Защита от электромагнитных помех в сервостистемах

Типы электромагнитных помех

Чтобы понять принципы экранирования, необходимо сначала понять принципы передачи электромагнитных помех через соединения, так как экранировка, предназначенная для одних типов соединений, может оказаться совершенно неэффективной для других. Более того, неправильная привязка (заземление) экрана может привести даже к худшим результатам, чем отсутствие самой экранировки. Четыре типа помех в цепях могут привести к ухудшению качества сигнала:

• емкостные помехи;
• индуктивные (магнитные) помехи;
• внутренние помехи;
• излучательные помехи.

Емкостные помехи

обычно доставляют меньше всего проблем и легче всего подавляются. Тем не менее, они могут приводить к искажению высокочастотных сигналов в проводниках с большим выходным сопротивлением. Характеристики: высокочастотные флуктуации напряжения, не связанные с изменением тока. Их можно заметить на осциллографе с обыкновенным заземлением. С точки зрения математических формул эти помехи можно отделить от излучательных помех. Способы подавления: использовать кабели с заземленной экранировкой. Заземление особенно важно, поскольку кабель находится в емкостной связи с экраном.

Индуктивные (магнитные) помехи

возникают в результате воздействия сильного магнитного поля, действующего по принципу генератора. Это может привести к возникновению тока в проводнике с относительно низким импедансом и нарушить процесс передачи сигнала. Электромагнитные помехи данного типа и вызванные ими реакции в системе могут оказаться достаточно мощными для включения или отключения приборов. Характеристики: в индуктивных (магнитных) помехах отсутствует постоянная составляющая, частоты могут варьироваться от самых низких до самых высоких в пределах измерения (> 500 МГц). С математической точки зрения индукционные помехи описываются так же, как и емкостные. Способы подавления: как правило, эффективной оказывается витая пара с заземленной экранирующей оплеткой. Экранировка такого типа подавляет помехи от источников и приемников, снижая как излучение, так и поглощение индуктивных помех благодаря непосредственной близости проводников к заземленной оплетке. Индуктивные помехи пойдут по пути наименьшего индуктивного сопротивления, так что оплетка поглотит их до того, как они смогут достигнуть кабелей. Экранировка фольгой не столь эффективна из-за магнитных вихревых токов.

Внутренние помехи

— помехи, возникающие при непосредственном подключении источника шума к системе, например, когда источник питания создает импульсные помехи на линии переменного тока. Характеристики: внутренние помехи могут иметь ненулевую постоянную составляющую. Сдвиг постоянной составляющей — один из признаков типа соединения. Помехи могут оказаться низкочастотным (например, шум 50 Гц) и не будут описываться законами импеданса (кроме ограничения по мощности). Способы подавления: от внутренних помех нужно избавляться при помощи изоляции, фильтрации или других методов согласования импедансов. Экранировка неэффективна при подавлении, но, по крайней мере, поможет не допустить выход помехи за пределы системы. Сильные внутренние импульсные помехи в неэкранированной системе могут стать индуктивными.

Механизмы проникновения импульсных помех

Механизм индуктивной связи является основным и наиболее распространенным физическим процессом возникновения импульсной помехи.

Всякий раз, когда электрический ток проходит через токопроводящий материал, в окружающей среде создается магнитное поле. Если в это магнитное поле помещен второй проводник, а само поле не стационарно, тогда во втором проводнике будет наводиться ток. Такое индуктивное взаимодействие может быть вызвано линией, индуцирующей напряжение в расположенной рядом линии электропитания или передачи данных, также возможно взаимное влияние линий. Гораздо более сильное воздействие может вызвать молния, так как в результате молниевого разряда на землю образуются электромагнитные поля, индуцирующие энергию в проводниках различных электронных цепей почти таким же способом, каким магнитное поле от одного проводника может наводить импульсные помехи в расположенном рядом проводнике фактически без прямого контакта с этой линией. Подобного вида воздействия в линиях электропередачи вызывают различные нежелательные эффекты, такие как:

• Разрушение. В эту категорию входят все случаи, когда импульсные помехи с высокими уровнями энергии вызывают немедленный отказ оборудования. Часто это видимые физические повреждения, например сгоревшие или треснувшие платы и компоненты и другие очевидные признаки.
• Повреждения. Обычно они возникают, когда импульсная помеха попадает в оборудование в результате индуктивного взаимодействия. После этого электронные компоненты пытаются обработать импульсную помеху как действительную логическую команду. В результате происходит блокирование системы, возникают сбои, выдаются ошибочные данные на выходе, теряются или повреждаются файлы.
• Рассеяние. Эти энергетические воздействия связаны с повторяющимися нагрузками на компоненты интегральных схем (ИС). Материалы, используемые для изготовления ИС, могут выдержать определенное число повторяющихся энергетических всплесков, но не в течение значительного периода времени. Происходящее накопление тепловой энергии в компонентах и обусловленная этим деградация параметров в конечном итоге приведет к выходу из строя электронной аппаратуры (ЭА). Поэтому для обеспечения надежного функционирования ЭА, в соответствии с областью ее применения, существуют стандарты испытаний, необходимых для обеспечения стойкости аппаратуры к импульсным помехам.
• Импульсная помеха. На основании стандарта МЭК 50-161-90 это электромагнитная помеха, которая проявляется в тракте конкретного технического средства (ТС) как последовательность отдельных импульсов или переходных процессов. Микросекундная импульсная помеха (МИП) — импульсная помеха общей длительностью от 1 мкс до 1 мс. В соответствии с ГОСТ Р 51317.4.5-99 [1] причинами возникновения микросекундных помех являются разнообразные коммутационные процессы, происходящие в системах электроснабжения большой и малой мощности, а также различные электрические атмосферные явления. Согласно данному стандарту импульсные помехи могут проникать в порты электропитания кондуктивным (непосредственно по проводам) путем по следующим контурам: «провод–провод» (I), «провод–земля» (II) (рис. 1).

МИП, возникающие на портах электропитания устройства, по схеме «провод–провод» (I) являются наиболее опасными ввиду большего значения энергии, которую несет в себе импульс помехи (испытательный импульс, подаваемый по схеме «провод–провод» (I) амплитудой 1 кВ, что соответствует степени жесткости 2, обладает энергией 25 Дж, а МИП, подаваемая по схеме «провод–земля» (II), 5 Дж). Поэтому энергия импульсной помехи, поступающая в электронное устройство по схеме «провод–земля» (II), имеет меньшее значение относительно схемы «провод–провод» (I) из-за различного импеданса данных цепей.

Рис. 1. Пути проникновения кондуктивных помех

В настоящих исследованиях в качестве МИП, поступающих в электронное устройство, взяты параметры МИП и форма испытательного импульса (рис. 2), регламентируемые [1].

