电磁干扰源及耦合分析课件.ppt

1、2.1 电磁干扰源及其特性分析电磁干扰源及其特性分析2.3 电路性干扰电路性干扰2.4 电容性电容性耦合耦合2.5 电感性电感性耦合耦合2.6 辐射干扰辐射干扰2.7 敏感设备及其特性分析敏感设备及其特性分析2.2 电磁干扰的传播及其特性分析电磁干扰的传播及其特性分析 2.1 电磁干扰源电磁干扰源及其特性分析及其特性分析大气干扰大气干扰无线电广播无线电广播无线通信无线通信电视电视雷达雷达点火系统点火系统导航导航输电线输电线电气化铁路电气化铁路工业、工业、医疗设备医疗设备开关系统开关系统家用电器家用电器办公设备办公设备非功能性非功能性功能性功能性人为人为干扰源干扰源雷电干扰雷电干扰宇宙干扰宇宙干

2、扰热噪声热噪声自然自然干扰源干扰源电磁电磁干扰源干扰源电磁干扰源的分类电磁干扰源的分类常见干扰源的频谱范围常见干扰源的频谱范围 雷电放电雷电放电 几赫兹几百兆赫几赫兹几百兆赫兹兹电视电视 30MHz3GHz移动通信移动通信 30MHz3GHz 微波炉微波炉300MHz3GHz电动机电动机10KHz400KHz荧光灯荧光灯0.1MHz3MHz海上导航海上导航10KHz10GHz广播广播150KHz100MHz电晕放电电晕放电0.1MHz10MHz无线电定位无线电定位1GHz100GHz直流电源直流电源开关电路开关电路100KHz30MHz空间导航卫星空间导航卫星1GHz300GHz电源开关电源开

3、关设备设备100KHz300MHz工、科、医用工、科、医用高频设备高频设备30MHz300MHz 频谱宽度频谱宽度 幅度幅度 波形波形 出现率出现率 方向性方向性 极化特性极化特性电磁干扰源的特性分析电磁干扰源的特性分析 电磁干扰能量的频率分布特性电磁干扰能量的频率分布特性频谱宽度频谱宽度 窄带干扰窄带干扰:是指主要能量频谱落在测量接收机的通带之内。是指主要能量频谱落在测量接收机的通带之内。频谱没有频谱没有 覆盖覆盖2 2个以上的个以上的1010倍频程倍频程,带宽一般只有几十赫兹，最宽只带宽一般只有几十赫兹，最宽只 有几十万赫兹。有几十万赫兹。宽带干扰宽带干扰:是指能量频谱相当宽，是指能量频谱

4、相当宽，频谱覆盖频谱覆盖2 2个以上的个以上的1010倍频程倍频程,带宽带宽 为几十兆赫兹至几百兆赫兹，甚至更宽为几十兆赫兹至几百兆赫兹，甚至更宽。根据干扰的频谱宽度，可分为：根据干扰的频谱宽度，可分为：如调幅（如调幅（AM）、调频（）、调频（FM）、基本电源输出及谐波等。）、基本电源输出及谐波等。一般由上升时间和下降时间很短的窄脉冲形成一般由上升时间和下降时间很短的窄脉冲形成脉冲频谱包络脉冲频谱包络脉冲幅度脉冲幅度脉冲周期脉冲周期脉冲宽度脉冲宽度时间时间频率频率雷达脉冲及频谱雷达脉冲及频谱（a）时域表示时域表示（b）频域表示频域表示载波频率载波频率各频段内的干扰功率（或场强）随时间的分布各频

5、段内的干扰功率（或场强）随时间的分布 确定分布确定分布：如基波、谐波如基波、谐波 随机分布随机分布：如冲击噪声、热噪声如冲击噪声、热噪声幅度或电平幅度或电平决定电磁干扰频谱宽度的一个重要因素决定电磁干扰频谱宽度的一个重要因素波形波形电磁干扰随时间出现的规律电磁干扰随时间出现的规律 周期性：周期性：在指定时间内按一定的周期重复出现在指定时间内按一定的周期重复出现 非周期性：非周期性：出现时间是确定的、可预测的，但不具有周期性出现时间是确定的、可预测的，但不具有周期性 随机性：随机性：表现特性没有规律，不能预测表现特性没有规律，不能预测 出现率出现率取决于天线的极化方式。取决于天线的极化方式。水平

