Измерение параметров электромагнитной совместимости. Измерение напряженности электромагнитного поля

Глава 8

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств является одной из важнейших проблем современной техники. Стандарт на термины и определения в области электромагнитной совместимости определяет электромагнитную совместимость как способность радиоэлектронных средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным средствам. Электромагнитной помехой называют нежелательное воздействие электромагнитной энергии, которое ухудшает, либо может ухудшить, показатели качества функционирования аппаратуры. Электромагнитная помеха в полосе радиочастот называется радиопомехой.

В зависимости от источника возникновения, различают радиопомехи естественного происхождения, индустриальные радиопомехи и радиопомехи от излучения радиоэлектронных средств. Естественные радиопомехи образуются в результате теплового излучения Земли, ее атмосферы, а также в результате галактических или солнечных излучений. Естественные радиопомехи возникают при грозах, магнитных возмущениях ионосферы и других явлениях.

К индустриальным помехам относятся излучения, возникающие при работе электротехнических устройств, высокочастотных установок, систем зажигания транспортных средств, электронно-вычислительных машин. К индустриальным радиопомехам относят также излучения от внутренних частей и блоков радиоэлектронных и других устройств: генераторов строчной развертки, импульсных блоков питания и т.п.

Наиболее распространенными радиопомехами, с которыми приходится встречаться при решении вопросов электромагнитной совместимости, являются излучения передающих устройств. По интенсивности воздействия на радиоэлектронные средства помехи подразделяют на допустимые и недопустимые. Нормативная документация на уровне международных и государственных стандартов регламентирует нормы на различные параметры, характеризующие как помехозащищенность радиоэлектронной и иной электронной аппаратуры от внешних помех, так и на параметры, характеризующие помехи со стороны аппаратуры работе других технических средств.

Нормативной документацией также регламентированы методы измерения параметров при испытаниях и эксплуатации радиоэлектронных и электронных средств и устройств.

Комплекс измерительных задач, возникающих при решении проблемы электромагнитной совместимости, достаточно широк, В него входят: измерение спектральных параметров излучений, измерения параметров и характеристик побочных излучений радиопередающих устройств; напряженности электромагнитного поля; частоты и стабильности частоты; диаграмм направленности антенн, измерения уровней помех различного происхождения и др. При этом, однако, перечень основных измеряемых электрических величин невелик. Это частота, напряжение, ток, мощность, общие принципы и методы измерения которых рассмотрены в предыдущих главах (кроме измерения мощности). Одно из главных мест при измерении электромагнитной совместимости занимает измерение напряженности электромагнитного поля.

8.2. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Электромагнитные волны, излучаемые антенной передатчика, помехи излучаемые аппаратурой и другими источниками и распространяющиеся земным лучом, на достаточно большом расстоянии от источника можно рассматривать в первом приближении как плоские волны, поляризованные в вертикальной плоскости. Электромагнитное поле плоской волны характеризуется системой трех взаимно перпендикулярных векторов Е, П, Н (рис. 8.1), где Е — вектор напряженности электрического поля; Н - вектор напряженности магнитного поля; П — вектор плотности потока мощности (вектор Пойнтинга), указывающий направление распространения электромагнитных волн. Численные значения этих векторов однозначно связаны между собой соотношениями Е / Н = 120, П = Е∙Н.

Следовательно, при измерениях напряженности электромагнитного поля достаточно измерить только одно из значений — Е, Н или П.

Напряженность электромагнитного поля принято оценивать по величине вектора электрического лоля Е и измерять его в вольтах на метр (мВ/м, мкВ/м). В диапазоне сантиметровых волн напряженность поля более удобно определять по плотности потока мощности и измерять в ваттах на квадратный метр (Вт/м²).

Методы измерения напряженности поля зависят от величины измеряемого поля. Для измерения напряженности сильных полей используется метод непосредственной оценки, т.е. прямого измерения ЭДС, индуцированной в приемной антенне. Напряженность слабых электромагнитных полей измеряется методом сравнения ЭДС, индуцированной измеряемым полем в приемной антенне с напряжением той же частоты, вводимым в антенну от калибровочного генератора сигналов.

Рис. 8.1. Электромагнитное поле плоской волны

В комплект приборов для измерения напряженности поля входят специальные измерительные антенны. При измерениях на частотах ниже 30 МГц применяют рамочную