第3章电磁骚扰的传输.ppt

第3章 电磁骚扰的传输 第1节 辐射发射和辐射耦合 一、差模辐射 脉冲信号的差模辐射预测 求脉冲信号的傅里叶级数 n次谐波电流的确定方法 当信号上升沿时间等于下降沿时间时， 求脉冲信号产生的辐射 脉冲信号差模辐射频谱包络 差模辐射分析 差模辐射与电流环路面积成正比； 当信号电流不变时，差模辐射随频率以40dB/10倍频的速度增加； 当电流改变时，如考虑电流谐波，则当频率小于1/?tr时，差模辐射随频率以20dB/10倍频的速度增加，当频率超过该点时，差模辐射保持不变； 信号上升沿时间对差模辐射的影响很大； 差模辐射与信号电流的大小成正比。 减小差模电流的大小； 减小电流信号的频率或电流的谐波分量； 减小环路面积； 对于数字信号，尽量增大信号的上升沿时间。 二、共模辐射 电缆的共模辐射 脉冲信号共模辐射频谱包络 差模电流与共模电流的关系 共模辐射需考虑的频率范围——取决于信号上升沿时间； 共模辐射比差模辐射更难控制； 共模辐射决定着产品的整体发射性能； 减小共模辐射的主要方法是减小共模电流； 大多数减小差模辐射的方法也适用于减小共模辐射。 减小地电压的大小 提供足够大的共模阻抗与电缆串联——共模扼流圈 分流共模电流 使用屏蔽电缆 三、辐射耦合 远、近场的区分标准 3λ λ/2? 远、近场的波阻抗特性 传导发射是指系统内部的电压或电流通过导线、电缆或电源线传输出去而成为其他系统或设备的骚扰源的方式称为传导发射。 一、公共阻抗耦合 二、容性耦合 三、感性耦合 一、共模干扰 产生共模电流的原因 外界电磁场在所有信号线上感应出等幅同相的电压，该电压产生共模电流； 电缆两端所接的地电位不同引起地电压差，该电压产生共模电流； 信号线与地之间存在电位差，该电位差引起共模电流； 静电感应。 二、差模干扰 产生差模电流的原因 外界电磁场在信号线和信号地线之间直接感应出差模电流； 来自电网中其它设备的干扰电流，如感性负载的通断； 共模电流转换为差模电流。 三、共模干扰和差模干扰的转换 共模干扰表现为出现在每个信号线上的对地干扰电压相等。 共模干扰由信号线和地线之间的共模噪声电流引起。 共模电流本身不会对电路产生影响，只有当共模电流转换为差模电流，才会对电路产生影响。 共模电流大小相等，方向相同 共模干扰的产生 V ICM ICM V ICM 差模干扰作用时，干扰电压差动地出现在两个信号线之间，与所加信号相同的方式存在于信号电路中。 差模电流和信号电流往返路径一致，很难消除。 差模电流大小相等，方向相反 * * 电缆中两根靠近的导线或电路中传送差模(去和回)信号电流。由差模电流自身产生的辐射场称为差模辐射。地参考面(可以是设备外部，也可以是设备的支撑结构)在差模辐射和耦合中不起作用。 差模辐射可以用小型环状天线（周长小于λ/4）来模拟。其辐射电场的大小与环路面积A、电流I（设为正弦波）和距离r有关，其在自由空间中远场的近似预测公式为： 有反射面存在时，上述预测公式为： 周长小于λ/4的环天线的最大辐射方向为?=90o，所以： 控制差模辐射的方法 共模电流可以由外部电磁场耦合到由电缆、地参考面和设备与地连接的各种阻抗形成的回路中，然后引起共模辐射。 共模电流也可以由地参考点和电缆之间的噪声电压引起，然后产生辐射发射。 共模辐射可以用电短（长度小于?/4）单极天线来模拟。其辐射电场的大小与单极天线长度l、共模电流I和距离r有关，其近似预测公式为： Id与Ic分别为产生相同的辐射场所需要的共模电流和差模电流。 单极天线的最大辐射方向为?=90o，所以： 控制共模辐射的方法 辐射耦合：当敏感设备距离骚扰源较远时，骚扰以空间电磁波的形式耦合到敏感设备，这种传输方式称为辐射耦合。 第2节 传导发射和传导耦合 传导耦合是指骚扰源的电磁能量以电压或电流的形式通过金属导线、电阻、电容及电感而耦合至弱电系统。它又可分为公共阻抗耦合、电感性耦合和电容性耦合。 公共阻抗耦合是由于骚扰源与受害者共用一个电路阻抗而产生的。共用电源线时称为共电源阻抗耦合，共用地线时称为共地阻抗耦合。 共电源阻抗耦合 当两个或多个电路共用地线时，将产生共地线阻抗耦合。一个电路的电流通过公共地线阻抗在另一个电路上出现干扰电压。 共地线阻抗耦合 容性耦合：导体上的交流电压产生电场，这个电场与临近的导体耦合，并在其上感应出电压。感应电压为： 式中，CC是分布电容，Zin是敏感电路的对地阻抗。CC的值 与导体之间距离、有效面积以及有无电屏蔽材料有关。 容性耦合随导体间的距离增加而减小 为两根平行导体之间的容性耦合及其等效电路 感性耦合：当一个回路的电流变化时会产生磁场，这个磁场将与临近的导体耦合，在其上感应出电压。感应电压的幅值与回路面积成正比。感应电压为： 式中，M为互感系数，取决于骚