電磁兼容經(jīng)典例題

1、1. 求下列各物理量以表示的值:和; 和; 和。解： (1) = 10log(P1/P2) = -43dB (2) = 10log(P1/P2) = 54dB(3) = 10log(P1/P2) = -48dB2. 計(jì)算連接電纜的功率損耗(電纜特性阻抗與負(fù)載阻抗匹配)解： 電纜的功率損耗 = = （為傳輸線損耗，L為所選傳輸線的長(zhǎng)度）3. 使用表示放大器的性能參數(shù):增益。如果輸入功率,放大器增益60，其輸出功率為多少。解：使用dB表示放大器的增益為：或者或者若輸入功率為即= 10log(1/) = 0故 = 60 - 0= 604. 為什么大量的現(xiàn)代EMC測(cè)試設(shè)備具有50的純電阻輸入阻抗和源阻

2、抗，并且用50同軸電纜來(lái)連接。解：如果電纜的終端阻抗不等于電纜的特性阻抗，那么從信號(hào)源向負(fù)載方向看過(guò)去的電纜輸入阻抗也不再對(duì)所有長(zhǎng)度的電纜都是，而是會(huì)隨著頻率和電纜長(zhǎng)度的變化而變化。選擇以外的其他任何阻抗都是合適的，但是已經(jīng)成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這就是為什么大量的現(xiàn)代化EMC測(cè)試設(shè)備具有的純輸入阻抗和信號(hào)源阻抗，并且用的同軸電纜來(lái)連接。5. 一臺(tái)50的信號(hào)發(fā)生器（信號(hào)源）與輸入阻抗為25的信號(hào)測(cè)量?jī)x（EMI接收機(jī)）相連，信號(hào)發(fā)生器指示的輸出電平為-20，求信號(hào)測(cè)量?jī)x的輸入電壓（以為單位）。解：由題意有，在負(fù)載接負(fù)載情況下，負(fù)載上的功率為： = = 0.01，故負(fù)載上的電壓為： = = 0.707，所以

3、信號(hào)源的開(kāi)路電壓為： = 2* = 1.414再根據(jù) = 和 = 分壓計(jì)算得到： = = 53.47.6. 將內(nèi)外半徑分別為a和b，磁導(dǎo)率為的無(wú)限長(zhǎng)磁性材料圓柱腔置于均勻磁場(chǎng)中。假設(shè)均勻磁場(chǎng)的取向與無(wú)限長(zhǎng)磁性材料圓柱腔的軸線平行，試求解此圓柱腔的磁屏蔽效能。解：由題意有，圓柱腔壁厚度，平均半徑。相對(duì)磁導(dǎo)率（為真空的磁導(dǎo)率）故由屏蔽效能定義有：7. 將內(nèi)外半徑分別為a和b，磁導(dǎo)率為的磁性材料球殼置于均勻磁場(chǎng)中，試求解此球殼的磁屏蔽效能。解：由題意有，球形磁屏蔽殼的平均半徑。屏蔽殼厚度，相對(duì)磁導(dǎo)率（為真空的磁導(dǎo)率）。由屏蔽效能定義有：。8. 理想的共模扼流圈(線圈的纏繞完全對(duì)稱且沒(méi)有損耗)的結(jié)構(gòu)如

4、下圖所示，如果AB端相連，那么時(shí)從ab端看進(jìn)去的電阻為300。如果Ab端相連，那么時(shí)從aB端看進(jìn)去的電阻為1000。計(jì)算此扼流圈的自電感和互電感。并用pSpice驗(yàn)證結(jié)果。解：由題設(shè)條件知兩耦合線圈的等效電路圖如下：（其中）若AB端相連時(shí)：假設(shè)電流從a端流入，則ab間電壓為：故從ab端看進(jìn)去的電阻為：（）若Ab端相連時(shí)：假設(shè)電流從a端流入，則aB間的電壓為：故從aB端看進(jìn)去的電阻為：（）聯(lián)立解得：pSpice仿真電路圖如下：仿真結(jié)果如下：結(jié)果ab間的輸入電阻為300.443，和300基本相同。當(dāng)aB連接時(shí)電路如下：仿真設(shè)置不變，仿真結(jié)果如下：結(jié)果aB間的輸入電阻為，與基本相同。9. 理想的共模