Рис. 2. Типовая форма испытательного импульса микросекундной помехи: длительность фронта импульса T1 = 1 мкс; длительность импульса T2 = 50 мкс (на уровне 50% от амплитуды); период повторения импульсов — 1 мин.; выходное сопротивление испытательного генератора — 10 Ом (схема «провод–земля»); выходное сопротивление испытательного генератора — 2 Ом (схема «провод–провод»)

Современная промышленность выпускает специализированные приборы, называемые устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), которые предназначены для защиты электронной аппаратуры от нежелательных воздействий импульсных помех.

На данный момент существует ряд основных подходов к созданию устройств защиты от импульсных помех, а именно: УЗИП либо поглощают энергию, либо отводят ее в цепь защитного заземления, либо используется комбинация подходов, тем самым обеспечивая более высокий уровень стойкости ЭА.

Как правило, процесс шунтирования импульса помехи на заземление реализуют при помощи различного рода нелинейных компонентов, основным принципом работы которых является уменьшение омического сопротивления при превышении приложенного напряжения выше уровня срабатывания (газоразрядники, варисторы, TVS-диоды, TVS-тиристоры).

Наиболее распространенным и дешевым элементом защиты от импульсных помех такого типа являются металлооксидные варисторы (МОВ), имеющие резко выраженную нелинейную вольт-амперную характеристику, способные уменьшать собственное активное сопротивление при достижении напряжения срабатывания и, соответственно, шунтировать защищаемый объект.

МОВ будет оставаться в высокоомном состоянии, позволяя энергии проходить по обычной схеме до тех пор, пока в линию не поступит напряжение, превышающее напряжение срабатывания МОВ. В результате чего резко увеличивается ток (с единиц миллиампер до сотен ампер), протекающий через варистор, тем самым защищая электронные компоненты устройства от перенапряжения. При этом напряжение, поступающее на оборудование, будет поддерживаться на приемлемом уровне до окончания воздействия помехи.

МОВ часто комбинируют с плавкими вставками (FU), которые размещаются по пути подачи энергии в защищаемое оборудование (рис. 3), чтобы разорвать цепь в случае превышения токового уровня, который способен выдержать варистор. При этом от нагрева перегорит плавкая вставка, которая обычно находится рядом или прикреплена к МОВ. В результате электрическая цепь будет разомкнута и дальнейшее поступление энергии в защищаемое оборудование станет невозможным.

Рис. 3. Типовая схема включения варистора

Традиционной схемой защиты от импульсных помех, базирующейся на применении МОВ, является схема так называемого «варисторного треугольника» (рис. 4), которая нашла широкое применение в современных УЗИП.

Рис. 4. Схема УЗИП на базе «варисторного треугольника»

Однако такая схема обладает существенным недостатком, который встает барьером на пути всеобъемлющего ее применения в качестве устройства защиты от высоковольтных импульсных помех, поскольку данное решение является «одноразовым»: после срабатывания плавких вставок требуется вмешательство оператора для их замены. Кроме того, всем полупроводниковым компонентам присущи инерционные свойства. Имеет значение время «реакции», в течение которого защитный элемент изменяет свои электрические свойства для своевременной защиты электронного устройства. В тех же случаях, когда длительность импульса помехи мала по сравнению со временем «реакции» УЗИП, происходит беспрепятственное проникновение импульса помехи в защищаемое устройство.

Кроме того, у варисторов существует предел максимально допустимой энергии, которую он может рассеять в виде тепла. Следует отметить тот факт, что большинство производителей устройств защиты указывают в документации на оборудование значение максимальной поглощаемой энергии помехи. Однако данный параметр не является точным, поскольку он показывает суммарную мощность всех варисторов, входящих в состав УЗИП, и его можно считать неадекватным показателем степени защиты устройства. Так как помеха, как правило, проникает по портам электропитания устройства по различным направлениям, есть вероятность, что в локальном месте электронной схемы проходящая энергия будет превосходить значение максимальной рассеиваемой энергии расположенного там варистора.

Помимо варисторов, существуют другие виды полупроводниковых ограничителей, которые также обладают всеми вышеперечисленными недостатками, присущими полупроводниковым приборам. В таблице 1 проведено сравнение существующих видов ограничителей, применяемых в сфере защиты электронных устройств.
Таблица 1.
Сравнение элементов защиты от перенапряжений

Проведенные исследования выявили возможность создания нового принципа защиты от импульсных помех, основой которого является использование двухступенчатой защиты устройств преобразовательной техники, питающихся от промышленной сети. При этом в качестве входной цепи используется звено постоянного тока.

На рис. 5 предоставлена упрощенная функциональная схема предлагаемого УЗИП. Такое устройство состоит из последовательно соединенных фильтра 1 (Ф1), выпрямительного моста, фильтра 2 (Ф2) и защищаемой нагрузки. Фильтр 1 предназначен для обеспечения паспортного режима работы диодов выпрямительного моста, а именно — для формирования необходимых значений dI

/
dt
и
dU
/
dt
. Фильтр 2, состоящий из дросселя L3 и конденсаторов C4, C5 (причем конденсатор С4 неполярный, а C5 электролитический), подключен к выходу силового выпрямителя. Этот фильтр, кроме обеспечения требуемого коэффициента пульсации напряжения (L3,C5), является накопителем «быстрой» энергии импульсной помехи (L3C4).

Рис. 5. Принципиальная схема УЗИП

На рис. 6 представлена схема замещения «быстрого» L3C4-фильтра, где r1

— внутреннее сопротивление испытательного генератора, имитирующего микросекундный импульс напряжения;
Rn
— сопротивление нагрузки. Такая цепь является звеном второго порядка, в котором при подаче внешнего импульсного воздействия на вход на выходе могут возникнуть колебательные процессы. В соответствии с теорией автоматического управления для такой цепи должен быть проведен анализ передаточной функции на отсутствие колебательных процессов.

Рис. 6. Схема «быстрого» LC-фильтра

Передаточная функция «быстрого» L3C4 — фильтра имеет вид:

где ξ — коэффициент демпфирования; T1, T2 —

постоянные времени звена;
k
— коэффициент передачи звена.

Постоянные времени звена и коэффициенты передаточной функции вычисляются по следующим формулам:

Критерием анализа устойчивости данного звена положено, что коэффициент демпфирования должен быть больше либо равным единице (ξ ≥ 1).

На рис. 7 изображена модель УЗИП, работающего на нагрузку мощностью 600 Вт (при моделировании УЗИП его максимальная мощность принята 600 Вт). В данной модели электролитический конденсатор С5, помимо емкости, обладает также собственным сопротивлением и индуктивностью (реактивные параметры электролитического конденсатора приняты усредненными).

Рис. 7. Модель УЗИП в пакете OrCAD

В таблице 2 приведены параметры элементов схемы замещения УЗИП.
Таблица 2.
Параметры элементов схемы замещения УЗИП

Параметры элементов фильтра выбраны таким образом, чтобы выброс напряжения на нагрузке не превысил значения 500 В при положительной амплитуде МИП величиной 1 кВ (рис. при воздействии импульса помехи в момент времени, соответствующий максимальному мгновенному значению питающего синусоидального напряжения (в соответствии с п. 8.2 ГОСТ [1]).