6、极化、垂直极化、圆极化等水平极化、垂直极化、圆极化等取决于天线的方向图。取决于天线的方向图。主瓣宽度、副瓣电平、前后比、增益主瓣宽度、副瓣电平、前后比、增益等等1.0半功率点半功率点主瓣轴主瓣轴0.50.5频率频率副瓣副瓣典型的功率方向图典型的功率方向图0.52方向性方向性极化特性极化特性b、辐射耦合、辐射耦合a、传导耦合、传导耦合2.2 电磁干扰的传播及其特性分析电磁干扰的传播及其特性分析 电磁干扰的传播途径电磁干扰的传播途径 b、辐射耦合、辐射耦合a、传导耦合、传导耦合a2、电容性耦合、电容性耦合a3、电感性耦合、电感性耦合a1、电阻性耦合、电阻性耦合b1、近场感应耦合、近场感应耦合b2、

7、远场辐射耦合、远场辐射耦合b12、磁感应、磁感应b11、电感应、电感应电磁干扰的传播途径电磁干扰的传播途径 通过导体传输的电磁干扰，主要通过传输线路的电流和电压起作用，通过导体传输的电磁干扰，主要通过传输线路的电流和电压起作用，传导干扰频谱可延伸到传导干扰频谱可延伸到1GHz以上。以上。在不同的频率下，传输线路呈现不同的特性，应采用不同的电路模在不同的频率下，传输线路呈现不同的特性，应采用不同的电路模型和分析方法。型和分析方法。根据工作频率根据工作频率 与线长与线长 的关系划分为：的关系划分为：l 低频传输线路模型低频传输线路模型 高频传输线路模型高频传输线路模型传导耦合的传导耦合的传输线路性

8、质传输线路性质 传导耦合传导耦合 传输线路的等效电路模型传输线路的等效电路模型低频电路的等效模型低频电路的等效模型 集总参数电路模型集总参数电路模型低频电路条件低频电路条件模拟电路模拟电路：l数字电路：数字电路：，传输速度传输速度 脉冲宽度脉冲宽度 lv t vtUS 信号源电压信号源电压ZS 信号源内阻信号源内阻Rl 导线阻抗导线阻抗ZL 负载阻抗负载阻抗Cl 导线寄生电容导线寄生电容Rl/2ZSRl/2Rl/2ClZLUSRl/2信号源信号源传输线路传输线路负载负载低频传输线路模型低频传输线路模型 集总参数电路模型集总参数电路模型R0 分布电阻分布电阻L0 分布电感分布电感G0 分布电导分

9、布电导C0 分布电容分布电容分布参数分布参数：特性参数特性参数：传播常数传播常数特性阻抗特性阻抗0000()()Rj LGj Cj0000cRjLZGjCG0dxxC0dxudxL0dxR0dxi高频高频电路电路（l）的等效模型的等效模型 分布参数电路模型分布参数电路模型 同轴线同轴线 平行线平行线分布电容分布电容C分布电感分布电感L 分布电导分布电导G分布电阻分布电阻R传输线形式传输线形式分布参数分布参数)/ln(2dDdDln2)/2ln(dDdD2lndRs2)11(dDRs)/2ln(dD)/ln(2dD同轴线：同轴线：D外导体直径，外导体直径，d内导体直径内导体直径平行线：平行线：D

10、两导体间距，两导体间距，d导体直径导体直径两两种典型传输线的分布参数种典型传输线的分布参数120ln276logcddZrr60ln138logcRRZrr2260ln138logchhZrr同轴线同轴线Rr平行双线传输线平行双线传输线rd地面上的单导线地面上的单导线rh几种典型传输线的特性阻抗几种典型传输线的特性阻抗 平行双导线平行双导线 同轴线同轴线 地平面上方的导线地平面上方的导线 共模干扰共模干扰（common-mode interference）两导线上的干扰电流振幅相差很小，且相位相同。两导线上的干扰电流振幅相差很小，且相位相同。差模干扰差模干扰（differential-mode

11、 interference）两导线上的干扰电流振幅相等，但相位相反。两导线上的干扰电流振幅相等，但相位相反。#2I1UcI2#1I1I2=I1Ud共模干扰与差模干扰共模干扰与差模干扰#2U1U1U2#1UC：由地回路引起的共模干扰电压由地回路引起的共模干扰电压Ud：由线间回路受干扰引起的差模干扰电压由线间回路受干扰引起的差模干扰电压U1：原对地电压原对地电压U2：原信号电压原信号电压 对地电压：对地电压：UL=U1 +Uc 线间电压：线间电压：UM=U2 +Ud 对地电压与线间电压对地电压与线间电压共模干扰与差模干扰共模干扰与差模干扰 通常线路上两种干扰分量同时存在。干扰在线路上经过长距离传输

