• источника помех;
• восприимчивого к помехам элемента;
• пути, по которому передается шум от источника помех к восприимчивому к помехам элементу.
Проявления EMI. Может возникнуть обманчивое впечатление, что электромагнитные помехи существуют только в замкнутом пространстве электронных устройств. Однако это далеко не так. Насколько недальновидно и порой опасно может быть пренебрежение нормами соблюдения электромагнитной совместимости, можно убедиться на нескольких приведенных ниже примерах влияния EMI:
• автопилот, изменяющий курс на 180° при работе сотового телефона;
• искажение изображения или звука телевизионного приемника при работе пылесоса;
• шумы или фоновые разговоры, иногда слышимые при работе телефона;
• прием сигналов радиостанций спикерфоном;
• потрескивание или фоновый шум, слышимые в автомобильном радиоприемнике при пе-
ресечении автомобилем зон мачт радиотрансляции или высоковольтных линий;
• электрический удар, ощущаемый человеком, вследствие электростатического разряда,
формирующегося в приборах, несущих высокоэнергетические потенциалы (например,
мониторы компьютеров);
• блокирование компьютеров или телефонного оборудования при электростатическом
разряде с ножки стула, расположенного поблизости.
Если в бытовых условиях подобные вторжения электромагнитных шумов могут вызвать раздражение, в коммерческих и специальных коммуникационных системах такие явления могут приводить к крупным финансовым потерям и даже технологическим катастрофам.
Виды EMI. В феномене EMI участвуют три группы объектов и явлений (табл. 40):
Таблица 40. Объекты и явления, участвующие в феномене EMI
Источники наведенных и излученных помех
Коммуникации
Передатчики
Радары
Телеметрия
Навигация
Двигатели
Коммутаторы
Силовые линии
Источники, передающие или распространяющие помехи
Нарушения разделения сред
Дефекты систем экранирования
Некачественная фильтрация
Неправильное заземление
Силовые линии
Входная/выходная проводная сеть
Принимающие или чувствительные элементы
Приемники (все типы)
Чувствительные электронные
компоненты
Релейное оборудование
Организм человека
(биологический риск, влияние
на человека)
EMI могут быть искусственного и естественного происхождения.
К естественным источникам EMI можно отнести атмосферные грозовые явления и разряды молний.
Источники EMI искусственного происхождения - это электросиловые установки (преобразователи, трансформаторы, генераторы), электроника связи (вещание - AM, FM, VHP или UHF; навигационная, телефонная, радиосвязь, спутниковая), электроприборы, промышленное
оборудование, флуоресцентные лампы.
Источники EMI также подразделяются на внешние и внутренние (табл. 41):
Таблица 41. Типичные источники EMI
Типичные внешние источники EMI
Радиопередатчики
Портативные передатчики
Силовые линии
Радары
Сотовые телефоны
Системы зажигания двигателей
Молнии
Электростатические разряды (ESD)
Электродвигатели
Дроссели
Типичные внутренние источники EMI
Источники питания
Выпрямители
Осцилляторы
Цифровые часы
Силовые кабели
Проводные и кабельные сети
Контроль внешних источников EMI в большинстве случаев затруднен, поэтому при создании коммуникационных систем необходимо обеспечение мер защиты.
Внутренние источники EMI обычно проще контролировать, так как есть возможность уменьшения эмигрирующей способности источника. Длинные отрезки неэкранированных проводников подвержены воздействию внешнего шумового излучения вследствие особенности их поведения в качестве антенн; проводник, несущий шумовой сигнал, может наводить шум в близлежащих проходящих проводниках. Телекоммуникационная проводная сеть также может нести в себе EMI, генерированные внешними источниками, и переизлучать или наводить шум EMI в других проводниках.
EMI и каблирование
При проектировании распределительных систем учет потенциальных источников электромагнитных помех должен быть главным критерием при выборе типов горизонтального каблирования и конфигурации горизонтальных трасс.
Кабели как генераторы EMI
Основными генераторами и приемниками EMI являются электрические кабели. В качестве генераторов они эмиттируют электромагнитный шум, который может быть абсорбирован
следующими элементами:
• телекоммуникационными и силовыми линиями;
• источниками питания;
• радио и телевизионными приемниками;
• компьютерами;
• телекоммуникационными системами и системами передачи данных;
• антеннами.
Восприимчивость кабелей к EMI. Кабели восприимчивы к абсорбированию шума от близлежащих источников. Передача шума может происходить по одному или нескольким путям. Шум может передаваться излучением, по проводящим каналам, а также с помощью индуктивного и емкостного наведения.
