6.6. Определение необходимого ослабления помех проводящими корпусами и сетевыми фильтрами изделий

Проводящие корпуса ЦТС должны ослаблять влияние внешних электрических полей, как импульсных, так и высокочастотных, в такой степени, чтобы заведомо обеспечивалась работоспособность изделий при уровнях внешних воздействий, не превышающих значений, регламентируемых, например, нормами ВП2 и ВП5. Кроме того, проводящие корпуса должны ослаблять электрическое поле радиопомех, создаваемое изделиями в окружающем пространстве, до уровней, не превышающих регламентированных значений.

Аналогично и сетевые фильтры ЦТС должны ослаблять импульсные и высокочастотные напряжения помех, попадающих на вводы питания изделий в такой степени, чтобы заведомо обеспечивалась работоспособность изделий при уровнях внешних воздействий, не превышающих значений, регламентируемых, например, нормами ВК1 и ВК5.

Кроме того, сетевые фильтры должны ослаблять напряжение радиопомех, создаваемых изделиями в сети питания, до уровней, не превышающих регламентированных значений.

Необходимую степень ослабления можно характеризовать коэффициентом ослабления.

где — значение параметра, характеризующего помеху при отсутствии ослабителя (экрана, фильтра), а — при наличии ослабителя.

Ориентировочно оценим необходимые коэффициенты ослабления для обеспечения перечисленных видов норм.

Необходимое ослабление экраном помех, наводимых на аппаратуру ЦТС внешними импульсными электрическими полями

В ТТ на допускаемую восприимчивость ЦТС по отношению к импульсным электрическим полям содержится информация об амплитуде нормативного импульсного напряжения на антенне имитатора помех и о расстоянии L от антенны имитатора до испытуемого изделия. Обычно L невелико, поэтому испытуемое изделие, как правило, находится в ближней зоне для всей активной полосы частот сигналов имитатора. Так, например, когда то активная полоса частот, соответствующих ближней зоне, превышает 20 МГц.

Если испытуемое изделие находится в ближней зоне, то допустимо принять, что амплитуда напряжения помехи, наведенного в неэкранированной аппаратуре, определяется отношением емкостей в делителе, состоящем из емкости Си (между антенной имитатора и аппаратурой) и емкости аппаратуры по отношению к земле:

Допускаемое значение амплитуды наведенного напряжения помехи определяется помехоустойчивостью примененной элементной базы.

Таким образом, необходимый коэффициент ослабления экраном наведенной импульсной помехи должен удовлетворять условию

Необходимое ослабление экраном внешних высокочастотных электрических полей

В ТТ на допускаемую восприимчивость ЦТС по отношению к высокочастотным электрическим полям содержится нормативное значение допускаемой напряженности электрического поля в пространстве, окружающем изделие. Максимально возможное амплитудное значение наведенной помехи в аппаратуре ЦТС не может при этом превысить значения где I — наибольший геометрический размер корпуса ЦТС в метрах. Таким образом, необходимый коэффициент ослабления экраном наведенной непрерывной высокочастотной помехи должен

удовлетворять условию

Необходимое ослабление экраном электрического поля индустриальных радиопомех

Согласно «Общесоюзной норме на допускаемые индустриальные радиопомехи (норма напряженность создаваемого изделием электрического поля ) в децибелах регламентируется на расстоянии от изделия.

Очевидно, что коэффициент ослабления экраном электрического поля радиопомех в заданном диапазоне частот должен удовлетворять условию

где -напряженность электрического поля радиопомех внутри ЦТС, дБ; - ослабление поля на расстоянии

Раскроем в предположении, что в цепях рассматриваемого изделия циркулируют прямоугольные импульсы с амплитудами длительностями тттп и периодами следования

Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов описывается выражением

где k — номер гармоники.

Для Случая

Сделаем замену и от дискретного спектра перейдем к некоторой непрерывной функции

Вид функции С приведен на рис. 6.3. Дополним рисунок функции отрезками прямых параллельными оси абсцисс. Кривая абвгд [назовем ее обобщенным спектром ] охватывает по площади все возможные дискретные и непрерывные спектры от сигналов рассматриваемого устройства. Функцию примем за основу при определении

Рис. 6.3. Амплитудный спектр прямоугольного импульса

напряженности Частота определяет границу активной полосы частот самого короткого импульса, поэтому спектр правее этой частоты интереса не представляет.

