Источники индустриальных радиопомех

Помехи от систем запуска автомобилей. Мощными источниками индустриаль­ных помех являются различные системы запуска (зажигания) дви­гателей внутреннего сгорания (авиационных, морских, наземных). Электромагнитные помехи создаются импульсными токами, про­текающими в цепях зажигания, и переходными процессами в ука­занных цепях. Длительность импульсов составляет от долей мик­росекунды до единиц наносекунд, вследствие чего спектр помехи оказывается широким, до нескольких сотен мегагерц. Интенсив­ность помех от систем зажигания обычно максимальна в полосе частот от 30 до 300 МГц. Типичный вид частотной зависимости для этого вида помех показан на рис. 2.7.

Помехи от систем зажигания являются одной из серьезных причин нарушений ЭМС не только РЭС, расположенных вблизи трасс с интенсивным движением, но и на объектах, оборудованных двигателями внутреннего сгорания. Исследования показали, что напряженность электрического поля этих помех на объекте может достигать высоких значений. Например, на автомобиле, не обору­дованном специальными помехоподавляющими устройствами, на­пряженность электрического поля может достигать 500 мкВ/м и более.

кГц

Рисунок 2.7 - Уровень ИРП от систем зажигания на расстоянии 10 м от дороги

 

Для некоторых служб, в частности сухопутной подвижной связи, большое значение имеют помехи, создаваемые группой ав­томобилей, так как на удалении до 60 ... 80 м от шоссе с интенсив­ным автомобильным движением эти помехи практически преоб­ладают над остальными видами ИРП. Указанные помехи представ­ляют собой поток групп импульсов, длительность каждого из ко­торых колеблется от нескольких микросекунд до нескольких мил­лисекунд, а длительность отдельных импульсов - от 1 до 6 нс. Ин­тенсивность этих помех подвержена значительным изменениям (до ±16 дБ) в соответствии с плотностью движения.

Помехи от линий передачи электроэнергии. Высоковольтная аппаратура и линии передачи электроэнергии (ЛЭП) создают импульсные помехи максимальной интенсивности во время дождя, снега, тумана и высокой влажности воздуха, а в засушливых районах - при боль­шой турбулентности воздуха и повышенной солнечной радиации. Непосредственной причиной возникновения данных помех явля­ются дефекты изоляторов опорной мачты, а также переходные процессы, вызываемые электрическими разрядами, хаотически возникающими на поверхностях проводников и изоляторов линии. Помехи от ЛЭП представляют собой случайный поток импуль­сов. По характеристикам этот вид помех аналогичен помехам, со­здаваемым системами зажигания, но отличается большей средней длительностью импульса и меньшей средней частотой следования. Спектр этих помех занимает полосу частот примерно от 14 кГц до 1 ГГЦ (рис. 2.8).

0.01 0,1 1 10 102 103 104 Частота, кГц

Рисунок 2.8 - ИРП от ЛЭП

 

Дуговые сварочные аппараты. Помехи от этих аппаратов обус­ловлены излучением дугового разряда на частоте сети и ее гармо­никах вследствие переходных процессов и являются широкополос­ными импульсными помехами. Интенсивность их весьма высока, что дает основание считать такой вид помех одним из наиболее опасных. Результаты измерений спектров этих помех указывают на на­личие трех широких резонансных полос, центры которых соответ­ствуют частотам, равным примерно 750 кГц, 3 и 20 МГц.

Газоразрядные источники света. Лампы дневного света и нео­новые лампы создают непрерывные флуктуационные помехи, а ртутные дуговые и натриевые лампы — импульсные помехи. Непосредственной причиной возникновения помех является нере­гулярный характер тока при газовом разряде. В цепях электропи­тания мощных ламп протекают интенсивные токи, создающие зна­чительный уровень радиопомех в широкой полосе частот. Напри­мер, люминесцентные лампы могут создавать помехи в диапазоне частот 10 ... 100 МГц и более.

Контактная сеть. Источником индустриальных помех может быть любая электрическая цепь, в которой происходят частые и рез­кие изменения тока, обычно связанные с разрывом контактов, искрообразованием, появлением утечки тока через изоляцию, иони­зацией газа. Мощным источником помех является электротранспорт, движение которого сопровождается частым прерыванием контакта между воздушным проводом и токосъемником. Эти и другие по­добные электрические устройства создают помехи в виде групп им­пульсов или непериодических импульсных последовательностей. Например, помехи при каждом прохождении электротранспорта представляют собой поток импульсов в течение 20...30 с длительно­стью импульса около 4,5 мс и средней частотой следования около 220 Гц. Спектр этих помех занимает широкую полосу частот, а уро­вень зависит от типа устройства и, как правило, увеличивается с ростом мощности потребителей электроэнергии.

