Электромагнитные помехи что это
Электромагнитные помехи: определения. Виды и характеристики помех.
Электромагнитные помехи: определения. Виды и характеристики помех.
Электромагнитные помехи – это случайные электромагнитные воздействия отдельных элементов друг на друга или сторонней системы на рассматриваемую через паразитные или функциональные связи.
Источник помех – причина появления помехи (элемент, прибор ли физический процесс).
Помеха – электромагнитная величина, способная вызвать в электрическом устройстве нарушение функционирования.
Помехоустойчивость – это свойство чувствительного элемента нормально работать при воздействии помехи.
Виды и характеристики помех.
По способу взаимодействия с полезным сигналом
Различают аддитивные и мультипликативные помехи.
Аддитивная помеха суммируется с сигналом;
Аддитивные помехи естественного происхождения: космические шумы, атмосферные помехи, шумы теплового излучения Земли, собственные шумы радиоаппаратуры.
Мультипликативная помеха – случайный «сомножитель», коэффициент передачи канала.
По месту возникновения
Помехи могут быть собственные и внешние.
Собственные (внутренние) помехи создаются элементами самой радиоаппаратуры; источники внешних помех находятся вне ее.
Атмосферные помехи – следствие грозовых и электростатических разрядов – возникают на частотах до 25 МГц и по уровню превышают космические шумы. Для одиночных близких грозовых разрядов в спектре помех преобладает импульсная составляющая, а суперпозицией большого числа дальних разрядов обусловлена флуктуационная составляющая.
Электростатические помехи обусловлены процессами «стекания» электрических зарядов с участков поверхности быстро движущихся объектов, электризуемых потоком водных и пылевых частиц, а также в результате пробоя воздушных промежутков между металлизированными элементами конструкции объекта. Они могут быть заметны на частотах до 1 ГГц.
Помехи цепей питания.
Наиболее сильное влияние на работу электронных устройств оказывают помехи, проходящие по цепям питания. Существует две основные структуры источников электропитания – линейные ИВЭП, подключаемые к первичному питанию через трансформатор, и ИВЭП с бестрансформаторным входом. В линейных ИВЭП регулирующий элемент работает в линейном режиме, увеличивая или уменьшая ток, поступающий в нагрузку. Сами по себе эти ИВЭП не создают мощных помех. Однако скачки тока в нагрузке и создаваемые ими помехи будут передаваться через ИВЭП в первичную сеть, через которую могут воздействовать на работу других устройств. Величина этих помех, однако, не велика, так как входной развязывающий трансформатор существенно их ослабляет. Кроме того, развязывающий трансформатор может дополняться специальными емкостной и компенсационной обмотками, которые дополнительно снижают как влияние флуктуаций входного первичного напряжения на работу ИВЭП, так и выбросов и провалов выходного напряжения ИВЭП на первичную сеть.
По-иному обстоит дело с использованием ИВЭП с бестрансформаторным входом. Применение этих ИВЭП чрезвычайно эффективно ввиду значительно более высокого КПД и существенно меньших массы и габаритных параметров. Однако уровень помех, создаваемых этими ИВЭП, требует специальных мер защиты. Инвертор ИВЭП, работающий в ключевом режиме, осуществляет преобразование выпрямленного постоянного напряжения в переменное с частотой прямоугольных импульсов от 20 до 100 кГц. Сила тока импульсов определяется мощностью, которая должна отдаваться ИВЭП в нагрузку. Естественно, что такие импульсы неизбежно создают мощные помехи, распространяющиеся по цепям первичного питания и в виде электромагнитного излучения через эфир.
Для защиты первичного питания от помех, создаваемых инвертором, во входных цепях применяются специальные LC-фильтры.
