Допустимые уровни и интервалы помех. Помехоподавление

Для количественной оценки ЭМС пользуются логарифмическими масштабами напряжений, токов, напряженностей поля, мощностей в относительных единицах, что позволяет наглядно представить соотношения величин, отличающихся на много порядков. Различают два вида логарифма отношений - уровень и степень передачи.

Уровни определяют отношение величины, например напряжения, к постоянному базовому значению напряжения. Часто в качестве базового принимают U0 1 мкВ.

Степень передачи определяется отношением входных и выходных величин системы и служат характеристикой ее трансляционных свойств. Она представляет собой логарифмы обратных значений коэффициентов передачи, например, коэффициентов затухания мощности, ослабления за счет экранирования, снижения противофазной помехи по отношению к синфазной.

Кривые затрат З / W. для своевременно спланированных

Рис. 1.3. Кривые затрат Зп / W.3BM для своевременно спланированных

мероприятий по электромагнитной совместимости и Зи / W3Bw для последующих расходов во время ввода в эксплуатацию.

Общие затраты на ЭМС 3 Зп Зи

Относительные характеристики. С применением десятичного логарифма logl0 lg определяют, например, следующие величины, дБ:

- Напряжение (при U0 1 мкВ):

- Ток (при /0 1 мкА):

- Напряженность ЭП Е (при Е0 1 мкВ/м):

- Напряженность МП Н (при #0 = 1 мкА/м):

- Мощность (при . PQ 1. мВт):

Если в качестве базовой величины принимается сопротивление R = R0, то мощность определяется по другим правилам. Первоначально единицы бел (в память об изобретателе Александре Белле) использовались для выражения мощности р lg Рх / Р0 . Так как мощность

пропорциональна квадрату напряжения, тока в (1.1)—(1.4) стоит множитель 20.

Для напряжения, тока и напряженности поля ниже приведенные значения уровней соответствуют следующим отношениям:

Для мощности 10 дБ =10.

Вышеуказанные уровни были определены с применением постоянной базовой величины и поэтому обобщенно называются абсолютными уровнями. Они характеризуют значения конкретных величин. Так как логарифм числа не имеет размерности, относительные характеристики тоже представляют собой просто числа. Чтобы подчеркнуть, что величина является базовой в ее обозначение, помимо дБ вводятся дополнительные индексы мкВ, мкА и другие, например, дБмкВ, дБмкА.

Подобно тому, как при использовании десятичного логарифма были образованы отношения величин, в децибелах (дБ) при помощи натурального логарифма можно образовать отношение величин в не- перах (Нп),

(1 непер соответствует отношению U х / U0 е).

Между непером и децибелом существуют соотношения:

или

Так, для отношений величин справедливо:

При обоих представлениях определенный уровень повышается на соответствующую одинаковую величину с каждым следующим порядком.

Атрибуты дБ и Нп указывают исключительно на вид использованной функции логарифма (lg или In). Они не являются единицами, однако часто используются как таковые.

Уровни помех. В ЭМС среди уровней помех различают абсолютный и относительный уровни.

Абсолютный уровень. Уровень помех- относительное значение помехи. Верхний предел допустимых уровней помех определяют установленные в национальных стандартах предельные значения радиопомех.

Пороговое значение помехи - наименьшее относительное значение полезного сигнала, превышение которого в месте приема воспринимается как помеха.

Уровень полезного сигнала - относительное 100 %- е значение полезного сигнала.

Относительный уровень. Интервал помех- разность между уровнями полезного сигнала и порогового значения помехи, исчисляемый так же, как логарифм отношения значения полезного сигнала и порогового значения помехи.

Интервал допустимых помех - разность между пороговым значением помехи и значением помехи, исчисляемая так же, как логарифм отношения порогового и действующего значения помех.

Приведенные определения пояснены на рис. 1.4.

В противоположность абсолютным уровням, отнесенным к определенной базовой величине (например, мкВ), относительные уровни определяются как разности уровней.

Для аналоговых сигналов часто довольствуются интервалом помех, большим или равным 40 дБ (тогда погрешности остаются меньшими 1 %), для радио и телевидения достаточными считаются значения между 30 и 60 дБ, для телефонии - приблизительно 10 дБ. Точные значения интервала помех в отдельных случаях следует брать из соответствующих действующих норм.

В противоположность аналоговым системам обработки сигналов, в которых определение порогового значения помехи, в соответствии с требованиями к качеству (помехоустойчивости) может, очевидно, являться предметом договоренности, цифровые системы отличаются тем, что их работа при значении помех ниже порогового, зависимого от принятой серии микросхем, вообще не нарушается, а выше порогового значения нарушается наверняка. При этом следует еще различать статическую и динамическую помехоустойчивость. Если время действия помехи меньше времени срабатывания, то допустимы более высокие уровни помех, чем при статической нагрузке.

Пример отношений полезного сигнала и помехи в зависимости от частоты f (как правило, графики уровней не параллельны к оси абсцисс)

Рис. 1.4. Пример отношений полезного сигнала и помехи в зависимости от частоты f (как правило, графики уровней не параллельны к оси абсцисс)

Для электрической сети из-за сильной связи источников помех пытаются устанавливать так называемые уровни совместимости, которые с учетом суммарного воздействия нарушителей гарантируют достаточную ЭМС в ЭЭС, [1.6]. Эти уровни совместимости образуют основу как для измерения статически распределенной помехоустойчивости приборов, так и для установления статистически распределенных допустимых мешающих излучений. Так как максимальное значение сетевых помех может быть определено только статистическими методами оценки, а соблюдение абсолютной ЭМС, руководствуясь этим максимальным уровнем, экономически было бы невыполнимо, уровень совместимости располагается в интервале между максимумами плотностей вероятности (рис. 1.5). Например, графически совместимости располагают так, чтобы этот интервал с определенной вероятностью (95%) не был превзойден, и чтобы помехоустойчивость прибора принципиально была выше этого уровня. То, как высоко пороговое значение помехоустойчивости прибора находится над уровнем совместимости, является вопросом ответственности предназначения прибора.

Помехоподавление. Понятие «помехоподавление» служит для характеристики защитного воздействия средств зашиты от помех. Чаще всего оно указывается в зависимости от частоты. Помехоподавле- нием характеризуют, например логарифм отношения напряжений на входе Ux и выходе U, фильтра (коэффициент затухания аф) или напряженностей поля в точках пространства перед экраном Н0 и за ним Нвт (коэффициент экранирования аэ):

Уровень совместимости для определенной помехи

Рис. 1.5. Уровень совместимости для определенной помехи

Коэффициент затухания фильтра, как правило, имеет положительное значение. Отрицательные значения коэффициента затухания получаются при превышениях напряжения на выходе из-за резонансных эффектов (отрицательный коэффициент затухания соответствует усилению помехи).

Обычно Н0 соответствует напряженности поля, существующей в отсутствие экрана. Коэффициент аэ принимает, как правило, положительные значения.

Аналогичным является ослабление противофазной помехи по отношению к синфазной, которое показывает, насколько ослабляются синфазные сигналы при их преобразовании в противофазные.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >