Главная » Мануалы

1 2 3 4 ... 11

радиопомехи

Почти все современные радиоэлектронные устройства, в том числе радиовещательные приемники, телевизоры, усилители различного назначения и измерительная аппаратура, нормально действуют лишь в том случае, если полезный сигнал с напряжением 0, воздействующий на оконечный каскад этих устройств, значительно превышает напряжение помех Соотношения величин UJU для таких оконечно-исполнительных элементов устройств, как громкоговорители, электроннолучевые т1эубкн, буквопечатающие аппараты, маломощные электродвигатели и им подобных, могут быть разными, но всегда больше единицы. Исключение составляют лишь те сложные радиоэлектронные устройства, в которых происходят сложные преобразования сигнала и помехи, в результате чего оказывается возможным эффективно выделять слабые сигналы на фоне интенсивных помех. Такие устройства весьма сложны и пока мало распространены.

Поскольку на оконечно-исполнительные элементы радиоустройств одновременно воздействуют внешние и внутренние помехи, то одинаково важно вести борьбу с теми и другими. В первом приближении легко представить себе, как важна борьба с внешними помехами, которые проникают в радиоустройство вместе с полезным сигналом и наравне с ним усиливаются.

Весьма актуальной является также задача уменьшения внутренних помех, создающихся внутри радиоустройства в первую очередь за счет паразитных обратных связей между отдельными цепями и блоками, за счет мешающего действия выпрямителей, стабилизаторов, силовых трансформаторов и т. п. Естественно, что большое значение имеет качество электронных ламп, транзисторов, резисторов и других элементов схем с точки зрения их наименьшего уровня помех (шумов).

Внутренние помехи, создаваемые в первых каскадах усиления или проникающие в них являются наиболее опасными, поскольку они усиливаются вместе с полезными сигналами и оказывают мешающее действие на работу оконечно-исполнительных элементов устройства.

Напряжения полезного сигнала и помехи обычно исчисляются в действующих значениях, поэтому их отношение (UJU,) является отвлеченным числом. В ряде случаев отношение этих напряжений определяется, как и коэффициент усиления, в децибелах (дб). Характер влияния отношения напряжений полезного сигнала и помехи на качество работы некоторых радиотехнических устройств проиллюстрирован в табл. 1.

В целом ряде случаев качество работы радиоустройства оговаривается не отношением напряжений UJU , а указываются предельные минимальные и максимальные уровни полезного сигнала, не

1* 3



Вид и характер работы оконечио-нспол-нительного элемента устройства

Таблищ I Отношение напряжений:

при удовлетворительной работе

прн хорошей работе

Радиотелеграфный приемник при приеме:

на слух .............

на ондулятор с записью сигналов на буквопечатающий аппарат . . . Радиотелеграфный приемник черно-белых неподвижных изображений при

полосе частот 3000 гц ........

Радиовещательный приемник . . . .

1,8 3,2 10

3,2 10

10 20 30

35 100

3,2 10 32

55 10°

касаясь уровня помех. Каждый может себе представить что, например, радиовещательный приемник будет значительно более качественно работать в условиях наименьших помех при одном и том же уровне сигнала. В качестве иллюстрации к сказанному можно напомнить общеизвестные факты: - так, профессиональные приемные радиостанции часто строят вдалеке от крупных городов, чтобы уменьшить уровень внешних помех. Например, во многих исследовательских институтах особо ответственные измерения проводят в специально экранированных комнатах. Большинство телевизионных студий имеют специальную систему экранирования. Таких примеров можно привести множество.

Очевидно, что проблема защиты от внешних помех и борьба с помехами, создаваемыми элементами устройства, является чрезвычайно широкой и охватывает целый комплекс вопросов. Более узкой является задача повышения качества и надежности работы радиоустройств путем правильного конструирования и эксплуатации их. Но и в этом вопросе имеются многочисленные пути решения задачи. Основные из них - экранирование и применение развязывающих цепей и защитных фильтров. Этому вопросу и посвящена данная брошюра. При этом поневоле приходится коротко напоминать читателю об основных свойствах радиопомех и о простейших методах их подавления с номощью распрост1эаненных простейших электротехнических и радиотехнических устройста.