Источником электрических полей являются электрические связи в виде одиночных проводников (в бифилярах и коаксиальных кабелях поля локализованы). Поэтому усредненная напряженность в первом приближении равна:

где - значения обобщенного спектра, В; — усредненное расстояние от одиночных проводников до «земли» стойки ЦТС,

Рассмотрим далее . В зависимости от расстояния между источником поля и приемником принято различать ближнюю и дальнюю зоны. Для ближней зоны выполняется условие где V — скорость света:

В ближней зоне напряженность убывает пропорционально ZA Для дальней зоны выполняется условие

В дальней зоне напряженность убывает пропорционально L. При расстоянии L, равном граничная частота между зонами равна 5 МГц. Примем, что расстояние является ближней зоной для частот, не превышающих 2,5 МГц. В этой зоне ослабление пропорционально 103, что соответствует 60 дБ. Примем далее, что является дальней зоной для частот, превышающих 10 МГц. В этой зоне ослабление пропорционально 101, что соответствует 20 дБ. Для частот от 2,5 до 10 МГц примем, что ослабление пропорционально 102, что соответствует 40 дБ.

Таким образом, функцию можно описать количественно:

Необходимое ослабление сетевым фильтром амплитуды импульсов напряжения несимметричной помехи из сети питания

В ТТ на допускаемую восприимчивость ЦТС по отношению к несимметричным импульсам помех из сети питания указано нормативное значение допускаемой амплитуды Следовательно, необходимый коэффициент ослабления помех фильтром должен удовлетворять условию

при этом обязательно надо оговорить длительность имитируемых импульсов помех.

Необходимое ослабление сетевым фильтром непрерывных высокочастотных колебаний напряжения в сети питания

В ТТ на допускаемую восприимчивость ЦТС по отношению к несимметричным высокочастотным колебаниям напряжения в сети питания указано нормативное допускаемое эффективное значение напряжения . Следовательно, необходимый коэффициент ослабления помех фильтром должен удовлетворять условию

Необходимое ослабление сетевым фильтром напряжения радиопомех, создаваемых изделием в сети питания

Согласно «Общесоюзной норме на допускаемые индустриальные радиопомехи (Норма напряжение, создаваемое изделием в сети питания, ) в децибелах регламентируется в диапазоне частот.

Очевидно, что необходимый коэффициент ослабления напряжения радиопомех фильтром должен удовлетворять условию

где — напряжение радиопомех в аппаратуре ЦТС, дБ. Оно в первом приближении равно:

где — значения обобщенного спектра, В. С учетом (6.27) выражение (6.26) принимает вид

Для иллюстрации количественно оценим все рассмотренные выше необходимые коэффициенты ослабления для гипотетического изделия, построенного на интегральных схемах типа ТТЛ. Пусть известно следующее: амплитуда информационных сигналов минимальная длительность импульсных сигналов с (тактовая частота равна 5 МГц), допускаемое напряжение помех на входах интегральных схем , среднее расстояние между одиночными проводниками связей и «землей» стойки изделия максимальный геометрический размер изделия емкость между аппаратурой и «землей» (корпусом) стойки изделия примерно равна емкость между аппаратурой изделия и антенной имитатора импульсных электрических полей, установленной на расстоянии 1 м от изделия, примерно равна

Согласно (6.18) и норме необходимый коэффициент ослабления экраном наведенной импульсной помехи

Согласно (6.19) и норме необходимый коэффициент ослабления экраном наведенной высокочастотной помехи в диапазоне частот МГц равен:

Согласно (6.20) и норме 8-72 необходимый коэффициент ослабления экраном напряженности поля радиопомех равен для частот

Частота 20 МГц в рассматриваемом частном случае ограничивает активную зону спектра информационных сигналов, поэтому для более высоких частот коэффициент не определялся.

Согласно (6.24) и норме необходимый коэффициент ослабления фильтром импульсных помех из сети равен:

Согласно (6.25) и норме необходимый коэффициент ослабления фильтром высокочастотных непрерывных

колебаний напряжения из сети питания в диапазоне частот 0,15-400 МГц равен:

Согласно (6.27) и норме 8-72 необходимый коэффициент ослабления фильтром напряжения радиопомех, создаваемых изделием в сети питания, равен для частот

Частота 20 МГц в рассматриваемом частном случае ограничивает активную зону спектра информационных сигналов, поэтому для более высоких частот коэффициент не определялся.

Обобщая полученные результаты, можно сделать вывод, что для ЦТС, выполненных на элементной базе типа ТТЛ, необходимый коэффициент ослабления помех корпусами изделий и сетевыми фильтрами равен примерно 60 дБ.