Рис. 8. Осциллограммы токов и напряжений при воздействии импульса амплитудой 1 кВ с фазовым сдвигом 90° относительно синусоидального напряжения

Процессы, происходящие в «быстром» L3C4-фильтре, имеют следующую последовательность (рис. 9): ток дросселя в момент поступления импульса начинает возрастать по линейному закону, а переменная составляющая тока дросселя начинает протекать через конденсатор (C4); в момент окончания внешнего воздействия (окончания импульса помехи) ток через дроссель, а следовательно, и через конденсатор (C4), начинает спадать до исходного значения.

Рис. 9. Диаграммы токов и напряжений в элементах УЗИП при воздействии МИП

Электролитический конденсатор (С5), подключенный параллельно неполярному конденсатору (С4) из-за наличия эквивалентной последовательной индуктивности (lвн

) не действует в момент воздействия импульсной помехи.

После окончания МИП энергия, накопленная в конденсаторе С4, передается в конденсатор С5, который со своей постоянной времени впоследствии разряжается на сопротивление нагрузки.

Стандарт NEC (National Electrical Code)

Национальная ассоциация по противопожарной защите опубликовала стандарт NEC (National Electrical Code), по которому все кабели разделяются на две группы. К группе кабелей для проводки в зданиях относятся кабели, используемые в стационарных сооружениях, где они не подвержены деформации и обычно укладываются в каналах за стенами или в других местах, недоступных для визуального осмотра.

Ко второй группе относятся гибкие шнуры и кабели. Эти кабели предназначены для соединения электроприборов, которые могут перемещаться друг относительно друга. В область их применения входит промышленное и транспортно-загрузочное оборудование, станки и другие системы, содержащие движущиеся части с электрическими кабелями.

Неотъемлемые части кабеля — проводник, изоляция, экранировка и оболочка — должны быть качественно изготовлены, чтобы соответствовать заявленному сроку службы в наихудших с точки зрения изгибов и деформаций условиях. Однако относящиеся ко второму типу кабели обычно не рекомендуют применять в стационарных системах, поскольку они не предназначены для укладки в каналах и в других изолированных местах и не проходили соответствующего тестирования. Эти кабели, как правило, находятся в прямой видимости — поврежденный кабель легко обнаружить и заменить.

Излучательные помехи

— наиболее сложный тип помех, имеющий ряд важных для понимания специфических ограничений, связанных с частотами. Характеристики: как правило, прибор должен находиться на расстоянии 1/2 (длина волны) от источника излучения и иметь «антенну» длиной, как минимум, /20. В этом случае источник помех будет располагаться вне прибора. Способы подавления: экранировки фольгой недостаточно. Экранировка оплеткой может быть эффективной, хотя ее применение в случае излучательных помех сопряжено с дополнительными требованиями. Во-первых, экран не должен прерываться внутри экранируемых цепей. Обязательна полная экранировка со всех направлений. В случае очень высоких частот небольшие отверстия или дорожки, которые обычно допустимы, могут давать существенный вклад в импеданс. Даже безобидное отверстие, через которое проходит кабель, может стать местом проникновения излучательных помех. Тот, кто знаком со стерео-радиоприемниками, знает правильный способ экранировки и может указать контуры и конденсаторы, подверженные влиянию излучательных помех.

При изгибе и скручивании кабелей сильно сокращается срок их службы. При необходимости сделайте крепление, обеспечивающее продольное смещение кабеля

Средства защиты от СВЧ-излучения

Характер воздействия СВЧ излучения на человека зависит от следующих факторов:

• удалённости от источника излучения и его интенсивности;
• продолжительности облучения;
• длины волны;
• вида излучения (непрерывное или импульсное);
• внешних условий;
• состояния организма.

Для количественной оценки опасности введено понятие плотности излучения и допустимой нормы облучения. В нашей стране этот стандарт взят с десятикратным «запасом прочности» и равен 10 микроватт на сантиметр (10 мкВт/см). Это означает, что мощность потока СВЧ энергии, на рабочем месте человека не должна превышать 10 мкВт на каждый сантиметр поверхности.

Как же быть? Сам собой напрашивается вывод, что следует всячески избегать воздействия микроволновых лучей. Уменьшить воздействие СВЧ-излучения в сфере быта достаточно просто: следует ограничить время контакта с бытовыми его источниками.

Совершенно иной механизм защиты должен быть у людей, чья профессиональная деятельность связана с воздействием СВЧ радиоволн. Средства защиты от СВЧ-излучения подразделяются на общие и индивидуальные.

Поток излучаемой энергии убывает обратно пропорционально увеличению квадрата расстояния между излучателем и облучаемой поверхностью. Поэтому важнейшей коллективной защитной мерой является увеличение расстояния до источника излучения.

Другими действенными мерами по защите от СВЧ-излучения являются следующие:

• уменьшение излучения в источнике;
• изменение его направленности;
• уменьшение времени воздействия;
• дистанционное управление излучающими устройствами;
• применение защитного экранирования.

Большая часть из них базируется на основных свойствах микроволнового излучения — отражении и поглощении веществом облучаемой поверхности. Поэтому защитные экраны подразделяются на отражающие и поглощающие.

Отражательные экраны выполняются из листового металла, металлической сетки и металлизированной ткани. Арсенал защитных экранов достаточно разнообразен. Это листовые экраны из однородного металла и многослойные пакеты, включающие слои изоляционных и поглощающих материалов (шунгита, углеродистых соединение) и т. д.

Конечным звеном в этой цепи являются средства индивидуальной защиты от СВЧ-излучения. Они включают спецодежду, выполненную из металлизированной ткани (халаты и фартуки, перчатки, накидки с капюшонами и вмонтированными в них очками). Очки покрыты тончайшим слоем металла, отражающего излучение. Их ношение обязательно при облучении в 1 мкВт/см.

Ношение спецодежды снижает уровень облучения в 100–1000 раз.

