1、一、电磁环境和电磁辐射污染一、电磁环境和电磁辐射污染电磁环境电磁环境是指存在电磁辐射的空间范围。是指存在电磁辐射的空间范围。电磁辐射污染：电磁辐射污染：超过仪器设备所容许的限度二、电磁辐射的来源二、电磁辐射的来源 1、天然源、天然源 雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列车及电气火车以及大多
2、数家用电器等，是产生不列车及电气火车以及大多数家用电器等，是产生不同形式、不同频率、不同强度的电磁辐源。同形式、不同频率、不同强度的电磁辐源。2、人为源、人为源三、电磁辐射污染的危害三、电磁辐射污染的危害 多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁场作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精场作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力和体力减退，容易产生白内障、白血病、脑肿瘤，力和体力减退，容易产生白内障、白血病、脑肿瘤，心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等，心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等，甚至导致人类免疫机能的低下，引起癌症等病变。甚
3、至导致人类免疫机能的低下，引起癌症等病变。2、电磁辐射对机械设备的危害、电磁辐射对机械设备的危害3、电磁辐射对安全的危害、电磁辐射对安全的危害 第二节第二节 电磁辐射基础电磁辐射基础一、场的分类一、场的分类场是表征空间区域中各点物理量的时空分布函数标标空间各点仅有大小的物理量 如 温度、密度、气压和电位场矢量场空间各点既有大小又有方向的物理量 如 速度、加速度、重力、电场和磁场 静态场仅由空间位置确定，不随时间变化的场 如 静电场和静磁场时变场(动态场)同时随空间位置和时间变化的场 如 时变电磁场静电荷：静电荷：相对观察者静止、量值不随时间变化的电荷相对观察者静止、量值不随时间变化的电荷静电场
4、：静电场：静电荷在其周围空间产生的电场静电荷在其周围空间产生的电场 电荷受到作用力揭示了电场的存在，反映了电场电荷受到作用力揭示了电场的存在，反映了电场的物质性。的物质性。二、电场二、电场1、静电场、静电场库仑定律：库仑定律：1q21204q qF Rq1F21q2R真空电容率作用力方向：作用力方向：在两点电荷的连线或其延长线上，由在两点电荷的连线或其延长线上，由施力电荷指向受力电荷。施力电荷指向受力电荷。电场强度定义电场强度定义tqtqtq 设在电场中某点处有一个设在电场中某点处有一个试验电荷试验电荷qt 受力为受力为F。qt 放在不同的位置，所受的电场力的大小和方向各不放在不同的位置，所受
5、的电场力的大小和方向各不相同，即相同，即 qt 所受电场力所受电场力F=F（r）是电场区域中的坐标）是电场区域中的坐标函数（函数（r点函数）。其极限：点函数）。其极限：0F rE rlim ttqq单位是单位是V/m 静电场最基本的特征是对静止电荷有作用力，表静电场最基本的特征是对静止电荷有作用力，表明静电场具有能量。这种电场能量处于静态条件、以明静电场具有能量。这种电场能量处于静态条件、以位能形式存在着，我们称之为位能形式存在着，我们称之为“静电能量静电能量”。在静电场中导体中没有电场，没有电荷的运动。在静电场中导体中没有电场，没有电荷的运动。当导体中有电场存在时，导体中的自由电荷在电场力当
6、导体中有电场存在时，导体中的自由电荷在电场力的作用下就会作定向运动，形成电流。的作用下就会作定向运动，形成电流。2、恒定电场、恒定电场 如导体中电场保持不变，运动着的自由电荷在如导体中电场保持不变，运动着的自由电荷在导体中的分布将达到一种动态平衡，不随时间而改变，导体中的分布将达到一种动态平衡，不随时间而改变，这种运动电荷形成的电流称为恒定电流，维持导体中这种运动电荷形成的电流称为恒定电流，维持导体中具有恒定电流的电场称为恒定电场。具有恒定电流的电场称为恒定电场。电场所具有的能量可用电场中各点的能量密度表示电场所具有的能量可用电场中各点的能量密度表示2e12 E介电常数，介电常数，F/m 恒定
