вычислительных машин, осциллографы) создают помехи благодаря наличию в них генераторов развертки, используемых для построения изображения. Частота строк составляет 15,75 кГц у простых и примерно 35 кГц и даже 65 кГц у профессиональных мониторов. У высокочастотных осциллографов частота генератора отклоняющего напряжения может достигать 1 МГц. Вычислительные системы выступают как передатчики помех от таймера центрального процессора, а также из-за влияния периферийных приборов (терминалы, печатающие устройства) и относящихся к ним соединительных линий. Коммутационные устройства напоминают о себе чаще всего при основной частоте колебаний выше 16 кГц в результате излучений как на основной частоте, так и на частотах гармоник. Излучения перечисленных в этом разделе приборов не должны превышать допустимые уровни радиопомех, установленные в соответствующих нормативных документах. При большой плотности расположения узла вычислительной машины - монитора, печатающего устройства, плоттера и других - может иметь место неправильное ее функционирование. Как правило, эти помехи можно устранить путем увеличения расстояния и соответствующей пространственной ориентацией компонентов.

2. ПАССИВНЫЕ ПОМЕХОПОДАВЛЯЮЩИЕ И              ЗАЩИТНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

     При обеспечении электромагнитной совместимости  во многих случаях необходимо ослабить эмиссию помех, обусловленную гальваническими связями с источниками, или проникновение таких помех через чувствительный элемент, предотвратить возникновение перенапряжений в потенциальных источника помех и ограничить опасные для изоляции перенапряжения или для функционирования напряжения помех, а также ослабить излучаемые источником электромагнитные поля и предотвратить проникновение этих полей через чувствительные элементы. Для этого используются пассивные помехоподавляющие устройства в виде фильтров, ограничителей напряжения и экранов. В зависимости от решаемой задачи они могут быть установлены непосредственно у чувствительного элемента (рис. 2.1, б) или у источника (рис. 2.1, в). Наглядно защитное действие таких компонентов представляется в виде отношения z/z_r. 

2.2. Фильтры

     2.2. Принцип действия

     Помехоподавляющие фильтры представляют собой элементы для обеспечения затухания поступающей  по проводам помехи. Целесообразное их применение предполагает, что спектральные составляющие полезного сигнала и помехи достаточно отличаются друг от друга. Это позволяет при соответствующих параметрах фильтра обеспечить селективное демпфирование помехи при отсутствии заметного искажения полезного сигнала. При этом собственно эффект демпфирования достигается делением напряжения. Поясним эго на простейшем примере.

     Если  в низкочастотный контур полезного  сигнала (полезные величины на рис. 2.2, а) поступает высокочастотное напряжение помехи , то на полном сопротивлении приемника  появляется составляющая напряжения помехи

                                                                                           (2.1)

     Введение  зависящего от частоты продольного  полного сопротивления (рис. 2.2, б), например, в форме ωL, представляющего для низкочастотного тока - очень малое, а для высокочастотного тока - очень большое сопротивление, обеспечивает ослабление помехи, и составляющая, напряжения помехи снижается до

                                                                             (2.2.)

     Достигаемый эффект затухания можно характеризовать  коэффициентом затухания - отношением падений напряжений на при наличии и без него:

                                             .                                 (2.3.)

     Коэффициент   затухания   приводится,   как   правило,   в виде логарифма  отношения напряжений и выражается в децибелах:

                                                  .                                        (2.4)