Выбор типа кабеля

Выбор подходящего типа экранированного кабеля под конкретную задачу и частотную область — основной пункт в обеспечении сохранности низкоуровневых сигналов в цепях управления, точного и надежного позиционирования сервосистемы. Кроме того, применяемые в контурах управления высокой мощности экранированные кабели гарантируют, что приводная система не влияет на окружающее оборудование. Например, правильно подключенный экран может предотвратить шумовой ток через заземление (его иногда называют помехой общего вида). Экранировка при помощи оплетки, спиральной обмотки и фольги обеспечивает путь с наименьшим импедансом для низко- и высокочастотного шумового тока, возвращая его обратно на двигатель. Основное назначение экранировки состоит в подавлении радиоизлучения. Часть энергии помех, достигающая экрана кабеля, отражается, часть перенаправляется по экрану с низким импедансом, но оставшаяся часть энергии шума проникает за экран и искажает низкоуровневые сигналы в близлежащих цепях. Задача состоит в выборе наиболее эффективной экранировки, сводящей к минимуму проникновение помех. Силовые кабели серводвигателей и линии обратной связи подвержены влиянию как собственного радиоизлучения, так и влиянию внешних электромагнитных помех. В дополнение к помехам, создаваемым расположенным рядом оборудованием и кабелями приводной сервосистемы, сами двигатели генерируют основную часть электрического шума. Чтобы свести его к минимуму, кабели контуров обратной связи, аналоговые, цифровые и другие низковольтные цепи экранируются, чтобы подавить как поглощаемые, так и излучаемые электромагнитные помехи. Витые пары также часто экранируются, что позволяет снизить перекрестные помехи. Скрутка сигнального и заземляющего провода снижает излучение, а экранировка полученной витой пары создает еще один уровень защиты и подавляет перекрестные помехи между внешними цепями и жилами в кабеле. Наружная экранировка защищает цепь от внешних электромагнитных помех и снижает излучение самого кабеля. Силовые кабели сервосистем создают мощное электромагнитное излучение из-за очень быстрого включения и выключения тока двигателя. Из-за резкого изменения тока возникают существенные высокочастотные помехи емкостного и индуктивного типа, излучаемые силовым кабелем. Экранировка силовых кабелей снижает уровень излучения, а также защищает контуры обратной связи и оборудование системы. При выборе правильной экранировки необходимо учитывать множество факторов, включая экранирующий материал. Среди них:

• некоторые кабели имеют общую экранировку, заключающую в себе все проводники одновременно,
• в других кабелях экранируются отдельные проводники или пары,
• кабели, предназначенные для неблагоприятных внешних условий, содержат как индивидуальную, так и общую экранировку.

Двойная экранировка, разделенная слоем изолятора, улучшает защиту от помех, но снижает гибкость кабеля. Например, первый слой экранировки из алюминиевой фольги дает 100% покрытия и защиту от высокочастотных помех. Второй слой из медной оплетки (поверх изоляционного слоя) повышает защиту от низкочастотных помех, существенно добавляет прочности и увеличивает срок службы при изгибе.

Рекомендации по уменьшению электромагнитных помех в кабельных соединениях

Приведем несколько общих рекомендаций по увеличению устойчивости сервосистемы к электромагнитным шумам:

1. Кабели, особенно в контурах обратной связи, не должны быть слишком короткими во избежание сильных изгибов и слишком длинными, так как это приведет к повышению уровня шума, искажающего сигнал. Если кабели двигателей и приводов длиннее, чем необходимо, они излучают больше помех. Кабели должны быть короткими насколько это возможно.
2. Использование отдельных силовых кабелей и кабелей обратной связи снижает перекрестный шум между соединяющими двигатели с приводами сильноточными линиями, цепями с низковольтными сигналами обратной связи и другими аналоговыми и цифровыми линиями. Силовые и сигнальные кабели должны прокладываться, если это возможно, в разных каналах или находиться на расстоянии как минимум 10 см для токов до 20 А, 15 см для токов до 40 А и 20 см для токов до 80 А. Если силовые и сигнальные кабели скрещиваются, их нужно расположить строго перпендикулярно друг к другу.
3. Композитные кабели (силовые линии/обратная связь) позволяют сэкономить место и упростить разводку, но существенно увеличивают вероятность влияния электромагнитных помех от силовых линий на цепь обратной связи. Сигнальные линии качественных композитных кабелей объединены в витые пары с двойной экранировкой.
4. Многие производители серводвигателей поставляют готовые кабели вместе с системой. Эти кабели позволяют сэкономить время и обычно дают гораздо лучший результат по сравнению с кабелями собственного изготовления.
5. При длине кабелей более 25 метров рекомендуется использование общих фильтров на двигателях.
6. Когда применяются фильтры переменного тока питания, входы и выходы должны располагаться отдельно.
7. В аналоговых цепях дифференциальные входы гораздо менее восприимчивы к шуму по сравнению с одноконтактными. Сигналы должны передаваться по экранированным кабелям с заземленной на обоих концах оплеткой. Экраны силовых кабелей также должны быть заземлены со стороны двигателя и привода, чтобы не допустить проникновения помех от обмоток двигателя в цепи.
8. Экранировка кабелей в местах соединения должна быть полной. Не стоит оставлять «хвосты» оплетки для заземления, так как часть проводника остается открытой для электромагнитных помех. Не следует разделять кабели перед колодкой с терминалами. Все металлические части корпусов должны соединяться проводящими шнурами. Чтобы обеспечить хороший контакт, в местах крепления привода на панели следует удалить краску.

Оплетка

обычно состоит из сплетенных в сеть медных нитей, покрывающих отдельные проводники, витые пары или все жилы в кабеле одновременно. Доля покрытия определяется плотностью расположения нитей в оплетке и обычно составляет 60-95%. Больший процент покрытия означает лучшую защиту от электромагнитных помех и пониженное радиоизлучение. От диаметра нитей, обычно равного 32 и 40 AWG (прим.: American Wire Gauge (AWG) — используемая в США система стандартов маркировки толщины провода. Чем меньше номер AWG, тем толще провод и ниже его сопротивление), напрямую зависит гибкость оплетки, срок службы при изгибе и степень покрытия. Луженые нити более устойчивы к коррозии, обеспечивают лучший электрический контакт и удобнее при пайке, но не столь гибки, как неизолированные нити того же размера. Гибкие кабели для сервосистем обычно имеют оплетку из очень качественных неизолированных нитей. Сигнальные кабели должны состоять из заключенных в экран из фольги витых пар в общей оплетке.

Спиральная обмотка

обеспечивает большую гибкость и время жизни при изгибе, чем оплетка. Она состоит из оголенной или луженой проволоки, закрученной по спирали вокруг проводника.

Существует оптимальное сочетание механической прочности и степени экранировки кабеля для приложений

Спиральная обмотка лучше всего подходит для низких частот и часто обеспечивает покрытие более 95%. Она применяется в самых гибких и устойчивых к деформациям, например к скручиванию, кабелях, когда экранировка из оплетки и, особенно, из фольги может быть повреждена при скручивании кабеля. Заземление спиральной обмотки усложняется в случае ее замкнутости. Экран из фольги обычно делается из алюминиевой фольги на полиэфирной подложке. Подложка необходима для механической прочности. Алюминий обеспечивает эффективную защиту от высокочастотных помех емкостного типа. Медная проволока используется не так часто и покрывает низший частотный диапазон. Экран из фольги может накладываться на проводник одним из трех способов: фольгой к проводнику, фольгой наружу или с загнутыми в форме буквы Z краями наматываемой полоски фольги. Два первых способа допускают некоторую утечку шума, поскольку в местах наложения фольги и подложки нет прямого проводящего контакта. В то время как изгиб краев в форме буквы Z позволяет добиться полного покрытия проводника, так как при наложении фольга непосредственно соприкасается с фольгой. Дополнительный провод вдоль экрана из фольги обеспечивает надежность заземления.

