电磁干扰传播和耦合理论ppt课件

.,1,电磁干扰的传播途径一、电磁干扰传输的二种方式1、传导方式2、辐射方式二、常见辐射耦合1、天线对天线耦合2、场对线的耦合3、线对线感应耦合,电磁干扰传播和耦合理论,.,2,传导耦合的基本理论三种基本的耦合性质:电阻性耦合、电感性耦合和电容性耦合一、电阻性耦合这是最常见最简单的传导耦合方式。例如可控硅调速装置中较严重的高频干扰通过导线传输给电动机各种按键开关操作时因触头抖动引起的瞬态干扰印刷电路板受潮后引起线间绝缘强度降低易发生电干扰等典型电路图：,电磁干扰传播和耦合理论,.,3,讨论：(1)低频时，其中l为导线长度，S为导线截面积，为电阻率。(2)高频时，二、电容性耦合两个电路中的导体，当它们靠得比较近而且存在电位差时，会产生电场耦合，其程度取决于两导体的分布电容C。U1为干扰电压，A为干扰源电路B为接收电路,电磁干扰传播和耦合理论,.,4,电路B中耦合的干扰电压U2其中当耦合电容较小时，即CR21，有U2jCR2U1分析:干扰源频率越高，电容耦合越明显，同时接收电路的阻抗R2越高,产生电容耦合越大。电容C越小,干扰耦合就越小。应用:(1)射频电路中，高频信号线都要加屏蔽；(2)射频电路中引线长度尽量缩短。,电磁干扰传播和耦合理论,.,5,另一种情况：分析:(1)若R为低阻抗，且则结论：若U1和f不变，则减小R和C12可以减小UN，其中C12减小可采用导体合适的取向、屏蔽导体、增加导体间的距离等。,电磁干扰传播和耦合理论,.,6,(2)若R为高阻抗，且则结论：UN与f无关，且大于R为低阻抗情况的UN。,电磁干扰传播和耦合理论,.,7,.,8,三、电感性耦合当一个回路中流过变化电流时，在它周围的空间就会产生变化的磁场。根据电磁感应原理，有：讨论：若R1越小，则I1越大，磁场越大，电感耦合越强。,电磁干扰传播和耦合理论,.,9,.,10,典型传导耦合的分析工程上两种典型模式：公共地阻抗耦合、公共电源耦合一、公共地阻抗耦合1、公共地线包括机壳接地线机框搭接线金属接地板接地网络和接地母线等2、公共地线的不等电位概念地线电阻有毫欧的阻值。低频、高频时都有。3、公共地阻抗耦合电路分析,电磁干扰传播和耦合理论,.,11,电磁干扰传播和耦合理论,等效电路：,由于,.,12,二、共电源耦合若I1发生一个突变，则出现一个干扰电流I，在Rs上产生一个干扰电压，导致电源电压变化，传导到电路2中。令Us=0，等效电路为U1s为干扰电压，则,电磁干扰传播和耦合理论,.,13,三、地线阻抗计算和电源内阻测定1、金属平板地线阻抗计算,电磁干扰传播和耦合理论,.,14,2、线状地线的阻抗计算高频时，电阻电感所以总阻抗：3、电源内阻抗测定计算较复杂，但可采用仪器测量。(1)直流电源内阻抗,电磁干扰传播和耦合理论,.,15,(2)交流电源内阻抗R1、R2为纯电阻,电磁干扰传播和耦合理论,.,16,电磁辐射的基本理论一、电磁辐射的概念由各种天线发送电磁波。1、高频电流发射的电磁波2、电磁波的分类：(1)近区感应场：能量在波源和感应场之间空间交换。(2)远区辐射场,电磁干扰传播和耦合理论,.,17,二、辐射场强的分析一般采用电偶极子和磁偶极子进行近似分析。1、电偶极子即长度为l(l)的载流导线。设其横截面积为S。,电磁干扰传播和耦合理论,.,18,根据球坐标而所以,电磁干扰传播和耦合理论,.,19,2、磁偶极子即直径d远小于(d)的导电圆环。利用Flourier级数展开根据,电磁干扰传播和耦合理论,.,20,结论：(1)电偶极子中，电场垂直于磁场，电场有Er、E，处于子午面内，而磁场只有H，处于与赤道平面平行的平面内。(2)磁偶极子中，电场垂直于磁场，磁场有Hr、H，电场只有E。,电磁干扰传播和耦合理论,.,21,3、近区场和远区场(1)近区场感应场当kr1时，即时，距离r1时，即时，距离r，称为远区。电偶极子,电磁干扰传播和耦合理论,.,23,特性：场矢量的方向。电场只有E，磁场只有H分量。电场与磁场互相垂直，远区场是TEM波。场的相位。e-jkr，随r增大而相位滞后，等相位面是r为常数的球面。远区场是球面波。场的振幅。与r成反比，与I和l/(电长度)成正比。场的方向性。振幅与sin成正比，当900时，振幅最大，当00时，振幅最小。磁偶极子特性与电偶极子类似。,电磁干扰传播和耦合理论,.,24,4、近区和远区的转换场强中的三项随场源距离kr的变化曲线。当kr=1时，三项的贡献一样。,电磁干扰传播和耦合理论,.,25,工程上划分：远场区近场区电磁兼容手册上划分：远场区近场区例3、在距波源1m处观察，对于f=10MHz的波源，r=1m处于近场；对于f=100MHZ的波源，r=1m处于远场。结论：在进行远场测量时，测量距离必须以干扰频谱中最低的频率为依据来计算。,电磁干扰传播和耦合理论,.,26,5、高阻抗场和低阻抗场(1)在电偶极子中，近场的波阻抗由于kr1，因此(2)对于磁偶极子，近场的波阻抗由于kr1，因此,电磁干扰传播和耦合理论,.,27,随r变化的曲线：,电磁干扰传播和耦合理论,.,28,结论：在远区，电、磁偶极子的波阻抗均趋于媒质的波阻抗ZW；在近区，电偶极子的波阻抗ZEW大于媒质的波阻抗ZW，因此称为高阻抗场；磁偶极子的波阻抗ZHW小于媒质的波阻抗ZW，因此称为低阻抗场。电偶极子的源具有低电流、高电压的特性，而磁偶极子的源具有高电流、低电压的特性。(3)远区场自由空间的结果，称为平面电磁波。,电磁干扰传播和耦合理论,.,29,辐射耦合方式辐射干扰的四种主要耦合途径：天线耦合导线感应耦合闭合回路耦合孔缝耦合一、导体的天线效应金属导体作为天线时，需分段计算其电场、磁场，然后再矢量叠加。每一段为一个电偶极子或磁偶极子。,电磁干扰传播和耦合理论,.,30,二、辐射耦合方式1、天线耦合有意耦合，无意耦合(长的信号线、控制线等)2、场对导线的感应耦合3、闭合回路的耦合,电磁干扰传播和耦合理论,.,31,根据电磁感应定律：(1)近场