Помехи от электродвигателей. Среди всех типов электродви­гателей наибольшие помехи создают двигатели коллекторного типа, широко используемые как в бытовых приборах, так и в раз­личных исполнительных механизмах. Причиной возникновения помех является прерывание контактов и, как следствие, возникно­вение импульсных токов в электрической цепи двигателя. Помехи имеют вид хаотического потока импульсов, их спектр может зани­мать полосу частот от 10 кГц до 1 ГГц. Помехи, создаваемые при работе электродвигателей, распространяются в сети электропита­ния, а также излучаются в окружающее пространство.

Вторичные источники электропитания. Значительные уров­ни помех могут создаваться самими источниками электропитания. Так, при работе мощных тиристорных выпрямителей нередко воз­никают периодические помехи на частоте второй гармоники пере­менного тока. Данные помехи занимают область частот, превы­шающую несколько десятков мегагерц. Другая причина возник­новения помех от источников электропитания связана с тем, что при перегрузках трансформаторы входят в режим насыщения и про­текающие в них токи имеют несинусоидальную форму, т.е. содер­жат гармоники. В этом случае источник электропитания создает также помехи на частотах гармоник сети переменного тока.

Первичные и вторичные цепи питания электротехнического и радиоэлектронного оборудования могут служить источником импульсных помех, обусловленных переходными процессами из-за резких изменений тока. Помехи этого вида весьма опасны для цифровых устройств: не только как приводящие к нарушению работы, но и в ряде случаев к необратимым отказам ввиду повреждений активных элементов.

Контактные помехи и их источники. Контактными помехами называют непреднамеренные поме­хи, возникающие в результате переизлучения электромагнитного поля элементами конструкции объекта, имеющими контакты, со­противление которых в процессе движения объекта изменяется. Возникновение контактных помех объясняется следующим обра­зом. Под действием электромагнитного поля, излученного пере­дающей антенной, на элементах конструкции объекта возникают наведенные электрические токи. Другой причиной появления токов мо­жет быть электризация объекта. Если объект находится в покое, спектр вторичного излучения, обусловленного этими токами, совпадает со спек­тром первичного излучения. В процессе движения указанные токи, а следовательно, и поля излучения этих токов оказываются промоделированными по амплитуде и фазе в соответствии с законом изменения кон­тактных сопротивлений. Появляющиеся при этом дополнительные час­тотные составляющие и являются контактными помехами. Характер­ным для них является то, что они присутствуют только при движении объекта.

Структура контактных помех на большинстве объектов име­ет квазиимпульсный характер. Мгновенное значение огибающей напряженности суммарного поля этих помех содержит флуктуационную и импульсную составляющие. Так, флуктуационная со­ставляющая контактных помех имеет большой вес на вертолетах, а импульсная - на железнодорожном транспорте. В суммарном поле контактных помех, образуемых при движении самолетов и авто­мобилей, присутствуют обе составляющие. Спектр частот контактных помех занимает значительную полосу, нередко превышающую несколько мегагерц.

Индустриальные помехи могут вызываться электризацией дви­жущегося объекта в результате трения его корпуса о воздух с взвешенными в нем частицами пыли, дыма, снежинками и т.д. Уровень электризации корпуса самолета (вертолета, автомобиля) бывает настолько высоким, что может произойти коронный разряд, создающий помехи с широким спектром.

Показатели ИРП характеризует электромаг­нитную обстановку в конкретных пространственных областях: на крупном объекте, в конкретном городе, регионе и т.д. Эти показатели отражают результат совместного действия неопределенной со­вокупности источников ИРП.

На рис. 2.9 показаны усредненные экспериментальные зави­симости, относящиеся к приему ИРП ненаправленной антенной вблизи поверхности Земли, соответствующие ЭМО в различных ус­ловиях. Представлены средние (медианные) значения, среднеквадратические отклонения даны цифровыми значениями для каждой кривой.

Рисунок 2.9 - Медианные значения интенсивности ИРП