Эти фильтры рассчитываются на частоты свыше десятков килогерц. Индуктивное сопротивление дросселя LфxL = ωL на частоте первичной сети очень невелико и не влияет на передачу энергии из первичной сети
220 В в ИВЭП. На частоте помехи это сопротивление становится весьма большим и препятствует распространению помех в первичную сеть. Конденсаторы, напротив, на частоте первичной сети имеют высокое емкостное сопротивление хс = 1/ωС, поэтому потерь передачи энергии из первичной сети в ИВЭП не вызывают. Для импульсов помехи их емкостное сопротивление становится низким, и через это сопротивление происходит шунтирование сигнала помехи. Кроме того, во входных цепях применяются специальные проходные конденсаторы Сп. Эти конденсаторы представляют собой проводник, окруженный шайбой. Между шайбой и проводником – слой диэлектрика, так что проводник и шайба образуют конденсатор. Шайба впаивается в корпус ИВЭП, который обычно заземляется. В результате между проводником и заземленным корпусом образуется емкостная связь. Через эту емкость на высокой частоте помехи происходит ее замыкание на землю.
Другой вид помех, связанный с работой ИВЭП, заключается в кратковременных скачках выходного напряжения при резких изменениях тока нагрузки. Скачкообразное увеличение или уменьшение потребляемого тока может привести к выбросам выходного напряжения ИВЭП, дестабилизирующим работу питаемых им устройств. В этих случаях применяют комбинированный метод стабилизации, заключающийся в применении наряду с ИВЭП с импульсным стабилизатором специального устройства подавления (УП).
В зависимости от выполняемых функций существуют УП провалов и УП выбросов. В УП провалов содержится дополнительный источник питания, который подключается только в переходных режимах при скачкообразном увеличении тока нагрузки. Сигнал управления при появлении таких скачков приводит в действие УП провалов и к нагрузке поступает дополнительный ток, поддерживающий выходное напряжение на допустимом уровне. По достижении выходным напряжением установившегося значения ток, протекающий через УП провалов, прекращается.
УП выбросов предотвращает всплески выходного напряжения, которые могут возникать при скачкообразном уменьшении тока нагрузки. Принцип подавления выбросов заключается в том, что в течение переходного процесса сигнал управления включает УП выбросов, который шунтирует выход ИВЭП и избыток выходного тока ИВЭП замыкается через него.
Рис. 1.3. Заземленный источник сигнала (Ground – земля)
У плавающего источника сигнала выходное напряжение не связано с общей цепью заземления (рис. 1.4). Распространенными примерами плавающих источников являются гальванические элементы, термопары, трансформаторы и изолирующие усилители. Обратите внимание на то, что на рис. 1.4 ни один вывод источника не подключен к выводу заземления, как у источника на рис. 1.3,поэтому выходной сигнал плавающего источника не зависит от системы заземления.
Паразитные связи и наводки.
Известны три вида паразитных связей:
Гальваническая связь или связь через сопротивление возникает, когда по одним и тем же цепям протекают токи разных источников сигналов. В этом случае происходит проникновение сигналов в не предназначенные для них элементы схемы. Сигналы, несущие конфиденциальную информацию, за счет гальванической связи могут проникать в цепи, имеющие внешний выход. Это создает предпосылки для утечки информации.
Паразитные индуктивные и емкостные связи представляют собой физические факторы, характеризующие влияние электрических и магнитных полей, возникающих в цепях любого функционирующего радиоэлектронного средства, на другие цепи в этом или иных средствах.
Паразитная индуктивная связь проявляется следующим образом. В пространстве, окружающем любую цепь, по которой протекает электрический ток I, возникает магнитное поле, постоянное или переменное с частотой изменения тока w. В соседних проводниках, находящихся в переменном магнитном поле, возникают эдс Е = IwМ, где М — взаимная индуктивность. Величина М пропорциональна индуктивности влияющих друг на друга элементов цепей и обратно пропорциональна расстояния между ними. Например, взаимо-индуктивность двух прямых медных параллельных проводников длиной 100мм и толщиной 0.02 мм при интервале между ними 2 мм составляет 0.07 мкГн, а при интервале 10 мм — 0.04 мкГн.
Емкостная паразитная связь возникает между любыми элементами схемы: проводами, радиоэлементами схемы и корпусом. Емкостная паразитная связь возникает между любыми элементами схемы, прежде всего, между параллельно расположенными проводами, а также точками схемы и корпусом (шасси). Емкостная связь зависит от геометрических размеров элементов цепей и расстояния между ними. Например, емкость между двумя параллельными проводами длиной 100 мм и диаметром 0.1 мм уменьшается с 0.75 пф до 0.04 пф при увеличении расстояния между ними с 2 до 50 мм. Для проводов диаметром 2 мм эта емкость при тех же условиях больше и составляет 5-0.07 пф.
