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电磁兼容的基本原理电磁兼容的基本原理2.1电磁兼容的基本概念2.1.1有关电磁兼容的定义电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility—EMC)(1)国家标准GB/T4365-1995《电磁术语》的定义:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。(2)美国电气电子工程师协会(IEEE)的定义:一个装置能在其所处的电磁环境中满意地工作同时又不向该环境及同一环境中的其他装置排放超过允许范围的电磁扰动。2.1电磁兼容的基本概念2.1.1有关电磁兼容的定义电磁(3)国际电工技术委员会(IEC)的定义:电磁兼容是设备的一种能力。它在其电磁环境中能完成它的功能,而不至于在其环境中产生不允许的干扰。上述三个定义虽然措辞不同,但都可概括为两个方面:(1)设备或系统承受电磁骚扰时,能正常工作;(2)设备工作时,不产生超过规定值的电磁骚扰。(3)国际电工技术委员会(IEC)的定义:电磁兼容是设备的一其它术语电磁骚扰(E1ectromagneticDisturbance):可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁干扰(E1ectromagneticInterference—EMI):由电磁骚扰引起的设备、系统或传播通道的性能下降。电磁骚扰和电磁干扰比较:两个词语过去经常混用,但两者之间有明显的区别——前者是指电磁能量的发射过程,后者则强调电磁骚扰造成的结果。其它术语电磁骚扰(E1ectromagneticDis

抗扰性(ImmunityofDisturbance):装置、设备或系统面临电磁骚扰而不降低运行性能的能力。

电磁敏感性(E1ectromagneticSusceptibility—EMS):在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。电磁敏感性与抗扰性比较:同一性能的正反两个不同说法,敏感性高意味着抗扰性能低。抗扰性(ImmunityofDisturbance)有关发射电平、抗扰性电平、发射限值和兼容性电平等之间的关系有关发射电平、抗扰性电平、发射限值和兼容性电平等之间的关系电磁干扰三要素电磁兼容就是研究电磁干扰(E1ectromagneticInterference—EMI)问题。电路受干扰的程度可用下式描述:电磁干扰三要素:式中,S为电路受干扰的程度;W为骚扰源的强度;C为骚扰源通过某种途径到达被干扰处的耦合因素;I为被干扰电路的抗干扰性能。电磁干扰三要素电磁兼容就是研究电磁干扰(E1ectrom对于任何一个干扰现象,必然存在电磁干扰的三要素,且缺一不可。因此,在系统设计、制造、安装和调试中,消除三要素中的任何一个,干扰即可消除。电磁兼容设计的基本出发点就在于破坏上述三个条件中的一个或几个。对于任何一个干扰现象,必然存在电磁干扰的三要素,且缺一不可。电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220AC电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220AC产生电磁干扰的条件突然变化的电压或电流,即dV/dt或dI/dt很大辐射天线或传导导体当电压或电流发生迅速变化时,就会产生电磁辐射现象,导致电磁干扰。因此,最近电磁干扰问题日益突出的主要原因之一就是脉冲电路(数字电路、脉冲电源)的大量应用。凡是存在这种电压或电流突然变化的地方,都要考虑电磁干扰问题。产生电磁干扰的条件突然变化的电压或电流,即dV/dt或2.2电磁骚扰源从来源分:自然骚扰和人为骚扰。从骚扰属性分:功能性骚扰和非功能性骚扰。从耦合方式分:传导骚扰和辐射骚扰。从频谱宽度分:宽带骚扰和窄带骚扰。从频率范围分: 甚低频骚扰(30Hz以下)、 工频与音频骚扰(50Hz及其谐波)、 载频骚扰(10kHz一300kHz)、 射频及视频骚扰(300kHz一300MHz)、 微波骚扰(300MHz一100GHz)。2.2电磁骚扰源从来源分:自然骚扰和人为骚扰。从骚扰属性由于大自然现象所造成的各种骚扰源。包括:(1)雷电(2)太阳噪声(3)物质本身固有的噪声人为骚扰源常见的产生骚扰的设备有:(1)无线电通信设备(2)工业、科学、医疗设备(3)电力系统(4)点火系统自然骚扰源由于大自然现象所造成的各种骚扰源。包括:(1)雷电无论是自然的或人为的电磁骚扰源,按其构成威胁的程度均可分为4类:雷电、强电磁脉冲、静电放电和开关操作。(5)家用电器、电动工具及电气照明(6)信息技术设备(7)静电放电无论是自然的或人为的电磁骚扰源,按其构成威胁的程度均可分常见骚扰源雷电脉冲电路ESD无线通信感性负载通断直流电机、变频调速器常见骚扰源雷电脉冲电路ESD无线通信感性负载通断直流电机、变在时域中,信号表示为其量值随时间变化的函数。它比较符合人们的观察习惯,可用示波器显示信号波形。在频域中,信号表示为其幅值、相位随频率变化的函数。电磁兼容标准的限值是在频域中规定的,可用频谱分析仪测量信号频谱。时域信号和频域信号可以相互转换:时域→频域:傅里叶变换频域→时域:傅里叶反变换时域和频域在时域中,信号表示为其量值随时间变化的函数。它比较符合人处理电磁干扰的问题时,更加关心的干扰信号的频谱。电磁兼容标准中大部分指标都是在频域中表示的,为便于与标准对比,往往要采用频域分析。对电磁干扰的各种措施都与频率有关,如滤波器的截止频率。通过频率特征容易查找干扰源。电磁兼容问题的分析侧重于干扰在特定频率上的能量分布,对时间、相位问题关注很少。处理电磁干扰的问题时,更加关心的干扰信号的频谱。频域中表示的辐射发射限值频域中表示的辐射发射限值脉冲波形由正弦波组成脉冲波形由正弦波组成脉冲信号的频谱时域周期信号离散的谱线tf付立叶级数时域非周期信号连续频谱t付立叶变换脉冲信号是最容易产生的一类干扰信号,因此应该熟悉它的频谱。周期脉冲的频谱是离散的,相邻谱线间距是脉冲重复频率。非周期脉冲的频谱是连续的,频谱密度用傅里叶变换求出。脉冲信号的频谱时域周期信号离散的谱线tf付立叶级数时域非周期非周期梯形脉冲信号的频谱trdAV(f)=2AdSin(fd)fdSin(ftr)ftr(V/MHz)tr、d的单位s,f的单位MHz,A的单位V以数字电路中常见的梯形波为例,先考虑单个脉冲(非周期)的情况非周期梯形脉冲信号的频谱trdAV(f)=2AdSin(脉冲频谱的化简V(f)=2AdSin(fd)fdSin(ftr)ftr(V/MHz)仅考虑干扰最强的情况,sinX=1不考虑相位,仅考虑绝对值当X趋于0时,sinX/X=1V(f)=2AdV(f)=2AfV(f)=2A

