1、電磁干擾傳播和耦合理論,1,電磁干擾的傳播途徑 一、電磁干擾傳輸?shù)亩N方式 1、傳導(dǎo)方式 2、輻射方式 二、常見輻射耦合 1、天線對天線耦合 2、場對線的耦合 3、線對線感應(yīng)耦合,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,2,傳導(dǎo)耦合的基本理論 三種基本的耦合性質(zhì): 電阻性耦合、電感性耦合和電容性耦合 一、電阻性耦合 這是最常見最簡單的傳導(dǎo)耦合方式。例如 可控硅調(diào)速裝置中較嚴重的高頻干擾通過導(dǎo)線傳輸給電動機 各種按鍵開關(guān)操作時因觸頭抖動引起的瞬態(tài)干擾 印刷電路板受潮后引起線間絕緣強度降低易發(fā)生電干擾等 典型電路圖：,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,3,討論： (1)低頻時

2、， ，其中l(wèi)為導(dǎo)線長度，S為導(dǎo)線截面積， 為電阻率。 (2)高頻時， 二、電容性耦合 兩個電路中的導(dǎo)體，當(dāng)它們靠得比較近而且存在電位差時， 會產(chǎn)生電場耦合，其程度取決于兩導(dǎo)體的分布電容C。 U1為干擾電壓， A為干擾源電路 B為接收電路,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,4,電路B中耦合的干擾電壓U2 其中 當(dāng)耦合電容較小時，即CR21，有 U2j CR2 U1 分析: 干擾源頻率越高，電容耦合越明顯，同時接收電路的阻抗 R2越高,產(chǎn)生電容耦合越大。電容C越小,干擾耦合就越小。 應(yīng)用:(1) 射頻電路中，高頻信號線都要加屏蔽； (2) 射頻電路中引線長度盡量縮短。,電磁干擾傳播和

3、耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,5,另一種情況： 分析:(1)若R為低阻抗，且 則 結(jié)論：若U1和f不變，則減小R和C12可以減小UN，其中C12減 小可采用導(dǎo)體合適的取向、屏蔽導(dǎo)體、增加導(dǎo)體間的 距離等。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,6,(2)若R為高阻抗，且 則 結(jié)論：UN與f無關(guān)，且大于R為低阻抗情況的UN。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,7,電磁干擾傳播和耦合理論,8,三、電感性耦合 當(dāng)一個回路中流過變化電流時，在它周圍的空間就會產(chǎn)生變 化的磁場。 根據(jù)電磁感應(yīng)原理，有： 討論：若R1越小，則I1越大，磁場越大，電感耦合越強。,電磁干擾傳播和耦合

4、理論,電磁干擾傳播和耦合理論,9,電磁干擾傳播和耦合理論,10,典型傳導(dǎo)耦合的分析 工程上兩種典型模式：公共地阻抗耦合、公共電源耦合 一、公共地阻抗耦合 1、公共地線包括 機殼接地線 機框搭接線 金屬接地板 接地網(wǎng)絡(luò)和接地母線等 2、公共地線的不等電位概念 地線電阻有毫歐的阻值。低頻、高頻時都有。 3、公共地阻抗耦合電路分析,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,11,電磁干擾傳播和耦合理論,等效電路：,由于,電磁干擾傳播和耦合理論,12,二、共電源耦合 若I1發(fā)生一個突變，則出現(xiàn)一個干擾電流I，在Rs上產(chǎn)生一 個干擾電壓，導(dǎo)致電源電壓變化，傳導(dǎo)到電路2中。 令Us=0，等效電路為

5、U1s為干擾電壓，則,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,13,三、地線阻抗計算和電源內(nèi)阻測定 1、金屬平板地線阻抗計算,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,14,2、線狀地線的阻抗計算 高頻時，電阻 電感 所以總阻抗： 3、電源內(nèi)阻抗測定 計算較復(fù)雜，但可采用儀器測量。 (1)直流電源內(nèi)阻抗,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,15,(2)交流電源內(nèi)阻抗 R1、R2為純電阻,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,16,電磁輻射的基本理論 一、電磁輻射的概念 由各種天線發(fā)送電磁波。 1、高頻電流發(fā)射的電磁波 2、電磁波的分類： (1)近區(qū)感應(yīng)場：能