§ t. РАДИОПОМЕХИ

А. Виды помех

Все помехи, ухудшающие качество работы радиотехнических устройств, принято условно называть радиопомехами или помехами радиоприему. Их классификация может быть сделана по-



разному, в том числе принято различать помехи внешние и внутренние, пассивные и активные, гладкие и импульсные. Их можно также классифицировать по природе происхождения: промышленные, атмосферные, космические, помехи мешающих радиостанций и внутренние помехи радиоустройств.

Промышленные помехи создаются в результате работы сравнительно близко расположенных к радиоустройствам электродвигателей, релейно-контактных ношлых систем, аппаратов дуговой электросварки, электроплавильных печей, рентгеновской аппаратуры множества других различных электрических устройств, вызывая возникновение в окружающем пространстве электромагнитных полей различной частоты и интенсивности. Эти поля и оказывают мешающее действие для нормальной работы чувствительных радиотехнических устройств и систем.

Атмосферные помехи создаются естественными электромагнитными процессами в земной атмосфере, например, грозовыми разрядами. Эти помехи также представляют собой электромагнитные поля различной частоты и интенсивности.

Космические помехи вызываются электромагнитными излучениями и процессами за пределами земной атмосферы.

Помехи мешающих радиостанций создаются обычными радиовещательными и специальными станциями помех, а также постоянно действующими источниками электромагнитного излучения постоянной частоты или спектра частот и волн.

Внутренние помехи радиоустройства появляются в том же самом радиоустройстве, нормальной работе которого они мешают. Эти помехи могут быть самого разнообразного происхождения, в том числе от. искрообразующих контактов вследствие наличия паразитных электромагнитных полей силовых трансформаторов и дросселей сглаживающих фильтров, из-за собственных шумов электронных ламп и травзисторов, тепловых шумов резисторов и т. д. Немаловажное значение в образование внутренних помех имеют паразитные индуктивные и емкостные связи между отдельными цепями устройства ( наводки ).

Активными помехами принято называть те, которые вызваны активными естественными или искусственными источниками электромагнитных колебаний. Что касается пассивных помех, то к ним относятся те помехи, которые обусловлены в основном природными явлениями и не связаны с действием посторонних источников электромагнитных волн. К пассивным помехам, например, можно отнести явления феддинга (замирания сигнала) волн, спорадическое (внезапное) поглощение радиоволн, возникновение радиоэха и т. п. В радиоустройствах, действие которых не связано с распространением радиоволн, например, усилителях и им подобных устройствах, почти нет надобности учитывать пассивные радиопомехи. Только в отдельных случаях с ними приходится считаться, как косвенными причинами возникновения активных помех.

Гладкими помехами принято называть такие, которые создают почти неизменяющееся по величине напряжение помех и„. Точнее говоря, когда максимальная амплитуда помех не превышает среднее их значение больше чем в 3 -f- 4 раза. Импульс-н ы е же помехи могут создавать кратковременные амплитуды в десятки раз большие, чем их среднее значение. К гладким помехам, например, относятся флуктуационные шумы (ламп, транзисторов.



резисторов). -Атмосферные помехи могут быть как гладкими, так и импульсными, проявляясь в виде шорохов и т1эесков. Промышленные помехи чаще всего имеют импульсный характер. Причем их воздействие на радиотехническое устройство почти любого вида значительно резче сказывается на его работе по сравнению с' действием гладких помех. Это обусловлено тем, что импульсные помехи вызывают собственные колебания резонансных цепей устройства. Такие колебания затухают не мгновенно и могут распространяться далее по блокам радиоустройства.

Примером резкого воздействия импульсных помех на работу оконечного устройства может служить радиоприемник с громкоговорителем. В этом случае конечным приемником, воспринимающим сигнал, будет человеческое ухо, которое обладает следующими особенностями:

- ухо реагирует на импульсы длительностью в 0,5 -i- 1,0 мсек и больше, не реагируя на более кратковременные импульсы;

- после быстрого прекращения импульса ухо сохраняет ощущение в течение отрезка времени до 150 200 мсек;

- ощущение громкости пропорционально частоте повторения импульсов; более частые импульсы при одинаковой их амплитуде вызывают более сильное звуковое ощущение, чем импульсы более редкие.