2f2trf很小接近于0f较小f较大简化条件上式中两个分式的值均为1sin(πfd)=1,sin(πftr)/πftr=1两个正弦值=1脉冲频谱的化简V(f)=2AdSin(fd)fdSi脉冲频谱的包络线(对数坐标)20lg(2A/2tr)–40lgf20lg(2Ad)20lg(2A/)–20lgfdBV/MHzlg(f)f=1/df=1/tr两个拐点分别在1/d和1/tr。在1/d以下,包络线为水平线。在1/d和1/tr之间,包络线以每十倍频程20dB的速率下降。1/tr以上,以每十倍频程40dB的速率下降。信号90%以上的能量分布在0~1/tr的频率内,所以1/tr称为脉冲信号带宽。上升时间tr越短,带宽越宽。(问题:这和教材中的结论一样吗?)脉冲频谱的包络线(对数坐标)20lg(2A/2tr)–周期性脉冲信号的频谱trTdACn=2AdTSin[nd/T]nd/TSin(ntr/T)ntr/T周期性脉冲信号的频谱trTdACn=2AdTSin周期脉冲信号的频谱包络线-20dB/dec-40dB/dec20lg(2Ad/T)dBVlg(f)1/d1/tr周期脉冲信号的频谱包络线-20dB/dec-40dB/dec上升沿越陡高频越丰富适当延长梯形波的上升时间和下降时间,则该信号的高频谐波分量可大为减小。上升沿越陡高频越丰富适当延长梯形波的上升时间和下降时间,则该静电放电++++++++++++++++++放电电流I以往所关注的静电危害,主要是静电电压对器件造成的损坏。然而,在EMC研究中,主要关注静电放电过程所形成的干扰。因为放电电流上升沿短,幅度高,所以会产生强度大,频谱宽的电磁场。上升沿为1ns的脉冲,带宽可达300MHz。静电放电++++++++++++++++++放电电流I以往将传播方式按耦合机理分类:

传导耦合(公共阻抗耦合):电路中的骚扰电压或电流通过公共电路(如公用的导线、元器件等)流通到另一个电路中的耦合方式。其特点是电路间至少有两个电气连接节点。

磁场耦合(电感耦合):一个电路中的骚扰电流通过链接磁通(互感)在另一个回路中感应电动势,以传播骚扰的耦合方式。

电场耦合(电容耦合):一个电路中导体的骚扰电压通过与其临近的另一个电路的导体之间的相互电容耦合产生骚扰电流。

辐射耦合:电磁骚扰在空间以电磁波的形式传播,耦合至被干扰电路。2.3电磁骚扰的传播将传播方式按耦合机理分类:传导耦合(公共阻抗耦合):电路中电荷的移动形成电流(传导电流IC),它在导体中流动。电场的变化也形成电流(位移电流ID),它在空间流动。如何掌握电流流通路径?①任何电流都要返回其源;②电流总是沿着最小阻抗路径走。电流流通路径电荷的移动形成电流(传导电流IC),它在导体中流动。电场的变电路的感抗在电流通过时,它的路径受电路阻抗的影响,载流导线除了有电阻之外,还有电感和电容。在高频情况下,其感抗值远大于电阻值,这在电路分析时必须考虑进来。电路的阻抗:Z=R+j(XL-XC),其中感抗XL=ωL一个单层密绕空心长直螺线管,匝数为N,长为l,截面积为A,则它的自感系数为(μ0为真空中的磁导率)可见,其它条件不变时,回路的面积越大,感抗越大。电感:L=/I

A电路的感抗在电流通过时,它的路径受电路阻抗的影响,载流导线除哪条是最小阻抗路径?当施加的信号为低频信号时(比如1KHz),回路的阻抗主要取决于电阻,因此绝大部分电流将从路径2流过。当施加的信号为高频信号时,回路的阻抗主要取决于电感,因此绝大部分电流将从路径1流过。在考虑电磁辐射问题时,所涉及到的大多数信号的频率较高。哪条是最小阻抗路径?当施加的信号为低频信号时(比如1KHz电流返回路径走哪里?电流返回路径走哪里?若两个电路共用一段电路,其中一个电路中有骚扰电流流过时,在该段公共电路(阻抗)上产生的骚扰电压就会影响到另一个电路,产生传导耦合或公共阻抗耦合。电路1在电路2的负载ZL2上产生干扰电压传导耦合(假设Zc<<Zs1+ZL1和Zs2+ZL2)若两个电路共用一段电路,其中一个电路中有骚扰电流流过时,公共地阻抗耦合图中两个电路公用了一段地线,由于地线是有阻抗的,因此电路的电流流过地线时,会在地线上产生电压,从而对电路2形成干扰。公共地阻抗耦合图中两个电路公用了一段地线,由于地线是有阻抗的公共电源阻抗耦合虽然电路1和电路2是并联的,但由于供电母线阻抗(公共电源阻抗)ZC1、ZC2的存在,使得电路1和电路2互相影响。公共电源阻抗耦合虽然电路1和电路2是并联的,但由于供电母线阻导线的阻抗通常情况下,导线的阻抗被忽略。但在研究电磁兼容性问题时必须考虑。任何导体都有内电感(区别于前面提到的电流回路形成的外电感)。因此导线的阻抗由电阻和内电感形成的感抗两部分组成。

直流电阻:(ρ为电阻率)导线的阻抗通常情况下,导线的阻抗被忽略。但在研究电磁兼容性问为什么高频电路中导线的交、直流电阻不等?

趋肤效应在高频电路中,由于导体内部出现涡流,使导体横截面上的电流分布不均匀,而是集中在导体表面附近,这种现象称为趋肤效应。趋肤效应使导体的有效截面积减小,等效电阻增加。

=1/(f)1/2r电流深度0.37II趋肤效应(渗透深度)为什么高频电路中导线的交、直流电阻不等?趋肤效应趋肤效应使交流电阻:截面半径越大,则导体表面积越大,交流电阻越小。对非圆导体r=截面周长/2π交流电阻:截面半径越大,则导体表面积越大,交流电阻越小。对连接导线的模型a)实际电路b)低频等效电路c)高频等效电路连接导线的模型a)实际电路b)低频等效电路①尽量减少与骚扰源回路的公共部分。②采取滤波措施。

为减小传导耦合的影响,应采取如下措施:①尽量减少与骚扰源回路的公共部分。为减小传导耦合的影响,应典型的磁场耦合器件就是变压器。当骚扰源为低电压、大电流时,它对周围电路的影响,主要表现为磁场耦合干扰。一般的磁场耦合是指骚扰源产生的骚扰磁场与被干扰回路存在磁通交链,从而在被干扰回路中感应电动势。回路固定不变,磁通密度按正弦规律变化时例如,一个长5cm、宽3cm的矩形回路处于f=150kHz、H=2A/m的磁场中,且磁场垂直于回路平面,则回路中的感应电压为3.55mV。磁场耦合典型的磁场耦合器件就是变压器。当骚扰源为低电压、大电流时,它两个电路间的磁场耦合被干扰电路中的负载上的干扰电压两个电路间的磁场耦合被干扰电路中的负载上的干扰电压磁场耦合不需要直接的电连接,当骚扰信号的频率高(电流随时间变化快),被干扰电路回路面积大(互感大),被干扰电路的负载阻抗远大于其源阻抗时,磁场耦合严重。为减小磁场耦合的影响,应采取如下措施:①降低骚扰电流的频率;②减小回路之间的互感;③减小被干扰回路的负载阻抗。为减小互感,可减小回路面积;增大回路间的距离;避免回路面平行布置;采取屏蔽措施。减小磁场耦合的措施磁场耦合不需要直接的电连接,当骚扰信号的频率高(电流随时间变当骚扰源为高电压、小电流时,它对周围导体、电路的影响,主要表现为电场耦合干扰。骚扰源通过电容耦合作用于被干扰电路,在导线2上产生的干扰电压为电场耦合a)实际电路b)等效电路当骚扰源为高电压、小电流时,它对周围导体、电路的影响,主要表在导线2上产生的干扰电压为通常情况下则

在导线2上产生的干扰电压为通常情况下通过电容耦合产生的干扰电压与骚扰源的频率、骚扰电压、骚扰电路与被干扰电路之间的耦合电容、被干扰电路的源阻抗和负载阻抗的并联值成正比。为减小电场耦合的影响,应:①减小骚扰电压;②降低骚扰电压的频率;③减小被干扰回路中源阻抗和负载阻抗的并联值;④减小电路之间的耦合电容;⑤采取屏蔽措施。减小电场耦合的措施通过电容耦合产生的干扰电压与骚扰源的频率、骚扰电压、骚扰电路电磁辐射的概念当远离场源时,空间中的电磁场并不取决于同一时刻的场源特性,它类似于水中的波纹,即使当前时刻的场源已经消失,但前一时刻它释放出的电磁能量仍然单独存在于空间电磁场中,并以电磁波的形式按一定的速度在空间传播,这种现象称为电磁辐射。辐射耦合电磁辐射的概念当远离场源时,空间中的电磁场并不取决于同一时刻电磁场的近场和远场的划分电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分,其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动,不向外发射,称为感应场;另一部分电磁场能量脱离辐射体,以电磁波的形式向外发射,称为辐射场。一般情况下,电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为远区场(感应场)和近区场(辐射场)。由于远场和近场的划分相对复杂,要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分,一般而言,以场源为中心,在三个波长范围内的区域,通常称为近区场,也可称为感应场;在以场源为中心,半径为三个波长之外的空间范围称为远区场,也可称为辐射场。(教材上是以λ为界作简单区分)电磁场的近场和远场的划分电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质近场区和远场区的特点近区场内,电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。一般情况下,对于电压高电流小的场源(如发射天线),电场要比磁场强得多,对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具),磁场要比电场大得多。近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说,电磁防护的重点应该在近区场。近区场的电磁场强度随距离的变化比较快,在此空间内的不均匀度较大。

在远区场中,所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播,这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。在远区场,电场强度与磁场强度有如下关系:E=377H,电场与磁场的运行方向互相垂直,并都垂直于电磁波的传播方向。远区场为弱场,其电磁场强度均较小。近场区和远场区的特点近区场内,电场强度与磁场强度的大小没有确通常,对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说,近区场辐射的电磁场强度较大,所以,应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。对电磁辐射近区场的防护,首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护,其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而对于远区场,由于电磁场强较小,通常对人的危害较小。

比如,30MHz到300MHz的频段范围,其波长范围从10米到1米。近区场与远区场划分的意义通常,对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说,近区场天线电气、电子设备工作时产生的电磁辐射是一类主要的干扰源,这类辐射称为伴随辐射,是因为它并不是为了完成预定的功能而必须发射的。为了消除这种辐射,需要了解电磁波辐射的条件。电磁波辐射的必要条件是天线和流过天线的交变电流。电子设备之所以会产生辐射性干扰,是因为其中包含了各种寄生天线。只要消除寄生天线,或者降低寄生天线的辐射效率,或者避免交变电流进入天线,辐射性干扰就会得到控制。天线电气、电子设备工作时产生的电磁辐射是一类主要的干扰源,这VV辐射天线:将端口上的电压变成电磁波接收天线:将天线上的电磁波变成端口上的电压赫兹实验中的天线VV辐射天线:将端口上的电压变成电磁波接收天线:将天线上的电基本天线结构环天线偶极天线单极天线VVV两个基本的天线结构:电流环、电偶极偶极天线:只要两个导体之间存在电位差,就构成了偶极天线。环天线:只要存在电流环路,就形成了一个环天线。基本天线结构环天线偶极天线天线的发射效率天线的长度跟波长(频率)有关,当天线的长度与发射波的波长相比拟时(λ/4最佳),天线可以达到最大的辐射。这也是为什么很多信号要被调制再发射出去,比如FM广播,手机通信,因为要减小天线的尺寸,让便携成为可能。当发射功率一定时,选择高增益的定向天线会提高发射距离。在卫星通信中,广泛采用的是抛物线天线,也就是大家叫的锅。它具有非常高的增益和优越的方向性。根据发射功率的不同可以传输几千公里,甚至几十千公里。而用导线做成的偶极子天线是一种最简单的天线,也是全向天线,即在水平方向均匀辐射能量,特点是覆盖面大,但是传输距离短,应用于FM广播接收机,无线路由器等等中。天线的发射效率天线的长度跟波长(频率)有关,当天线的长度与常见寄生电流环天线电流环天线在电路中无处不在,因为任何一个电路都是由电流回路构成的。减小电流环辐射的有效方法是控制电流回路的面积,这正是线路板和电缆设计中的重要依据。常见寄生电流环天线电流环天线在电路中无处不在,因为任何一个电常见等效偶极(单极)天线机箱接地线PCBVG主板电缆子板笔记本PCB电缆没接地的散热片常见等效偶极(单极)天线机箱接地线PCBVG主板电缆子板笔记用天线的概念处理问题1用天线的概念看待设备中的导体,发现隐蔽的天线。2尽量消除这些具有天线性能的结构。3不能消除时,控制天线的辐射。减小环天线的面积。减小两个导体之间的射频电压。用天线的概念处理问题1用天线的概念看待设备中的导体,发现共模和差模电流~~电缆上的干扰按照干扰电流的流动路径分为共模干扰电流和差模干扰电流两种在任何电路中都存在共模电流和差模电流。一般来说,差分模式信号携带数据或有用信号。共模差模共模和差模电流~~电缆上的干扰按照干扰电流的流动路径分为共模共模干扰电流:干扰电流在电缆中的所有导线上幅度/相位相同,它在电缆与大地之间形成的回路中流动。造成这种干扰的电流的原因有三个:一个是外界电磁场在电缆中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是同相的),这个电压产生电流;另一个原因是由于电缆两端的设备所接的地电位不同所致,在这个地电压的驱动下产生电流;第三个原因是设备上的电缆与大地之间有电位差,这样电缆上会有共模电流。

从定义容易理解,共模电流本身并不会对电路本身产生影响,只有当共模电流转变为差模电流(电压)时,才会对电路产生影响。这种情况发生在电路不平衡的情况下。如果设备在其电缆上产生共模电流,则电缆会产生强烈的电磁辐射,造成设备不能满足电磁兼容标准中对辐射发射的限制要求,或对其它设备造成干扰。共模干扰电流:干扰电流在电缆中的所有导线上幅度/相位相同,它差模干扰电流:干扰电流在信号线与信号地线之间(或电源线的火线和零线之间)流动。在信号电缆中,差模干扰电流是由外界电磁场在信号线和信号地线构成的回路中感应出的。由于电缆中的信号线与其地线靠得很近,因此形成的环路面积很小,所以外界电磁场感应的差模电流一般不会很大。在电源线中,差模干扰电流往往是由电网上其它电器的电源发射出的(特别是开关电源)和感性负载通断时产生的(其幅度往往很大)。差模干扰电流都会直接影响设备的工作。开关电源工作时,在电源线上既会在产生很强的共模干扰,也会产生很强的差模干扰。差模干扰电流:干扰电流在信号线与信号地线之间(或电源线的火线共模/差模干扰的产生VVICMICMICMIDM电网中电感性开关的通断,会产生差模的脉冲干扰。空间的电磁波(通信、雷电等)在电缆上感应出共模干扰。两台设备之间的地线电位导致共模电流。共模/差模干扰的产生VVICMICMICMIDM电网中电感一对平行载流导线产生的辐射电场差模电流大小相等,方向(相位)相反。共模电流大小不一定相等,方向(相位)相同。一对平行载流导线产生的辐射电场差模电流大小相等,方向(相位差模电流产生的最大电场共模电流产生的最大电场为减小共模电流辐射,应减小电流值,缩短导线长度。为减小差模电流辐射,应当减小电流值,减少回路面积。差模电流产生的最大电场共模电流产生的最大电场为减小共模电流辐区分共模和差模干扰电流的意义关于辐射的一个重要基本观念是“电流导致辐射,而非电压”。静态电荷产生静电场,恒定电流产生磁场,时变电流即产生电场又产生磁场.由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续,以及信号回流路径流过了意料之外的通路等,差模电流会转换成共模电流。同样,共模电流也可能会转变为差模电流。设备对外的干扰多以共模为主,差模干扰也存在,但是共模干扰强度常常比差模强度的大几个数量级。外来的干扰也多以共模干扰为主,共模干扰本身一般不会对设备产生危害。但是如果共模干扰转变为差模干扰,干扰就严重了,因为有用信号都是差模信号。区分共模和差模干扰电流的意义关于辐射的一个重要基本观念是“电共模电流和差模电流的磁场分布:差模电流的磁场主要集中在差模电流构成的回路面积之内,而回路面积之外的磁力线会相互抵消;而共模电流的磁场,在回路面积之外,共模电流产生的磁场方向相同,磁场强度反而加强。这个概念非常重要,PCB的很多EMC设计都遵循这个规则。总结:在线路板上抑制干扰的途径有:1、减小差模信号回路面积;2、减小高频噪声电流(滤波,隔离及匹配);3、减小共模电压(接地设计)。共模电流和差模电流的磁场分布:差模电流的磁场主要集中在差模电电偶极与磁偶极电偶极子磁偶极子电偶极子是足够短的细载流导线,其长度远小于电磁波波长。磁偶极子是一个足够小的载流圆环,其直径远小于波长。电偶极与磁偶极电偶极子磁偶极子电偶极子是足够短的细载流导线,空间中某点的电场强度与磁场强度的比值称为波阻抗,即在远场区在空气或真空中在近场区对于电偶极子对于磁偶极子波阻抗真空中的磁导率真空中的介电常数空间中某点的电场强度与磁场强度的比值称为波阻抗,即在远场区电偶极和电流环辐射的电磁波代表了典型的电场波和磁场波。从公式知,对电偶极的辐射场,在近场区随距离的增加,磁场衰减比电场慢,波阻抗下降;电流环则相反。在远场区,波阻抗等于传播介质的特性阻抗,真空中为377Ω。37

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