6、量在波源和感應(yīng)場之間空間交換。 (2)遠區(qū)輻射場,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,17,二、輻射場強的分析 一般采用電偶極子和磁偶極子進行近似分析。 1、電偶極子 即長度為l(l)的載流導(dǎo)線。設(shè)其橫截面積為S。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,18,根據(jù)球坐標(biāo) 而 所以,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,19,2、磁偶極子 即直徑d遠小于(d)的導(dǎo)電圓環(huán)。 利用Flourier級數(shù)展開 根據(jù),電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,20,結(jié)論： (1)電偶極子中，電場垂直于磁場，電場有Er、E，處于子午面 內(nèi)，而磁場只有H，處于與赤道平面平

7、行的平面內(nèi)。 (2)磁偶極子中，電場垂直于磁場，磁場有Hr、H，電場只有 E。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,21,3、近區(qū)場和遠區(qū)場 (1)近區(qū)場感應(yīng)場 當(dāng)kr1時，即 時，距離r，稱為近區(qū)。 電偶極子 磁偶極子,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,22,結(jié)論:電偶極子的近區(qū)場與靜態(tài)場有相同的性質(zhì)，稱為似穩(wěn)場 (準(zhǔn)靜態(tài)場)。 電場和磁場有/2的相位差，平均 ，即近區(qū)場沒 有能量向外輻射，又稱束縛場。 (2)遠區(qū)場輻射場 當(dāng)kr1時，即 時，距離r，稱為遠區(qū)。 電偶極子,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,23,特性： 場矢量的方向。電場只有E，磁場只

8、有H分量。電場與磁場 互相垂直，遠區(qū)場是TEM波。 場的相位。e-jkr，隨r增大而相位滯后，等相位面是r為常數(shù)的 球面。遠區(qū)場是球面波。 場的振幅。與r成反比，與I和l/(電長度)成正比。 場的方向性。振幅與sin成正比，當(dāng)900時，振幅最大， 當(dāng)00時，振幅最小。 磁偶極子 特性與電偶極子類似。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,24,4、近區(qū)和遠區(qū)的轉(zhuǎn)換 場強中的 三項隨場源距離kr的變化曲線。 當(dāng)kr=1時， 三項的貢獻一樣。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,25,工程上劃分： 遠場區(qū) 近場區(qū) 電磁兼容手冊上劃分： 遠場區(qū) 近場區(qū) 例3、在距波源1m處觀察

9、，對于f=10MHz的波源， r=1m處于近場；對于f=100MHZ的波源， r=1m處于遠場。 結(jié)論：在進行遠場測量時，測量距離必須以干擾頻譜中最低的頻 率為依據(jù)來計算。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,26,5、高阻抗場和低阻抗場 (1) 在電偶極子中，近場的波阻抗 由于kr1，因此 (2) 對于磁偶極子，近場的波阻抗 由于kr1，因此,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,27,隨r變化的曲線：,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,28,結(jié)論：在遠區(qū)，電、磁偶極子的波阻抗均趨于媒質(zhì)的波阻抗ZW； 在近區(qū)，電偶極子的波阻抗ZEW大于媒質(zhì)的波阻抗ZW，因

10、 此稱為高阻抗場；磁偶極子的波阻抗ZHW小于媒質(zhì)的波阻 抗ZW，因此稱為低阻抗場。 電偶極子的源具有低電流、高電壓的特性，而磁偶極子的 源具有高電流、低電壓的特性。 (3)遠區(qū)場 自由空間的結(jié)果，稱為平面電磁波。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,29,輻射耦合方式 輻射干擾的四種主要耦合途徑： 天線耦合 導(dǎo)線感應(yīng)耦合 閉合回路耦合 孔縫耦合 一、導(dǎo)體的天線效應(yīng) 金屬導(dǎo)體作為天線時，需分段計算其電場、磁場，然后再矢 量疊加。每一段為一個電偶極子或磁偶極子。,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦合理論,30,二、輻射耦合方式 1、天線耦合 有意耦合，無意耦合(長的信號線、控制線等) 2、場對導(dǎo)線的感應(yīng)耦合 3、閉合回路的耦合,電磁干擾傳播和耦合理論,電磁干擾傳播和耦