Такие свойства человеческого уха, и в частности свойство сохранять ощущение звука в течение 150 200 мсек после прекращения его действия послужило основанием для некоторых схем подавления импульсных помех: в момент прохождения импульсных помех приемник автоматически запирается.

Б. Частотный спектр и интенсивность помех

Напряжение помехи можно упрощенно рассматривать как периодическую функцию сложной формы и представлять суммой многих синусоидальных составляющих в виде

и= Ui sin (со. -f <Pi) -f t/a sin (2co + Ъ) + --- + п sin (ncot -f ф„),

где Ui, t/g, .... t/ - амплитуды гармонических составляющих с порядковыми номерами гармоник 1, 2, п и с соответствующими-частотами со, 2со...; ф^, фз, ф„-фазы колебаний.

Очевидно, чем больше похожа кривая напряжения помех на синусоиду, тем меньше количество составляющих гармоник, и амплитуды гармоник более высокого порядка будут намного меньше, чем у составляющей основной частоты. В кривой напряжения помехи сложной формы оказывается больше составляющих, каждая из которых имеет свою фазу колебания.

Если отвлечься от фазы колебания каждой составляющей напряжения помех и считаться лишь с ее частотой и амплитудой, то совокупность таких составляющих определит частотный спектр. Например, если помеха вызвана электромагнитными волнами, возбуждаемыми ламповым генератором, с несущей частотой и более слабо выраженными колебаниями высших гармоник, то частотный спектр гпс^ подобным показанному на рис. \, а. Здесь каждой

калГГ З^о- - соответствует

вертикальная линия, высотакоторой в выбранном масштабе равна

б



амплитуде данной составляющей напряжения помехи. В данрюм частотном спектре амплитуды составляющих убывают обратно пропорционально частоте (по гиперболическому закону).

При частотном спект1эе, показанном на рис. 1, а, можно определить напряжение помехи на частоте / , соответствующей одной из частот спектра, в виде

где А - постоянная величина, определяемая в зависимости от особенностей источника помех и расстояния от него до рассматриваемого

JLli


Рис. 1. Частотные спектры радиопомех: а - линейчатый с постоянно уменьшающейся амплитудой; б - линейчатый с непостоянным законом изменения амплитуды; е - сплошной спектр; е - переход линейчатого спектра в сплошной.

радиотехнического устройства, на которое воздействует помеха.

Во многих случаях линейчатый спектр помехи имеет вид, показанный на рис. 1, б, т. е. с непостоянным зак01юм изменения амплитуд составляющих колебаний помехи: на одной частоте амплитуда помехи больше, а на другой меньше. Такое изменение составляющих спектра может вызываться различными причинами, в том числе либо особенностями природы возник1Ювения помехи, либо наличием резонансных цепей в устройстве, со.чдающем помехи, которые усиливают составляющую помехи с резонансной частотой.

Частотный спектр источников помех, у которых явно выражен затухающий характер колебательного процесса, например у искровых разрядников, имеетвид примерно такой, как показано на рис. 1,б. Такие спектры называются непрерывными. Практически трудно выделить одну какую-нибудь составляющую спектра. Можно лишь .



измерить амплитуду помехи на данной частоте, если в измерительном устройстве будет приспособление для точного фиксирования этой частоты, т. е. если измерительное устройство будет обладать избирательными свойствами.

Если основная частота периодически повторяющейся по.мехи меняется, то одновременно будут соответственно меняться частоты всех гармонических составляющих и линейчатый спектр помехи переходит в непрерывный. Это можно иллюстрировать на спект1эе (рис. 1, г), где показано абсолютное изменение основной частоты помехи через Д/ . Для п-й гармоники отклонение частоты составит пА/о. Поэтому, начиная с гармоники, порядковый номер которой п ~ /р/2Д/о, спектр становится непрерывным.

Радиотехническое измерительное устройство, обладающее избирательностью (содержащее резонансные цепи), будет реагировать не на все составляющие спектра помехи,а только на те из них,которые окажутся в пределах полосы пропускания частот. Поэтому для относительно широкой полосы частот спектра можно считать действующее напряжение помех

fJn - JiУ At,

где Ui - действующее напряжение помех прн вполне определенной узкой полосе частот, например при А/ = 1 кгц; А/ - полоса частот пропускания измерительного устройства или радиоустройства, на которое воздействует помеха.

Такое определение напряжения помех дает воз,можность подсчитать действующее значение напряжения помех различных радиоустройств, подвергающихся действию одного и того же источника помех, и затем сопоставлять их с точки зрения помехоопасности.

Приведеирюе соотношение при определении напряжения помехи и„ удобно в случае воздействия промышленных помех, характерной особенностью которых является относительно низкая частота основного колебания (/с) частотного спектра помех. Этим, в частности, можно объяснить, что в коротковолновом диапазоне частот почти не ошущается действие промышленных помех. Отсутствие высокочастотных составляющих помех связано с указанным выше обстоятельством, что амплитуды гармонических составляющих спектра помех уменьшаются с увеличением порядкового гюмера гармоник, т. е. с частотой nfo-

Сказанным объясняется необходимость уточнения величины Ui в конкретной узкой полосе частот. Например, указывается t/j = 0,5 мкв/кгц в полосе частот от 50 до 60 кгц, В другой полосе частот величина t/j может оказаться большей или меньшей, т. е. характерна иная интенсивность помех.

В применении к радиоустройствам свысокочастотными сигналами, которые подвержены воздействию атмосферных помех, обычно указывается интенсивность помех в единицах напряженности электрического поля, создаваемого этими помехами в месте расположения радиоустройств. В таком случае чувствительность радиоприемников и интенсивность помех будут выражаться одними и теми же единицами. Если, например, напряженность поля помех Е„ = К мкв/м, то амплитуду помех, воздействующую на радиоприемное устройство, можно определить в виде

где йд - действующая высота антенны радиоприемного устройства.



Не исключена возможность исчисления действующего напряжения высокочастотных промышленных помех в тех же единицах, т. е определяя напряженность помех в мкв1м действующей высоты антенны. В качестве примера в табл. 2 приведены данные о напряженности радиопомех на разных диапазонах радиоволн в городской и сельской местностях.

Таблица 2

Диапазон радиоволн

Род местности

Средний уровень радиопомех {мкв/м) при ширине полосы пропускания частот:

600 гц

200 ац

Средние волны

Большой город.....

Средний город......

Сельская местность . . .

Короткие волны

Город......... .

Сельская местность . . .

В. Измерение уровня помех

Для измерения уровня радиопомех пользуются специальными измерительными приборами - измерителями помех ИП, представляющими собой высокочувствительные специальные радиоприемники, выполненные по супер гетеродин ной схеме. На выходе измерителя помех установлен градуированный в микровольтах ламповый вольтметр, который каждый раз перед измерением помех используется для контроля чувствительности ИП с помощью вмонтированного в прибор калибратора с шумовым диодом.

Действие такого калибратора сводится к тому, что напряжение шумов, создаваемое диодом в результате дробового эффекта при его работе в режиме насыщения, подается на вход ИП и устанавливается вполне определенный коэффициент усиления всего тракга приемного устройства, при котором обеспечивается нормальная чувствительность прибора в измеряемой узкой полосе частот пропускания.

Измеритель помех имеет стандартную антенну, полоса пропускания частот устанавливается с помощью имеющихся в приборе фильтров; дополнительным контролем для прослушивания шумов служит телефон. Основными параметрами ИП являются: диапазон частот, в пределах которого измеряется напряжение помехи; постоянная времени заряда и разряда детекторной цепи измерителя; его нормальная чувствительность; ширина полосы пропускания частот и тип измерительной антенны. Данные некоторых измерителей помех промышленного изготовления приведены в табл. 3.

Постоянные времени заряда и разряда детектора выбираются так, чтобы в телефоне прослушивался громко шум. Детекторы обеспечивают измерение почти амплитудного значения ( квазипикового } напряжения помех.



Таблица 3

Измерители помех

Параметры измерителей

ИП-12 ИП-15

помех

ИП-14

ИП-18

ИП-21

0.16Ч-20

16-Ы50

1504-400

2004-1000

Полоса пропускания, кгц

Чувствительность, мкв .

Пределы измеряемых на-

пряжений и уровней по-

14-10

14-10 =

14-10*

24-10

лей, мкв.........