Из-за паразитных индуктивных и емкостных связей возникают паразитные наводки. Под паразитной наводкой понимается передача электрических сигналов из одного элемента радиоустройства в другой, не предусмотренная его схемой и конструкцией. Принципы паразитной наводки иллюстрируются рис. 3.
 |
Рис. 3. Принципы паразитной наводки
Когда ток проходит по проводникам первой цепи (Ц1), вокруг них создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают проводники второй цепи (Ц2). В результате этого по цепи Ц2 потечет помимо основного еще и переходной ток, создающий помеху основному. Защищенность от взаимных помех оценивается так называемым переходным затуханием
где PC1 и PH2 — мощность сигналов в 1-й цепи и наводки от них во 2-й цепи.
Переходное затухание для надежной защиты информации должно быть не менее величины 10lgPC/Pпр, где PC и Pпр — мощность сигнала с информацией и чувствительность приемника злоумышленника, перехватывающего наведенный сигнал.
Наводки создают угрозу безопасности информации в случае наводок на цепи, имеющие выход сигналов с подлежащей защите информацией за пределы территории организации. В этом отношении наибольшую угрозу создают наводки в проводах кабелей городской телефонной сети, радиотрансляции, электропитания от сигналов рядом расположенных кабелей внутренней АТС, звукофикации залов или помещений для совещаний, оперативной и диспетчерской связи. Кроме того, наводки даже очень малого уровня могут модулировать высокочастотный сигнал, распространяющийся за пределы организации в виде электромагнитной волны.
Электромагнитные помехи: определения. Виды и характеристики помех.
Электромагнитные помехи – это случайные электромагнитные воздействия отдельных элементов друг на друга или сторонней системы на рассматриваемую через паразитные или функциональные связи.
Источник помех – причина появления помехи (элемент, прибор ли физический процесс).
Помеха – электромагнитная величина, способная вызвать в электрическом устройстве нарушение функционирования.
Помехоустойчивость – это свойство чувствительного элемента нормально работать при воздействии помехи.
Электромагнитная помеха
Электромагнитная помеха — нежелательное физическое явление или воздействие электрических, магнитных или электромагнитных полей, электрических токов или напряжений внешнего или внутреннего источника, которое нарушает нормальную работу технических средств, или вызывает ухудшение технических характеристик и параметров этих средств.
Для целей радиоэлектронной борьбы применяют преднамеренное электромагнитное воздействие направленное на объект, которое является для него нежелательным, то есть помехой.
По происхождению помехи разделяются на естественные и искусственные.
Содержание
Естественные помехи
Искусственные помехи
См. также
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Электромагнитная помеха» в других словарях:
электромагнитная помеха — помеха Электромагнитное явление, процесс, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства. [ГОСТ P 50397 92] электромагнитная помеха Электромагнитное явление, процесс, которые снижают или могут снизить качество… … Справочник технического переводчика
электромагнитная помеха — 06.01.77 электромагнитная помеха [ electromagnetic interference; EMI]: Электромагнитное возмущение, ухудшающее работу оборудования, канала передачи или системы. [МЭК 60050 161, 161 01 06, МЭК 60050 702:1992, 702 08 29]2) 2)Терминологическая… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Электромагнитная помеха — 3) электромагнитная помеха электромагнитное явление, процесс, которые снижают или могут снижать качество функционирования технического средства;. Источник: Федеральный закон от 27.12.2009 N 347 ФЗ (с изм. от 28.12.2010) Технический регламент о… … Официальная терминология
электромагнитная помеха — elektromagnetinis trukdys statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kiekvienas elektromagnetinis signalas, bloginantis įtaiso, įrenginio ar sistemos normalų veikimą. atitikmenys: angl. electromagnetic interference vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
электромагнитная помеха — elektromagnetinis trukdys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electromagnetic interference vok. elektromagnetische Störung, f rus. электромагнитная помеха, f pranc. brouillage électromagnétique, m; parasite électromagnétique, m … Fizikos terminų žodynas
