Введение к работе
Акт. уальность темы. В настоящее время, в связи с быстрым развитием радиоэлектронных средств / РЭС /, особую актуальность приобрела проблема пх электромагнитной совместимости / ЭМС /. Эта проблема охватывает широкий круг вопросов и ей посвящено значительное количество- публикаций.
Одной из' составных частей указанной общей проблемі является проблема ЭМС блоков и узлов, входящих в РЭС, или так называемая Енутриаппаратурная'ЗМС. Возникновение этой частной проблещи обусловлено реально существующим влиянием блоков и узіов РЭС друг на друга. Пренебрежение таким влиянием приводит во многих случаях г. снизенип эксплуатационных характеристик или дазе потере работоспособности РЭС.
В номенклатуре РЭС, производимых в настоящее время, вазноа место занимает бытовая радиоприемная и звуковоспроизводящая аппаратура / ЕРПЗА /, которая выпускается, как правило, крупными сериями. Она долзна обеспечивать высокое качество приема и звуко-воспрспзведения сигналов, а такзе удобство пользования.
Однако, по мере усложнения комбинированной ЕРША / КЕРПЗА / высоких групп сложности, введения в нее блоков и узлов, обеспе-чивающнх новые эргономические СЕОйстЕа, разработчики сталкиЕгятся со все большими трудностями, связанными с ЭМС. Опыт разработка КЕРПЗА млесового спроса показывает, что обеспечение ЭМС Еажно и в этом случае.
В литературе по проблеме Енутриаппаратурной ЭМС многие специфические для проектирования КЕРПЗА вопросы не рассматриваются или рассматриваются недостаточно. В результате, некоторые из блоков и узлов, разработанные в условиях недостатка информации об ЭМС, оказываются малопригодными для применения в КЕРПЗА.
Практика показывает, что наиболее чувствительной и подвертсен-ной действию посторонних электромагнитных полей частью КЕРПЗА является высокочастотный тракт радиоприемного устройства / F4T РПУ /, а такие блоки и узлы, как: усилитель сигналов звуковой частоты / УСЗЧ /, блок питания / ЕП /, магнитофонная панель / МП /, различите цифровые блоки управления и индикации / ЦБУИ / представляют собой существенные источники помех для него.
Исходя из этого, работу по исследованию ЭМС блоков и узлов КЕРПЗА целесообразно разделить на следующие основные направления: ЭМС УСЗЧ и ВЧТ РПУ, ЭМС БП и БЧТ РПУ, ЭМС ПБУИ и ВЧТ РПУ, ЭМС Ш
и ВЧТ РВУ, применение электромагнитного экранирования для обеспє чения ЭМС блоков и узлов КБРПЗА.
Исследования этих вопросов посвящена данная работа.
Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертационной работы является создание теоретически обоснованных методов проектирования блоков и узлов КЕРПЗА, обеспечивающие их внутриаппаратурную электромагнитную совместимость. Для достижения цели в данной работе решаются следующие задачи:
определение основных источников и рецепторов помех в КБРПЗА;
проведение исследований механизмов генерации радиочастотных электромагнитных полей блоками и узлами КБРПЗА;
разработка и теоретическое обоснование методов обеспечения электромагнитной совместимости блоков и узлов КЕРПЗА;
разработка методов метрологического контроля внутриаппара-турной ЭМС блоков и узлов КБРПЗА.
Методы исследований. Для достижения поста ленной цели применены методы исследований, включающие: математический аппарат решения дифференциальных уравнений, спектральный анализ, теорию электромагнитного поля, моделирование процессов на ЭВМ.
Научная н о в и 8 н а проведенных в диссертационной работе исследований.заключается в следующем.
Определены основные внутриаппаратурные источники и рецептор: помех,вызывающих снижение качества приема и звуковоспронзведени сигналов в КБРПЗА.
Теоретически и экспериментально исследованы физические процессы, обуславливающие генерацию радиочастотных электромагнитны полей УСЗЧ, БП, ЦБ/И, Ш.