Экранирование и заземление экранов кабелей и оборудования является методами, используемыми для подавления или предотвращения электрического шума. Неправильное заземление и экранирование может даже увеличивать восприимчивость к EMI.
Одним из способов избежания влияния электромагнитных помех является поддержание
физического разделения возможных источников EMI и телекоммуникационных кабельных систем.
При проектировании распределительных систем рекомендуется не использовать совмещенные кабельные трассы для распределения телекоммуникационных и силовых сетей, хотя это и может быть разрешено некоторыми строительными инструкциями. При использовании совмещенных трасс силовые и телекоммуникационные кабели должны быть разделены заземленным металлическим барьером.
Несмотря на то, что экранированный кабель является традиционным решением для зданий с высокими уровнями EMI (например, производственные помещения с большими индуктивными нагрузками), неэкранированные кабели "витая пара" (DTP) обеспечивают такую степень невосприимчивости к помехам, которая делает применение экранирования ненужным в
большинстве электромагнитных сред. Консультации с производителями кабеля и соблюдение
требований и правил, содержащихся в инструкциях по монтажу, позволяют определить уровень невосприимчивости к шумам, присущий различным видам кабелей UTP [23].
Электромагнитная совместимость (ЕМС)
Электромагнитная совместимость подразумевает проектирование электрических или электронных приборов, оборудования и систем с целью обеспечения невозможности влияния электромагнитной энергии, генерируемой одним устройством, на работу другого. ЕМС также означает способность устройства функционировать без распространения нежелательных EMI в окружающую среду, или быть невосприимчивым к внутренним или внешним шумам с нежелательным влиянием. Электромагнитная энергия, генерируемая оборудованием, в общем случае носит название "излучение", а способность оборудования противостоять электромагнитным возмущениям называется "невосприимчивостью". Термин "электромагнитная восприимчивость" имеет смысл, противоположный невосприимчивости.
Основы философии ЕМС
ЕМС может интерпретироваться как определение компромиссного уровня электронного шума. Телекоммуникационные системы работают должным образом в своей, предназначенной для них, электромагнитной среде. В то же время телекоммуникационные системы не должны вызывать проблем, связанных с явлением EMI, у своих электронных соседей. Значительная часть выполнения условий ЕМС зависит от следующих положений:
• Все проблемы EMI объясняются с помощью основных законов физики: проблема EMI -
это ВСЕГДА проблема электрической цепи.
• Реальная задача заключается в уменьшении тысяч возможных комбинаций EMI и ЕМС
до количества, поддающегося контролю.
• Даже при хорошем выполнении проектирования и монтажа системы EMI могут все-таки
проявляться - как исключение из правил. Это происходит из-за того, что EMI часто воз-
никают в "скрытых схемах" или распространяются по "неучтенным" путям.
• От влияния EMI очень легко избавиться, как только найдена их основная причина.
• EMI является субпродуктом развития технологий.
• Соблюдение требований ЕМС часто включает в себя учет при проектировании причин и
источников помех, которые могут, а может быть и нет, возникнуть позднее. Бывает так,
что одни и те же методы ЕМС будут функционировать хорошо в одном месте и с позо-
ром "проваливаться" в другом.
• ЕМС включает в себя элемент вероятности. Каждая телекоммуникационная система и ее
местоположение отличается от других систем. Важно не быть введенным в заблужде-
ние, когда методы ЕМС дают различные результаты в разных системах и разных местах
установки систем.
Основные требования по обеспечению ЕМС
Для обеспечения электромагнитной совместимости необходимо использование металлических трасс для прокладки силовых линий. Фидер, обслуживающий здание и проводники локальных сетей, питающих телекоммуникационные системы, должны быть полностью скрыты в металлических кондуитах, проходящих в капитальных стенах. Желательно, чтобы для каждой
локальной сети использовался отдельный кондуит.
Металлические кондуиты должны использоваться и для телекоммуникационных сетей.
Рекомендуется использовать металлический кондуит при прохождении вблизи от силовых линий. Сигнальные проводники не должны располагаться в одном кондуите с силовыми проводниками. Нельзя использовать изолированные цепи заземления за исключением случаев, когда это является требованием производителя оборудования. Должно выдерживаться адекватное физическое разделение источников шума и чувствительного телекоммуникационного оборудования. Должны использоваться устройства защиты от пиковых бросков, происходящих в момент выключения индуктивных приборов. Устройства для защиты от внешних источников пиковых помех должны располагаться как можно ближе к этим источникам.