5、扼流圈(L=30 ,M=27；線圈的纏繞完全對(duì)稱且沒(méi)有損耗)連接在源和負(fù)載之間，如圖所示。假設(shè)所有的共模電流都被共模扼流圈所抑制，計(jì)算負(fù)載電壓的幅度。用pSpice驗(yàn)證結(jié)果。解：由題設(shè)可得共模扼流圈等效電路圖如下：記激勵(lì)電壓為，對(duì)電路運(yùn)用KVL得到：解得：pSpice仿真電路圖如下：得到兩端電壓如圖所示：結(jié)果為電阻兩端的幅值為：。10. 適用于我國(guó)各種軍用電子、電氣和機(jī)電設(shè)備及分系統(tǒng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)及其主題內(nèi)容是什么？羅列主要的國(guó)際EMC標(biāo)準(zhǔn)化組織？解：GJB151軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和GJB152軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測(cè)量于1986年正式頒布實(shí)施，在1997年在原標(biāo)準(zhǔn)基

6、礎(chǔ)上等效采用MIL-STD-461D和MIT-STD-462D頒布了三軍通用的新的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)GJB151A-97和GJB152A-97。其主要內(nèi)容是：（1）它將分系統(tǒng)和設(shè)備的電磁發(fā)射和電磁敏感度測(cè)量方法合成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；（2）它明確指出這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于特定的分系統(tǒng)和設(shè)備時(shí)進(jìn)行必要的剪裁。由于具體的分系統(tǒng)和設(shè)備的所安裝的平臺(tái)及電磁環(huán)境不盡相同，因此在分系統(tǒng)和設(shè)備訂貨時(shí)就要進(jìn)行這種剪裁，在設(shè)計(jì)中依靠設(shè)計(jì)人員的EMC知識(shí)對(duì)其EMC進(jìn)行控制。（3）本標(biāo)準(zhǔn)的附錄應(yīng)用指南給出每個(gè)要求的原理和背景，這對(duì)理解和貫徹標(biāo)準(zhǔn)十分有用。主要的國(guó)際EMC標(biāo)準(zhǔn)化組織有：國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)（CIS

7、PR）、國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（CIGRE）、國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、跨國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）等。11. 圖示IEC標(biāo)準(zhǔn)體系？表述基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品（類）標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)系。解：IEC標(biāo)準(zhǔn)體系圖如下：基礎(chǔ)抗擾度標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)通用發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn)通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)B類：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、輕工業(yè)區(qū)A類：工業(yè)區(qū)A類：工業(yè)區(qū)B類：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、輕工業(yè)區(qū)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)三層次中，下一層次的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)引用上一個(gè)層次的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)成本層次標(biāo)準(zhǔn)的一部分。標(biāo)準(zhǔn)層次越低，規(guī)定越詳細(xì)、明確，操作性就越強(qiáng)；反之米標(biāo)準(zhǔn)的包容性越強(qiáng)，使用范圍越寬。12. 舉例說(shuō)明國(guó)家

8、EMC標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)的形式？解：舉例：GB4824-1995：GB代表強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；4824代表工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備無(wú)線電干擾特性的測(cè)量方法和限值；1995代表制定年份。GB/T17618-1998：GB/T代表推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；17618代表信息技術(shù)設(shè)備擾度限值和測(cè)量方法；1998代表制定年份。13. 不同負(fù)載對(duì)濾波器特性的影響的研究以簡(jiǎn)單的RC濾波器為例，通過(guò)A矩陣，使用解析的方法得到濾波器的傳遞函數(shù)，進(jìn)而得出不同負(fù)載情況下的濾波器的幅度和相位與頻率的變化關(guān)系。然后，利用matlab編程得到在不同負(fù)載下的濾波器特性圖，直觀的顯示在不同負(fù)載情況下的濾波器特性。然后，通過(guò)改變?yōu)V波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依

9、照前述相同方法，分別對(duì)T型濾波器和型濾波器的負(fù)載特性進(jìn)行討論。RC低通濾波器T型濾波器型濾波器解：由A轉(zhuǎn)移矩陣可得：串聯(lián)電阻R，串聯(lián)電感L，并聯(lián)電容C的A矩陣分別為：，。對(duì)電源和負(fù)載ZL間的所有原件應(yīng)用A矩陣計(jì)算得到輸入端的電壓電流與負(fù)載端的電壓電流關(guān)系。（1） RC低通濾波器A矩陣為：記輸入端的電壓電流為和，負(fù)載端的電壓電流為和，則有：在負(fù)載端ZL上，=*，得到和的關(guān)系得：對(duì)于T型和型濾波器只需計(jì)算相應(yīng)的轉(zhuǎn)移矩陣再代入上式即可得到負(fù)載上的電壓的幅值與相位和頻率的關(guān)系。仿真結(jié)果如下：（頻率與負(fù)載電壓幅值關(guān)系）（頻率與負(fù)載電壓相位關(guān)系）不同負(fù)載對(duì)RC濾波器特性的影響結(jié)論：負(fù)載阻抗越大，RC低通濾

10、波器的濾波特性越明顯。（2） T型濾波器如前所述得到T型濾波器的A轉(zhuǎn)移矩陣：結(jié)果如下：（頻率與負(fù)載電壓幅值關(guān)系）（頻率與負(fù)載電壓相位關(guān)系）不同負(fù)載對(duì)T型濾波器特性的影響結(jié)論：負(fù)載阻抗越小，T型低通濾波器的濾波特性越明顯。（3） 型濾波器型濾波器的轉(zhuǎn)移矩陣為：結(jié)果如下：（頻率與負(fù)載電壓幅值關(guān)系）（頻率與負(fù)載電壓相位關(guān)系）不同負(fù)載對(duì)型濾波器特性的影響結(jié)論：負(fù)載阻抗越小，型低通濾波器的濾波特性越明顯。14. EUT的EMC測(cè)試通常如何分類，它們的頻率范圍怎樣界定？ EMC預(yù)測(cè)試與EMC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試有何異同？ EMC測(cè)試設(shè)施通常有哪些？EMI接收機(jī)與頻譜分析儀有何異同？ 解：EUT的EMC測(cè)試可分為四類：

11、傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量、輻射發(fā)射測(cè)量、傳導(dǎo)敏感度測(cè)量和輻射敏感度測(cè)量。傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量的頻率范圍通常為25Hz-30MHz；輻射發(fā)射測(cè)量的頻率范圍通常為10KHz-1GHz。EMC預(yù)測(cè)試與EMC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的不同點(diǎn)：EMC預(yù)測(cè)試是產(chǎn)品研制過(guò)程中進(jìn)行的一種EMC測(cè)量，一般情況下只能做定性測(cè)量且測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低；而EMC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試是在產(chǎn)品完成，定型階段進(jìn)行，可以定量評(píng)價(jià)EUT的EMC標(biāo)準(zhǔn)，其儀器及實(shí)驗(yàn)室復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。相同點(diǎn)：兩者都可以確定干擾源的位置、頻譜以及敏感部件周圍的電磁環(huán)境。EMC測(cè)試設(shè)備通常有：開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)，屏蔽室，電波暗室，橫電磁波小室，混響室等。EMI接受機(jī)與頻譜分析儀的不同點(diǎn)是：頻譜分析儀靈敏度低、數(shù)值測(cè)量不準(zhǔn)等且掃描測(cè)量速度慢。相同點(diǎn)是：可以對(duì)頻段進(jìn)行，測(cè)量和掃描，且可以給出頻譜分布圖形。15. 均勻平面電磁波照射半徑為R的導(dǎo)體球殼，殼體厚度為t（小于5毫米），殼體上有圓形孔（孔直徑與R的比值為1/10波長(zhǎng)、1/100波長(zhǎng)、1/1000波長(zhǎng)），采用仿真方法計(jì)算殼體中心的電場(chǎng)屏蔽效能；當(dāng)殼體上有方形孔（最大線度與R的比值為1/10波長(zhǎng)、1/100波長(zhǎng)、1/1000波長(zhǎng)），采用仿真方法計(jì)算殼體中心的電場(chǎng)屏蔽效能。仿真條件：外半徑：100mm ，內(nèi)半徑：99mm ，頻率：300MHz， 孔隙尺寸r：5mm,0.5mm,0.05mm電場(chǎng)屏蔽效