Электромагнитная совместимость в РЭС.
(EMC – Electromagnetic compliance)
Электромагнитная помеха (ЭМП) – это электромагнитный, электрический или магнитный процесс, создаваемый любым, в том числе природным источником в пространстве или в проводящей среде, который не желательно влияет или может влиять на полезный сигнал при его приеме, передаче или преобразовании.
Виды: ЭМП создаваемая в пространстве называется излучаемой, ЭМП создаваемая в проводящей среде называется кондуктивной, непреднамеренная электромагнитная помеха – НЭМП.
Рецептор – любое техническое устройство, реагирующее на электромагнитный полезный сигнал или помеху.
Радиочастотный ресурс (РЧР) – совокупность возможных для использования радиочастотный электромагнитных полей, создаваемых с целью передачи, приема информации или энергии.
Виды электромагнитных помех.
1. Индустриальные – относятся к классу помех от электротехнических, электронных и радиоэлектронных устройств используемых в быту, промышленности, медицине, транспортных объектах и т.п. (электродвигатели, ЛЭП, контактна сеть электротранспорта, сварочное оборудование, импульсные источники питания). Данный вид помех обычно проявляется в виде импульсных процессов.
Характеристикой индустриальных помех является степень импульсности 
, 
- малая импульсность, 
- большая импульсность
Проявляют себя в частотном диапазоне от десятков герц до ГГц, а в некоторых случаях и выше.
2. Естественные помехи – относятся к классу помех, обусловленных природными физическими процессами в виде электромагнитных излучений. К ним относятся атмосферные помехи, порождаемые атмосферными явлениями (гроза) и космический шум, создаваемый солнцем и звездами. К естественным помехам так же относится электростатическая помеха, возникающая в следствии электризации элементов конструкции РЭА.
|
|
Ближняя и дальняя зона. При расчете ЭМП вводятся понятия ближней и дальней зоне. Пусть имеется источник помех с частотой f. Тогда длинна волны 
. Пусть r – расстояние от источника помех до рецептора, тогда 
- ближняя зона, 
- дальняя зона, 
- промежуточная зона. В ближней зоне электромагнитное поле имеет преимущественно электрическую или магнитную составляющую и расчет помех проводится или по электрическому, или магнитному полю. В промежуточной зоне формируется электромагнитная волна, а в дальней зоне электромагнитная волна сформирована в виде плоской волны и расчет помех осуществляется по электромагнитному полю.
- волновое сопротивление пространства в дальней зоне, E и H – напряженности электрического и магнитного полей.
В ближней зоне: 
, в дальней зоне: 
.
Классификация помех.
ВЧ помехи (f > 9 кГц), НЧ помехи (f < 9 кГц).
Непрерывная помеха – помеха, уровень которой не уменьшается ниже определенного порогового значения за время не менее 1 секунды.
Длительная помеха – помеха, время действия которой больше 1 секунды.
Кратковременная помеха – помеха, время действия которой меньше 0.2 секунды.
Редкоимпульсная помеха – помеха, время действия которой разделено промежутками времени более 1 секунды.
Перенапряжение – помеха, создаваемая переходным процессом изменения напряжения в сети питания, когда по крайней мере в одном полупериоде амплитуда напряжения становится больше максимально допустимой.
|
|
Рис.1.
Провал напряжения – процесс, обратный перенапряжению.
Рис.1`.
Индуцированная помеха – внутри аппаратурная помеха, создаваемая полем электрической или магнитной индукции в элементах устройства при наличии их емкостной или индуктивной связи с внутренним источником помехи.
Экранирование электромагнитного поля.
Экранирование является конструкторским способом ослабления электромагнитного поля помех в пределах определенного пространства.
Коэффициент экранирования 
- отношение напряженности поля в какой либо точке защищаемого пространство при наличии экрана к той же точки пространства при отсутствии экрана. Эффективность экранирования: 
.
Электромагнитный экран так же отражает электромагнитную волну. Степень отражения характеризуется коэффициентом отражения: 
.
Рассмотрим падение электромагнитной волны на плоский экран.
Рис.2.
Запишем уравнения Максвелла для данной волны и экрана:
; 
; 
Решая уравнения Максвелла для диэлектрика-металла можно определить амплитуду падающей и отраженной волны. Из решений уравнений Максвелла найдем волновое сопротивление диэлектрика и металла.
; 
Для вакуума: 
; 
Из решений уравнений Максвелла следуют коэффициенты экранирования и отражения: 
; 
Где 
- коэффициент распространения электромагнитной волны в металле, ch – гиперболический котангенс, th – гиперболический тангенс.
Расчетная формула магнитного экранирования
Где 
– затухание за счет поглощения вызванного тепловыми потерями вихревых токов.
|
|
, 
, 
– затухание за счет отражения ЭМ энергии от границы раздела диэлектрик-экран.
– затухание ЭМ энергии за счет внутренних переотражений в экране.
Для квази-электростатического поля данное выражение можно упростить:
Эффективность экранирования возрастает с увеличением проводимости экрана и его толщины и уменьшается с ростом частоты воздействующего квази электростатического поля. При этом эффективность экранирования не зависит от магнитной проницаемости экрана. Так как проводимость немагнитных металлов выше проводимости магнитных, то квазиэлеткростатическое поле лучше экранируются немагнитными металлами.
Аналогичное преобразование можно сделать для квазимагнитостатического поля:
Плоский экран, немагнитный металл:
Плоский экран, магнитный металл:
, где 
– радиус, половина ширины экрана.
Цилиндрический экран:
Сферический экран.
