Главная | Обратная связь

Уровни и интервалы помех

 

Для количественной оценки ЭМС пользуются логарифмическими масштабами электрических величин. Различают логарифм отношения уровня и степени передачи помехи.

Применяя десятичный логарифм, определим в децибелах напряжение, ток, напряженности полей, мощности принимая базовыми величинами U₀=1 мкВ, I₀= 1 мкА, E₀=1 мкВ/м, H₀=1 мкА/м, P₀=1 пВт

, , , , .

Применяя натуральный логарифм, можно принимая базовые значения определить аналогичным образом отношение величин в неперах (1 Нп=8,686 дБ).

Уровнем помех называют относительное значение помехи, при этом предел ее допустимых уровней определяют в стандартах DIN/VDE, ГОСТ, ОСТ.

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

Уровень полезного сигнала – относительное 100% значение полезного сигнала.

Интервалом помехи называют 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 пороговыми значениями помехи и значением помехи, исчисляемая также логарифмом отношения порогового и действующего значения.

При аналоговых сигналах интервал помехи должен быть не менее 40 дБ, в радио и телевидении – от 30 до 60 дБ, в телефонии около 10 дБ. Точные значения берутся из соответствующих норм (DIN/VDE), основанных на международном сотрудничестве в МЭК или CISPR с учетом частоты воздействия.

Описание электромагнитных влияний осуществляют в частотных и временных областях. Поскольку передаточные свойства путей связи и средств помехоподавления удобно представлять в частотной области, то для перехода из временной в частотную используют ряды и интегралы Фурье.

Для быстрой практической реализации преобразования Фурье используют ЭМС - номограмму. Она позволяет построить огибающую плотности распределения амплитуд, синтезировать импульс, эквивалентный помехе, учесть частотно зависимые свойства пути передачи и средства защиты.

Рассмотрим трапециевидный импульс (рисунок 2.1), для него плотность распределения амплитуд определяется выражением

. (2.1)

При t_k=0 трапециевидный импульс преобразуется в прямоугольный, при t=0 в треугольный. Таким образом, трапециевидный импульс включает большую часть встречающихся в практике импульсов.

ЭМС - номограмма базируется на аппроксимации огибающей плотности распределения амплитудной плотности тремя отрезками прямой.

Для низкочастотного диапазона f < f_H (f_H=1/pt) огибающая параллельна оси абсцисс, так как синус приблизительно равен своему аргументу:

. (2.2)

Плотность распределения амплитуд гармоник (в дБ) зависит исключительно от площади импульса:

, где А₀=1 мкВ×с (2.3)

Для среднечастотного диапазона 1/pt<f<1/pt_k:

, (2.4)

то есть спад амплитуды с частотой составляет 20 дБ/декаду:

. (2.5)

В высокочастотном диапазоне f>f_B (f_B=1/pt_k)

,

или

, (2.6)

то есть 40 дБ/декаду.

Для перехода из частотной области во временную область необходимо найти площадь импульса:

[мкВ×с]. (2.8)

Плотность распределения амплитуд импульса определяется:

[мкВ], (2.9)

Крутизну фронта нарастания импульса можно определить по выражению:

[мкВ/с]. (2.10)

Длительность импульса определится из соотношения:

. (2.11)

Время нарастания импульса:

. (2.12)

Рисунок 2.1 - Трапецивидный импульс

Рисунок 2.2 – Огибающая «физической» плотности распределения амплитуд трапецевидного импульса (линейная аппроксимация)

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Пример расчета. Построить ЭМС - номограмму импульса амплитудой 7.25 В, длительность 0.024 с, длительности переднего и заднего фронтов 0.004 с. Построить ЭМС - номограмму этого же импульса по прохождению его через фильтр с коэффициентом ослабления 60 дБ.

Решение. Введем данные:

Определим сопрягающие частоты:

Запишем выражения для определения зависимости уровня (в Дб) от частоты в диапазонах нижних, средних и высоких частот:

Построим ЭМС - номограмму:

Рисунок 2.3 – ЭМС - номограмма исходного импульса напряжения

Рисунок 2.4 – ЭМС - номограмма импульса напряжения, прошедшего через фильтр

Задача 2.1. Построить ЭМС - номограмму импульса амплитудой 0.25В, длительность 0.04с, длительности переднего и заднего фронтов 0.002с. Построить ЭМС - номограмму этого же импульса по прохождению его через фильтр с коэффициентом ослабления 20дБ.

 

Задача 2.2. Построить ЭМС - номограмму П - импульса амплитудой 0.5В, длительностью 0.02с. Построить ЭМС - номограмму этого же импульса по прохождению его через фильтр с коэффициентом ослабления 10дБ.

 

Задача 2.3 Построить ЭМС - номограмму импульса амплитудой 0.2В, длительностью 0.05с, длительности переднего и заднего фронтов 0.025с. Построить ЭМС - номограмму этого же импульса по прохождению его через фильтр с коэффициентом ослабления 20дБ.

 

Задача 2.4. Определить длительность, время нарастания, амплитуду импульса, его энергию по заданным на рисунках 2.5, 2.6, 2.7 ЭМС - номограммам.

Рисунок 2.5

Рисунок 2.6

Рисунок 2.7

ВОПРОСЫ

1. Как определяются уровни помех? Что такое абсолютный и относительный уровни помех?

2. Для чего при оценке уровней помех используют логарифмические единицы?

3. Что такое помехоподавление и как его оценивают?

4. Что такое ЭМС - номограмма и для чего её используют?