Электромагнитные помехи и симметрия параметров канала связи

Устойчивость системы связи к электромагнитным помехам, возникающим в результате наличия паразитных индуктивных или емкостных связей источников помех со средой обмена, отчасти определяется степенью асимметрии (или дисбаланса) промышленных и сосредоточенных параметров линии связи относительно земли.

Интенсивность помехи, действующей между двумя проводниками кабеля, определяется степенью асимметрии полного импеданса относительно земли. Рассмотрим структуру, состоящую из активного генератора, который расположен в одной из самых удаленных точек линии связи.

В противоположной наиболее удаленной точке линии связи располагается несколько приемников и формирователей, пребывающих в пассивном состоянии и представленных в виде эквивалентной мостовой схемы, показанной на рисунке 2.17.

Поскольку формирователь в активном состоянии имеет малое выходное сопротивление, на низких частотах можно считать, что синфазная составляющая помехи прикладывается к каждому входу эквивалентной мостовой схемы приемника через сопротивление Rs/2.

Рисунок 2.17 – Эквивалентная схема системы связи при воздействии синфазной помехи: RS – на высоких частотах – волновое сопротивление кабеля, на низких частотах – полное омическое сопротивление кабеля; Za, Zb, Zc – полные импедансы совокупности приемников, представленных в виде мостовой эквивалентной схемы; Ei – напряжение помехи общего вида; En – приведенное ко входу напряжение противофазной составляющей помехи.

Для указанной эквивалентной схемы степень асимметрии определяется отношением интенсивности помехи общего вида Ei к напряжению помехи Еn, наведенной между проводниками кабеля на входе эквивалентной схемы приемника:

,

где Yx=1/Zx, Gs=1/R

Пусть Yb =_Ya = Yd. Кроме того, исходя из практических соображений, можно считать, что (Ya, Yb, Yc) << Gs. Тогда степень асимметрии приближенно выражается следующей формулой:

.

Таким образом, степень асимметрии обратно пропорциональна сумме разностей полных (комплексных) проводимостей между каждой входной клеммой каждого приемника и землей и не зависит от полной синфазной проводимости входа приемника относительно земли (Ya+Yb).

Симметрия канала наиболее существенна в области высокочастотных составляющих передаваемого сигнала, которые лежат в полосе пропускания приемника.

Разница значений емкости между каждой входной клеммой приемника и землей, составляющая всего лишь несколько пикофарад, может привести к значительной асимметрии канала, если применяемый приемник имеет полосу пропускания порядка сотен МГц.

Например, для 10 приемников, подключенных к кабелю, волновое сопротивление которого составляет 120 Ом, наличие разности емкостей между входными клеммами каждого из них и землей, равной 10 пФ, приведет к асимметрии канала на частоте 10 МГц, составляющей около 10 дБ.

На более высоких частотах (например, 50 МГц) конфигурация системы будет аналогична однопроводной с общим обратным проводом, которая лежит в основе интерфейса RS−232C.

В связи с изложенным, настоятельно рекомендуется использовать экранированную витую пару. Это обеспечит как симметрию линии связи, так и повышение устойчивости к электромагнитным помехам.