12、后，通常线路上两种干扰分量同时存在。干扰在线路上经过长距离传输后，差模分量衰减要比共模分量大，且共模分量传输时会向周围空间辐射，差差模分量衰减要比共模分量大，且共模分量传输时会向周围空间辐射，差模分量不会辐射。因此，大部分电源干扰均由共模分量引起。模分量不会辐射。因此，大部分电源干扰均由共模分量引起。2.3 电阻性干扰电阻性干扰 电阻性干扰：电阻性干扰：两个回路经两个回路经公共阻抗公共阻抗而形成的干扰。而形成的干扰。I1+I2 公共公共电源电源电路电路1USRSZlZl电路电路2公共线公共线路阻抗路阻抗I1I2 公共电源内阻及线路阻抗耦合公共电源内阻及线路阻抗耦合I1+I2 电路电路1U1Zg

13、公共地公共地线阻抗线阻抗I1I2 公共地线路阻抗耦合公共地线路阻抗耦合电路电路2U2电阻性干扰模型电阻性干扰模型A设备设备1共用接地阻抗产生的电磁干扰共用接地阻抗产生的电磁干扰机壳机壳IgUiRX机壳机壳设备设备2BCDEFGHIJ连接电缆连接电缆Ui 共用接地阻抗上的地电流形成一共模噪声电压共用接地阻抗上的地电流形成一共模噪声电压Ui，使回路，使回路ABCDEFGHA和回路和回路ABCIJFGHA上流动者噪声电流，此噪声电流会在放大器或逻辑电路上流动者噪声电流，此噪声电流会在放大器或逻辑电路输入端产生一电位差，而差电位差即为电磁干扰的来源。输入端产生一电位差，而差电位差即为电磁干扰的来源。电

14、阻性干扰实例电阻性干扰实例U01Z11ZkI1I2 Z21U02U02 在耦合阻抗在耦合阻抗 Zk 产生的干扰电压降产生的干扰电压降1111110202211111112111/()/()()kkkSkkkkkZ ZZZZ ZUUUZZ ZZZZ ZZZZ流经流经 Zk 的干扰电流的干扰电流1102112111()SkSkkkkUZIUZZ ZZZZU01 回路回路1的电源的电源U02 回路回路2的电源的电源Z11 回路回路1的阻抗的阻抗Z21 回路回路2的阻抗的阻抗Zk 回路回路1与与2的公共耦合阻抗的公共耦合阻抗电阻性干扰的等效电路电阻性干扰的等效电路U01Z11ZkI1I2 Z21U02

15、讨论讨论：两个回路一点接触，彼此不再互相干扰。两个回路一点接触，彼此不再互相干扰。流经回路流经回路1中中Z11 的干扰电流的干扰电流10211112111()SkkSkkUZIUZZ ZZZZU01Z11I1I2 Z21U02（直接耦合）（直接耦合）kZ (1)0kZ(2)0SkI11021121,SkZ UUZZ0211121SUIZZ0221,SkUIZ10SI0,SkU电路性干扰的计算实例：电路性干扰的计算实例：50Hz、115V交流电源的中性地线与负载地线都接于交流电源的中性地线与负载地线都接于1mm厚钢板上，试厚钢板上，试计算其接地阻抗上的电流及共模干扰电压。负载的消耗功率为计算其接

16、地阻抗上的电流及共模干扰电压。负载的消耗功率为1kW，电源，电源的第的第10次谐波约为基频的次谐波约为基频的2。解解：负载阻抗负载阻抗2.131000)115(22 llPVZ1mm钢板的接地面阻抗钢板的接地面阻抗Zc:在在50Hz时，约为时，约为108，在在500Hz时，约为时，约为300忽略导线阻抗和电源内阻，且忽略导线阻抗和电源内阻，且lcZZ A7.82.13115lgZVI接地阻抗上的电流接地阻抗上的电流50Hz时时18.7108940 VigcVIZ10次谐波，次谐波，500Hz 时时28.70.0230052 VigcVIZ 电阻电阻LjXj L 感抗：感抗：frlrRfRrRD

17、CDCAC222内自感：内自感：nH,5080llLiDCfrlLrLiDCiAC142 导线长度导线长度r 导线半径导线半径 电导率电导率 磁导率磁导率l 趋肤深度趋肤深度 1)2ln(20rllLo外自感外自感：电阻性干扰的抑制电阻性干扰的抑制 导线的阻抗特性导线的阻抗特性 阻抗：阻抗：LjRZa、让两个电流回路或系统彼此无关。信号相互独立，避免电路的连接。让两个电流回路或系统彼此无关。信号相互独立，避免电路的连接。b b、限制耦合阻抗，越低越好。导线的电阻和电感越低越好。限制耦合阻抗，越低越好。导线的电阻和电感越低越好。c c、电路去耦。各个不同回路之间仅在惟一的一点作电连接，达到电流回