Электромагнитная помеха — – электромагнитное явление, процесс, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства. ГОСТ 30372 95 / Р 50397 92 … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник
Электромагнитная помеха Электромагнитная совместимость Уровень электромагнитной совместимости — По ГОСТ 29073 По ГОСТ 29073 Регламентированный максимальный уровень электромагнитной помехи, которая, как ожидается, будет воздействовать на ТС в конкретных условиях Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
электромагнитная помеха переходного характера, помеха переходного характера — 3.13 электромагнитная помеха переходного характера, помеха переходного характера (transient phenomena, transient disturbance): Электромагнитное явление или величина, изменяющиеся между двумя соседними стационарными состояниями за интервал времени … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Электромагнитная помеха (Помеха) — English: Electromagnetic disturbance Электромагнитное явление, процесс, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства (по ГОСТ 30372 95 ГОСТ Р 50397 92) Источник: Термины и определения в электроэнергетике.… … Строительный словарь
непрерывная электромагнитная помеха, непрерывная помеха — 3.12 непрерывная электромагнитная помеха, непрерывная помеха (continuous phenomena, continuous disturbance): Электромагнитная помеха, воздействие которой на конкретное устройство или оборудование не может быть представлено как последовательность… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Электромагнитные помехи
Автор: Stewart Adcock
Электромагнитные помехи
(ЭМП, также называемые радиочастотными помехами, вследствие высокой частоты) это нежелательное воздействие, которое затрагивает электрические цепи вследствие электромагнитной индукции или электромагнитного излучения от внешнего источника. Это воздействие может нарушить нормальную работу технических средств или вызвать ухудшение технических характеристик и параметров этих средств. Последствия могут варьироваться от простого повреждения данных до полной их потери. Источником может быть любой объект, искусственно созданный или природный, который несет высокочастотный ток или напряжение, например, электрическая цепь, Солнце или северное сияние.
ЭМП может быть преднамеренно использована для радиопомех, как некоторая форма радиоэлектронной борьбы. Или может возникнуть непреднамеренно, в результате побочных излучений, например, посредством интермодуляционных продуктов, и т.п. Это часто влияет на прием AM-сигналов в городских районах. А также может повлиять на сотовую связь, FM-радио и телевизионные антенны, хотя и в меньшей степени.
Рис 1 – Электромагнитные помехи в аналоговом телевизионном сигнале
ЭМП или узкополосные помехи (УПП) обычно исходят от предполагаемых передатчиков, таких как радио, телевизионные станции или мобильные устройства.
Широкополосные ЭМП и УПП непреднамеренные излучения от источников наподобие линий электропередач. [3][4][5]
Проводные электромагнитные помехи вызваются физическим контактом проводников, в отличии от излучаемых электромагнитных помех, которые обусловлены индукцией (без физического контакта проводников). Электромагнитные помехи в электромагнитном поле проводника будут ограничиваться не только поверхностью проводника, но и будут излучаться на расстоянии от него. Это происходит со всеми проводниками и взаимная индукция между двумя источниками электромагнитного поля приведет к ЭМП
Содержание
Чувствительность различных радиотехнологий
Помехи, как правило, больше характерны для более старых радиотехнологий, таких как аналоговая амплитудная модуляция, которые не способны отличить нежелательные сигналы от полезных, а также всенаправленные дипольные антенны, используемые в системах вещания. Новые радиосистемы включают ряд улучшений, которые повышают способность распознавать сигнал. В цифровых радиосистемах, таких как Wi-Fi, могут быть использованы методы исправления ошибок. С расширенным спектром и со скачкообразной перестройкой частоты эти методы могут быть использованы с аналоговыми и цифровыми сигналами для улучшения устойчивости к помехам. Узконаправленный приемник, такой как, например, параболическая антенна, может использоваться для выбора одного сигнала в пространстве при исключении других.