Как снизить электромагнитные помехи при проектировании?

Решение проблем электромагнитной совместимости электронных устройств обходится дороже, если они возникают на стадии производства. Поэтому учет на ранних этапах разработки всех факторов, которые могут влиять на появление ЭМП, помогает избежать неприятных сюрпризов во время испытаний готового устройства на электромагнитную совместимость.

С увеличением спроса на высокоскоростные схемы проектирование ПП становится все более сложным. Кроме минимизации помех на ПП инженеры должны принимать во внимание множество других факторов, которые влияют на работу схемы, в том числе — потребляемую мощность, размер ПП и наличие помех в окружающей среде.

Ниже рассматриваются методы проектирования электронных схем на стадии разработки ПП, которые позволяют устройствам успешно пройти тесты на соответствие требованиям стандартов по электромагнитной совместимости.

Схема заземления

Заземление с низкой индуктивностью — наиболее важный элемент минимизации электромагнитных помех на печатной плате. Максимальная площадь земляной шины на ПП снижает индуктивность земли в системе, что, в свою очередь, снижает электромагнитную эмиссию и перекрестные помехи.

Блоки и компоненты схемы можно подсоединять к земле различными способами. Плохо, когда компоненты подсоединяются к точкам заземления случайным образом. Такой подход приводит к возникновению высокой индуктивности земли и к неизбежным проблемам электромагнитной совместимости в системе.

Рекомендуемым подходом при проектировании ПП является использование отдельного слоя земли, т.к. он обеспечивает наименьший импеданс, поскольку ток в этом случае возвращается назад к источнику. Однако в случае двухслойной печатной платы такой подход невозможен. В этом случае следует использовать сеть заземления, как показано на рисунке 1а. Индуктивность земли будет зависеть от шага сетки заземления.

Путь, по которому сигнал возвращается в системную землю, также весьма важен, поскольку, когда сигнал идет более длинным путем, он создает контур заземления, который образует антенну и излучает энергию. Таким образом, каждый проводник, передающий ток обратно к источнику, должен следовать кратчайшим путем к шине заземления.

Не следует соединять все индивидуальные земляные шины компонентов, а затем подсоединять их к слою земли, т.к. это не только увеличивает размер токовой петли, но и повышает вероятность возникновения помех по земле. На рисунке 1в показан рекомендуемый метод подсоединения компонентов к шине земли.

Использование щита Фарадея является еще одним хорошим способом уменьшения проблем ЭМП. Щит Фарадея формируется путем прошивки слоя земли по всей периферии печатной платы переходными отверстиями. Разводка любых сигналов вне этой границы не производится (см. рис. 1б). Этот метод ограничивает излучение помех на ПП внутри границы, обозначенной щитом.

Разделение печатной платы на области

Для уменьшения ЭМП компоненты на ПП необходимо группировать в соответствии с их функциональным назначением, например, аналоговые и цифровые блоки, секция источника питания, низкоскоростные схемы, высокоскоростные схемы и т.д. Проводники для каждой группы блоков должны быть разведены в пределах выделенной области. Для сигнала, который передается из одной подсистемы в другую, следует использовать фильтр на границах подсистемы.

Проводники, передающие аналоговые сигналы, следует располагать вдали от высокоскоростных или импульсных сигналов и защищать их шиной земли. Следует всегда использовать фильтр нижних частот для подавления высокочастотных помех, которые могут наводиться на аналоговые сигналы. Кроме того, важно, чтобы шины земли аналоговой и цифровой части схемы не были общими.

При разработке топологии ПП различные блоки схемы должны быть расположены таким образом, чтобы обеспечивалось достаточное пространство вокруг чувствительных входов по отношению к импульсным сигналам с большой амплитудой и/или частотой, т.к. эти сигналы могут вызывать помехи. Параллельное размещение проводников на плате обеспечивает хорошую связь между сигналами этих проводников. Если же такая связь не желательна, следует располагать шины земли между этими проводниками. Если эти дорожки должны пересекать друг друга в разных слоях, нужно разводить проводники под прямым углом, для того чтобы минимизировать площадь связи. Дорожки должны быть как можно меньшей длины, особенно те, которые передают радиочастотные или импульсные сигналы с короткими фронтами.

Слои печатной платы

Правильное расположение слоев ПП является жизненно важным с точки зрения минимизации ЭМП. Если используется более двух слоев, то целый слой должен быть использован как слой земли. В случае четырехслойной платы под слоем земли должен располагаться слой питания. На рисунке 2а показан такой вариант расположения слоев.

Следует учитывать, что слой земли всегда должен располагаться между проводниками высокочастотных сигналов и слоем питания. Если используется двухслойная плата и отвести один слой под землю невозможно, то следует задействовать сеть заземления. Если не используется отдельный слой питания, то шины земли должны располагаться параллельно шинам питания, чтобы обеспечить отсутствие помех на этих шинах.

Предпочтительно сохранять минимальное расстояние между сигнальным слоем и соседним слоем земли/питания. Это обеспечивает сравнительно низкий импеданс даже для достаточно тонких проводников. Следует избегать появления щелей в слое земли, чтобы не образовались щелевые антенны. Кроме того, нужно устранять небольшие «островки» в слоях земли. Различные области земли необходимо соединять с помощью переходных отверстий (для большинства плат достаточно одного переходного отверстия на каждые 3…5 мм проводника).

При разработке ПП переходы между слоями следует сократить до минимума. Каждое переходное отверстие, особенно «длинное», т.е. то, которое идет от верхнего слоя к нижнему, содержит некоторую индуктивность, величина которой составляет, как правило, 0,5…1 нГн. Следует особое внимание уделять соединению развязывающего конденсатора с шиной земли. Рекомендуется размещать параллельно несколько переходных отверстий поблизости от соответствующего конден- сатора.

Высокоскоростные схемы

Когда проектируют цифровые схемы, то особое внимание уделяют тактовым и другим высокоскоростным сигналам. Проводники с такими сигналами должны быть как можно короче и располагаться в слое, смежном со слоем земли, чтобы обеспечить контроль перекрестных помех. Инженерам следует избегать использования переходных отверстий или размещать проводники с такими сигналами на краю печатной платы или около разъемов. Эти сигналы должны быть расположены вдали от шин питания, т.к. они наводят помехи и на питающее напряжение.

Необходимо тщательно рассмотреть вопрос о том, какая тактовая частота действительно нужна для данного приложения. Следует выбрать как можно более низкую рабочую частоту, т.к. от этого в первую очередь зависит электромагнитная эмиссия. При разводке схемы генератора никакие другие шины, кроме земли, не должны располагаться около или под схемой генератора. Кварцевый резонатор также должен быть размещен рядом с соответствующим кристаллом.