18、路电路去耦。各个不同回路之间仅在惟一的一点作电连接，达到电流回路 间电路去耦的目的。间电路去耦的目的。强弱电隔离强弱电隔离 继电器继电器 变压器变压器 光电耦合光电耦合d d、电气隔离。电气隔离。实现一点接触实现一点接触3241 电阻性干扰的抑制方法电阻性干扰的抑制方法2.4 电容性电容性耦合耦合电容性电容性耦合的干扰电压耦合的干扰电压122211221()NGjCRUUjR CC干扰电压：干扰电压：C12U1R22C1GC2GUN电容性耦合等效电路电容性耦合等效电路R22C2GC1GC12U1UN电容性耦合模型电容性耦合模型低阻（或低频）低阻（或低频）221221/()GCRC12221NU

19、j C R U221221/()GRCC121122NGCUUCC高阻高阻（或高频）（或高频）耦合电压公式的简化耦合电压公式的简化122211221()NGjCRUUjR CCNU112RUCUN121122()NGCUUCC1221()GR CC电容性耦合的频率特性电容性耦合的频率特性【解解】01210pFln()lCd r02220pFln(2)GlCh r722 10f471212211110()210(1020)106CGXCC【例例】已知：已知：U110V、f10MHz、导线半径、导线半径 r1mm、线间距、线间距d20mm、导线离地高度导线离地高度h10mm、线长、线长l1m。(1

20、)R 50；(2)R1M。分别求导线分别求导线2上的干扰电压上的干扰电压。121(1)500.314mVCNRXUj C RUj612112210(2)10V3CNGCCRXUUC120log(/)NUU耦合系数：耦合系数：,则：（则：（1）90dB；（；（2）9.5dB。干扰源系统的电气参数应使电压变化幅度和变化率尽可能地小；干扰源系统的电气参数应使电压变化幅度和变化率尽可能地小；被干扰系统应尽可能地设计成低阻及高信噪比系统；被干扰系统应尽可能地设计成低阻及高信噪比系统；系统的结构应尽可能紧凑，且彼此空间上相互隔离。系统的结构应尽可能紧凑，且彼此空间上相互隔离。两个系统的耦合部分的布置应使耦

21、合电容尽量小；两个系统的耦合部分的布置应使耦合电容尽量小；例如例如：增大间距、减少导线长度、避免平行走线等。：增大间距、减少导线长度、避免平行走线等。采用平衡措施消除电容性干扰；采用平衡措施消除电容性干扰；对干扰源和被干扰对象进行电气屏蔽。对干扰源和被干扰对象进行电气屏蔽。电容性耦合的抑制电容性耦合的抑制针对干扰源和被干扰对象针对干扰源和被干扰对象 针对减小耦合电容针对减小耦合电容平衡措施平衡措施24142313:CCCC平衡条件平衡条件：1342实例实例：U1Z1Z2屏蔽措施屏蔽措施C132C23C24C14Z2143原理原理：Z1C1S：导体：导体1 与屏蔽体之间的电容与屏蔽体之间的电容C

22、12：导体：导体1 与导体与导体2（未屏蔽部分）之间的电容（未屏蔽部分）之间的电容C2G：导体：导体2（未屏蔽部分）的对地电容（未屏蔽部分）的对地电容 C2S：导体：导体2与屏蔽体之间的电容与屏蔽体之间的电容 CSG：屏蔽体之间的对地电容：屏蔽体之间的对地电容 2SRC2GUNCSGC2SUSC1GC12U1C1S1U1RC2GUNCSGC2SC12C1S12USC1GS屏蔽对电容性耦合的影响屏蔽对电容性耦合的影响结论结论：屏蔽体必须接地屏蔽体必须接地。111SNSSSGCUUUCC故故若屏蔽体接地，则若屏蔽体接地，则0NSUU1220,0,GNSCCUU则则 屏蔽体为等位体。屏蔽体为等位体。

23、U1USC1GC1S1CSGS121212UCCUGNC比较比较U1RUNCSGC1S1USC1GC2S2S 导体导体2完全屏蔽完全屏蔽考虑屏蔽体已接地，即考虑屏蔽体已接地，即CSG=0，则，则12112221()NSGj RCUUj R CCC结论结论：导体导体2上的干扰电压取决于外露上的干扰电压取决于外露 部分的长度，越短越好！部分的长度，越短越好！1220,0GCC则则U1RUNC2SC121C1G2C2GU1RC2GUNC2SC12C1S12USC1GS 导体导体2部分屏蔽部分屏蔽2.5 电感性耦合电感性耦合低电压、大电流干扰低电压、大电流干扰源产生的磁耦合源产生的磁耦合干扰干扰12Z