Постоянная времени, мсек:

заряд детектора ....

разряд детектора . . .

Антенна.........

Штырь

Указанные измерители помех, как упоминалось выше, служат для измерения напряженности поля помех. Ими же можно поль.чо-ваться и для измерения уровня помех в цепи источника тока, в част-


Рис. 2. Схема измерения напряжения помех в цепи источника, создающего noiwexn при подключении его к сети перемеирюго тока.

ности, в сети переменного тока. Для этих целей используется схема рис. 2. В этой схеме ИП поочередно переключается на сопротивления R = 150 ом, включенные в каждую фазу сети относительно земли. Заграждающие фильтры LC настраиваются в резонанс с основной частотой, на которую настроен измеритель помех и на которой производится измерение. Конденсаторы С =0,1 мкф устраняют



возможность короткого замыкания сети через цепи измерителя помех. В качестве измеряемого источника помех может быть электоо-двигатель, рентгеновская аппаратура с выпрямителем и т. д.

Измерение уровня помех, создаваемого различными источниками помех, можно нормировать по двум показателям: а) по напряженности электрического поля помех Е, мке/м, замеренной ИП с антенной на заданном расстоянии от источника помех; б) по напряжению помех t/n, мкв, измеренному ИП с непосредственным включением его в схему, аналогичную схеме рис. 2.

Расстояние, при котором измеряется напряженность поля помех, оговаривается в нормах предельно допустимых значений помех особо. Например, при измерении помех высокочастотных промышленных установок это расстояние равно 50 м от источника помех; при измерении помех от автомобильных двигателей и тракторов расстояние устанавливается равным I -i- 3 м.

Измеренные напряжения или напряженность поля помех у различных источников должны быть не выше предельно допустимых норм, указанных для некоторых из иих в табл. 4.

Таблица 4

Источники помех

Нормы предельно допустимых промышленных помех (не более, мкв) при частотах {Мгц):

:2о

204-2,5

2,5-0,5

o;s-o,i5

В

Е

В

В

Высокочастотные установ-

ки промышленного примене-

ния .............

1000

Высокочастотные медицин-

ские установки.......

Электротранспорт и свя-

занная с ним сигнализация

Система зажигания двига-

, телей внутреннего сгорания.

в том числе автотранспорт

Газосветные и люминес-

центные лампы.......

Подъемники электрические

Электрические двигатели.

генераторы, вибропреобразо-

ватели и источники электро-

питания мощностью;

до 0,5 кет.......

свыше 0,5 кпт.....

Очевидно, что эти данные могут служить для ориентировки конструктора радиоустройств в вопросах о необходимости той или иной защиты от радиопомех.



г. Пути проникновения помех в радиоустройство

Пути проникновения радиопомех в радиоустройство могут быть самыми разнообразными и зависят они от особенностей источника помех и того радиотехнического устройства, на которое воздействует помеха. Наиболее целесообразно рассматривать пути проникновения радиопомех для частных случаев. Некоторые такие случаи проникновения высокочастотных помех, воздействующих на радиоприемник, схематически показаны на рис. .3.


Сев

[Приетик

Приемник

6s t,

wpuenHUK\-I помех

(сеть)

Сев

Рис. 3. Некоторые возможные пути проникновения внешних высокочастотных помех в радиоприемник.

Если имеет место высокочастотная помеха от мешающей радиостанции, то она проникает вместе с полезным сигналом через входные цепи радиоприемного устройства за счет воздействия электромагнитного поля помех на антенну. Точно также воздействуют на вход радиоприемника все другие высокочастотные помехи, создаваемые различными источниками помех в окружающем пространстве и сравнительно недалеко расположенных от радиоустройства. При этом любой провод, в том числе трамвайно-траллейбус-ные и телефонно-телеграфные линии, проходящие вблизи исгочника помех, становятся вторичными излучателями помех. Помехи высокой частоты распространяются вдоль проводов на большие расстояния, так как потери энергии, помех вдоль проводов значительно меньше потерь при распространении электромагнитных волн помехи в окружающем пространстве. Более того, если при распространении помехи вдоль проводов вся энергия ее передается в одном направлении, то при распространении по окружающему пространству происходит рассеи-



1 2 3 4 ... 11

Яндекс.Метрика