Следует отметить, что обратный ток всегда протекает по пути с наименьшим сопротивлением. Поэтому шины земли, проводящие обратный ток, должны быть расположены близко к дорожкам, проводящим соответствующий сигнал, чтобы сделать токовую петлю как можно более короткой.

Дифференциальные сигналы должны быть разведены близко друг к другу с одинаковой длиной обеих линий, чтобы наиболее эффективно использовать возможность погашения магнитного поля. Следует избегать больших петель и предусматривать пути обратного тока. Чем больше площадь петель, тем больше их чувствительность и меньше частота, которая может влиять на работу схемы. Это верно также и для излучения электромагнитного поля — любые проводники, которые образуют петли с радиочастотным током, могут вести себя как антенны.

Проводники, передающие тактовые сигналы от источника к устройству, должны иметь согласованную нагрузку, т.к. в случае рассогласования импеданса часть сигнала отражается. Если не обеспечить надлежащее согласование, то большая часть энергии будет излучаться впустую. Имеется множество способов создания эффективной нагрузки, включая нагрузку источника, оконечную нагрузку, нагрузку по переменному току и др.

Перекрестные помехи могут присутствовать между любыми двумя проводниками на ПП и зависят от взаимной индукции и взаимной емкости, которые определяются расстоянием между двумя проводниками, фронтом импульсов и импедансом проводников. В цифровых системах перекрестные помехи, вызванные взаимной индукцией, обычно превышают уровень перекрестных помех, вызванных взаимной емкостью. Взаимная индукция может быть снижена за счет увеличения расстояния между двумя проводниками или уменьшения расстояния от шины земли.

Критичные компоненты схемы, такие как тюнеры, могут потребовать экранировки. Длину критичных соединений следует выбирать так, чтобы она была меньше 1/10 от длины волны для наивысшей частоты, которую генерирует схема.

Здесь следует иметь в виду два соображения. Во-первых, длина волны (λ) на ПП сокращается из-за влияния относительной диэлектрической проницаемости материала платы (εr). Для материала FR4 диэлектрическая проницаемость равна ~4,5. Однако эффективная величина εr будет еще меньше, т.к. часть электрического поля микрополосковой линии находится в свободном пространстве. Длина волны определяется по следующей формуле:

.

Для частоты 3 ГГц согласно этой формуле длина проводника, равная ~50 мм, уже составляет 1/10 часть длины волны. Во-вторых, наивысшая частота в схеме определяется наименьшей длительностью фронта сигнала, поэтому если некоторые компоненты системы работают на частоте 1 МГц с фронтом 1 нс, то на ПП будут присутствовать сигналы с частотой, по крайней мере, 500 МГц.

Развязывающие конденсаторы и резисторы

Любые помехи на источнике питания влияют на функционирование устройства. Как правило, помехи, связанные с источником питания имеют высокую частоту, поэтому требуется использовать шунтирующий или развязывающий конденсатор, чтобы отфильтровывать этот шум.

Развязывающий конденсатор обеспечивает низкоомный путь для высокочастотного тока с шины питания на землю. Путь, который проходит ток по направлению к земле, образует контур заземления. Длину этого пути следует минимизировать путем размещения развязывающего конденсатора поблизости от микросхемы (см. рис. 2б). Длинные контуры заземления увеличивают излучение помех и могут действовать как потенциальные источники сбоев.

Реактивное сопротивление идеального конденсатора стремится к нулю при увеличении частоты. Однако следует помнить, что на более высоких частотах конденсатор также имеет некоторые встроенные паразитные компоненты, такие как последовательная индуктивность и сопротивление, известное как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Кроме того, выводы и корпус микросхемы добавляют индуктивность.

Простейшая эквивалентная схема конденсатора содержит конденсатор номинальной величины, ESR и паразитную последовательную индуктивность. ESR определяет наименьшую величину импеданса, которая достигается при последовательном резонансе конденсатора. Выше этого последовательного сопротивления импеданс конденсатора будет увеличиваться с частотой, т.е. конденсатор начинает вести себя как индуктивность. Более сложная модель конденсатора содержит также конденсатор Cp и резистор Rp (см. рис. 3).

Паразитная индуктивность вместе с конденсатором Cp приводит к параллельному резонансу, которым часто пренебрегают, т.к. в обычных керамических SMD-конденсаторах он возникает только при частоте, превышающей несколько ГГц.

Последовательный резонанс конденсатора определяется его типом (электролитический, пленочный, керамический), механическими размерами и формой, а также, конечно, его номиналом. Поэтому рекомендуется не просто размещать один развязывающий конденсатор, а использовать два или несколько конденсаторов, чтобы обеспечить широкополосную развязку. Например, часто используют в паре 10-нФ конденсатор для низких частот и 100-пФ конденсатор для более высоких частот.

Развязывающие конденсаторы следует размещать как можно ближе друг к другу и к компоненту. Кроме того, полезно использовать многослойные платы со слоем земли, который расположен сразу под сигнальным слоем. Важно также выполнять моделирование схем с учетом реальных параметров конкретных конденсаторов, а не просто выбирать их вслепую. В некоторых проектах размещают только отдельную центральную группу конденсаторов для развязывания большой области, но это не следует делать без тщательного моделирования.

Кроме того, резисторы нужно рассматривать как более сложные компоненты (параметры которых в высокой степени зависят от типа конструкции и величины сопротивления). Эквивалентная схема резистора показана на рисунке 4. К счастью, для типичных низкоомных тонкопленочных резисторов, которые используются для построения фильтров электромагнитных помех, вклад паразитных элементов в большинстве случаев пренебрежимо мал до частот 1 ГГц.

Кабели и экранировка

Большинство проблем, связанных с электромагнитной совместимостью, вызываются кабелями, передающими цифровые сигналы, которые действуют как эффективная антенна. Идеально, когда ток, попадая в кабель, без потерь выходит из него на другом конце, но в реальности на ток влияют паразитная емкость и индуктивность, которые излучают электромагнитное поле.

Использование кабеля с витыми парами позволяет исключить какие-либо наведенные магнитные поля. Когда используется плоский кабель, необходимо множество проводов, чтобы обеспечить множество путей возврата тока через землю. Для высокочастотных сигналов следует использовать экранированные кабели, в которых экран соединен с землей в начале и в конце кабеля.

Экранировка — это механический метод снижения ЭМП. Для предотвращения попадания помех в систему используют металлические корпуса (проводящие и/или магнитные материалы). Можно применить экран для покрытия всей системы или ее части в зависимости от требований. Экран напоминает закрытый проводящий контейнер, подсоединенный к земле, который эффективно снижает размер рамочных антенн путем поглощения и отражения части их излучения.

Таким образом, экран также действует как раздел между двумя областями пространства, ослабляя излучаемую электромагнитную энергию. Экран уменьшает ЭМП путем ослабления электрического и магнитного поля излучаемой волны.

