第三章电磁干扰的耦合与传播-电磁兼容课件.ppt
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- 第三 电磁 干扰 耦合 传播 兼容 课件
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1、第三章第三章 电磁干扰的耦合与传播电磁干扰的耦合与传播主要内容主要内容 3.1 电磁干扰的传播途径电磁干扰的传播途径 3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质 3.3 传导耦合分析传导耦合分析3.4 辐射耦合分析辐射耦合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
2、b、辐射耦合、辐射耦合a、传导耦合、传导耦合3.1 电磁干扰的传播途径电磁干扰的传播途径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、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3.1 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
3、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。根据工作波长根据工作波长 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3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质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Z
4、S 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Rl/2ZSRl/2Rl/2ClZLUSRl/2信号源信号源传输线路传输线路负载负载3.2 传导干扰传输线路的性质:传导干扰传输线路的性质:低频域传输线路低频域传输线路R0 分布电阻分布电阻L0 分布电感分布电感G0 分布电导分布电导C0 分布电容分布电容分布参数分布参数:高频电路(高频电路(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3.2 传导干扰传输线路的性质:传导干扰传输线路的性质:分布参数电路模型分布参数电
5、路模型G0dxxC0dxudxL0dxR0dxi高频电路(高频电路(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3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质:分布参数电路模型分布参数电路模型令令得到得到传播常数传播常数特性阻抗特性阻抗0000()()Rj LGj Cj0000cRjLZGjC高频电路(高频电路(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3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质:分布参数电路模型分布参数电路模型输入阻抗输入阻抗ljZZljZZZlIlVZLLintantan000稳态情况:稳态情况:120 ln276 logc
6、ddZrr60 ln138 logcRRZrr2260ln138logchhZrr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3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质:几种常用传输线:几种常用传输线Multiconductor transmission-line equations3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质:多导体传输线:多导体传输线tzttztzz,ILRIVtzttztzz,VCGVI R:per-u
7、nit-length resistance matrixL:per-unit-length inductance matrixG:per-unit-length conductance matrixC:per-unit-length capacitance matrix。tztzttztztztzz,IV0CL0IV0GR0IVC.Paul,“Analysis of multiconductor Transmission lines,”October 2007,Wiley-IEEE Press线间电压和对地电压线间电压和对地电压3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质:线间电压和对
8、地电压:线间电压和对地电压 共模信号:一对导线上流过的电流幅度相差甚小,而相位相同共模信号:一对导线上流过的电流幅度相差甚小,而相位相同 差模信号:一对导线上流过的电流幅度相等,而相位相反差模信号:一对导线上流过的电流幅度相等,而相位相反共模干扰和差模干扰共模干扰和差模干扰3.2 传导干扰传输线路的性质传导干扰传输线路的性质:共模干扰和差模干扰:共模干扰和差模干扰 共模干扰共模干扰 差模干扰差模干扰 电阻性耦合干扰电阻性耦合干扰产生至少存在两个相互耦合的电流回产生至少存在两个相互耦合的电流回路,其电流全部或部分地在公共阻抗中流过路,其电流全部或部分地在公共阻抗中流过。3.3 传导耦合分析传导耦
9、合分析:电阻性耦合:电阻性耦合电阻性耦合电阻性耦合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2U2A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ABCIJFG