7、电场在导电媒质中引起了恒定电流，而恒恒定电场在导电媒质中引起了恒定电流，而恒定电流在它的周围空间又产生了磁场，称为恒定磁场。定电流在它的周围空间又产生了磁场，称为恒定磁场。三、恒定磁场三、恒定磁场 恒定磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力），恒定磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力），作用力大小与方向与电荷运动的速度和运动方向相关。作用力大小与方向与电荷运动的速度和运动方向相关。磁感应强度：描述磁场强弱和方向的基本物理量。磁感应强度：描述磁场强弱和方向的基本物理量。为垂直于磁场方向长为垂直于磁场方向长1米，电流为米，电流为1A的导线所受磁场的导线所受磁场力的大小力的大小q：带电粒子电荷量E：电场强度
8、v：带电粒子速度 B：磁感应强度 媒质处于外磁场中，媒质中分子电流受到磁场的媒质处于外磁场中，媒质中分子电流受到磁场的洛仑兹力作用，其磁矩将朝外磁场方向偏转，趋向于洛仑兹力作用，其磁矩将朝外磁场方向偏转，趋向于较为有序的排列，对外呈现宏观磁矩。这种媒质中分较为有序的排列，对外呈现宏观磁矩。这种媒质中分子电流的磁矩取向趋向一致的现象称为子电流的磁矩取向趋向一致的现象称为媒质的磁化媒质的磁化，其结果使外磁场得到加强。其结果使外磁场得到加强。磁场强度磁场强度 0BHM B:磁感应强度M：磁化强度0：真空的磁导率磁场具有的能量可用磁场中各点的能量密度来表示磁场具有的能量可用磁场中各点的能量密度来表示2
9、21122 mHB四、时变电磁场四、时变电磁场 交变磁场周围产生电场，交变电场周围又会产生交变磁场周围产生电场，交变电场周围又会产生新的磁场，它们相互作用，方向互相垂直，并与自己新的磁场，它们相互作用，方向互相垂直，并与自己的运动方向垂直。这种交替产生的具有电场与磁场作的运动方向垂直。这种交替产生的具有电场与磁场作用的物质空间，成为时变电磁场。用的物质空间，成为时变电磁场。时变电磁场以一定速度在空间传播，在其传播过时变电磁场以一定速度在空间传播，在其传播过程中不断向周围空间辐射能量，此能量成为电磁辐射，程中不断向周围空间辐射能量，此能量成为电磁辐射，亦称为电磁波。亦称为电磁波。磁场具有的能量可
10、用磁场中各点的磁场具有的能量可用磁场中各点的能量密度能量密度来表示来表示22e1()2mEH 介电常数，介电常数，F/m；磁导率，磁导率，H/mH 磁场强度磁场强度,E电场强度电场强度 在电磁波中，变化的电场产生变化的磁场，变在电磁波中，变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场又产生变化的电场，伴随着电场和磁场的传化的磁场又产生变化的电场，伴随着电场和磁场的传播是能量的传输。播是能量的传输。五、电磁波五、电磁波 871200113 104108.8510mCs nrrCCv 电磁作用的传播不是瞬时完成的，即电磁波是电磁作用的传播不是瞬时完成的，即电磁波是以有限速度逐点传播的。其以有限速度逐点传播的
11、。其传播速度传播速度为为：(P148)n 称为介质的折射率，称为介质的折射率，n 1相对磁导率相对磁导率相对介电常数相对介电常数沿x轴方向传播的正弦均匀平面波vvTf 12Tf 电磁波的周期，频率与波长：电磁波的周期，频率与波长：理想介质中正弦均匀平面波的传播特点：理想介质中正弦均匀平面波的传播特点：（1）横电磁波（横电磁波（TEMTEM波），波），电场和磁场与电场和磁场与波的传播波的传播方向三者两两相互垂直，且满足右手螺旋法则。方向三者两两相互垂直，且满足右手螺旋法则。（2）等振幅振荡：等振幅振荡：电场与磁场作等幅周期性变化电场与磁场作等幅周期性变化 （3 3）同相位：同相位：电场与磁场做同
12、相周期性变化电场与磁场做同相周期性变化 （4 4）电、磁能量密度相等：电、磁能量密度相等：电磁波的能流密度按电磁波的能流密度按相速传播，是相速（相速传播，是相速（相速相速=波速）波速）与频率无关的单色波。与频率无关的单色波。正弦均匀平面电磁波在导电媒质中传播的特点：正弦均匀平面电磁波在导电媒质中传播的特点：（1）电场与磁场做周期性衰减变化电场与磁场做周期性衰减变化 （2）电场领先于磁场一个空间相位差电场领先于磁场一个空间相位差 做异相周做异相周期性变化期性变化 （3）电磁波的能流密度做周期性衰减变化电磁波的能流密度做周期性衰减变化导电媒质中正弦均匀平面电磁波在某时刻沿传播方向的分布正弦均匀平面
13、电磁波在良导体中传播的特点：正弦均匀平面电磁波在良导体中传播的特点：（1）频率很高时电磁波在良导体的衰减常数非）频率很高时电磁波在良导体的衰减常数非常大，导致电场和磁场的振幅急剧衰减，电磁波无常大，导致电场和磁场的振幅急剧衰减，电磁波无法进入良导体深处，仅存在于其表面附近，法进入良导体深处，仅存在于其表面附近，呈现显呈现显著的集肤效应。著的集肤效应。（2）良导体中的电磁波）良导体中的电磁波以磁场为主，传导电流以磁场为主，传导电流是电流的主要成分。是电流的主要成分。(3)良导体中电磁波的相速和波长都较小。良导体中电磁波的相速和波长都较小。极化波极化波电场方向按一特定规律变化的电磁波（平电场方向按