24、21Z22Z11U1L2UN2L1I1M12UN1电感性耦合电感性耦合：当导线上的电流发生变化时，周围的磁场将发生变化。此时，当导线上的电流发生变化时，周围的磁场将发生变化。此时，若有另外的导线在这个变化的磁场中，则导线上会产生感应电动势。于若有另外的导线在这个变化的磁场中，则导线上会产生感应电动势。于是一根导线上的信号就耦合进了另一根导线。这就是电感性耦合，又称是一根导线上的信号就耦合进了另一根导线。这就是电感性耦合，又称磁耦合。磁耦合。11111212221222112()0()UIZjLI jMIZZjLI jM11111121211121222()()UIZjLjM UIZjLZZjL

25、忽略忽略I2 对对I1 的影响，则的影响，则12Z21Z22Z11U1L2UN2L1I1M12UN1I1L1U1UN2Z21Z22L2M12Z111 12 2I2UN11221111112122212221211121222()()()()NNjMZ UUZjLZZjLjMZ UUZjLZZjL电感性耦合的电感性耦合的干扰电压干扰电压【例例】两根导线，长度两根导线，长度l1=l2=1m，半径半径r=0.5mm，相距相距d=30mm，距接地金，距接地金 属平面高度属平面高度h1=h2=10mm。干扰源负载。干扰源负载Z11=100，受干扰回路，受干扰回路负载负载 Z21=Z22=100，设干扰频

26、率，设干扰频率f=1MHz，干扰源电压，干扰源电压U1=10V，求负载，求负载 受到的干扰电压为多少？受到的干扰电压为多少？【解解】70122ln7.410H2lhLLr112120log/20log/59dBNNUUUU耦合系数：耦合系数：22701222ln0.410H4lhdMd21221112111212221.12 10 V()()NNj M Z UUUZj LZZj L62210f 干扰源系统的电气参数应使电流变化幅度和变化率尽可能的小；干扰源系统的电气参数应使电流变化幅度和变化率尽可能的小；被干扰系统应尽可能的设计成低阻及高信噪比系统；被干扰系统应尽可能的设计成低阻及高信噪比系统

27、；系统的结构应尽可能紧凑，且彼此空间上相互隔离。系统的结构应尽可能紧凑，且彼此空间上相互隔离。两个系统的耦合部分的布置应使互感尽量小；两个系统的耦合部分的布置应使互感尽量小；例如例如：增大间距、减少导线长度、避免平行走线等。：增大间距、减少导线长度、避免平行走线等。采用平衡措施消除电感性干扰；采用平衡措施消除电感性干扰；对干扰源和被干扰对象进行磁屏蔽。对干扰源和被干扰对象进行磁屏蔽。电感性耦合的抑制电感性耦合的抑制针对干扰源和被干扰对象针对干扰源和被干扰对象 针对减小耦合电感针对减小耦合电感1 1）绞合）绞合2 2）避免平行布线）避免平行布线3 3）增大间距）增大间距d hd dh h2I1S

28、Z11U1L1M12Z21Z22UNM1SL21LS 屏蔽体不接地屏蔽体不接地：对磁耦合没有影响对磁耦合没有影响;屏蔽体一端接地屏蔽体一端接地：对磁耦合也没有影响对磁耦合也没有影响;屏蔽体两端接地屏蔽体两端接地：形成回路，对磁耦合形成回路，对磁耦合 有影响有影响;L1U1I1UNZ21Z22L2M12UkLSM1SUSIS2IS屏蔽对电感性耦合的影响屏蔽对电感性耦合的影响屏蔽体的电感屏蔽体的电感222SSMI屏蔽体与内导体之间的互感屏蔽体与内导体之间的互感SSSLI设设 ，则，则 ，故，故 2SII2SS2SSLM1/SSSSSSSSUUIRj LLjRL屏蔽体上的感应电流屏蔽体上的感应电流I

29、SUS UNSZ21RSLSM2SZ22S2当当CNSSUU 当当CNSSCjUU 2211/SSNSSSSSCCUUUj MIj MLjj IS在导体在导体2上的感应电压上的感应电压()SCSRL屏蔽体的截止频率屏蔽体的截止频率S2SI2IS2屏蔽体与导体屏蔽体与导体 2 之间的磁耦合之间的磁耦合结论结论：低频时，屏蔽与非屏蔽相同，屏蔽无用；低频时，屏蔽与非屏蔽相同，屏蔽无用；高频时，（高频时，（5倍频以上时）干扰基本保持常数。倍频以上时）干扰基本保持常数。112 112 112 11/1(1)1/1/SNNNSCCCCUUUUj M IjM Ij M Ijj 11SSUj MI 当当12

