无线扩音系统

1、数字无线扬声器所产生电磁辐射的特性描述摘要在本文，提出了一种基于辐射电磁场领域与波阻抗之间关系，使用近场探头诊断辐射电磁干扰的数字无线扬声器的快速分析方法。结果表明当频率低于300MHz时CM噪声与EMI辐射噪声相比占主导地位。此外，有一种通过无线电射频（RF）电路探针的新方法来评估EMI辐射噪声。通过分析3-m辐射电磁场标准箱室与铁氧体磁心表明该方法简便、高效。关键字：数字无线扬声器，电磁辐射干扰，噪声评估1简介电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率

2、，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。对于一套电器和电子设备，不仅应该用电磁场测量确定辐射电磁干扰噪声，而且要能诊断出需要抑制的噪声。开放磁场测量被广泛应用于电磁兼容测量；而且，用3-m和10m辐射电磁场标准箱获得了区域电磁场。不过，他们可以确定电磁噪声总辐射，包括CM辐射电磁辐射DM辐射电磁干扰，但无法诊断辐射产生的机制。因此，很少有方法能够抑制电磁辐射噪声。在另一方面，电路参数一直被认为是

3、传导电磁干扰问题的关键，然而，又提出用电磁领域方法检测电磁干扰辐射。尽管用电磁领域的方法能描述电磁干扰辐射，但是他对于实际设备来说太复杂了。本文所述的数字无线扬声器的辐射机制是确定的，不但是根据电磁场之间的干扰辐射领域与波阻抗内部间的关系，而且还根据波阻抗与测量距离的内部关系。我们发现当频率低于300MHz时CM噪声与EMI辐射相比占主导地位。所以，铁心能够抑制噪声。使用3-m辐射电磁场标准箱检测表明，噪声辐射明显降低。然后，在数字无线扬声器辐射场之间的关系和RF电路的基础上，使用3-米辐射电磁场标准箱。它表明该方法方便、有效率。.数字无线扬声器辐射机制分析CM噪声和DM噪声辐射构成辐射机制；

4、此外应采用不同的方法来抑制不同的噪声。因此辐射机理的诊断是非常关键的。在CM辐射EMI中，电磁领域和测量距离之间的关系如下：CM电场辐射主导电磁辐射干扰,它于电缆长度成正比。波阻抗为： 此外，DM辐射电磁干扰的测量距离与电磁能量场之间的关系是：磁场主导的DM辐射电磁干扰，正比于回路面积。波阻抗为：根据公式（2）和（4），显然,在CM辐射电磁干扰，测量距离增加，波阻抗的增加，所以DM辐射电磁干扰当测量距离增加近似于波阻抗增加。 因为完成数字无线扬声器辐射机制的诊断，不但是关于EM辐射领域和波阻抗的内部关系，而且也于关于首先波阻抗和测量距离有内部关系。首先粗糙的近场测量是通过获取辐射电磁场和电磁辐

5、射分布领域，然后，通过计算内部波阻抗与测量距离的关系得到波阻抗。之后根据内部EM辐射领域与波阻抗之间的关系诊断辐射机制。 值得注意的是，为了避免信号相干要保存最小测量距离。最小测量距离定位波长的长度。 在论文中，ROUDE&SCHWARZ HZ-11相接近，包括用来测量辐射电磁场领域的磁性探头回路和电子探针。GWINSTE GSP一827频谱分析仪用来分析从探针接收到的信号。数字无线扬声器能够被识别。首先，把这个数字无线扬声器分为3*5个单元。然后，通过使用电磁散射探针接近电磁领域得到离散的信号，如图1（a）和1(b)。改变测量距离，重新测量。另外，不但要基于电磁领域和波阻抗内部之间的

6、关系，而且还要基于波阻抗和内部测量距离之间的关系，数字无线扬声器辐射的识别实现，如图1（c）和1（d），(a)数字无线扬声器的二维电场分布（b）数字无线扬声器的二维磁场分布（c）波阻抗之间的关系和测量距离（f=120MHz）(d)波阻抗之间的关系和测量距离(f=400MHz)(e)CM辐射电磁干扰的数字无线扬声器（f<=300MHz）(f)DM辐射电磁干扰的数字无线扬声器（f>300MHz）图1 利用近场测量判断数字无线扬声器的辐射电磁干扰从图1（a）和1（b）可以看到电磁场领域在（3*5units）范围是非常严重的。然而，辐射电磁场频率低于300MHz，波阻抗会随着测量距离的增加

7、而明显下降，特别是波阻抗下降到60%。当辐射电磁场低于频率300MHz波阻抗会随着测量距离的增大而明显增大，特别是波阻抗高于130%时。因此，当频率低于300HzCM辐射的电磁干扰是数字无线扬声器的主要电磁干扰，如图1（c）和1（e）所示；当频率高于300Hz时DM辐射的电磁辐射干扰是数字无线扬声器的主要干扰，如图1（d）和1（f）所示。数字无线扬声器电磁辐射干扰的估算在自由空间，辐射电磁场领域与射频电流之间的关系如下：公式中Z0表示自由空间的波阻抗；L表示光缆长度；I表示射频电流；r表示测量距离；表示波长信号的系数。 当电缆长度接近波长，随着频率增加，电缆的分布电流是不平衡的。可以把电缆分成

8、N部分。当电流在回路中流动时每段用射频电流探测器分别测量，如图2。因此得到电磁场辐射的计算公式（5）：图2 用射频电流探头估算电磁干扰示意图 此外，CM辐射电磁干扰占主导地位的电磁辐射干扰的数字无线扬声器。因为CM辐射电磁干扰与CM电流的关系，CM电磁辐射干扰等效于电缆电磁辐射干扰。为了简化计算，目前电缆电流可以认为是平衡的，当射频电流最大时。很显然，射频电流是电缆中最大的电流。射频电流在电缆中定义为E0表示，除去最大电流射频电流在N段电缆中可以表示为Ei(i=l，-1,+1,N)。他们之间的关系如下：公式（6）可变化为：根据公式（7）电缆中的射频电流可以采集来去估计电缆电流。在本论文中，A.

9、H. BCP-512RF电流探头是用来测量电缆中的射频电流。A.H. BCP-512RF是用来采集探测到的信号。首先用射频电流探针检测数字无线扬声器电缆中的射频电流。然后从公式（5）和公式（7）计算出辐射电磁场领域。在此之后ETS-Lingdren 3-m 辐射电磁场标准箱和ROUDE & SCHWARZ ESU26 (9KHz一26.5GHz)被用于射频参数的检验。另外通过该方法和3-m辐射电磁场标准箱方法进行研究，得出如下图3：图3 数字无线扬声器的射频电流参数方法和3米辐射电磁场标准箱方法之间的对比 从图3中，研究人员通过使用的射频电流参数法的结果基本等价于3-m电磁场标准箱的标

10、准方法。两种方法的差异不超过15%。结果表明了用该方法估计无线数字扬声器电磁辐射是有效且有效率的。值得一提的是，电磁干扰辐射会受到电缆方向、长度，天线方向、长度的影响，当射频参数采集后，要严格控制系统的不确定性。结论在论文中，数字无线扬声器分为3*5个单元。然后，用近场测量每个单元得到辐射电磁场领域，之后收到分散的辐射电磁场领域并且计算波阻抗。不但根据辐射电磁场领域与波阻抗之间的关系，而且依据波阻抗与测量距离之间的内部关系，去鉴别数字无线扬声器的辐射机制。当频率低于300MHz占主导地位噪声是DM辐射噪声，当频率高于300MHz占主导地位的噪声是CM辐射噪声。因此，可以利用铁心抑制辐射噪声对数

11、字无线扬声器的干扰。然后采用射频电流参数估计的方法分析数字无线扬声器的电磁辐射噪声。通过使用标准3-m辐射电磁场标准室的方法检测表明，这项研究是有效且方便的。参考资料1. David A.Weston,电磁兼容学原则与应用（电子与计算机工程），第二版，启联资源中心出版社，ISBN：082478507X，2001年;2 Dong X.，Deng S.，Hubing T.，Beetner博士，电磁兼容性在近场扫描芯片及电磁干扰分析中的应用，2004。 EMC的国际研讨会，vol.l，pp.174一177vol.l ,9 - 13Aug 0.2004;3。Feng Limin，Qian Zhaoming，关于数字电路板，电力电子，辐射干扰研究pp.2 - 4 7，2007年第12卷;4 Mo Fujiang，Ruan Jiangjun，Chen YunPing，印刷电路板，现代电子技术，pp.51 - 54，Vol08电磁兼容性预测2002;5，Zhao Yang，See Kye、Yak，电机及电子学工程师联合会，47卷，第4期，pp.425 - 429到EMC的教育，2004年11