14、一特定规律变化的电磁波（平面极化波、圆极化波、椭圆极化波）面极化波、圆极化波、椭圆极化波）平面极化波（线极化波）：平面极化波（线极化波）：p水平极化波电场方向与地面平行（我国电视台的电视广播多采用水平极化波，即发射天线是水平安装的）p垂直极化波电场方向和地面垂直的极化波。一般无线电语言广播都采用垂直极化波。圆极化波：圆极化波：电磁波在一个周期中电场振幅不随时间变电磁波在一个周期中电场振幅不随时间变化，瞬时值在垂直于传播方向的平面内所描绘的轨迹化，瞬时值在垂直于传播方向的平面内所描绘的轨迹是一个圆的极化波（用于卫星通讯）是一个圆的极化波（用于卫星通讯）p左旋圆极化波沿传播方向看，电场在横截面内以
15、等角速度作逆时针方向旋转的圆极化波；p右旋圆极化波电场作顺时针方向旋转的圆极化波。以下内容自学（P151-152)电磁波的反射与透射电磁波的相速与群速电磁波谱 当交流电的频率达到当交流电的频率达到105Hz以上时，其周围就形以上时，其周围就形成了高频电场和磁场，即射频电磁场（无线电波）。成了高频电场和磁场，即射频电磁场（无线电波）。通常将每秒振荡十万次以上的交流电称为高频电流，通常将每秒振荡十万次以上的交流电称为高频电流，因此射频电磁场也称高频电磁场。因此射频电磁场也称高频电磁场。射频电磁场是非电离辐射，其电子能量在射频电磁场是非电离辐射，其电子能量在1.2106 4106 电子伏特（电子伏特
16、（ev）。通常射频电磁场）。通常射频电磁场按频率划分为不同的频段。按频率划分为不同的频段。六、无线电波传播六、无线电波传播无线电波的电磁波谱无线电波的电磁波谱无线电波的传播特性与波长无线电波的传播特性与波长 或频率或频率f 密切相关。密切相关。Cf。无线电波在电磁波谱中的位置无线电波在电磁波谱中的位置 射频（RF）无线电波使用的频率。地波传播由地面发射天线沿地表传播（适 用于长波至米波近距传播）；天波传播由发射天线向天空辐射，在电离层 内经连续折射，返回地面的传播 （适用于短波远距传播）；空间波传播在发射天线和接收天线的直视距 离（无障碍物阻挡）内的传播（适 用于米波至微波视距传播）；传传播播
17、方方式式无线电波传播的基本方式无线电波传播的基本方式空间电波传播类型空间电波传播类型1、电场强度、电场强度 E2、磁场强度、磁场强度 H1mV/m=0 dB二、电磁辐射场区的划分二、电磁辐射场区的划分电磁辐射场区一般分为远区场和近区场。电磁辐射场区一般分为远区场和近区场。1、近区场及特点、近区场及特点以场源为中心，在一个波长范围内的区域，称为以场源为中心，在一个波长范围内的区域，称为近区场，也可称为感应场。近区场的特点：近区场，也可称为感应场。近区场的特点：近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。一般情况下，对于电压高电流小的场源的比例关
18、系。一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具如某些感应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。磁场要比电场大得多。近区场的电磁场强度比远区场大得多，从这个近区场的电磁场强度比远区场大得多，从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。近区场角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。不均匀度较大。2、远区场及特点、远区场及特点以场源为中心，半径为一个波
19、长之外的空间范以场源为中心，半径为一个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。远区场主要特点：围称为远区场，也可称为辐射场。远区场主要特点：在远区场中，所有电磁能量基本上均以电磁波在远区场中，所有电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。慢得多。在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在国际单位制中，在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向，电场与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。远区场为弱场，其电磁场强度