10、HA上流动着噪声电流,此噪声电流会在放大器或逻辑电路上流动着噪声电流,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。电阻性干扰实例电阻性干扰实例3.3 传导耦合分析传导耦合分析:电阻性耦合:电阻性耦合U01Z11ZkI1I2 Z22U02U01 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Z22 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3.3 传导耦合分析传导耦合分析:电阻性耦合:电阻性耦合目标:目标:
11、考察考察U02通过公共阻抗通过公共阻抗Zk在回路在回路1中的阻抗中的阻抗Z11上上产生的干扰产生的干扰U01Z11ZkI1I2 Z22U023.3 传导耦合分析传导耦合分析:电阻性耦合:电阻性耦合网孔分析法网孔分析法计算步骤:计算步骤:1)在电路图上标明网孔电流及其参考方向。在电路图上标明网孔电流及其参考方向。若全部网孔电流均选为顺时针若全部网孔电流均选为顺时针(或逆时针或逆时针)方向,则网孔方程的全部互电阻项均取负方向,则网孔方程的全部互电阻项均取负号;绕行方向由号;绕行方向由“-”极到极到“+”极的电压极的电压源取正号;反之取负号;源取正号;反之取负号;2)用观察电路图的方法列出各网孔方程
12、;用观察电路图的方法列出各网孔方程;3)求解网孔方程,得到各网孔电流;求解网孔方程,得到各网孔电流;4)假设支路电流的参考方向。根据支路电流假设支路电流的参考方向。根据支路电流与网孔电流的线性组合关系来求得各支路与网孔电流的线性组合关系来求得各支路电流;电流;5)用用VCR方程求得各支路电压。方程求得各支路电压。计算计算U02在回路在回路1中的阻抗中的阻抗Z11上产生的干扰电压和电流上产生的干扰电压和电流方法一:方法一:网孔分析法网孔分析法U01Z11ZkI1I2 Z22U023.3 传导耦合分析传导耦合分析:电阻性耦合:电阻性耦合网孔方程网孔方程为:为:022221012111UIZZIZU
13、IZIZZkkkk02011221121UUZZZZZZIIkkkk02222110122211221UZZZZZZUZZZZZZZIkkkkkkkk02222111101222112UZZZZZZZUZZZZZZIkkkkkkkk计算计算U02在回路在回路1中的阻抗中的阻抗Z11上产生的干扰电压和电流上产生的干扰电压和电流方法一:方法一:网孔分析法网孔分析法U01Z11ZkI1I2 Z22U023.3 传导耦合分析传导耦合分析:电阻性耦合:电阻性耦合02222110122211221UZZZZZZUZZZZZZZIkkkkkkkk02222111101222112UZZZZZZZUZZZZZ
14、ZIkkkkkkkk通过通过Zk 的电流为:的电流为:02222111101222112212UZZZZZZUZZZZZZIIIkkkkkkkU02 在耦合阻抗在耦合阻抗 Zk 产生的干扰电流为产生的干扰电流为022221111UZZZZZZIkkkSk计算计算U02在公共阻抗在公共阻抗Zk上产生的干扰电压和电流上产生的干扰电压和电流方法一:方法一:网孔分析法网孔分析法022221111UZZZZZZZZIUkkkkkSkSk干扰电压为干扰电压为USkZ11ZkZ22U023.3 传导耦合分析传导耦合分析:电阻性耦合:电阻性耦合方法二:方法二:线性叠加法线性叠加法111102211111110
15、2112111/()/()()kkSkkkkkkZ ZZZUUZZ ZZZZ ZUZ ZZZZU02 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流经流经 Zk 的干扰电流的干扰电流1102112111()SkSkkkkUZIUZZ ZZZZ计算计算U02在公共阻抗在公共阻抗Zk上产生的干扰电压和电流上产生的干扰电压和电流USkU01Z11ZkI1I2 Z22U02通过通过Z11 的电流是有效电流和部分干扰电流的总和的电流是有效电流和部分干扰电流的总和010211111222222112211/()kkkkkUU ZIIZZ ZZZZ ZZ ZZ Z3.3 传导耦合分析传导耦合
16、分析:电阻性耦合:电阻性耦合U02对回路对回路1中阻抗中阻抗Z11 产生干产生干扰电流扰电流02122112211kSkkU ZIZ ZZ ZZ Z计算计算U02在回路在回路1中的阻抗中的阻抗Z11上产生的干扰电压和电流上产生的干扰电压和电流方法一:方法一:由性质区别由性质区别Z11ZkUSkI2 Z223.3 传导耦合分析传导耦合分析:电阻性耦合:电阻性耦合公共阻抗公共阻抗Zk 上的干扰电压上的干扰电压USk在回路在回路1中阻抗中阻抗Z11 上产生的干上产生的干扰电流:扰电流:计算计算U02在回路在回路1中的阻抗中的阻抗Z11上产生的干扰电压和电流上产生的干扰电压和电流方法二:方法二:由干扰
17、确定由干扰确定10211112111()SkkSkkUZIUZZ ZZZZ1102112111()kSkkkZ ZUUZ ZZZZ公共阻抗公共阻抗Zk 上的电压上的电压USk的作为干扰源:的作为干扰源:U01Z11ZkI1I2 Z22U02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10222112211kSkkZIUZ ZZ ZZ ZU01Z11I1I2 Z22U02(直接耦合)(直接耦合)kZ (1)0kZ(2)0kI 11021122,kZ UUZZ0211122SUIZZ0221,kUIZ10SI0
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