Наиболее ярким примером цифрового расширения спектра сигналов на сегодняшний день является ультра-широкополосный приемник (УШП), который предлагает использование широких полос радиочастотного спектра при низких амплитудах для передачи широкополосных цифровых данных. Исключительное использование УШП позволило бы очень эффективно использовать спектр, но пользователи не-УШП технологий еще не готовы делить диапазон с новой системой из-за помех, которые могут возникнуть в приемниках. Нормативно-правовые положения УШП обсуждаются в статьях о сверхширокополосных приемниках.
Помехи от бытовых утсройств
В Соединенных Штатах в 1982 году Общественный Закон 97-259 позволил Федеральной комиссии по связям (ФКС) регулировать восприимчивость бытовой электроники. [6]
Потенциальными источниками электромагнитного и радиоизлучения могут быть различные типы передатчиков, такие как: дверной звонок, трансформаторы, тостеры, ультразвуковые устройства слежения, электрогрелки, сенсорные лампы. Несколько мониторов или телевизоров, расположенных слишком близко друг к другу, могут иногда вызывать эффект наведения колебаний друг в друге за счет электромагнитного устройства их кинескопов.
Электромагнитные помехи на частоте 2,4 ГГц могут быть вызваны 802.11b и 802.11g беспроводными устройствами, Bluetooth устройствами, видеонянями и беспроводными телефонами, видеоотправителями, и микроволновыми печами.
Импульсные источники питания могут быть источником электромагнитных помех, но они стали приносить меньше проблем после улучшения методов проектирования, например, комплексной коррекции коэффициента мощности.
В большинстве стран существуют правовые требования, которые касаются электромагнитной совместимости: электронное и электрическое оборудование должно работать исправно при воздействии на него определенного количества ЭМП, и не должно излучать ЭМП, которые могут создавать помехи другому оборудованию (например, радио).
Радиочастотный сигнал ухудшает качество в течение 21-го века примерно на один децибел в год, потому что частотный ресурс становится все более переполненным. Это нанесло ущерб индустрии производства мобильных телефонов, так как компании были вынуждены ставить больше передающих вышек (на новых частотах), которые затем создают больше помех и поэтому требуют больше инвестиций со стороны провайдеров, а также частые обновления мобильных телефонов, чтобы соответствовать новым условиям.[10]
С первых дней радиосвязи ощущались негативные последствия вмешательства в передачи данных как преднамеренных, так и непреднамеренных, и стала очевидной необходимость управления радиочастотным ресурсом.
В 1933 году на заседании Международной электротехнической комиссией (МЭК) в Париже было принято решение о создании Международного специального комитета по радиопомехам (МСКРП) для решения новой проблемы ЭМП. МСКРП впоследствии производят технические публикации по измерениям и испытаниям, методам и рекомендуемым излученям. Это развивалось в течение многих десятилетий и сегодня эти правила составляют основу большей части ЭМС в мире.
В 1979 году правовые ограничения были наложены на электромагнитное излучение от всего цифрового оборудования в США в ответ на увеличение числа цифровых систем, которые мешали проводной и радиосвязи. Методы испытаний и пределы были основаны на публикациях МСКРП, хотя аналогичные ограничения были уже вступившими в силу в некоторых частях Европы.
В середине 1980-х годов члены Европейского союза приняли ряд «новых подходов» с целью стандартизации технических требований к продукции, с тем, чтобы они не стали препятствием для торговли в странах ЕС. Одним из них была EMC (89/336/EC) [11] и она распространяется на все оборудование, размещенное на рынке или принятое на вооружение. Ее сфера охватывает все аппараты, которые «могут вызвать электромагнитные помехи или выполнение которых несет ответственность, если будут затронуты такие нарушения».
Это было первым требованием закона об иммунитете, а также выбросов от аппаратуры, предназначенной для населения в целом. И хотя могут быть дополнительные расходы на некоторые виды продукции, чтобы дать им известный уровень иммунитета, но это повышает их воспринимаемое качества, так как они могут сосуществовать с аппаратом в активной среде ЭМП нового времени и с меньшим количеством проблем.
Многие страны имеют сходные требования к продукции для удовлетворения определенного уровня ЭМС регулирования.