20、均较小。远区场为弱场，其电磁场强度均较小。3、近区场与远区场划分的意义、近区场与远区场划分的意义通常，对一个固定、可以产生一定强度的电磁通常，对一个固定、可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，应格辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，应格外注意对电磁辐射近区场的防护。首先对作业人员外注意对电磁辐射近区场的防护。首先对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护，其次对位于近及处在近区场环境内的人员的防护，其次对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。区场内的各种电子、电气设备的防护。对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的危害较小，应
21、考虑的主要因素是对信号的保护。另危害较小，应考虑的主要因素是对信号的保护。另外，应该对近区场有一个概念，对我们经常接触的外，应该对近区场有一个概念，对我们经常接触的从短波段从短波段30MHz到微波段到微波段3000MHz的频段范围，其的频段范围，其波长范围从波长范围从10米到米到1米。米。（一）国际上电磁辐射标准的情况（一）国际上电磁辐射标准的情况 国际上，有两大主流标准，一个是国际上，有两大主流标准，一个是ICNIRP标准，标准，它是国际非电离辐射防护委员会（它是国际非电离辐射防护委员会（The International Commission for Non-Ionizing Radiat
22、ion Protection,ICNIRP）发布的标准，主要使用范围在欧洲、澳大）发布的标准，主要使用范围在欧洲、澳大利亚、新加坡、巴西、以色列以及我国香港特区。利亚、新加坡、巴西、以色列以及我国香港特区。目前，移动制造商论坛（目前，移动制造商论坛（MMF）正在中国积极）正在中国积极进行宣传活动，希望中国也能够采用进行宣传活动，希望中国也能够采用ICNIRP标准。标准。另一个标准是美国的另一个标准是美国的IEEE标准。主要使用范围标准。主要使用范围在美国，加拿大，日本、韩国以及我国的台湾地区在美国，加拿大，日本、韩国以及我国的台湾地区（准备采用（准备采用ICNIRP标准）等。标准）等。目前在世
23、界卫生组织等国家组织的推动下，目前在世界卫生组织等国家组织的推动下，IEEE标准的限值今后会统一到欧标（标准的限值今后会统一到欧标（ICNIRP）的）的限值上，相关标准的修订工作正在进行之中。限值上，相关标准的修订工作正在进行之中。（二）我国电磁辐射标准的情况（二）我国电磁辐射标准的情况 关于电磁辐射标准，我国目前的状况是多个关于电磁辐射标准，我国目前的状况是多个相关的国家标准同时并存，几个部门同时又在制相关的国家标准同时并存，几个部门同时又在制定或修订类似的国标。定或修订类似的国标。我国与电磁辐射相关的国家标准情况如下：我国与电磁辐射相关的国家标准情况如下：GB870288电磁辐射防护规定电
24、磁辐射防护规定 GB971588环境电磁波卫生标准环境电磁波卫生标准GB1263890微波和超短波通信设备辐射安全要求微波和超短波通信设备辐射安全要求 GB1043689作业场所微波辐射卫生标准作业场所微波辐射卫生标准GB1043789作业场所超高频辐射卫生标准作业场所超高频辐射卫生标准 GB1620396作业场所工频电场卫生标准作业场所工频电场卫生标准 我国目前使用的电磁辐射标准是我国目前使用的电磁辐射标准是GB870288电磁辐射防护规定电磁辐射防护规定，它在，它在30MHz3GHz之间之间的公众导出限值是的公众导出限值是40mW/cm2。原来卫生部也制订。原来卫生部也制订了一个标准了一个
25、标准GB971588环境电磁波卫生标准环境电磁波卫生标准，但环保局执法一般按照但环保局执法一般按照GB870288来进行。来进行。链接链接1 链接链接21、电磁辐射防护规定、电磁辐射防护规定 GB 8702-88 基本限值基本限值是指判定人体对电磁场产生生理反应的基本量，适用于身体存在场中的情形。人体暴露的基本限值通常以比吸收率（Specific Absorption Rate，SAR）来表示。使用基本限值和导出限值给出电磁辐射限值。使用基本限值和导出限值给出电磁辐射限值。本规定中防护限值的范围为100KHZ300GHZ。本规定中的防护限值是可以接受的防护水平的上限，并包括各种可能的电磁辐射污
