Тема: Защита от электромагнитных влияний на высоких частотах

Постановка задачи: какое отличие мероприятий по защите кабелей, работающих на ВЧ от мероприятий по защите кабелей, работающих на НЧ.

1. На ВЧ действуют комплексные электромагнитные связи, на НЧ – присутствуют только электрические (ёмкостные) связи.

2. В области ВЧ на дальнем конце цепи, подверженной влиянию, ток магнитной компоненты противоположен току электрической компоненты. Величины этих токов соизмеримы. В отличие от этого в области НЧ токами магнитной компоненты можно пренебречь.

3. Симметрирование кабелей на НЧ, основанное на включении конденсаторов, устраняет только ток электрической составляющей.

4. Конденсаторное симметрирование, использованное в области НЧ нельзя применять на ВЧ, т.к. это приведёт к увеличению электромагнитного влияния.

Вывод: в области ВЧ необходимо компенсировать ток электрической и магнитной компоненты. Это достигается использованием контура противосвязи. Основное назначение контура противосвязи – создание тока, равного по величине и противоположного по фазе току, возникающему за счёт естественной электромагнитной связи.

Пояснение – на рисунке.

F – вектор тока помех;

F_k – контур противосвязи.

При введении F_k в приёмнике будут отсутствовать помехи.

Задача: необходимо определить параметры и место включения контура противосвязи.

Два основных способа определения параметров контура противосвязи:

· по характеристике защищённсти

· по комплексным электромагнитным связям

Эти методы дополняют друг друга.

1. По характеристикам защищённости

Основан на измерениях; нужно иметь смонтированный усилительный участок кабельной магистрали. С помощью специальных измерительных приборов: комплект ВИЗ-2А – визуальный измеритель защищённости или ИКС-600 – измеритель комплексных связей. Используя эти комплекты, определяют значение переходного затухания на ближнем (A₀), дальнем (A_l) концах и защищённость (A_З) и сравнивают с нормами.

Если переходное затухание меньше нормы, то включают контур противосвязи.

Контур противосвязи – набор сопротивлений и ёмкостей, причём вначале используют переменные сопротивления и ёмкости.

Пример:

Меняя значение ёмкостей и сопротивлений, добиваются нормированных величин переходного затухания, причём т.к. переходное затухание с ростом частоты в симметричных кабелях уменьшается, основным является определение нормирующих величин в области ВЧ.

Если мы определим параметры контура противосвязи на ВЧ, на более низких частотах мы всегда уложимся в норму.

Спектр К60 – 252 кГц, ВИЗом определяют A_перех на f=252 кГц.

Аппаратура на 120 каналов – до 550 кГц, используют ИКС-600.

Недостатки – необходимо иметь уже смонтированную кабельную магистраль.

Преимущество метода – можно определить конкретное значение переходного затухания, которое будет учитывать все неоднородности кабеля, который используется на данной магистрали.

2. По комплексным электромагнитным связям.

Этот метод используют на стадии проектирования. Определяют параметры контура противосвязи по комплексным электромагнитным связям. Этот метод основан на расчётах.

Для использования этого метода необходимо иметь значения электрических связей K₁₂ и магнитных составляющих Z₁₂.

Зная все эти комплексные параметры, строим мост электромагнитных связей. Покажем построение моста на примере одной четвёрки.

Между цепями кабеля существуют комплексные сопротивления.

За счёт наличия комплексных электромагнитных связей вектор электромагнитного воздействия может находиться в любом квадранте комплексной плоскости.

Для того, чтобы получить значение этого вектора, записывается уравнение с учётом всех составляющих между жилами.

Проанализируем это выражение:

1. оно комплексное, поэтому выделяют реальную и мнимую части.

2. в зависимости от соотношения реальной и мнимой частей, вектор электромагнитной связи может находиться в любом квадранте комплексной плоскости.

а) F=A+jP

Если A>0 и P>0 – вектор расположен в первом квадранте. Компенсация электромагнитного влияния: вектор контура противосвязи должен находиться в третьем квадранте. Для получения Fk (вектора компенсации) мы должны увеличить электромагнитные связи цепей, которые находятся во II квадратной скобке, а это значит, что контур противосвязи может быть включен между жилами 1-4 или 2-3.

б) F=–A–jP Для компенсации нужно увеличить значение I квадратной скобки или включить контур противосвязи между жилами 1-3 или 2-4.

в) F=A–jP

Для образования вектора F_k нужно увеличить значение электромагнитных связей в I квадратной скобки и увеличить реактивную составляющую II квадратной скобки, а это означает, что контур противосвязи включаем между 1-3 и 1-4 жилами.

г) F=–A+jP

Для образования вектора компенсации во 2-м квадранте мы должны увеличить значения электромагнитных связей во II квадратной скобке.

Конкретные значения сопротивлений и ёмкостей контура противосвязи зависят от соотношений электрической и магнитной составляющих влияния, а также от частотного диапазона.

Зависимость соотношений электромагнитных связей в спектре частот

Вектор естественной электромагнитной связи может занять в зависимости от частотного диапазона любое положение на комплексной плоскости. Его значение также зависит от того, где определяется электромагнитная связь, в какой точке линии.

Вначале рассмотрим электромагнитную связь на ближнем конце. Зафиксируем частоту влияния.

Справедливо только на ближнем конце.

Дальний конец: эффект перестановки – первая цепь влияет вторую.

Годограф – частотная зависимость электромагнитных связей.

Из анализа годографов следует, что найти (определить) вектор компенсации на ближнем конце линии из-за сложности годографа трудно, поэтому принято компенсировать электромагнитную связь на дальнем конце и включать контур противосвязи только на дальнем конце линии.

Лекция № 9