Защита портов микросхем от радиочастотных помех

Высокоомные порты микросхем чувствительны к радиочастотным помехам, следовательно, их импеданс следует уменьшать до допустимого уровня или предусмотреть низкоомный путь на земляную шину для РЧ-помех. Если специально указано, что некоторые выводы земли в микросхеме связаны с определенными выводами напряжения питания или портами, где должны располагаться развязывающие конденсаторы, следует принять это во внимание.

Порты, которые подсоединяются вне электронного модуля, требуют особого внимания — следует, по возможности, предусмотреть размещение на них развязывающих конденсаторов и последовательных резисторов. Часто используют резисторы номиналом 10…100 Ом, но несмотря на то, что более высокие номиналы резисторов обеспечивают более эффективные фильтры, они вызывают также и более высокие падения напряжения для DC-сигналов. Если эмиссия конкретного порта вызывает проблемы, то один конец резистора подсоединяют к порту, а конденсатор — к другой его стороне. Для частот, величина которых превышает 10 МГц, более эффективными могут быть ферритовые шайбы, а не только резисторы.

Литература

1. Ashish Kumar, Pushek Madaan. Top 10 EMC design considerations//www2.electronicproducts.com.

2. Christoph Hammerschmidt. EMC — Synonym for Exasperating, Magic, Confusing?//www.automotivedesign-europe.com.

Требования стандартов UL, CSA, CE

Кроме уменьшения или полного подавления помех при работе сервосистем и окружающего оборудования, экранировка может оказаться необходимой для обеспечения соответствия определенным регулирующим стандартам, например CE (стандарты качества и безопасности Европейского союза). Диаметр проводника, тип изоляции и знак качества (если есть) обычно нанесены на изоляцию кабеля вместе с классом по напряжению и температуре. Знаки Лаборатории по технике безопасности США (UL) и Канадского агентства по стандартизации (CSA) подтверждают, что кабель проверен одной или обеими организациями на предмет безопасности использования в соответствии с техническими условиями производителя. Однако это не означает, что кабель отлично экранирован. Стандарт CE устанавливает пределы уровня возникающего в линии шума, но только лишь использование сертифицированного на стандарт CE кабеля не гарантирует, что вся система соответствует стандарту CE. Соответствие стандарту также определяется тем, как используется кабель, так что без тщательного изучения технических характеристик и тестирования на реальной установке не обойтись.

Требования к гибкости

Кабели для задач, где главным фактором является гибкость, обычно имеют:

• качественные проводники из медных нитей;
• гибкую изоляцию;
• нескользящие изоляционные компоненты на каждом слое проводника;
• равномерную обмотку связки проводников;
• внутреннюю оболочку между связкой проводников и экраном;
• очень качественную медную экранирующую оплетку;
• экран из фольги со шнуром вокруг линии для обратной связи;
• гибкую внешнюю оболочку.

Экраны гибких кабелей делаются из качественных неизолированных медных нитей, которые очень легко принимают форму связки проводников. Когда кабель сгибается, экран должен скользить вдоль связки проводников с низким трением и не застревать на неодно-родностях, формируемых отдельными проводниками или промежутками между ними. Отсутствие гладкой цилиндрической поверхности под экраном может привести к безвозвратной деформации (скручиванию) кабеля. Между экраном и связкой проводников помещается тонкая внутренняя оболочка, чтобы заполнить промежутки между проводниками и тем самым сформировать гладкую цилиндрическую поверхность, по которой будет хорошо скользить экран. Хорошим способом создания гладкой поверхности под экраном является добавление наполнителей и обмотки из текстильных волокон. Особенность другого процесса изготовления кабелей — штампованная внутренняя оболочка, которая, благодаря своей структуре, поддерживает практически идеальную цилиндрическую форму связки проводников даже во время изгиба. Данный метод требует больше затрат, чем технология с наполнителем и обмоткой, но обеспечивает большую надежность. Экран оплетается или наматывается на внутреннюю оболочку, затем покрывается наружной оболочкой. Относительное смещение составляющих кабеля во время сгиба создает трибоэлектрический шум, что приводит к возникновению статических и пьезоэлектрических помех. В тщательно сконструированных кабелях это явление сведено к минимуму, однако его нужно всегда принимать во внимание. Различные типы деформаций влияют на выбор составляющих кабеля, включая экран. К обычным типам деформации кабелей относятся продольный изгиб, поперечный изгиб и скручивание. В технических характеристиках указывается тип деформации, которая не нанесет кабелю повреждений. Поперечный изгиб — это изгиб или вращение свободного конца закрепленного на шарнире кабеля в разные стороны. Продольный изгиб возникает при фиксации одного конца кабеля и перемещении другого конца вперед и назад. Кабели, предназначенные только для линейных изгибов не должны подвергаться скручиванию. Например, скручивание имеет место в робототехнике, когда рука робота, внутри которой находятся кабели, вращается против и по часовой стрелке. Для таких задач лучше всего подходит экран из спиральной обмотки.

Смотрите также сборник «Электромагнитная совместимость в электронике».
Facebook

Помехи передающих устройств и методы их устранения

Каждому радиолюбителю в той или иной мере приходится решать задачи, связанные с устранением помех в телевизорах и радиоприемниках, а также в другой бытовой аппаратуре, например в телефонах, магнитофонах и т.д. Поиск и устранение причины помехи — дело весьма сложное, т.к. проблема, как правило, включает несколько факторов. Оптимально, по мнению автора, рассматривать все составные части радиостанции (антенно-фидерные устройства, заземление и т.д.) — они должны соответствовать высокому уровню исполнения. Важную роль в предотвращении помех на бытовую аппаратуру играет качество работы трансивера (передатчика). Помехи от побочных излучений радиостанции, вызванные гармониками передатчика или паразитными излучениями, частота которых не связана с частотой полезного сигнала, часто являются главной проблемой. Хорошая экранировка передатчика является необходимым условием его эксплуатации. Когда передатчик соответствует всем нормам, предъявляемым к подобному типу аппаратуры, а помехи все же есть, следует перейти к оборудованию радиостанции в целом. В зонах неуверенного телевизионного приема в качестве антенного хозяйства радиостанции можно рекомендовать резонансные антенны. Как правило, это отдельная антенна на каждый диапазон с малым КСВ, запитанная коаксиальным кабелем. Хорошей практикой является установка передающих антенн как можно дальше и выше от телевизионных.

На радиостанции обязательно нужно иметь откалиброванный КСВ-метр, с помощью которого можно в любую минуту определить значения КСВ в линии передачи. Большинство радиолюбителей в мире считают, что не следует упрощать радиостанцию, отказываясь от вспомогательных устройств.

Следующий шаг — это правильное изготовление заземления. Учитывая, что радиолюбитель имеет дело с передающим устройством, здесь необходимо иметь ВЧ заземление. Неотъемлемой частью радиостанции является сетевой фильтр, предотвращающий проникновение помехи в элекрическую сеть, а также защищающий приемную часть станции от местных помех, которые могут проникнуть через электрическую сеть. В большинстве случаев такие помехи создаются искрами от расположенных поблизости электроприборов и электрических установок. Следующий этап в оборудовании радиостанции — это изготовление фильтра нижних частот (ФНЧ), позволяющего дополнительно подавить гармоники передатчика.