26、染的总量值。导出限值导出限值是指可以产生与基本限值相应的电场、磁场和功率通量密度的值。由于基本限值很难测出，所以大多数文件给出了电场、磁场和功率密度的导出（参考）限值。（1）电磁辐射防护限值）电磁辐射防护限值 基本限值基本限值 职业照射：职业照射：在8h工作期间内，任意连续6min按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.1W/kg。公众照射：公众照射：在24h内，任意连续6min按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。表表1 职业照射导出限值职业照射导出限值 频率范围MHz 电场强度V/m 磁场强度A/m 功率密度W/m20.13870.25(20)(1)330150/0.40/
27、(60/f)(1)303000(28)(2)(0.075)(2)0.4300015000(0.5 )(2)(0.0015 )(2)f/15001500030000(61)(2)(0.16)(2)10fff 导出限值导出限值 职业照射：职业照射：在每天8h工作期间内，电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足表1要求。注:(1)系平面波等效值,供对照参考。(2)供对照参考,不作为限值;表中f是频率,单位为MHz;表 中数据作了取整处理。公众照射：公众照射：在24h内，环境电磁辐射场的参数在任意连续6min内的平均值应满足表2要求。表2 公众照射导出限值频率范围MHz 电场强度V/m
28、磁场强度A/m 功率密度W/m20.13400.1(40)1)33067/0.17/(12/f)1)303000(12)2)(0.032)2)0.4300015000(0.22/)2)(0.001 )2)f/75001500030000(27)2)(0.073)2)2ffff注:1)系平面波等效值,供对照参考。2)供对照参考,不作为限值;表中f是频率,单位为MHz;表 中数据作了取整处理。SAR测定：测定：SAR值测量系统由人体模型、测量仪值测量系统由人体模型、测量仪表、探针、机械臂等组成。测量时，在人体模型内部表、探针、机械臂等组成。测量时，在人体模型内部倒入专用测试液体，液体的电磁性与人体
29、的电磁性一倒入专用测试液体，液体的电磁性与人体的电磁性一致致;将发射源紧贴模型放置，设置好发射源的发射功将发射源紧贴模型放置，设置好发射源的发射功率，由机械臂带动探针在液体内运动，自动测量场强率，由机械臂带动探针在液体内运动，自动测量场强E，由以下公式可以计算，由以下公式可以计算SAR的值（单位：的值（单位：W/kg）：）：SAR=E2(/)其中其中:E为电场强；为电场强；为介电常数；为介电常数；为液体密度。为液体密度。对一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体对一个辐射体发射几种频率或存在多个辐射体时，其电磁辐射场的场量参数在任意连续时，其电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的内的平均值之
30、和，应满足平均值之和，应满足A(i,j)-第第i个辐射体受个辐射体受j频段辐射的辐射水平；频段辐射的辐射水平；B(i,j)-对应于对应于j频段的电磁辐射所规定的照射限值。频段的电磁辐射所规定的照射限值。i,ii,1ji jAB2、环境电磁波卫生标准、环境电磁波卫生标准 GB 917588 本标准适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗需要的辐射。（1）分级标准）分级标准 以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。一级标准一级标准 为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群
31、（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），均不会受到任何有害影响的区域；新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线，在其居民覆盖区内，必须符合“一级标准”的要求。二级标准二级标准 为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者）可能引起潜在性不良反应的区域；在此区内可建造工厂和机关，但在不许建造居民住宅、学校、医院和疗养院等，已建造的必须采取适当的防护措施。超过二级标准地区，对人体可带来有害影响；在此区内可作绿化或种植农作物，但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施，如机关、工厂、商店和影剧院等；如在此区内已有这些建筑，则应采取措施，或限制辐射时间。
