Физические основы индустриальных помех

Исторически сложившийся термин «индустриальные радиопо­мехи» (ИРП) объединяет широкий круг электромагнитных помех, создаваемых различными электронными и электротехническими устройствами, применяемыми в технике, быту и т.д. Роль методов борьбы с индустриальными помехами, влияющими на ЭМС средств, весьма велика, так как эти помехи не только ухудшают показатели качества средств радиовещания, связи, телевидения и т.п., но и яв­ляются одной из важнейших причин нарушения ЭМС РЭС на объек­тах. Источники индустриальных помех достаточно плотно разме­щены в пространстве, часто в непосредственной близости от РЭС - рецепторов. Поэтому, несмотря на меньшую мощность на радиоча­стотах в сравнении с радиостанциями, ИРП в значительной степени определяют электромагнитную обстановку.

Воздействуя различными путями на радиоэлектронную ап­паратуру, они ухудшают качество работы не только радиоприем­ных устройств, но и различных средств, не предназначенных для радиоприема: электронно-вычислительных машин, средств элект­ронной автоматики, устройств преобразования информации и т.п., работающих как самостоятельно, так и в комплексе с радиопере­дающими и радиоприемными устройствами.

Существуют две главные причины возникновения индустри­альных радиопомех. Во-первых, в цепях различных устройств про­текают переменные электрические токи и создание помех обуслов­лено излучением электромагнитных полей, создаваемых этими токами, в окружающее пространство. Для таких помех характер­но то, что их спектральный состав соответствует сигналам, исполь­зуемым в источнике помех для передачи полезной информации или обработки ее. Другая причина связана с изменением энергопот­ребления нагрузками, прерыванием контактов и переходными процессами в цепях. В этом случае спектр помех оказывается шире спектра колебаний, существующих в рассматриваемой цепи при условии регулярности протекающего тока. Помехи, соответству­ющие этим дополнительным спектральным составляющим, излу­чаются в окружающее пространство, а также распространяются в различных электрических цепях, в том числе цепях электропита­ния. Таким образом, источником индустриальных помех может быть любое электротехническое или электронное устройство, при­чем не только в силу специфики выполняемых им функций, но и в вследствие технической неисправности силовых цепей, устройств коммутации и т.д. Среди различных видов индустриальных помех выделим следующие:

Узкополосные помехи. Их возникновение связано с суще­ствованием в аппаратуре - источнике помех непрерывных перио­дических или почти периодических электрических процессов. Спектр колебаний сосредоточен в относительно узкой полосе час­тот.

Широкополосные помехи. Их возникновение связано с ши­рокополосными непрерывными или импульсными процессами в аппаратуре источника помех.

Кратковременные помехи, представляющие собой одиноч­ные импульсы или непериодические импульсные последователь­ности с большой скважностью.

Контактные помехи, проявляющиеся как расширение спек­тра излучения радиопередающих устройств, расположенных на объектах в процессе их движения;

Помехи, связанные с преобразованием механической энер­гии в электрическую.

Рассмотрим конкретные причины, приводящие к появлению указанных помех, типичные источники и их характеристики.

К устройствам, создающим индустриальные радиопомехи в виде непрерывных электромагнитных полей, относятся: промыш­ленные нагревательные установки, высокочастотные индукцион­ные электрические печи, медицинское оборудование, в котором используются высокочастотные генераторы, и т.д. К ним же можно отнести гетеродины радиоприемников, генераторы накачки лазеров и другие подобные устройства. Источники данного вида легко определить, их характеристики можно прогнозировать.

Для источников этого вида характерно, что они генерируют относительно регулярные высокочастотные колебания. Создавае­мые ими помехи близки к гармоническим, их спектры узкополос­ные и имеют максимальную интенсивность вблизи частот основ­ного колебания и отчасти его гармоник. По статистическим свой­ствам они близки к детерминированным. Источники данного вида легко определить, их характеристики можно проигнорировать.

Значительное число источников индустриальных помех ге­нерирует более широкополосные непрерывные периодические по­мехи. Такие помехи создают генераторы разверток телевизионных приемников, видеотерминалов ЭВМ, индикаторов РЛС, различ­ные электрические и радиоэлектронные устройства, в частности модуляторы, усилители сигналов изображения, средства автома­тического управления и т.д.

Значительное число источников создает индустриальные радиопомехи в виде почти периодической или хаотической пос­ледовательности импульсов. Характеристики данных помех оп­ределяются формой и частотой повторения импульсов, частот­ный спектр их бывает довольно широким, так как энергия та­ких помех распределена в широкой полосе частот. Форма им­пульсов данных помех, их длительность и частота повторения, как правило, различны и случайны.