Рассмотрен ряд малоисследованных вопросов применения электр магнитного экранирования для обеспечения ЭМС блоков и узлов КБРПЗА.
Разработаны и теоретически обоснованы методы проектирования позволяющие обеспечить ЭМС блоков и узлов КБРПЗА.
Разработаны методы метрологического контроля внутриаппара-турной ЭМС блоков и узлов КБРПЗА.
Научная новизна подтверждается наличием двух авторских свидетельств на изобретенил.
Практическая ценность диссертацион-
юй работы состоит в следующем.
Разработаны метода расчета, позволяющие на ранних стадиях проектирования оценить 3"С блоков и узлов КБРПЗА.
Разработаны практические рекоыендацзи, применение которых юзволяет репить задачи, связанные с обеспечением ЗІІС ВЧТ РПУ і УСЗЧ, БП, ЦБУИ, т.
Разработана инженерная методика расчета эффективности экранирования коробчатых экранов с отверстиями и без них.
Предложен ряд конкретных устройств,' применение которых юзволяет обеспечить Э!ЛС блоков и узлов КБРП31.
Разработана установка д практическая методика для метрологического контроля ЗНЗ блоков и узлов КЕРПЗА.
Основные положения диссертационной работы, представляемые л защите.
1. Основными рецепторами радиочастотных пс:гох, созгаває:ліі
блокада и узлам КБРЛЗА, является антенные цепа л, в особенности,
встроенные магнитные антенны, прнменяеыыэ в переносной и стаци
онарной аппаратуре для приема радиовещательных сигналов в диа
пазонах ДВ, СВ. Осноеныш источниками радиочастотных электромаг
нитных полей / ЗМП / в блоках и узлах КБРПЗА являотся раыкл, об
разованные печатными и наЕОСньая проводниками, а таете радиоэле
ментами, в которых существует изменения токов.
Радиочастотные составляющие генерируемых Э?Ш, которые ио-гут оказать существенное влияние на ВЧТ РПУ, имеэт длины волн, много большие, чем геометрические размеры цепей рассматриваемой аппаратуры, поэтому при исследовании ЭМС блоков и узлов, входящих в ее состав,- данные Э!Ш медно считать квазимагнитостатачес-
КИМИ.
Наиболее эффективным л целесообразный методом обеспечения ЗМС блоков и узлов КБРПЗА и БЧТ РПУ следует считать снизение уровней радиочастотных спектральных состаЕлягплх Э1Ш / РЧСС ЭМП /, генерируемых источниками помех, до значений, прз которых их влияние на радиоприемный тракт окажется пренебрежимо малым, то есть подавление помех в источниках их возникновения.
2. Метод исследования явления генерации радиочастотных
Э!Ш блоками и узлами KEFH3A, основанный на анализе переходных
процессов с помощью дифференциальных уравнений на основе кусоч
но-линейной аппроксимации характеристик полупроводниковых при
боров,, позволяет решить ряд задач, связанных с обеспечением ЭИС
этих блоков и узлов.
3. В бестрансформаторных двухтактных оконечных каскадах
/ ДОК / УСЗЧ, работающих в режимах В или АВ, возникают переходные процессы, которые приводят к появлению коммутационных искаке-ний и расширению спектров генерируемых ЭМП до частот, соответствующих радиовещательным диапазонам ДВ, СВ. Воздействие этих ЭМП на БЧТ РЛУ приводит, в ряде случаев, к снижению чувствительности либо самовозбуждению устройств.
В ДОК УСЗЧ, выполненных на биполярных транзисторах, возникновение коммутационных искажений связано с процессами накопления и рассасывания избыточных зарядов в базовых областях транзисторо
В ДОК УСЗЧ, построенных на мощных МДП-транзисторах, аналогичные процессы практически отсутствуют, вследствие чего коммута ционные искажения и уровни РЧСС генерируемых ЭМП существенно меньше, чем соответствующие показатели для каскадов, выполненных на биполярных транзисторах. Поэтому применение МДП-транзисторов в ДОК УСЗЧ является, с точки зрения ЭМС, предпочтительным.