32、环境电磁波容许辐射强度分级标准波长单位容许场强一级(安全区)二级(中间区)长、中、短波100KHz3MHzV/m 10 25超短波 30300MHzV/m 5 12微波300MHz300GHzW/cm2 10磁场反射损耗；q当频率升高时，电场反射损耗减小，磁场反射损耗增加；q距离电偶极源（D）越近，则反射损耗越大；q距离磁偶极源（D）越近，则反射损耗越小。3.1.2 影响吸收损耗的因素：影响吸收损耗的因素：趋肤效应：趋肤效应：交变电磁场通过导体时，会在导体内部引起交变电磁场通过导体时，会在导体内部引起 涡流，电流在导体横截面上的分布不再均匀涡流，电流在导体横截面上的分布不再均匀,导体内部电流密
33、度小，导体表面电流密度大，导体内部电流密度小，导体表面电流密度大，这种现象称为这种现象称为趋肤效应趋肤效应。趋肤深度（厚度）：趋肤深度（厚度）：趋肤效应使导体的有效电阻增加。趋肤效应使导体的有效电阻增加。频率越高，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导频率越高，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。既然导线的中心这等效于导线的截面减小，电阻增大。既然导线的中心部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。
34、因此，在高频电路中可以采用空心导线代替实约材料。因此，在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。此导线的厚度，称为心导线。此导线的厚度，称为趋肤深度。趋肤深度。3.1.2 影响吸收损耗的因素：影响吸收损耗的因素：v材料厚度(t)越大，吸收损耗越大，每增加一个趋肤深度，吸收损耗增加约20 dB;v趋肤深度（）越小（磁导率、电导率和频率越高），吸收损耗越大。v良导体利用趋肤效应阻止电磁波透入而成为电磁屏蔽体。4 影响吸收损耗的因素：影响吸收损耗的因素：v材料厚度(t)越大，吸收损耗越大，每增加一个趋肤深度，吸收损耗增加约20 dB;v趋肤深度（）越小（磁导率、电导率和频率越高），吸收损耗越大。v良
35、导体利用趋肤效应阻止电磁波透入而成为电磁屏蔽体。4、实施屏蔽要点下列各项可认为是屏蔽设计中最突出的几个注意点：（1）屏蔽高频电场屏蔽高频电场应该用铜，铝铜，铝等良导体，以 得到最高的反射损耗。（2）屏蔽低频磁场屏蔽低频磁场应该用铁和镍等金属磁性材料铁和镍等金属磁性材料，以得到最高的贯穿损耗。（3）任何一种屏蔽材料，只要其厚度足以稳固地支 撑自身，则一般也就能足以屏蔽电场。（4）采用薄膜屏蔽层时，在材料厚度低于/4的情 况下，屏蔽效果恒定，超过此厚度则显著增大。（5）多层屏蔽不但能够提供较高的屏蔽效果多层屏蔽不但能够提供较高的屏蔽效果而且拓 宽屏蔽的频率范围。（6）设计过程中，应认真对待所有的开
36、口和间断点，开口和间断点，以保证屏蔽效果的减弱程度降到最小以保证屏蔽效果的减弱程度降到最小，应注意选择材料，使它不只适用于屏蔽，而且从电化学腐蚀观点看也应当是令人满意的。（7）当系统设计的其它方面允许时，连续的对接或搭接式焊缝是最合乎需要。重要的一点是要尽可能实现接缝处整个交接表面之间的紧密接触。（8）待配合表面必须清洁且不能有不导电涂层，除非接地工艺能绝对有效地贯穿该涂层。（9）导电衬垫和指状弹性簧片、波导衰减器、金属丝网和百叶窗，以及导电玻璃是可以保持面壳屏蔽效果的主要装置和手段。除屏蔽层本身的 特性之外，从空间利用率到经济性，从空气环流到可见度等许多因素，都可以改变在某些特定条件下所采用
37、的具体方法。（10）屏蔽只是提供减小设备电磁干扰的一种方法，不应仅局限于屏蔽而不综合考虑简化或降低屏蔽要求的滤波，接地和搭接等技术。（二）接地技术（二）接地技术 1、接地抑制电磁辐射的机理、接地抑制电磁辐射的机理 接地有射频接地射频接地和和高频接地高频接地两种。两种。q射频接地射频接地是将场源屏蔽体或屏蔽体部件内的感应电流迅速导入大地，避免屏蔽体产生二次辐射。q高频接地高频接地是将设备屏蔽体和大地之间，或者与大地上可以看做公共点的某些构件之间，采用低电阻导体连接起来，形成电流通路，使屏蔽系统与大地之间形成一个等电势分布。接地系统结构组成射频设备射频设备接接地地线线接接地地极极2、接地系统的设计
