第二章_電磁騷擾的耦合與傳輸理論(2課時(shí))

1、第二章 電磁騷擾的耦合與傳輸理論 產(chǎn)生電磁干擾三要素表明：任何電磁干擾的產(chǎn)生必然存在電磁騷擾（或者騷擾電磁能量）的耦合與傳輸途徑。這里，“耦合”的概念指的是電路、設(shè)備、系統(tǒng)與其它電路、設(shè)備、系統(tǒng)之間的電能量聯(lián)系電能量聯(lián)系，耦合起著把電磁能量從一個(gè)電路、設(shè)備、系統(tǒng)“傳輸”到另一個(gè)電路、設(shè)備、系統(tǒng)的作用。“耦合途徑”是從各種電磁騷擾源傳輸電磁騷擾至敏感設(shè)備的通路或媒介。2.1 電磁騷擾的耦合途徑 定義：電磁騷擾是指任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低，或者對有生命物質(zhì)或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。 耦合途徑有兩種方式：傳導(dǎo)耦合：通過電路耦合的干擾。（例如 導(dǎo)線傳輸、電容耦合、電感耦合。） 輻

2、射耦合：通過空間傳輸?shù)母蓴_。1. 傳導(dǎo)耦合傳導(dǎo)耦合是騷擾源與敏感設(shè)備之間的主要耦合途徑之一。傳導(dǎo)耦合必須在騷擾源與敏感設(shè)備之間存在有完整的電路連接，電磁騷擾沿著這一連接電路從騷擾源傳輸電磁騷擾至敏感設(shè)備，產(chǎn)生電磁干擾。傳導(dǎo)耦合的連接電路包括互連導(dǎo)線、電源線、信號(hào)線、接地導(dǎo)體、設(shè)備的導(dǎo)電構(gòu)件、公共阻抗、電路元器件等。2. 輻射耦合輻射耦合是電磁騷擾通過其周圍的媒介以電磁波電磁波的形式向外傳播，騷擾電磁能量按電磁場的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。輻射耦合的途徑主要有天線、電纜、導(dǎo)線、機(jī)殼的發(fā)射對組合。通常將輻射耦合劃分為三種：天線與天線的耦合,指的是天線 A 發(fā)射的電磁波被另一天線B無意接收，從而導(dǎo)致天線A

3、 對天線B產(chǎn)生功能性電磁干擾；場與線的耦合，指的是空間電磁場對存在于其中的導(dǎo)線實(shí)施感應(yīng)耦合，從而在導(dǎo)線上形成分布電磁騷擾源；線與線的感應(yīng)耦合，指的是導(dǎo)線之間以及某些部件之間的高頻感應(yīng)耦合。實(shí)際工程中。敏感設(shè)備受到電磁干擾侵襲的耦合途徑是傳導(dǎo)耦合、輻射耦合、感應(yīng)耦合以及它們的組合。以電視機(jī)為例，敏感設(shè)備（即電視接收機(jī)）除受到來自雷電、汽車點(diǎn)火系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)發(fā)射的輻射騷擾干擾外，也受到來自電源線上的傳導(dǎo)騷擾侵襲。傳導(dǎo)騷擾可能是空間電磁波作用于電源線形成的感應(yīng)騷擾，也可能是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的騷擾通過電源插座以傳導(dǎo)方式侵襲電視接收機(jī)。正因?yàn)閷?shí)際中出現(xiàn)電磁干擾的耦合途徑是多途徑、復(fù)雜難辨的，所以才使電磁騷擾變得

4、難以控制。 目前對傳導(dǎo)耦合的具體劃分，許多資料還存在一些分歧。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，傳導(dǎo)耦合的傳輸電路只限定于“電源線、信號(hào)線、控制線、導(dǎo)電部位（如地線、接地平面、機(jī)殼等）”的可見性連接可見性連接，將電容性耦合和電感性耦合都?xì)w屬于輻射傳輸?shù)慕鼒龈袘?yīng)耦合，如下圖所示：另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，電容性耦合、電感性耦合以及這兩者共同作用的兩導(dǎo)體間的感應(yīng)耦合均歸屬于傳導(dǎo)耦合范圍，且“傳導(dǎo)耦合包括通過線路的電路性耦合，以及導(dǎo)體間電容和互感所形成的耦合”，如下圖所示：還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，傳導(dǎo)耦合的傳輸電路是由“金屬導(dǎo)線或集總元件構(gòu)成”，因此將導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的分布參數(shù)耦合作為輻射耦合的一部分，如下圖所示：2.2 傳導(dǎo)耦合的基本