Граничная частота (частота среза), с которой начинается ослабление колебаний фильтра, обычно лежит в пределах 34…40 МГц. Включают фильтр в коаксиальную линию передачи (после КСВ-метра), помещают в экран и обязательно заземляют. Входное и выходное сопротивления фильтра должны быть согласованы с волновым сопротивлением используемой фидерной линии.

Иногда при неудачном заземлении и КСВ=1 возникают токи асимметрии, протекающие по внешней стороне оплетки кабеля, что приводит к излучению линии передачи. Для устранения этого используется ВЧ дроссель. Кабелем после КСВ-метра и ФНЧ делают несколько витков на ферритовом кольце диаметром 5…8 см с проницаемостью >100. Иногда такой дроссель полезно включать и на крыше в точке подключения кабеля к антенне.

Итак, снабдив радиостанцию антенной с минимальным КСВ, изготовив сетевой фильтр, фильтр нижних частот, выполнив ВЧ заземление и установив ВЧ дроссель, мы сделали с передатчиком все что могли, и теперь можно взглянуть на проблему помех со стороны самой бытовой аппаратуры.

В телевизионных приемниках желательна (особенно в TV 2-го поколения) установка простого и эффективного сетевого фильтра.

Сетевые фильтры и фильтры верхних частот

Обмотка сетевого фильтра выполняется сетевым проводом на круглом длинном ферритовом стержне проницаемостью >400. Количество витков — максимальное, по всей длине стержня. Намотка — виток к витку.

Также рекомендуется применение фильтра верхних частот (ФВЧ) (рис. выше), повышающего избирательность телевизора и уменьшающего влияние основного сигнала передатчика и его гармоник. Включение фильтра производят по антенному входу телевизора, экранируют и заземляют. L1…L10—8 витков голым медным проводом диаметром 1 мм. Намотка — бескаркасная, диаметр — 7 мм. Индуктивность — 0,18 мкГн. Подавление помех в диапазоне 3,5…21 МГц — более 70 дБ, 28 МГц — около 50 дБ.

Очень часто проблема снимается за счет применения ВЧ дросселя по антенному входу телевизора. Удобно, что при этом не требуется никакого вмешательства в TV и пайки.

ВЧ дроссель

ВЧ дроссель делается из антенного кабеля TV, делают несколько (3…10) витков через кольцо (проницаемостью >100) с внешним диаметром порядка 5…8 см. Вместо кольца можно использовать ферритовый сердечник от вышедшего из строя строчного трансформатора.

В ЧМ УКВ вещательных приемниках метод устранения аналогичен телевизионному. В телефонах шунтируют микрофон керамическим конденсатором 0,01 мк, а также устанавливают эффективный телефонный фильтр.

В стереоаппаратуре устранение помехи сводится к установке фильтра между выходом УНЧ и акустической системой, а также к установке сетевого фильтра.

Фильтр между УНЧ и сетевой фильтр (нижний)

В магнитофонах проблема обостряется в режиме записи. Для этого экранируют записывающую (универсальную) головку, а также применяют любую из схем сетевого фильтра. Работа компьютера может быть нарушена, если он расположен рядом с мощным передатчиком. Одновременно компьютер является источником помехи вещательным приемникам, особенно УКВ диапазона. Не исключая прямое воздействие ВЧ излучения через пластмассовый корпус компьютера, тем не менее, основная проблема заключается в проникновении ВЧ через сетевой шнур. Рекомендуется последний намотать на длинный ферритовый стержень с проницаемостью >100, образуя обмотку по всей длине. Устанавливают такой ВЧ дроссель ближе к компьютеру. К сожалению, часто причина помехи связана с .несовершенством конструкции бытовой техники. Тем не менее, эти проблемы решаемы. Однако начинать необходимо с собственной радиостанции, а уж затем, исчерпав все возможности на этом пути, приступать к устранению помехи непосредственно в бытовой аппаратуре.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ ПО ТЕМЕ:

1. Радиопомехи радиолюбителям Радиолюбителей, имеющих TVI помехи любительской радиосвязи и от любительской радиосвязи при работе на УКВ диапазоне 2 метра, немало. Один из самых распространенных видов помех на УКВ — это помехи, связанные с работой кабельных сетей телевидения. Эта проблема возникает из-за того, что кабельные операторы и радиолюбители…
2. Каким должен быть усилитель мощности любительской KB радиостанции Автор настоящей статьи прошел путь от наблюдателя до оператора радиостанции первой категории, создавая аппаратуру своими руками. Накопленный им опыт, а также опыт других радиолюбителей поможет усовершенствовать свою радиостанцию и «не наступить на грабли» типичных ошибок. Вначале поделюсь методами повышения эффективности передающего тракта радиостанции, не перегружая…
3. Причины телевизионных помех Радиолюбитель купил зарубежный трансивер (или изготовил супертрансивер самостоятельно), усилитель мощности, установил фирменные антенны, понаставил всевозможных фильтров в сигнальные и питающие цепи аппаратуры, обеспечил качественное заземление. Удовлетворенный проделанной работой, он включил аппаратуру и дал общий вызов. Чем же так недовольны соседи, почему стучат по батареям и…
4. Помехи от переходника USB-COM Работая в эфире из полевых условий за городом, где уровень индустриальных помех чрезвычайно мал, обнаружилось, что трансивер регистрирует слабые QRM от включенного ноутбука. Эти помехи принимаются по-разному, в зависимости от расстояния до антенны и её типа….
5. Защита от помех домашней радиоаппараутры Данная статья не предлагает никаких чудодейственных лекарств — в ней описаны различные, хорошо известные методы защиты и способы их применения.Никакой электронный аппарат не может быть полностью нечувствительным к электромагнитным полям нежелательных частот. Речь может идти тишь об ослаблении или подавлении помех на определенную величину в…
6. Фильтр между трансивером и усилителем мощности Фильтрации излучаемых передающими устройствами сигналов уделяется все больше и больше внимания. Излучение сигналов на частотах, отличающихся от рабочей, можно расценить, по аналогии с дорожным движением, как выезд на встречную полосу из-за негабаритности транспортного средства….
7. Как правильно накрутить трос на изолятор [youtube efp7JapvE3A] Как правильно накрутить трос на изолятор не применяя зажимов для троса. Иногда негде приобрести готовые оттяжки на антенну, а трос и «орехи» вполне доступны….
8. Портативные радиостанции LPD PMR Какие радиостанции могут использовать туристы, которые не являются радиолюбителями? Без оформления разрешения любой человек может пользоваться LPD и PMR-радиостанциями. Частоты LPD-радиостанций — 433,075 — 434,775 МГц (69 каналов), PMR-paдиостанций — 446,006 — 446,093МГц (8 каналов)….