38、与实施、接地系统的设计与实施（1）接地线：接地线：屏蔽体的接地系统表面积要足够大，以宽为以宽为10 cm的铜带为宜的铜带为宜。设备接地：要求每台设备有各自的接地连接，不应采用汇流排线，避免引起干扰的耦合效应。屏蔽部件接地：任何金属屏蔽部件应使用宽的金属带作为接地线并多点接地，且与地极良好连接。屏蔽电缆接地：电缆的金属屏蔽是产生射频电磁场设备的电流回路，要求电缆屏蔽外皮妥善接地。（2）接地极；接地极；接地板的结构设计有如下几种型式：接地铜板接地铜板：一般将将2m2的铜板埋在地下的铜板埋在地下，并将接地线良好地连接在接地铜板上。竖竖埋埋横埋横埋平埋平埋 接地格网铜板：接地格网铜板：在一块2m2的铜
39、板上立焊“#”字形铜板，使其成为格网结构。格网式接地线格网式接地线 嵌入接地棒嵌入接地棒：将长度为长度为2m、直径为510cm的金属铜棒或铁棒打入土壤，一般以35m间距为宜。然后将各接地棒上端连在一起，并与屏蔽体相连接。接地棒埋置示意图接地棒埋置示意图（3）一点接地与多点接地：射频设备接地，最好选择单点接地。对射频场源实行屏蔽，可实行多点接地。不论单点接地或多点接地，都须注意接地体本身所具有的天线效应问题，否则接地不完善会大量辐射电磁能量，造成干扰。射频接地系统设计注意射频接地系统设计注意：接地应避开避开1/4波长的波长的奇数倍奇数倍；接地板一般埋在地下水位埋在地下水位上，具体深度选取深度选取
40、23m；必须立埋立埋，加强泄流。平埋不利射频电流迅速泄入大地。埋设接地极必须注意以下几个问题：埋设接地极必须注意以下几个问题：（1）含水量：土壤的电阻系数随含水量的增加而急剧下降。接地极周围土壤必须潮湿接地极周围土壤必须潮湿，并有足够深度。（2）土壤的紧密程度：土壤越紧密电阻系数越小，接地电阻就越小。因此埋设接地极时，必须把周围的周围的土壤夯实土壤夯实。（3）水溶性无机化合物的影响，土壤中水溶性无机盐、碱或酸，由于电离会降低土壤电阻系数。因此埋接地极时，在接地附近洒食盐或浇食盐水接地附近洒食盐或浇食盐水，以降低土壤电阻系数。(三三)滤波滤波 1、滤波的机理、滤波的机理 滤波是抑制电磁干扰最有效
41、的手段之一。滤波即在电磁波的所有频谱中分离出一频率范围内的有用波段。线路滤波的作用是保证有用信号通过的同时，阻截无用信号通过。滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分，它实质上是一个选频电路。2、滤波器滤波器 滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带通频带或通带；信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率截止频率；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带过渡带。微波无源滤波器微波无源滤波器LC滤波器滤波器晶体滤波器晶体滤波器螺旋滤波器螺旋滤波器声表面滤波器声表面滤波器腔体滤波器腔体滤波器混
42、频器混频器高频系列滤波器低频系列滤波器低频系列滤波器水平出线 垂直出线 垂直出线+屏蔽接口腔军用电源滤波器军用电源滤波器单相电源滤波器单相电源滤波器 三相三线电源滤波器三相三线电源滤波器单相交流电源滤波器单相交流电源滤波器三相三线交流电源滤波器三相三线交流电源滤波器三相四线交流电源滤波器三相四线交流电源滤波器直流输入滤波器 插座交流滤波器插座交流滤波器（1）按处理的信号：模拟和数字滤波器。（2）按通过信号的频段：低通、高通、带通和带阻滤波器四种。低通滤波器：低通滤波器：允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。高通滤波器：高通滤波器：允许信号中的高频分量通过，抑制低 频或直流分
43、量。带通滤波器：带通滤波器：允许一定频段的信号通过，抑制低于 或高于该频段的信号、干扰和噪声。带阻滤波器：带阻滤波器：抑制一定频段内的信号，允许该频段 以外的信号通过。3、滤波器的分类、滤波器的分类（3）按采用的元器件：无源和有源滤波器。无源滤波器：无源滤波器：仅由无源元件(R、L和C)组成的滤波器，利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成。优点：电路简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点：通带内的信号有能量损耗，负载效应较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时在低频域不适用。有源滤波器有源滤波器：由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。优点：