Международный специальный комитет по радиопомехам или МСКРП, который представляет собой комитет Международной электротехнической комиссии (МЭК), устанавливает международные стандарты для излучаемых и проводных электромагнитных помех. Это гражданские стандарты бытового, коммерческого, промышленного и автомобильного секторов. Эти стандарты являются основой других региональных и национальных стандартов, в первую очередь европейских норм (EN), написанным CENELEC (Европейский комитет по стандартизации электротехники).
ЭМП в интегральных схемах
Интегральные схемы часто являются источником электромагнитных помех, но они обычно должны излучать значительную часть своей энергии в более крупные объекты, такие как радиаторы, платы самолетов и кабели.[12]
На интегральных схемах важным средством сокращения ЭМП являются: использование фильтров или конденсаторов развязки на каждом активном устройстве (подключенного через блок питания, как можно ближе к устройству, насколько возможно), время нарастания контроля высокочастотных сигналов с использованием последовательных резисторов, [13] и Vсс фильтрации. Экранирование обычно применяется в крайнем случае, если применение других методов не удалось, из-за дополнительных расходов защитных компонентов, таких как проводящие прокладки.
На более высоких частотах, как правило, выше 500 МГц, электрические линии длиннее и выше над плоскостью. Два метода используются на этих частотах: формирования волны с серии резисторов и вложения трасс между двумя плоскостями. Если все эти меры по-прежнему оставляют слишком много ЭМП, применяют такие как радиочастотные прокладки и медные ленты. Большинство цифрового оборудования разработано с металлом или проводящим пластиковым покрытием.
Радиочастотная защита и тестирование
Дизайнеры часто проводят специальные тесты для радиочастотной защиты частей, которые будут использоваться в системе. Эти тесты часто делаются в безэховой камере с контролируемой средой, где тест векторов производят ВЧ-поля схожие с полями в реальной среде.[15]
РЧП в радиоастрономии
Вмешательством в радиоастрономии, где оно обычно называется радиочастотной помехой (РЧП), является любой источник передачи, который находится в пределах наблюдаемой полосы частот ближе, чем другие небесные источники. Потому что передатчики на и вокруг Земли может быть во много раз сильнее, чем астрономические сигналы, представляющие интерес, РЧП является серьезной проблемой для выполнения задач радиоастрономии. Природные источники помех, такие как молния и Солнце, также часто называют РЧП.
Методы работы с диапазоном частот зависят от РЧП фильтров в аппаратах с продвинутым алгоритмом в программном обеспечении. Один способ борьбы с сильным передатчиком состоит в отфильтровывании частоты источника полностью. Например, в случае с LOFAR обсерваторией, которая отфильтровывает FM радиостанции между 90-110 МГц. Важно удалить такие сильные источники помех как можно скорее, потому что они могут «насыщать» высокочувствительные приемники ( усилители и аналого-цифровые преобразователи ). Это означает, что принимаемый сигнал сильнее, чем приемник может обрабатывать. Тем не менее, отфильтровывая полосы частот, подразумевается, что эти частоты не могут наблюдаться с инструментом.
1.Based on the «interference» entry of The Concise Oxford English Dictionary, 11th edition, online
2.Sue, M.K. «Radio frequency interference at the geostationary orbit». NASA. Jet Propulsion Laboratory. Retrieved 6 October 2011.
3.http://www.radiosky.com/journal0901.html RadioSky Journal
5.Radio frequency interference handbook. Compiled and edited by Ralph E. Taylor. Washington Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration; [was for sale by the National Technical Information Service, Springfield, Va.] 1971.
6.http://www.arrl.org/tis/info/rfigen.html RadioFrequency Interference/ElectroMagnetic Interference, ARRL
7.http://www.kyes.com/antenna/interference/tvibook.html INTERFERENCE HANDBOOK
11.http://ec.europa.eu/enterprise/electr_equipment/emc/directiv/text.htm For full text for directive and subsequent amendments.
12.Clemson Vehicular Electronics Laboratory Web Site: Integrated Circuit EMC page.
13.»Don’t «despike» your signal lines, add a resistor instead.»