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,.,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,.,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

2、、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,.,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 U2j CR2 U1 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,.,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C

3、12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,.,(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,.,.,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,.,.,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

4、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,.,电磁干扰传播和耦合理论,等效电路：,由于,.,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,.,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,.,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,.

5、,(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,.,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,.,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,.,根据球坐标 而 所以,电磁干扰传播和耦合理论,.,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,.,结论：

6、 (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,.,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,.,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

7、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,.,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,.,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,.,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k

8、r1，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,.,随r变化的曲线：,电磁干扰传播和耦合理论,.,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,.,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,.,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,.,根据电磁感应定律： (1)近场：源为电