30、1CNCUM I 当当12 1CNUj M I 与无屏蔽时相同与无屏蔽时相同NU121CMISCSRL5C121MI112SMM 导体导体2上的耦合电压上的耦合电压采用屏蔽体单端接地的方法，可以解决前面出现的问题采用屏蔽体单端接地的方法，可以解决前面出现的问题此时无论在任何频率上，总有此时无论在任何频率上，总有 ，且方向相反，且方向相反，IS产生的磁场抵消了产生的磁场抵消了I1产生的磁场，屏蔽体外磁场为零，产生的磁场，屏蔽体外磁场为零，从而抑制了电感耦合。从而抑制了电感耦合。SII 1U1I1IS屏蔽体截止频率测量值屏蔽体截止频率测量值电缆电缆阻抗阻抗（）截止频率截止频率（KHz）5倍截止频率

31、倍截止频率（KHz）同轴同轴电缆电缆RG6A750.63.0RG213500.73.5RG214500.73.5RG62A931.57.5RG59C751.68.0RG58C502.010.0屏蔽的屏蔽的绞线绞线754E1250.84.024Ga2.211.0 22Ga7.035.0双绞线对磁场干扰的抑制双绞线对磁场干扰的抑制 电容性耦合：电容性耦合：电感性耦合：电感性耦合：I1L1U1UN2Z21Z22L2M12Z1112I2UN1Z21Z22UNZ21Z22INU1RC1GC2GUNC1221 电容性耦合电容性耦合：减小一端的阻抗，减小一端的阻抗，则另一端干扰电压减小；则另一端干扰电压减小

32、；电感性耦合电感性耦合：减小一端的阻抗，减小一端的阻抗，则另一端的干扰电压增则另一端的干扰电压增加。加。受干扰导体与地之间受干扰导体与地之间的并联干扰电流源的并联干扰电流源 受干扰导体与地之受干扰导体与地之间的串联干扰电压源间的串联干扰电压源电容性耦合与电感性耦合的判定电容性耦合与电感性耦合的判定实际电路的串扰耦合实际电路的串扰耦合12Z21Z22Z11U1L2UN2L1I1M12UN1CZ21Z22UN1CUN2CZ21Z22UN1LUN2LUN1 UN1C UN1L UN2 UN2C UN2L 2.6 辐射干扰辐射干扰 电磁辐射电磁辐射：电磁能量脱离场源在空间传播，且不再返回场源电磁能量脱

33、离场源在空间传播，且不再返回场源 的现象的现象 辐射干扰辐射干扰：以电磁波形式传播的干扰以电磁波形式传播的干扰天线辐射原理天线辐射原理振子或辐射器振子或辐射器 除了干扰源的有意辐射之外，还有无意辐射，如有短单极天线作用或起除了干扰源的有意辐射之外，还有无意辐射，如有短单极天线作用或起小环天线作用的线路和电缆，都可能向外辐射电磁能量小环天线作用的线路和电缆，都可能向外辐射电磁能量辐射耦合的基本途径：辐射耦合的基本途径：天线天线，天线电缆天线天线，天线电缆天线机壳，电缆机壳天线机壳，电缆机壳机壳机壳，电缆电缆机壳机壳，电缆电缆实际辐射耦合途径：实际辐射耦合途径：通过天线、电缆导线、机壳感应进入接收

34、器通过天线、电缆导线、机壳感应进入接收器 通过电缆导线感应、沿导线传导进入接收器通过电缆导线感应、沿导线传导进入接收器 通过接收机的天线感应进入接收器通过接收机的天线感应进入接收器 通过接收器的连接回路感应形成骚扰进入接收器通过接收器的连接回路感应形成骚扰进入接收器 通过金属机壳上的孔缝、非金属机壳耦合进入接收电路通过金属机壳上的孔缝、非金属机壳耦合进入接收电路主要辐射耦合途径：主要辐射耦合途径：天线耦合、导线感应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合天线耦合、导线感应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合基本辐射源基本辐射源a、电偶极子、电偶极子 电流元电流元b、磁偶极子、磁偶极子 小电流回路小电流回路2.6.

35、1 基本基本辐射干扰辐射干扰 1 1、电偶极子、电偶极子(Il)辐射辐射22322322160cos e()()130sin e()()1sin e4()jkrrjkrjkrjEIlkkrkrjjEIlkkrkrkrIlkjHkrkro oxyzIlErE E H H 场的电尺寸及场区划分场的电尺寸及场区划分a、近场区：、近场区：kr 1（1）近区场（感应场）近区场（感应场）感应场的特点：感应场的特点：电场电场1/r 3,磁场磁场1/r 2；电场电场1/f,磁场与磁场与f 无关；无关；电场与磁场存在电场与磁场存在/2的相位差；的相位差；能量相互转换、振荡，不会向能量相互转换、振荡，不会向 外传

