第二章 電磁兼容基礎(chǔ)

1、 電磁環(huán)境電磁環(huán)境 電磁環(huán)境是提出和確定設(shè)備或系統(tǒng)電磁兼容性指標(biāo)要求,實(shí)施 電磁兼容的前提。在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)之前 必須分析預(yù)期的電磁環(huán)境,確定電磁環(huán)境電平; 并從分析電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設(shè)備著手,做好電磁兼容 設(shè)計(jì)的前期工作。 只有首先明確和依據(jù)預(yù)期的電磁環(huán)境, 確定和遵循正確的設(shè) 計(jì)、研制、試驗(yàn)、生產(chǎn)、安裝、使用和維修的要求和步驟,并在整 個(gè)壽命期內(nèi)采取充分的管理保障措施,才能最佳地達(dá)到所希望的水 平。 電磁環(huán)境由各種電磁騷擾源產(chǎn)生。因此電磁環(huán)境即設(shè)備、分 系統(tǒng)或系統(tǒng)在執(zhí)行規(guī)定任務(wù)時(shí), 可能遇到的各種電磁騷擾源的數(shù) 量、種類、分布以及在不同頻率范圍內(nèi)功率或場強(qiáng)隨時(shí)間的分布 等有關(guān)電磁

2、作用狀態(tài)的總和。 此外, 在分析電磁環(huán)境的時(shí)候還應(yīng)考慮騷擾脈沖的重復(fù)頻率 、脈沖寬度、頻譜覆蓋范圍、騷擾源天線主瓣和副瓣以及極化等 因素。 電磁騷擾源的特性 1.規(guī)定帶寬條件下的發(fā)射電平 2.頻譜寬度 按照電磁騷擾能量的頻率分布特性,可以確定其頻譜寬度。 連續(xù)波騷擾中,交流聲騷擾的頻譜寬度最窄, 而脈沖騷擾 中,單位脈沖函數(shù)的頻譜寬度最寬。 3.波形 電磁騷擾有各種不同的波形。波形是決定電磁騷擾頻寬度 的一個(gè)重要因素。 4.出現(xiàn)率 電磁騷擾場強(qiáng)或功率隨時(shí)間的分布與電磁騷擾的出現(xiàn)率有 關(guān). 按電磁騷擾的出現(xiàn)率可分為周期性騷擾、非周期性騷 擾和隨機(jī)騷擾三種類型。 5.輻射騷擾的極化特性 極化特性指

3、在空間給定點(diǎn)上,騷擾場強(qiáng)矢量的方向隨時(shí)間變 化的特性,取決于天線的極化特性。當(dāng)騷擾源天線和敏感設(shè) 備天線極化特性相同時(shí),輻射騷擾在敏感設(shè)備輸入端產(chǎn)生的 感應(yīng)電壓最強(qiáng)。 6.輻射騷擾的方向特性 騷擾源朝空間各個(gè)方向輻射電磁騷擾,或敏感設(shè)備接收來自 各個(gè)方向的電磁騷擾的能力是不同的,描述這種輻射能力或 接收能力的參數(shù)稱為方向特性。 7.天線有效面積 這是表征敏感設(shè)備接收騷擾場強(qiáng)能力的參數(shù), 顯然,天線有 效面積越大,敏感設(shè)備接收電磁騷擾的能力也越強(qiáng)。 電磁騷擾源的分類電磁騷擾源的分類 1.按電磁騷擾源分類，可分為自然騷擾源和人為騷擾源兩類。 自然騷擾源以其不可控制為特點(diǎn). 例如:電子噪聲、天電噪聲

4、、地球外噪聲、沉積靜電等。 人為騷擾源以其可知并且可控為特點(diǎn). 例如:各種發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的雜散輻射等無線電騷擾，工業(yè)、科學(xué)、 醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的非無線電騷擾等。 2.按電磁騷擾源的性質(zhì)分類, 可分為脈沖騷擾源和平滑騷擾源兩類。 3.按電磁騷擾源的作用時(shí)間分類, 可分為連續(xù)騷擾源、間歇騷擾源和瞬變騷擾源。 連續(xù)騷擾源是長期起作用的電磁騷擾源; 間歇騷擾源是短期起作用的電磁騷擾源; 瞬變騷擾源為作用時(shí)間很短,而且為非周期性的電磁騷擾源。 4.按電磁騷擾源的功能性和非功能性 可以分為功能性騷擾源和非功能性騷擾源。 功能性騷擾源是指某系統(tǒng)正常工作的同時(shí),又直接構(gòu)成對(duì)其它 系統(tǒng)的騷擾. 如:無線電臺(tái)、工業(yè)、科學(xué)

5、、醫(yī)療設(shè)備等產(chǎn)生的騷擾. 非功能性騷擾源指某系統(tǒng)正常工作時(shí)的“副產(chǎn)品”. 如大功率開關(guān)、繼電器等產(chǎn)生的騷擾。 5.按電磁騷擾源傳播的途徑 可以分為輻射騷擾源和傳導(dǎo)騷擾源，或兩者的組合。 自然騷擾源自然騷擾源 自然騷擾源根據(jù)其不同的起因和物理性質(zhì)可分為電子噪 聲、天電噪聲、地球外噪聲以及沉積靜電等其它自然噪聲共 四類。 它們所產(chǎn)生的電磁騷擾,其統(tǒng)計(jì)特性變化很大, 有時(shí)呈頻 譜平坦的高斯分布,有時(shí)又呈現(xiàn)偶爾發(fā)生的脈沖騷擾。 這類騷擾是一種客觀存在,只有掌握其分布及變化規(guī)律, 才能提供電磁環(huán)境電平。 1.電子噪聲源 電子噪聲主要來自設(shè)備內(nèi)部的元器件,是決定接收機(jī)噪聲系 數(shù)的重要因素。在一定的溫度下，

6、導(dǎo)體中電子與分子撞擊 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短暫的電流小脈沖，由于隨機(jī)性，電流小脈沖的 平均值為零。但電子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流成分。從直 流到微波，具有均勻的功率譜密度。 2.雷電噪聲 天電噪聲是大氣層中發(fā)生的各種自然現(xiàn)象,包括雷電、等,所 產(chǎn)生的無線電噪聲能引起電磁騷擾, 頻率范圍從低頻到超高頻 。 30MHz以下占優(yōu)勢(shì)的自然騷擾源,對(duì)無線電通信影響很大，脈 沖功率大，有破壞性。雷電的電磁效應(yīng)主要體現(xiàn)在以下三方面 ： （1）靜電效應(yīng)，使物體上呈現(xiàn)高電位而放電。 （2）電磁感應(yīng)，金屬物體在雷電流產(chǎn)生的電磁場中會(huì)感應(yīng) 出高幅值的脈沖電流或電壓。 （3）行波及干擾效應(yīng)，雷電在傳輸線路或通信線路上形成 行波

7、，危害或干擾遠(yuǎn)處的電子設(shè)備。 3.宇宙噪聲 即來自地球外層空間的噪聲, 主要噪聲源包括太陽、天空背 景輻射和分布在銀河系的宇宙源。 頻率幾十MHz至200 MHz，干擾電平0.11V 。 4.大氣噪聲 除了雷電噪聲之外，在大氣中如能形成滿足電荷分離和儲(chǔ)存 條件也會(huì)出現(xiàn)放電噪聲現(xiàn)象。大氣中的水蒸氣、雪、砂、煙塵 、水滴等物質(zhì)碰擊電子設(shè)備的電路或天線，造成電荷轉(zhuǎn)移或靜 電放電，從而引起隨機(jī)電流而產(chǎn)生噪聲。 頻率小于幾十MHz，干擾電平0.01100V ，隨頻率的升高 而增大。 另外，地球磁場也會(huì)由于各種原因而產(chǎn)生大幅度的波動(dòng)，這 種波動(dòng)會(huì)在電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中引發(fā)電磁干擾。 人為騷擾源人為騷擾源

8、人為騷擾可分為無線電騷擾和非無線電騷擾兩大類。由兩種 方式產(chǎn)生：一種是用電設(shè)備工作時(shí)，設(shè)備電路中的交變電流通 過輻射或傳導(dǎo)對(duì)其它設(shè)備造成電磁干擾；另一種是用電設(shè)備的 用電量不斷地發(fā)生變化，這些變化造成了電路中的瞬態(tài)過程， 瞬態(tài)過程有很寬的頻譜。電力設(shè)備、轉(zhuǎn)換設(shè)備發(fā)生技術(shù)故障也 會(huì)引發(fā)電磁瞬態(tài)過程。 1.連續(xù)干擾源：比較有規(guī)律的高頻振蕩，工作諧波或近似于諧 波干擾，窄帶，或分布在基本振蕩頻率附近。干擾源容易確定 ，干擾源特性可以預(yù)測。 這種騷擾源有以下幾種: （1）發(fā)射機(jī)： 所產(chǎn)生的電磁騷擾包括有意發(fā)射信號(hào)、諧波發(fā) 射信號(hào)以及亂真發(fā)射信號(hào)。 （2）本機(jī)振蕩器：接收機(jī)本振所產(chǎn)生的基波和諧波可經(jīng)過電

9、 源線傳導(dǎo),然后從機(jī)殼或天線直接輻射。 (3）交流聲: 是由進(jìn)入系統(tǒng)的周期性低頻信號(hào)所引起的連接波 騷擾。 2.脈沖干擾源：單脈沖或脈沖串，波形、寬度、重復(fù) 頻率都是隨機(jī)的，干擾特性由脈沖的波形和重復(fù)頻率 決定。頻譜寬，一般用統(tǒng)計(jì)的方法來評(píng)價(jià)脈沖干擾源 的影響。 3.間接干擾源：與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)。車、船、飛機(jī)與煙 塵、雪片摩擦起電電暈放電，產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度取決 于運(yùn)動(dòng)速度，大約與速度的立方成正比。閉合導(dǎo)線在 磁場中運(yùn)動(dòng)、壓電效應(yīng)等都是此類。主要影響產(chǎn)生干 擾的設(shè)備。 4.接觸干擾源：元件和金屬連接面之間的接觸阻抗在 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生變化而引起的電磁干擾。既有連續(xù) 分量，又有離散分量，大多數(shù)情況下具

10、有準(zhǔn)脈沖的性 質(zhì)，數(shù)MHz的頻帶。 典型的人為干擾源及其特性 1.點(diǎn)火系統(tǒng)：脈沖片斷，寬度幾微秒到幾毫秒，個(gè)別可達(dá)16ns。 在30300MHz之間干擾最強(qiáng)。大多數(shù)基于電氣擊穿機(jī)制，磁場分量 小，集中在最低頻，電場強(qiáng)度很大。未加干擾抑制裝置的汽車，電 場強(qiáng)度可達(dá)500V/m。影響范圍6080m。 2.輸電線系統(tǒng)：用電和輸電設(shè)備暫態(tài)過程、雨、雪、霧和空氣濕度 大時(shí)高壓輸電線和設(shè)備電暈放電輻射、通過電容和電感耦合放電產(chǎn) 生諧波。頻譜寬度為14kHz-1GHz。直流高壓線中的諧波頻率0.3- 150kHz，諧波電壓可達(dá)數(shù)千伏，諧波電流可達(dá)數(shù)十安培。 3.電感性設(shè)備：電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備的開、停，電弧

11、焊的時(shí)斷時(shí) 續(xù)的瞬變工作過程以及負(fù)荷改變都會(huì)使工作電流改變并且產(chǎn)生脈沖 電流。當(dāng)發(fā)生過載時(shí)，變壓器進(jìn)入飽和狀態(tài)（非線性）產(chǎn)生諧波。 電動(dòng)機(jī)的頻譜約為10kHz-1GHz。 電弧焊的干擾可以超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)百倍。 4.開關(guān)和繼電器：開關(guān)和繼電器觸點(diǎn)的閉合或打開會(huì)伴 隨火花放電（電動(dòng)機(jī)電刷和整流子之間也是如此）?；鸹?放電產(chǎn)生的電磁脈沖會(huì)產(chǎn)生電磁干擾引發(fā)電路誤動(dòng)作。 過渡過程產(chǎn)生的電壓峰值是正常值的幾十到幾百倍。 觸點(diǎn)之間的放電包括氣體放電（氣體電離）和電弧放 電（觸點(diǎn)金屬高溫而氣化）。 電子設(shè)備內(nèi)部的干擾源 1.TTL的開關(guān)噪聲：包含幾十到幾百M(fèi)Hz的高頻成分，一般2V、 20ns的噪聲就足以使TTL

12、邏輯器件產(chǎn)生誤動(dòng)作。TTL電路所產(chǎn)生 的須狀噪聲約為0.5-1.5V，寬度為510ns。 2.動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）： DRAM的存儲(chǔ)單元是電容器，以電容器放 電為基礎(chǔ)的部件。 DRAM快速充放電電流的峰值是100mA，頻率 可達(dá)100MHz，因此能夠經(jīng)過電源線和接地線產(chǎn)生串?dāng)_和公共阻 抗噪聲。 3.電源和接地：電源設(shè)備將電網(wǎng)中的高頻噪聲或電源設(shè)備工作 中的電磁噪聲經(jīng)直流通路傳送到電子電路上造成干擾。其它噪 聲也會(huì)通過電源和接地通路產(chǎn)生干擾。 4. 振蕩器件及變壓器 5.靜電放電和輸入/輸出端的干擾： 干擾源干擾源 輻射干擾輻射干擾 傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)干擾 敏感設(shè)備敏感設(shè)備 電容耦合電容耦合電感耦合

13、電感耦合電路耦合電路耦合 近場耦合近場耦合遠(yuǎn)場耦合遠(yuǎn)場耦合 r2 開關(guān)電源 數(shù)字脈沖電路 數(shù) 字 視 頻 設(shè) 備 220AC 為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容，必須從上面三個(gè)基本要素出發(fā)，運(yùn)為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容，必須從上面三個(gè)基本要素出發(fā)，運(yùn) 用技術(shù)和組織兩方面措施。用技術(shù)和組織兩方面措施。 所謂技術(shù)措施，就是從分析電磁干擾源、耦合途徑和敏所謂技術(shù)措施，就是從分析電磁干擾源、耦合途徑和敏 感設(shè)備著手，采取有效的感設(shè)備著手，采取有效的 技術(shù)手段，抑制干擾源、消除或減技術(shù)手段，抑制干擾源、消除或減 弱干擾的耦合、降低敏感設(shè)備對(duì)干擾的響應(yīng)或增加電磁敏感弱干擾的耦合、降低敏感設(shè)備對(duì)干擾的響應(yīng)或增加電磁敏感 性電平；性電平

14、； 為了對(duì)人為干擾進(jìn)行限制，并驗(yàn)證所采用的技術(shù)措施的為了對(duì)人為干擾進(jìn)行限制，并驗(yàn)證所采用的技術(shù)措施的 有效性，還必須采取組織措施，制定和遵循一套完整的標(biāo)準(zhǔn)有效性，還必須采取組織措施，制定和遵循一套完整的標(biāo)準(zhǔn) 和規(guī)范，進(jìn)行合理的頻譜分配，控制與管理頻譜的使用，依和規(guī)范，進(jìn)行合理的頻譜分配，控制與管理頻譜的使用，依 據(jù)頻率、工作時(shí)間、天線方向性等規(guī)定工作方式，分析電磁據(jù)頻率、工作時(shí)間、天線方向性等規(guī)定工作方式，分析電磁 環(huán)境并選擇布置地域，進(jìn)行電磁兼容性管理等。環(huán)境并選擇布置地域，進(jìn)行電磁兼容性管理等。 傳導(dǎo)耦合途徑要求干擾源與敏感設(shè)備之間有完整的電路連接，該電傳導(dǎo)耦合途徑要求干擾源與敏感設(shè)備之間

15、有完整的電路連接，該電 路可包括導(dǎo)線、供電電源、機(jī)架、接地平面、互感或電容等。路可包括導(dǎo)線、供電電源、機(jī)架、接地平面、互感或電容等。只要共用只要共用 一個(gè)返回通路將兩個(gè)電路直接連接起來，就會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)耦合。一個(gè)返回通路將兩個(gè)電路直接連接起來，就會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)耦合。 輻射耦合途徑是干擾源的能量以電磁場的形式傳播的。根據(jù)干擾源輻射耦合途徑是干擾源的能量以電磁場的形式傳播的。根據(jù)干擾源 與敏感設(shè)備的距離，有近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場之分。近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場是從源點(diǎn)與敏感設(shè)備的距離，有近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場之分。近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場是從源點(diǎn) 到場點(diǎn)的距離和電磁波波長相比較而言的。所謂近區(qū)場，是指從源點(diǎn)到到場點(diǎn)的距離和電磁波波長相比較而言

16、的。所謂近區(qū)場，是指從源點(diǎn)到 場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)小于波長；所謂遠(yuǎn)區(qū)場，是指從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)大于場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)小于波長；所謂遠(yuǎn)區(qū)場，是指從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)大于 波長。波長。 近區(qū)場只存在能量的交換而無能量的傳播。所以，近區(qū)場也叫感應(yīng)近區(qū)場只存在能量的交換而無能量的傳播。所以，近區(qū)場也叫感應(yīng) 場；近場耦合（系統(tǒng)內(nèi)部）也叫感應(yīng)耦合。場；近場耦合（系統(tǒng)內(nèi)部）也叫感應(yīng)耦合。 遠(yuǎn)區(qū)場形成了向外傳播的能量。所以，遠(yuǎn)區(qū)場也叫輻射場；遠(yuǎn)場耦遠(yuǎn)區(qū)場形成了向外傳播的能量。所以，遠(yuǎn)區(qū)場也叫輻射場；遠(yuǎn)場耦 合（系統(tǒng)之間）也叫輻射耦合。合（系統(tǒng)之間）也叫輻射耦合。 在近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場之間有一個(gè)感應(yīng)和輻射并存的過渡區(qū)。在近區(qū)場

17、和遠(yuǎn)區(qū)場之間有一個(gè)感應(yīng)和輻射并存的過渡區(qū)。 l 只要有電荷和電流的存在，空間中就會(huì)產(chǎn)生 電場、磁場或電磁場。 l 靜電荷和穩(wěn)定的電流產(chǎn)生穩(wěn)恒的電場和磁場； l 變化的電流產(chǎn)生變化的電磁場（電磁波）；這是天線 發(fā)射理論的基礎(chǔ)。天線接受理論的基礎(chǔ)是導(dǎo)體在變化 的電磁場（電磁波）中會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電流。 l 電磁輻射干擾的過程可以看作是一種天線效應(yīng)。 l 所有的電磁輻射可以分為兩大類：基本形式和標(biāo)準(zhǔn)形 式； l 基本形式包括電偶極子（電流元）和磁偶極子（磁電 流元）； l 標(biāo)準(zhǔn)形式主要指天線。 電偶極子 電子設(shè)備中的電路連接導(dǎo)線和印刷電路板上的每根金屬線， 它們的長度與電磁波的波長相比為同一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，

18、在假設(shè) 沒有反射和折射的情況下，可以看作是由若干個(gè)電流振幅和相 位不同的電偶極子組合而成。電偶極子是和電磁波的波長相比 足夠短的電流元（變化的電流）；電偶極子還可以看作是距離 很小的兩個(gè)等值異號(hào)的點(diǎn)電荷所組成的系統(tǒng)（變化的電壓）， 這也是電容理論的基礎(chǔ)。 磁偶極子 電子設(shè)備中的金屬板上的小孔、縫隙、小 槽或者導(dǎo)線圓環(huán)等，可以看作磁偶極子。磁偶 極子是面積和電磁波的波長相比足夠小的電流 環(huán)。 輻射耦合途徑是干擾源的能量以電磁場的形式傳播的。輻射耦合途徑是干擾源的能量以電磁場的形式傳播的。 根據(jù)干擾源與敏感設(shè)備的距離，有近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場之分。近根據(jù)干擾源與敏感設(shè)備的距離，有近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場之分。近 區(qū)

19、場和遠(yuǎn)區(qū)場是從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離和電磁波波長相比較而區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場是從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離和電磁波波長相比較而 言的。所謂近區(qū)場，是指從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)小于波長；言的。所謂近區(qū)場，是指從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)小于波長； 所謂遠(yuǎn)區(qū)場，是指從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)大于波長。所謂遠(yuǎn)區(qū)場，是指從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)大于波長。 近區(qū)場只存在能量的交換而無能量的傳播。所以，近區(qū)近區(qū)場只存在能量的交換而無能量的傳播。所以，近區(qū) 場（場（r2）形成了向外傳播的能量。所以，遠(yuǎn)）形成了向外傳播的能量。所以，遠(yuǎn) 區(qū)場也叫輻射場；遠(yuǎn)場耦合（系統(tǒng)之間）也叫輻射耦合。區(qū)場也叫輻射場；遠(yuǎn)場耦合（系統(tǒng)之間）也叫輻射耦合。 在近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場之

20、間有一個(gè)感應(yīng)和輻射并存的過渡區(qū)。在近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場之間有一個(gè)感應(yīng)和輻射并存的過渡區(qū)。 電偶極子的輻射場 電偶極子的輻射功率 222 )(40 l IP l 電偶極子的輻射功率不但和電流的大小有關(guān)，還 和電偶極子的電尺寸 有關(guān)。 l 磁偶極子的輻射功率 426 )(160 r IP r 磁偶極子的輻射功率不但和電流的大小有關(guān)，還 和電偶極子的電尺寸 有關(guān)。 磁偶極子的輻射功率對(duì)頻率的敏感程度比電偶 極子要明顯得多。 r 天線的諧振與阻抗匹配 天線作為電路中的一個(gè)負(fù)載，輸入阻抗為： ininin jXRZ 諧振和行波 阻抗匹配（行波） 0 in X 0 ZZin 與負(fù)載的匹配與負(fù)載的匹配 饋線的特性

21、阻抗Z0與負(fù)載阻抗ZL相等，稱饋線 與負(fù)載相匹配。 此時(shí)由饋線始端送出的信號(hào)全部被負(fù)載所吸收， 饋線上只有入射波而不存在反射波，這時(shí)饋線上傳 輸?shù)牟ㄊ茄仞伨€行進(jìn)的，稱為行波。 其合成波是駐定作周期性上下振動(dòng)的波，這種 波的最大值（波腹）與最小值（波節(jié)）出現(xiàn)的位置 是固定的，不隨時(shí)間而變，稱為駐波。 長線上的駐波 終端不匹配時(shí)饋線上的駐波 波阻抗的概念 波 阻 抗 電場為主電場為主 E 1/ r3 H 1 / r2 磁場為主磁場為主 H 1/ r3 E 1/ r2 平面波平面波 E 1/ r H 1/ r 377 / 2 到觀測點(diǎn)距離 r E/H 在離輻射源比較遠(yuǎn)的地方，電磁波近似為球面波或平面

22、波。 電場、磁場與波的傳播方向是互相垂直的。 根據(jù)場矢量隨時(shí)間變化時(shí)其端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，有線極化、圓極化 及橢圓極化。衛(wèi)星系統(tǒng)中經(jīng)常利用圓極化波和橢圓極化波的左左 旋和右旋的旋和右旋的這一特點(diǎn)來抑制來自其它衛(wèi)星的電磁信號(hào)干擾。 線極化線極化左旋波左旋波 右旋波右旋波 輻射耦合不僅存在于天線之間，設(shè)備的機(jī)殼、機(jī)殼的孔輻射耦合不僅存在于天線之間，設(shè)備的機(jī)殼、機(jī)殼的孔 洞、傳輸線及元器件之間都有可能存在輻射耦合。洞、傳輸線及元器件之間都有可能存在輻射耦合。 干擾源干擾源敏感設(shè)備敏感設(shè)備 傳輸線傳輸線 發(fā)射天線發(fā)射天線 接受天線接受天線 傳輸線傳輸線 通常使用的無線電波的波長范圍從幾毫米到幾千米，根 據(jù)

23、波長或頻率把無線電波分成幾個(gè)波段，如下表所示： 波段波段波長波長頻率頻率傳播方式傳播方式主要用途主要用途 長波30000m3000m10kHz100kHz地波 超遠(yuǎn)程無線電通 信和導(dǎo)航 中波3000m200m100kHz1500kHz 地波和天 波 調(diào)幅（AM）無線 電廣播、電報(bào)、 通信 中短波200m50m1500kHz6000kHz 短波50m10m6MHz30MHz天波 微 波 米波 （VHF） 10m1m30MHz300MHz 近似直線 傳播 調(diào)頻（FM）無線 電廣播、電視、 導(dǎo)航 分米波 （UHF） 1m0.1m300MHz3000MHz 直線傳播 電視、雷達(dá)、導(dǎo) 航 厘米波10cm

24、1cm3000MHz30000MHz 毫米波10mm1mm 30000MHz 300000MHz 傳導(dǎo)耦合途徑要求干擾源與敏感設(shè)備之間有完傳導(dǎo)耦合途徑要求干擾源與敏感設(shè)備之間有完 整的電路連接，該電路可包括導(dǎo)線、供電電源、機(jī)整的電路連接，該電路可包括導(dǎo)線、供電電源、機(jī) 架、接地平面、互感或電容等。架、接地平面、互感或電容等。只要共用一個(gè)返回只要共用一個(gè)返回 通路將兩個(gè)電路直接連接起來，就會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)耦合。通路將兩個(gè)電路直接連接起來，就會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)耦合。 傳導(dǎo)耦合的特點(diǎn) 電源內(nèi)阻及公共線路阻抗形成的耦合 公共線路阻抗公共線路阻抗 線線 路路1 線線 路路2 電源阻抗電源阻抗 地線阻抗形成的干擾電壓

25、地線地線 干擾干擾 回路回路 被干擾被干擾 回路回路 電場中的導(dǎo)體在外場的作用下將使其內(nèi)部電荷重新分布。 因此如果一個(gè)導(dǎo)體上帶有電荷，將影響該導(dǎo)體周圍其它導(dǎo)體上 的電荷分布。該帶電體所發(fā)出的電力線將部分（或全部）地終 止于周圍其它導(dǎo)體表面上，而且電力線的方向與導(dǎo)體表面垂直， 電力線的密度正比于導(dǎo)體各處的電荷密度。這樣，如果一個(gè)導(dǎo) 體上的電荷發(fā)生變化時(shí)，其周圍的電場也將改變，從而使周圍 導(dǎo)體上的電荷分布及產(chǎn)生的電場也發(fā)生變化，這種聯(lián)系叫做電 場耦合。 電場耦合是通過導(dǎo)體間的電容來聯(lián)系的，也就是說，通過 導(dǎo)體間的電容使一個(gè)電路的電場對(duì)另一個(gè)電路的電場形成交鏈。 導(dǎo)體的電容與導(dǎo)體形狀、導(dǎo)體之間的相對(duì)

26、位置、導(dǎo)體及其 周圍媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。 U Q C 信號(hào)源信號(hào)源 改造LC振蕩電路由閉合電路成開放電路 無線電波的發(fā)射無線電波的發(fā)射 振蕩器振蕩器 L1 L2 開放電路開放電路 地線地線 天線天線 無線 電波 由開 放電 路發(fā) 射出 去 振蕩器電路振蕩器電路 實(shí)實(shí) 際際 的的 發(fā)發(fā) 射射 裝裝 置置 導(dǎo)體球?qū)w球 大地大地 部分電容的概念 在沒有其它導(dǎo)體存在的情況下，兩個(gè)導(dǎo)體 之間的電容叫部分電容。 如果有其它導(dǎo)體存在，兩個(gè)導(dǎo)體之間的電 容會(huì)受到它們的影響。這是應(yīng)該分析各個(gè)導(dǎo)體 之間的相互關(guān)系。 在分析導(dǎo)體之間的電容時(shí)，應(yīng)該緊緊抓住 兩個(gè)原則，一個(gè)是電荷守恒定律，另一個(gè)是導(dǎo) 體的性質(zhì)特點(diǎn)和電磁感

27、應(yīng)定律。 兩個(gè)導(dǎo)體棒兩個(gè)導(dǎo)體棒 （線）（線） 大地大地 C11C11 C22C22 C12C12 導(dǎo)體球和導(dǎo)體球殼導(dǎo)體球和導(dǎo)體球殼 大地大地 導(dǎo)體球和接地導(dǎo)體球殼導(dǎo)體球和接地導(dǎo)體球殼 會(huì)怎么樣？會(huì)怎么樣？ 大地大地 現(xiàn)在又會(huì)怎么樣？現(xiàn)在又會(huì)怎么樣？ 大地大地 導(dǎo)體球和雙層導(dǎo)體球殼導(dǎo)體球和雙層導(dǎo)體球殼 會(huì)怎么樣？會(huì)怎么樣？ 大地大地 C12 C1GC2G R C1G C2G C12 R VN V1 V1 j C12 / ( C12 + C2G) j + 1 / R ( C12 + C2G) V1 VN 頻率很低的情況：頻率很低的情況： 這時(shí)，R遠(yuǎn)小于 C12 和 C2G 構(gòu)成的阻抗，也即： R

28、1 / j ( C12 + C2G ) 在這個(gè)條件下，電容耦合公式化簡為： VN = V1 C12 / ( C12 + C2G ) 從公式中可以看出：電容耦合的強(qiáng)度與頻率和電路的阻抗都無關(guān)。而僅與兩個(gè)導(dǎo) 體之間的電容和接收導(dǎo)體與地之間的電容有關(guān)，這些參數(shù)都與導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)直接相 關(guān)。 當(dāng)變化的電流產(chǎn)生磁通時(shí)，源電路自身會(huì)出現(xiàn)自感，源電 路與另一鄰近電路（敏感電路）鏈環(huán)，結(jié)果出現(xiàn)互感和磁場耦 合。 自感與回路的形狀、回路和周圍媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。 磁場耦合是通過回路間的互感來聯(lián)系的。 互感與兩個(gè)回路的形狀、空間相對(duì)位置及其回路和周圍媒 質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。 L L 1 M M1212 M R2 R R1 R

29、R2 R1 I1 VN I1 VN V1 V1 減小互感耦合的方法：減小互感耦合的方法：從公式中可以看出，減小互感耦合的關(guān)鍵是減小互感M。根據(jù)前 面對(duì)互感的討論，可以知道以下方法可以減小互感： 1 增加兩個(gè)回路之間的距離； 2 減小第一個(gè)回路產(chǎn)生的磁通密度（在電流幅度不變的情況下），例如將第一個(gè)回路的 兩根長導(dǎo)線用雙絞線； 3 減小接收回路的面積； 4 調(diào)整兩個(gè)回路的相對(duì)位置、角度關(guān)系。 VN d 12 / dt = d(MI1)/dt = M dI1 / dt U U R R I I 未接地未接地 I I s=I U U R R I I 未接地未接地 I I s=I 綜合方式 實(shí)際上廣泛應(yīng)用

30、的是將兩根導(dǎo)線扭絞后再 加上同軸屏蔽。 當(dāng)導(dǎo)線多時(shí)，可以采用分組的方法削弱由 于成束導(dǎo)線而產(chǎn)生的干擾。首先要把承載大功 率的干擾源有關(guān)的導(dǎo)線與對(duì)電磁干擾敏感設(shè)備 有關(guān)的導(dǎo)線分開編組，然后再把每一組的導(dǎo)線 成束。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可把導(dǎo)線分成六個(gè)等級(jí)： （1）電源線或大功率線，信號(hào)電平大于10分貝； （2）小功率線，信號(hào)電平為20到10分貝； （3）視頻輸出信號(hào)，信號(hào)電平為50到20分貝； （4）電視輸入信號(hào)，信號(hào)電平為80到50分貝； （5）射頻和中頻輸入信號(hào)，信號(hào)電平為110到80分 貝； （6）接收機(jī)饋線，信號(hào)電平為小于110分貝。 在進(jìn)行導(dǎo)線分組時(shí)，把同等級(jí)的導(dǎo)線分配在同一組， 如果做不到就把

31、相近等級(jí)的導(dǎo)線歸為同一組。 布線 進(jìn)行布線時(shí)，空間布局上同樣要避免干擾， 一般原則是： （1）任何強(qiáng)信號(hào)導(dǎo)線應(yīng)離開弱信號(hào)電路導(dǎo)線而 單獨(dú)布置，在必須靠近的場合中應(yīng)該盡可能地 將兩者垂直布置； （2）干擾敏感的元件應(yīng)避免靠近干擾源擺放。 如果必須靠近時(shí)應(yīng)該采取立體交叉的方式； （3）彼此互不影響的兼容設(shè)備可以放在一起， 對(duì)電磁干擾不敏感的元件和不產(chǎn)生干擾的元件 可以放在產(chǎn)生干擾的元件和電磁干擾敏感元件 之間，以構(gòu)成去耦屏障。 M C ICIC IL IL R0 RL R2GR2L 回路之間兩種串?dāng)_機(jī)理 IN = j C12V1 R2R1 V V VN = j M12 I1 R2R1 電容耦合 電

32、感耦合 電容耦合與電感耦電容耦合與電感耦 合的區(qū)別：合的區(qū)別： 電容耦合是在接收 導(dǎo)體與地之間誘導(dǎo) 出噪聲電流，而電 感耦合是在接收導(dǎo) 體上誘導(dǎo)出噪聲電 壓。因此，由電容 耦合產(chǎn)生的噪聲可 以看成是并聯(lián)在接 收導(dǎo)體與地之間的 電流源，而電感耦 合產(chǎn)生的噪聲可以 看成是串聯(lián)在接收 導(dǎo)體中的一個(gè)電壓 源。利用這個(gè)特性 可以區(qū)分一種串?dāng)_ 是電容耦合還是電 感耦合，從而采取 適當(dāng)?shù)慕鉀Q措施。 區(qū)分方法：區(qū)分方法：測量導(dǎo)體一端的噪聲電壓，同時(shí)調(diào)整導(dǎo)體另一端對(duì)地的阻抗，若測量電 壓值隨阻抗增加而增加，則為電容耦合，若變化方向相反，則為電感耦合。想想這 是什么道理。 元件的頻率特性 導(dǎo)體的電阻、電容、電感、變壓器等元件 的性能與頻率有很大的關(guān)系。 電阻 電感 直流 當(dāng)頻率較低，導(dǎo)線的 半徑小于集膚深度時(shí) 低頻 當(dāng)頻率增加至使導(dǎo)線的 半徑大于集膚深度時(shí) 高頻 A l R d ) 3 1 ( 4 x RR d ) 64 3 4 1 ( x xRR d ) 24 1 4 (ln 2 0 l r r ll L r )1 4 (ln 2 0 r ll L 低頻高頻 導(dǎo)線 電阻 電容 電感 變壓器 幾乎每個(gè)電子元器件都有引線，從電阻器、電容器、電感線圈、變壓器到硅 芯片。由于導(dǎo)線和元器件中寄生電容和電感的存在，有時(shí)會(huì)在電路中產(chǎn)生自