5、原理傳導(dǎo)耦合按其耦合方式可以劃分為三種基本方式：電路性耦合電容性耦合電感性耦合實(shí)際工程中，這三種耦合方式同時(shí)存在、互相聯(lián)系。2.2.1 電路性耦合1.電路性傳導(dǎo)耦合的模型 電路性耦合是最常見、最簡單的傳導(dǎo)耦合方式。最簡單的電路性傳導(dǎo)耦合模型如圖3-2所示。 當(dāng)電路1有電壓U1作用時(shí)，該電壓經(jīng)Z1加到公共阻抗Z12上。當(dāng)電路2開路時(shí)，電路1耦合到電路2的電壓為 若公共阻抗Z12中不含電抗元件時(shí)為共電阻耦合，簡稱為電阻性耦合。1221112ZU =UZ +Z圖中，Z1、U1及Z12組成電路1Z2 、 Z12組成電路2Z12為電路1和電路2的公共阻抗1）直接傳導(dǎo)耦合由式 ，若 ，則 U1 U2 ，

6、即電路1的電壓U1直接加至電路2，形成直接傳導(dǎo)耦合。騷擾經(jīng)導(dǎo)線直接耦合至電路是最明顯的事實(shí)，但卻往往被人們忽視。導(dǎo)線經(jīng)過存在騷擾的環(huán)境時(shí)，即拾取騷擾能量并沿導(dǎo)線傳導(dǎo)至電路而造成對電路的干擾。 1221112ZU =UZ +Z12Z 2.2.2 電容性耦合1.電容性耦合模型電容性耦合（The Capacitive Coupling）也稱為電耦合，它是由兩電路間的電場相互作用所引起。下頁圖3-6表示一對平行導(dǎo)線所構(gòu)成的兩電路間的電容性耦合模型及其等效電路。 假設(shè)電路1為騷擾源電路，電路2為敏感電路，兩電路間的耦合電容為C。根據(jù)等效電路圖（b），可以計(jì)算出騷擾源電路在電路2上耦合的騷擾電壓為:式中：

7、 式 表明： 電容性耦合引起的感應(yīng)電壓正比于騷擾源的工作頻率、敏感電路對地的電阻R2（一般情況下為阻抗）、耦合電容C、騷擾源電壓U1；電容性耦合主要在射頻頻率形成騷擾，頻率越高，電容性耦合越明顯；電容性耦合的騷擾作用相當(dāng)于在電路2與地之間連接了一個(gè)幅度為 的電流源。一般情況下，騷擾源的工作頻率、敏感電路對地的電阻R2（一般情況下為阻抗）、騷擾源電壓U1是預(yù)先給定的，所以，抑制電容性耦合的有效方法是減小耦合電容C。2.2.3 電感性耦合1.電感性耦合模型電感性耦合（Inductive Coupling）也稱為磁耦合磁耦合，它是由兩電路間的磁場相互作用所引起。當(dāng)電流I在閉合電路中流動(dòng)時(shí)，該電流就會(huì)

8、產(chǎn)生與此電流成正比的磁通量 。該磁通量 與電流I的比值稱為電感（L /I)。電感的值取決于電路的幾何形狀和包含場的媒質(zhì)的磁特性。如圖3-10所示，S 是閉合回路的面積；B 是角頻率為 (弧度/秒)的正弦變化磁通密度的有效值(The RMS Value)；Un是感應(yīng)電壓的有效值。2.3 電磁輻射的基本理論電磁兼容問題實(shí)際上是要解決系統(tǒng)內(nèi)部或系統(tǒng)間的電磁干擾問題。騷擾源產(chǎn)生的騷擾通過輻射耦合或（和）傳導(dǎo)耦合到接受器。在分析騷擾源時(shí)常常用到兩個(gè)基本的騷擾源（天線）模型，即基本電振子（短線天線）和基本磁振子（小圓環(huán)天線）?！岸獭焙汀靶　笔窍鄬τ谄漭椛涞碾姶挪ǖ牟ㄩL而言的，即 ?；菊褡右卜Q為偶極子。,

9、l 電偶極子是最基本的電磁輻射單元。一段通有高頻電流的直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線長度 遠(yuǎn)小于波長( )，且導(dǎo)線直徑與導(dǎo)線長度之比遠(yuǎn)小于1時(shí)，可近似的認(rèn)為導(dǎo)線上各點(diǎn)電流的幅值和相位相同。這樣的一段直導(dǎo)線稱為基本振子或電偶極子。/1ll2.3.1 電磁輻射的物理概念隨時(shí)間變化的電磁擾動(dòng)是以有限速度傳播的，稱之為電磁波動(dòng)或電磁波電磁波。理論和實(shí)踐都已經(jīng)證明，電磁波的電場能量和磁場能量能夠脫離場源在空間傳播。電磁能量向遠(yuǎn)處傳播而不再返回場源的現(xiàn)象稱為電磁輻射電磁輻射。電磁波就其與波源的關(guān)系來看，可以分為兩類：一類是在波源附近的束縛電磁波束縛電磁波，它的電磁能量不僅在電場能量與磁場能量之間來回轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換，而且在波源與

10、其周圍空間之間來回轉(zhuǎn)換。某時(shí)某時(shí)束縛電磁波的電磁總能量是隨時(shí)間增加增加的,這時(shí)波源供給能量波源供給能量；在另外另外的時(shí)間，束縛電磁波的電磁總能量是隨時(shí)間減少減少的，波源由電磁場吸收能量波源由電磁場吸收能量，也就是束縛電磁波交出能量。 束縛電磁波的能量是不向遠(yuǎn)方輻射的。另一類是電磁能量完全輻射的，即自由電磁波自由電磁波。在遠(yuǎn)離波源的地方，電磁波能量基本上完全是自由電磁波能量。在波源附近波源附近除了束縛電磁波以外，也有自由電磁波，只是束縛電磁波的能量或電磁場比自由電磁波大得多。束縛電磁波的電磁場也稱為感應(yīng)場感應(yīng)場，而自由電磁波的電磁場則稱為輻射場輻射場。在離開波源離開波源相當(dāng)遠(yuǎn)的區(qū)域輻射場又比感應(yīng)

11、場強(qiáng)得多。產(chǎn)生輻射的直接原因是變化的電場和變化的磁場的相互轉(zhuǎn)化。麥克斯韋方程表明：電磁場變化的快慢電磁場變化的快慢決定了電磁場的強(qiáng)弱，也就決定了電磁輻射能量的多少。由于電磁場變化的快慢是由波源的頻率頻率決定的，所以波源的頻率是直接影響電磁輻射的重要因素之一。當(dāng)波源頻率很高時(shí)，電場電場的高速變化在空間形成強(qiáng)大的位移電流位移電流。位移電流接著在其鄰近空間產(chǎn)生強(qiáng)的磁場磁場，而該磁場隨時(shí)間的變化又在附近產(chǎn)生變化的電場即位移電流，如此循環(huán)往復(fù)。變化的電磁場不但相互轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化而且在空間向前推進(jìn)推進(jìn)，這種推進(jìn)的過程即為電磁波的輻射過程電磁波的輻射過程。波源頻率越高，位移電流就越強(qiáng)，輻射的電磁能量就越多。1kr

12、2.3.3 近區(qū)場與遠(yuǎn)區(qū)場由電基本振子和磁基本振子的電磁場分布表示式可見，電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度由幾項(xiàng)組成，各項(xiàng)的數(shù)值均隨離開場源的距離的增加而減小，但是各項(xiàng)的減小程度不同。在 的各點(diǎn)，電磁場主要取決于分母中含的kr的最低次冪項(xiàng)；而在 的各點(diǎn)，電磁場主要取決于分母中含的kr的最高次冪項(xiàng)。根據(jù)這個(gè)概念，整個(gè)存在電磁場的空間分為三個(gè)區(qū)： 的遠(yuǎn)區(qū)，的近區(qū)， 的中間區(qū)。1kr1kr1kr1kr 1. 遠(yuǎn)區(qū)場輻射場當(dāng) 時(shí)，場點(diǎn)P 與源點(diǎn)的距離r 遠(yuǎn)大于波長 ，與這些點(diǎn)相應(yīng)的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)。2. 近區(qū)場感應(yīng)場當(dāng) 時(shí)，場點(diǎn)P 與源點(diǎn)的距離r 遠(yuǎn)大于波長 ，與這些點(diǎn)相應(yīng)的區(qū)域稱為近區(qū)。近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場的性質(zhì)不同，場分

13、布特點(diǎn)不同，測量方法也不同。k，相位系數(shù)，單位rad/m1r/2kr或1r/2kr或2.4 近場的阻抗通常將空間某處的電場與磁場的橫向分量的比值稱為媒質(zhì)的波阻抗ZW。由于一般情況下電場和磁場不相同，因此波阻抗常常是復(fù)數(shù)，即電基本振子和磁基本振子遠(yuǎn)區(qū)場遠(yuǎn)區(qū)場的波阻抗為它等于媒質(zhì)的波阻抗（特征阻抗)。在自由空間，基本振子的波阻抗可以簡化為但是近區(qū)場的波阻抗表示式復(fù)雜的多，且電基本振子和磁基本振子的近區(qū)場的波阻抗表示式完全不同。jWWZZeWZ0W00ZZ120377在近場（The Near Field）中，波阻抗取決于源的性質(zhì)和源到觀察點(diǎn)的距離。如果源具有高電流、低電壓（近場波阻抗小于媒質(zhì)的波阻抗

14、）的特性，那么近場中占優(yōu)勢的場是磁場磁場。相反地，如果源具有低電流、高電壓（近場波阻抗大于媒質(zhì)的波阻抗）的特性，那么近場中占優(yōu)勢的場是電場電場。在近場中，必須分別考慮電場和磁場，因?yàn)榻鼌^(qū)場的波阻抗不是常數(shù)。然而，在遠(yuǎn)場（The Far Field）中，電場和磁場互相垂直且都垂直于傳播方向，形成了平面橫電磁波TEM波（具有媒質(zhì)的波阻抗）。因此，當(dāng)討論平面電磁波的時(shí)候，假定電場、磁場處于遠(yuǎn)場區(qū)；當(dāng)分開討論電場、磁場時(shí)，就認(rèn)為電場、磁場處于近場區(qū)。2.5 輻射耦合通過輻射途徑造成的騷擾耦合稱為輻射耦合。輻射耦合是以電磁場的形式將電磁能量從騷擾源經(jīng)空間傳輸?shù)浇邮芷鳎}擾對象）。這種傳輸路徑小至系統(tǒng)內(nèi)可

15、想象的極小距離，大至相隔較遠(yuǎn)的系統(tǒng)間以及星際間的距離。許多耦合都可看成是近場耦合模式，而相距較遠(yuǎn)的系統(tǒng)間的耦合一般是遠(yuǎn)場耦合模式。輻射耦合除了從騷擾源有意輻射之外，還有無意輻射。例如無線電發(fā)射裝置除發(fā)射有用信號(hào)外，也產(chǎn)生帶外無意發(fā)射。騷擾源以電磁輻射的形式向空間發(fā)射電磁波，把騷擾能量隱藏在電磁場中，使處于近場區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)場的接受器存在著被騷擾的威脅。任何騷擾必須使電磁能量進(jìn)入接受器才能產(chǎn)生危害，那么電磁能量是怎樣進(jìn)入接受器的呢？這就是輻射的耦合問題。一般而言，實(shí)際的輻射騷擾大多數(shù)是通過：天線、電纜導(dǎo)線和機(jī)殼感應(yīng)進(jìn)入接受器。電纜導(dǎo)線感應(yīng)，然后沿導(dǎo)線傳導(dǎo)進(jìn)入接受器；接收機(jī)的天線感應(yīng)進(jìn)入接受器；接受器的

16、連接回路感應(yīng)形成騷擾；金屬機(jī)殼上的孔縫、非金屬機(jī)殼耦合進(jìn)入接收電路。 因此，輻射騷擾通常存在四種主要耦合途徑：天線耦合、導(dǎo)線感應(yīng)耦合、閉合回路耦合和孔縫耦合。2.5.1 導(dǎo)體的天線效應(yīng)任何載有時(shí)變電流的導(dǎo)體都能向外輻射電磁場，同樣，任何處于電磁場中的導(dǎo)體都能感應(yīng)出電壓。因此，金屬導(dǎo)體在某種程度上可起發(fā)射天線和接收天線的作用。例如：架空配電線、信號(hào)線、控制線均起天線作用。金屬設(shè)備外殼也起天線作用。2.5.2 輻射耦合方式1.天線與天線間的輻射耦合天線與天線間的輻射耦合是一種強(qiáng)輻射耦合強(qiáng)輻射耦合，它是指某一天線產(chǎn)生的電磁場在另一天線上的電磁感應(yīng)。根據(jù)耦合的作用距離可劃分為近場耦合和遠(yuǎn)場耦合近場耦合

17、和遠(yuǎn)場耦合；根據(jù)耦合作用的目的可劃分為有意耦合和無意耦合有意耦合和無意耦合。一般按照不同的性能要求和用途，采用金屬導(dǎo)體做成特定形狀，用于接收電磁波的裝置就是天線天線。當(dāng)電磁波傳播到天線導(dǎo)體表面時(shí)，電磁波的電場和磁場的高頻振蕩在天線導(dǎo)體中引起電磁感應(yīng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)饋線流入接收電路。天線有目的的接收特定電磁輻射屬于有意耦合，然而，在實(shí)際工程中，存在大量的無意電磁耦合。例如，電子設(shè)備中長的信號(hào)線、控制線、輸入和輸出引線等具有天線效應(yīng)，能夠接收電磁騷擾，形成無意耦合。2. 電磁場對導(dǎo)線的感應(yīng)耦合設(shè)備的電纜線一般是由信號(hào)回路的連接線、電源回路的供電線以及地線一起構(gòu)成，其中每一根導(dǎo)線都由輸入端阻抗

18、、輸出端阻抗和返回導(dǎo)線構(gòu)成一個(gè)回路。因此，設(shè)備電纜線是設(shè)備內(nèi)部電路暴露在機(jī)箱外面的部分，它們最容易受到騷擾源輻射場的耦合而感應(yīng)出騷擾電壓或騷擾電流，沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備形成輻射騷擾。對于導(dǎo)線比較短、電磁波頻率比較低的情況，可把導(dǎo)線和阻抗構(gòu)成的回路看作為理想的閉合回路。電磁場通過閉合回路引起的騷擾屬于閉合回路耦合。對于電纜比較長、電磁波頻率比較高的情況，導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓是不均勻一致的，需要將感應(yīng)電壓等效成許多分布電壓源，采用傳輸線理論來處理。3. 電磁場對閉合回路的耦合電磁場對閉合回路的耦合是指回路受感應(yīng)最大部分的長度小于四分之一波長。在輻射騷擾電磁場的頻率比較低的情況下，輻射騷擾電磁場與閉合回路的電

19、磁耦合。4. 電磁場通過孔縫的耦合電磁場通過孔縫的耦合是指輻射騷擾電磁場通過非金屬設(shè)備外殼、金屬設(shè)備外殼上的孔縫、電纜的編織金屬屏蔽體等對其內(nèi)部的電磁騷擾。上述輻射耦合的具體分析和計(jì)算將在后續(xù)章節(jié)中敘述?；脽羝?62.6 電磁干擾概述2.6.1 定義：任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降 低的電磁現(xiàn)象。（國標(biāo)GB/T4365-1995）2.6.2 電磁干擾的分類一、按場的性質(zhì)分類 電場干擾、磁場干擾、電磁輻射干擾 二、按傳播途徑分類 傳導(dǎo)干擾：通過電路耦合的干擾。（例如導(dǎo)線傳 輸、電容耦合、電感耦合。） 輻射干擾：通過空間傳輸?shù)母蓴_。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾第二章第二章 電磁干擾電磁干擾三

20、、按干擾的來源分類 1、自然干擾、雷電干擾：雷電放電時(shí)，電場強(qiáng)度達(dá)到104V/cm以 上，閃電通道中的電流平均可達(dá)幾萬安培，最大可 達(dá)20萬安培以上，放電時(shí)間在mss數(shù)量級(jí)，一次閃 電釋放的能量就有幾萬千焦耳， 干擾信號(hào)的頻率主 要在10100kHz，最高也可以達(dá)到100MHz以上。 、宇宙干擾： 來自太陽和其他星系的電磁噪聲， 干擾 信號(hào)的頻率：幾十M幾十GHz。例如太陽黑子活動(dòng) 造成的無線電干擾，可造成通信中斷。 第二章第二章 電磁干擾電磁干擾2、人為干擾 人為干擾是指在人類的生活、交通、生產(chǎn)、科學(xué)研究、軍事等項(xiàng)活動(dòng)中產(chǎn)生的電磁干擾。 四、按信號(hào)的功能分類 功能性干擾：設(shè)備正常工作時(shí)產(chǎn)生的

21、信號(hào)對其它設(shè) 備的干擾，例如。 非功能性干擾：無用的電磁泄漏產(chǎn)生的干擾， 例如 。五、按干擾的特性分類 頻率：射頻干擾（低頻、高頻、微波） 工頻干擾（50Hz） 靜態(tài)場干擾（靜電場、恒定磁場）。 波形：連續(xù)波干擾、脈沖波干擾。 帶寬：寬帶干擾、窄帶干擾。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾 周期性：有規(guī)則干擾：周期性干擾信號(hào) 非周期性干擾信號(hào)：隨機(jī)干擾2.6.3 產(chǎn)生電磁干擾的三個(gè)要素、電磁干擾源。、對此類干擾敏感的儀器設(shè)備（被干擾體）。、干擾信號(hào)耦合的通道（傳播途徑：傳導(dǎo)、輻 射)第二章第二章 電磁干擾電磁干擾2.6.4 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾與系統(tǒng)之間的干擾 、系統(tǒng)內(nèi)部的干擾：系統(tǒng)內(nèi)一部分電路對另一 部

22、分電路的干擾。 例1 汽車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)對車內(nèi)通信系統(tǒng) 的干擾。 例2 電路板上振蕩電路對其它單元電路的干 擾。、系統(tǒng)之間的干擾：一個(gè)系統(tǒng)對另一個(gè)系統(tǒng)的 干擾 例1 計(jì)算機(jī)對收音機(jī)的干擾。 例2 高壓輸電線路對通信線路的干擾。 第二章第二章 電磁干擾電磁干擾22 電磁干擾源 221 常見的電磁干擾源 干擾信號(hào)，是一個(gè)廣泛的概念。一般來說，無用的信號(hào)，例如設(shè)備的電磁泄漏就可能對其它設(shè)備造成干擾。對一個(gè)設(shè)備有用的信號(hào)（例如廣播、電視信號(hào)）進(jìn)入到其它設(shè)備中就可能成為干擾信號(hào)。各種電氣設(shè)備都可能出現(xiàn)電磁泄漏，出現(xiàn)接觸不良或火花放電，所以任何一個(gè)電氣設(shè)備都可能成為一個(gè)干擾源。第二章第二章 電磁干擾電磁

23、干擾一、自然干擾源：雷電、宇宙干擾。 二、人為干擾源1、按使用功能分類、廣播、電視、通信發(fā)射設(shè)備，雷達(dá)（是利用電磁波傳遞信息的，希望信號(hào)越強(qiáng)越好，對其它的設(shè)備造成了干擾）。、工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備(ISM設(shè)備)：例如：高頻、微波加熱設(shè)備，高頻、微波醫(yī)療設(shè)備，電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)工具，電焊機(jī)，電氣化鐵路，汽車點(diǎn)火系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)及外設(shè)，電子儀器，家用電器等。在利用電磁能時(shí)伴有電磁輻射的泄漏。、公用電源：高壓輸電線路，繼電器，各種開關(guān)產(chǎn)生的干擾可以沿公用電源傳播，公用電源上還有來自線路上其它設(shè)備的傳導(dǎo)干擾。 、瞬變干擾源： 弧光放電 例如：電焊機(jī)、大負(fù)荷開關(guān)； 電暈放電 例如：高壓輸電系統(tǒng)； 火花放電 例如：汽

24、車點(diǎn)火器，電動(dòng)機(jī)（電刷），電車，電氣化鐵路； 氣體放電 例如：熒光燈； 靜電放電； 核電磁脈沖。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾2、按輻射頻率分類 表213、按傳輸方式分類：傳導(dǎo)干擾源、輻射干擾源 輻射場類型電磁干擾源射頻電磁場廣播、電視、通信、雷達(dá)發(fā)射設(shè)備，ISM設(shè)備，高壓輸電線路、電氣化鐵路產(chǎn)生的射頻干擾等。工頻電磁場高壓輸電線路、電氣化鐵路靜電場造紙、制革、化纖、橡膠、塑料及粉體材料的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)裙に囘^程中由于摩擦、分離產(chǎn)生的靜電；在液體、氣體的灌注、噴射等過程中產(chǎn)生的靜電。恒定磁場工業(yè)電解、磁性材料等行業(yè)中產(chǎn)生的磁場。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾 傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因干擾的類