36、输。感应场又称为似稳场外传输。感应场又称为似稳场。22322322160cos e()()130sin e()()1sin e4()jkrrjkrjkrjEIlkkrkrjjEIlkkrkrkrIlkjHkrkr33260cos30sinsin4rIlEjkrIlEjkrIlHr （2）远区场（辐射场）远区场（辐射场）30sinsin4jkrjkrkIlEjerkIlHjer22322322160cos e()()130sin e()()1sin e4()jkrrjkrjkrjEIlkkrkrjjEIlkkrkrkrIlkjHkrkr辐射场的特点：辐射场的特点：电场电场1/r,磁场磁场1/r；

37、电场电场f,磁场磁场f；电场与磁场同相位；电场与磁场同相位；有电磁能量向外辐射。有电磁能量向外辐射。距电偶极子不同距离的场强距电偶极子不同距离的场强(I=1A,l=1cm)频率频率(MHz)场强距离1cm10cm1m10m1E(dBV/m)26320314384H(dBA/m)13797581810E(dBV/m)24318312376H(dBA/m)1379759242、磁偶极子、磁偶极子(IS)辐射辐射323323321cos e2()()11sine4()()130sine()jkrrjkrjkrISkjHkrkrISkjHkrkrkrjEjISkkrkr（1）近区场（感应场）近区场（感

38、应场）332cos2sin430sinrISHrISHrkISEjr 感应场的特点：感应场的特点：电场电场1/r2,磁场磁场1/r3；电场电场f,磁场与磁场与f 无关；无关；电场与磁场存在电场与磁场存在/2的相位差；的相位差；能量相互转换、振荡，不会向能量相互转换、振荡，不会向 外传输。感应场又称为似稳场。外传输。感应场又称为似稳场。o oxyzISHrH H E E（2 2）远区场（辐射场）远区场（辐射场）22sin430sinjkrjkrk ISHerk ISEer 辐射场的特点：辐射场的特点：电场电场1/r,磁场磁场1/r；电场电场f 2,磁场磁场f 2；电场与磁场同相位；电场与磁场同相

39、位；有电磁能量向外辐射。有电磁能量向外辐射。323323321cos e2()()11sin e4()()130sin e()jkrrjkrjkrISkjHkrkrISkjHkrkrkrjEjISkkrkr 3.波阻抗波阻抗波阻抗：波阻抗：电场的横向分量与磁场的横向分量的比值，即电场的横向分量与磁场的横向分量的比值，即（1）电偶极子电偶极子EEZHH 特点：特点：；23120111(1/)()EEZjHkrkr621201(1/)1(1/)EZkrkr1201201,120EEkrZjZkrkr 远区：远区：1120EkrZ近区近区：1/EZr1/EZf（2）磁偶极子磁偶极子近区近区：2223

40、120111(1/)(1/)()HEZjHkrkrkr 1120,120120HHkrZjkr Zkr结论结论：电偶极子的近区场为高阻抗场；电偶极子的近区场为高阻抗场；磁偶极子的近区场为低阻抗场；磁偶极子的近区场为低阻抗场；1120HEkrZZ62221201(1/)1(1/)(1/)HkrZkrkr特点：特点：，EZrEZf远区远区：注意：注意：在感应场中，感应情况不仅取决于场源性质及耦合方式，在感应场中，感应情况不仅取决于场源性质及耦合方式，还取决于被感应导体的状况、所在位置及周围环境条件，还取决于被感应导体的状况、所在位置及周围环境条件，甚至感应体的存在还会扰乱原来的电磁场分布。甚至感应

41、体的存在还会扰乱原来的电磁场分布。在感应场中测量电磁干扰数据对距离十分敏感，应注明在感应场中测量电磁干扰数据对距离十分敏感，应注明测量距离和测量天线规格。大部分设备内的布局属于近测量距离和测量天线规格。大部分设备内的布局属于近场范围，有意识地利用空间距离衰减可降低对屏蔽设计场范围，有意识地利用空间距离衰减可降低对屏蔽设计要求的。要求的。理想的电偶极子和磁偶极子是不存在的。杆状天线及电子理想的电偶极子和磁偶极子是不存在的。杆状天线及电子设备内部的高电压小电流元器件，可视为等效的电偶极子设备内部的高电压小电流元器件，可视为等效的电偶极子场源。环状天线及设备中的一些低电压大电流元器件以及场源。环状天

42、线及设备中的一些低电压大电流元器件以及电感线圈等可视为等效的磁偶极子场源。电感线圈等可视为等效的磁偶极子场源。2.6.2 辐射对电路的干扰辐射对电路的干扰干扰分类：干扰分类：共模干扰，异模干扰共模干扰，异模干扰设备设备1辐射对电路干扰的示意图辐射对电路干扰的示意图机壳机壳RX机壳机壳设备设备2连接电缆连接电缆异模异模1#1#2#2#d dl共模共模1#1#2#2#lh则回路中的感应电势则回路中的感应电势设入射波为均匀平面波设入射波为均匀平面波1.辐射辐射共模干扰共模干扰dd iCSBUElSt 用电场来计算用电场来计算1234000000dddde(1e)de(e1)d(1e)(1e)xxzz