Для уменьшения уровней РЧСС ЭШ, создаваемых ДОК, необходим минимизировать площади контуров, елементами которых являются транзисторы гтих каскадов, при соблюдении равенства данных площ: дей, а также ограничивать диапазоны воспроизводимых частот УСЗЧ при совместной работе с радиоприемными АМ-трактами до значений, характерных для указанных трактов. Кроме того, для уменьшения уровней РЧСС ЭМП, создаваемых ДОК, которые выполнены на биполярных транзисторах, целесообразно увеличивать значения сопротивлений источников сигналов.
4. Генерация РЧСС ЭШ блоками питания, сбдержащими сетевые
трансформаторы, диодные выпрямители и схемы стабилизации непре
рывного регулирования, обусловлена наличием переходных процес
сов, сопровождающих работу указанных выпрямителей. Эти процессы
могут быть апериодическими или колебательными.
Снижение уровней РЧСС ЭШ, создаваемых данными устройствам может быть достигнуто путем увеличения постоянных времени базов цепей запертых диодов и оптимизации топологии печатных плат.
Применение импульсных Ш в КБРПЗА в принципе возможно, но требует использования специальных мер для обеспечения ЭМС, кото рые разработаны в настоящей диссертационной работе.
5. Разработанный метод определения оптимальных значений ча
тот генераторов стирания и подмагничивания / ГСП / магнитофоннь
панелей позволяет обеспечить устранение интерференционных помез
вызванных воздействием Ш на БЧТ РЛУ. В КБРПЗА 0-й и 1-й
рули сложности целесообразно применение предложенного в диссер-ации автоматического устройства для устранения интерференцион-шх помех / Ш /.
6. Метод определения эффективности экранирования, основан-шй на аналогии уравнений, которые описывают распространение мс— югармонической плоской волны в однородной безгистерезисной сре-1в и распространение колебаний вдоль однородной длинной линии, юзЕОЛяет получить расчетные формулы для случаев расположения лагнитного диполя между двумя листовыми экранами с отверстиями ї без них. Эти результаты могут быть распространены на случай экранирования магнитного диполя реальным коробчатым экраном.
Реализация в народном, хозяйст-в е. Результаты диссертационной работы внедрены в ПО "Равенство" / г. Санкт-Петербург /, Башкирском НПО юл. С.М.Кпрова / г. Уфа / а на Грозненском радиотехническом заводе. Суммарный годовой экономический эффект составил 207 тыс. руб., что подтверждается актами внедрения.
Апробация работы. Материалы диссертационное работы обсуждались и получили одобрение на XX Всесоюзной научно-технической конференции:"Перспективы развития техники радиовещательного приема и акустики" / Ленинград, 1983 г. /, на XXI Всесоюзной научно-технической конференции:"Перспективы развития аппаратуры радиовещательного приема, радиовещания, звукоусиления и акустики " / Ленинград, 1985 г. /, на ХХ11 Всесоюзной научно-технической конференции:"Перспективы развития техники радиовещательного приема, радиовещания, звукоусиления и акустики" / Ленинград, 1988 г. /, на 42, 43, 44 областных научно-технических конференциях ВНТОРЭС им. А.С.Попова по узловым проблемам радиотехники, электроники и связи / Ленинград, 1987 -1989 гг. /.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 9 печатных трудов, в том числе: четыре статьи, два авторских свидетельства на изобретения, тезисы трех докладов на Всесоюзных конференциях. Кроме того, результаты работы включены 'в пять отчетов по НИР.
Личный вклад автора в разработку проблемы. Основные научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации получены автором сгмостоятельно.
Структура и об'ъом диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав , заключения, списка использованных литератутаых источников из-131 наименования и
15'прилсаеішй. Основной текст диссертации изложен на 194 листах и иллюстрирован 72 рисунками.