44、通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。4、滤波器的主要参数、滤波器的主要参数（1）通带增益通带增益A0：滤波器通带内的电压放大倍数电压放大倍数。（2）特征角频率特征角频率n和特征频率和特征频率fn：它只与滤波用的电阻和电容元件的参数有关，通常 nn11 2fRCRC ，（3）截止角频率截止角频率c和截止频率和截止频率
45、f0：它是电压增益下降到 时所对应的角频率。0/2A注意：c不一定等于n。带通和带阻滤波器有两个c，即L和H。（4）通带通带(阻带阻带)宽度宽度BW：它是带通(带阻)滤波器的两两个个c 之差之差，即LHBW（5）等效品质因数等效品质因数Q：对带通(带阻)滤波器而言，Q值等于中心角频率与通带中心角频率与通带(阻带阻带)宽度宽度BW之比之比，即0/QBW 5、滤波器的技术要求、滤波器的技术要求(略略)（1）组成滤波器的元件数量要少，重量小。（2）滤波器的衰耗特性陡度要最大滤波器的衰耗特性陡度要最大。阻频带内的衰 耗频率特性的陡度与衰耗数值愈大，则滤波器的 选择性愈好。（3）通频带内的衰耗最小通频带
46、内的衰耗最小，而且是常数。（4）通频带内其特性阻抗应尽量维持一常数。（5）具有直线性的相移特性。（6）电器特性恒定，不受滤波器输入端电压温度，湿 度以及外界电磁场的影响。（7）可以简便均匀地调节通频带及其宽度。（8）可以在各种不同的频率范围内工作。6、电源滤波器的设计（略）、电源滤波器的设计（略）电源滤波器低通滤波器。其特点：被通过的频率一般是工频或零频，即通过50HZ工作电流或直流，不允许其他频率的电流通过。电源网路的所有引入线，在其进入屏蔽室之外必须装设滤波器。若导线分别引入屏蔽室，则要求对每根导线都必须进行单独滤波。（1）设计要点）设计要点 沿电源线传播的高频电流可分成以下两种形式：即一
47、根电源线作为通路，而另一根电源线作为回路的对称分量形式；以电源线作为通路，以大地或邻近物体作为回路的非对称形式。A、截止频率、截止频率：滤波器所允许通过的电流频率是工频，比所要滤除的频率低得多，若希望得到更大的衰减常数，截止频率要取低些。B、对象阻抗：、对象阻抗：通过电源滤波器的频率与被抑制率差距悬殊，而仅需要考虑提高在衰减区域的衰减值。当滤波器的对象阻抗绝对值和终端阻抗绝对值接近或相等时，便产生接近共轭匹配状态，衰减值降低。为避免这种现象，在保证最大衰减值情况下，使滤波器的对象阻抗极大或极小。然而滤波器的对象阻抗不能高于线圈身的特性阻抗，实际滤波器的对象阻抗要取最小数值。C、衰减区域宽度：、
48、衰减区域宽度：高频振荡器的输出含有很多谐波。电源滤波器必须对这些高次谐波给以衰减。为获得较宽的衰减宽度，使串联线圈对截频的电气角小些，将衰减常数设计的大些。D、线圈、线圈Q值：值：Q值愈大，通频带中的工作衰减值的最小值愈低，所以应选择小的Q值。在工频条件下若损失很大，温升将成为一个问题，设计应全盘考虑。（2）电源滤波器的特性要求涉及的问题）电源滤波器的特性要求涉及的问题 A、为保证高效能的屏蔽，要求将L、C布于金属壳内，同时金属壳的尺寸要足够大，各种线路布置在壳在中部位，避免由于线圈有效电感量减小所引起的分布参数的改变。B、当抑制频率是一个很宽的频带时，应串接上多个工作频率范围不同的滤波器，并
49、要求分别将这些滤波器妥善屏蔽。C、电容器的接线形式必须正确，以加强侧路效应，尽可能减少电容器引出线的影响。7、滤波器安装与固定的准则（略）、滤波器安装与固定的准则（略）（1）滤波器必须插接到每根馈入到屏蔽室内电源线的各个单独配线上。为减少滤波器的数量，必须合理设计电源线系统，使引入线减少到最小。（2）各电源线的滤波器应分别进行屏蔽；在可能的情况下应对整个滤波器进行总屏蔽。（3）为避免滤波器置于强电磁场之中，应将滤波主要零件放置在室外，若将滤波器放入屏蔽室内，务应放在弱场地方。（4）必须完全隔断滤波器输入端与输出端的杂散耦合。可将滤波器两端头分别设置在屏蔽室内外。（5）原则上，滤波器屏蔽壳下面接
50、地，尽可能减少感应电磁场对电源线的影响。（6）滤波器的屏蔽壳应与屏蔽室的屏蔽埋行完善的电气接触。（7）电源线位于滤波器的两侧，并且装在金属导管之中；或者使用靠近地面的铅皮电缆，尽可能地将它埋在土壤中一定深度。（8）在使用接地线情况下，接地线应尽可能地短，并且直接接到高频电源的回线上或在接地电阻十分低的地方接地。此时，高频电源亦要良好接地。（9）电源线必须垂直引入滤波输入端，以减少电源线上干扰电压与屏蔽壳体耦合。（10）一般情况下，将电源线中的零线接到屏蔽室的接地芯柱，将火线通过滤波器引入到屏蔽室内，即进入屏蔽室。（11）滤波器装在屏蔽容器内，网络的分隔部分用金属板隔开，目的是清除回路中各部份的