43、xzizxzxlllllhjk hjk xjk zjk lzxjk hjk lzxxzxzUEzExEzExEzExk Ek Ejk k00e,ejk rjk rEEBB1l2l3l4lhxlzyo共模耦合系数共模耦合系数(以以1V/(V/m)为为0dB)：0CMC(dB)20log/iUE则则最坏的情况最坏的情况：000(e1)d(e1)hjkljklixxUEzE h0ejkzxxEe Ehxlzyo00002(1cos)2sin()22sin()2sin()ixxxxklUE hklE hllE hE hfc或或 ，则则0(1e)jkhizUE l0ejkxzzEe E00002(1co

44、s)2sin()22sin()2sin()izzzzkhUE lkhE lhhE lE lfckEEk或或共模耦合系数共模耦合系数2CMC(dB)20log()20 loghlfc1sin()lllfffccc 讨论讨论：0CMC(dB)20log/20log(2)20log(sin)20log(2)20log(sin)ihUElhlfc 低频情况：低频情况：0CMC(dB)20log/20log(2)20log(sin)20log(2)20log(sin)ilUEhlhfcCMC(dB)20log(2)h(21)kln/(21)/2ln 当当 ，即，即 时，干扰最大时，干扰最大 或或【例例】

45、两个设备连线长两个设备连线长l=10m，离地高度，离地高度h=10cm，对应的电场，对应的电场 强度强度E0=10V/m。设。设f 1=1MHz，f 2=10MHz，分别求对应，分别求对应 的的Ui 和和CMC。V212.0101031.0101022680fchlEUiV73.1)3sin(2)sin(20fclhEUi1301MHz111fclfchfV12.2101031.0101022780fchlEUi3,130010MHz2fclfchf（2 2）0CMC(dB)20log()33.5dB iUE【解解】（1 1）计算公式同共模干扰，将计算公式同共模干扰，将h 替换为替换为d 即可

46、即可。2.辐射辐射异模干扰异模干扰1l2l3l4lhxlzyo 用磁场来计算用磁场来计算0000deed d(e1)(e1)xzxzlhjk xjk ziySyjk hjk lzxBUSj Bz xtj Bk k共模耦合系数共模耦合系数(以以1V/T为为0dB)：0CMC(dB)20log/iUB异模异模1#1#2#2#d dl共模共模1#1#2#2#lh 辐射屏蔽辐射屏蔽：在干扰源与干扰对象之间插入金属屏蔽物，阻在干扰源与干扰对象之间插入金属屏蔽物，阻 挡干扰的传播。挡干扰的传播。极化极化：若干扰为水平极化，则敏感设备垂直放置，则可以若干扰为水平极化，则敏感设备垂直放置，则可以 有效地减少干

47、扰有效地减少干扰。距离隔离距离隔离：当当r 大，场能量会快速减小。大，场能量会快速减小。方向隔离方向隔离：利用场量与角度的关系，使干扰源方向性最小利用场量与角度的关系，使干扰源方向性最小 点对准被干扰对象，则可以有效地减少干扰。点对准被干扰对象，则可以有效地减少干扰。吸波涂层吸波涂层：吸收电磁波，则可以有效地减少干扰。吸收电磁波，则可以有效地减少干扰。2.6.3 抑制抑制辐射干扰的措施辐射干扰的措施 敏感设备敏感设备：受电磁骚扰影响的电路、设备或系统受电磁骚扰影响的电路、设备或系统 敏感度敏感度：敏感设备对敏感设备对电磁骚扰所呈现的不希望有的响应程度电磁骚扰所呈现的不希望有的响应程度模拟电路的

48、敏感度指数模拟电路的敏感度指数 2.7 敏感设备及其特性分析敏感设备及其特性分析()UUkSfBN 相参信号相参信号：100.8104UUBBBSNRFKTBRF 非相参信号非相参信号：1198 10log()dB4UUBSRFNRFKT19810log10log()dBBRFddBSNdlog20log20NB 数字电路的敏感度指数数字电路的敏感度指数 敏感程度分类敏感程度分类 80dBS 80dB110dBS110dB140dBS140dB170dBS170dB200dBS200dB230dBS230dBS 极不敏感极不敏感不敏感不敏感 较敏感较敏感 中等敏感中等敏感 敏感敏感 非常敏感非常敏感 极敏感极敏感