25、型信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、振蕩器基波、各次諧波信號(hào)泄漏傳導(dǎo)、輻射脈沖信號(hào)發(fā)生器脈沖含有豐富的諧波，頻譜很寬。傳導(dǎo)、輻射繼電器，各種開關(guān)電流突變；接觸電火花放電、弧光放電。傳導(dǎo)、輻射電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)工具啟動(dòng)電流約是額定電流的47倍，形成沖擊電流；電刷和整流子之間滑動(dòng)接觸引起火花放電。傳導(dǎo)、輻射熒光燈、氣體放電管點(diǎn)燃時(shí)電擊穿瞬間產(chǎn)生射頻噪聲；點(diǎn)燃后輝光放電。傳導(dǎo)、輻射計(jì)算機(jī)及外設(shè)時(shí)鐘振蕩器、開關(guān)電源、數(shù)字電路器件、高速數(shù)據(jù)線、頻率變換器等都是高頻干擾源。傳導(dǎo)、輻射第二章第二章 電磁干擾電磁干擾 傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生干擾的原因干擾的類型數(shù)字電路器件工作于開、關(guān)狀態(tài)，電壓突變，含有豐富的高次諧波。傳導(dǎo)變壓器、電

26、感性器件磁場泄漏；通、斷轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生前沿很陡的瞬變電壓。傳導(dǎo)、輻射電子儀器含有振蕩器等輻射源。傳導(dǎo)、輻射家用電器含有電動(dòng)機(jī)、振蕩器等輻射源。傳導(dǎo)、輻射公用電源交流聲；來自線路上其它設(shè)備的傳導(dǎo)干擾傳導(dǎo)第二章第二章 電磁干擾電磁干擾222 傳導(dǎo)干擾源 傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)體（例如導(dǎo)線），或通過電容性器件、電感性器件耦合而傳播的干擾，可分為功能性干擾源和非功能性干擾源。一、功能性傳導(dǎo)干擾源 ：系統(tǒng)中某一設(shè)備正常工作時(shí)對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。 例如：各種振蕩器、信號(hào)發(fā)生器 功能性干擾源具有確定的頻率功能性干擾源具有確定的頻率第二章第二章 電磁干擾電磁干擾第二章第二章 電磁干擾電磁干擾 輻射干擾源產(chǎn)生干擾的原因

27、干擾的類型廣播、電視、通信、雷達(dá)發(fā)射設(shè)備基波、各次諧波、各種交調(diào)干擾輻射高壓輸電線路電暈放電、火花放電輻射電氣化鐵路滑動(dòng)節(jié)點(diǎn)脫線產(chǎn)生火花放電、弧光放電輻射電焊機(jī)弧光放電傳導(dǎo)、輻射高頻、微波加熱設(shè)備高頻、微波輻射輻射高頻、微波醫(yī)療設(shè)備高頻、微波輻射輻射磁療設(shè)備磁場泄漏輻射汽車點(diǎn)火系統(tǒng)火花放電輻射核電磁脈沖E105V/m，H260Am傳導(dǎo)、輻射靜電放電火花放電，擊穿電子器件，引起爆炸和火災(zāi)輻射二、非功能性傳導(dǎo)干擾源：由于接觸不良，放電現(xiàn)象或電流的突然變化產(chǎn)生干擾。1、接觸不良：電流時(shí)斷時(shí)續(xù)（ 也是一種電流突變)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，形成干擾信號(hào)，( 接觸噪聲）2、放電現(xiàn)象：放電脈沖產(chǎn)生頻譜很寬的電磁噪

28、聲。3、電流突變：形成沖擊電流（例如,電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流是額定電流的47倍)產(chǎn)生干擾電壓： eLdidt4、 各種振蕩器、信號(hào)發(fā)生器各次諧波信號(hào)泄漏。 例：各種轉(zhuǎn)換器和電氣開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、電感性器件、熒光燈、 機(jī)動(dòng)車火系統(tǒng)、共用電源等。 非功能性干擾信號(hào)的頻譜一般很寬非功能性干擾信號(hào)的頻譜一般很寬第二章第二章 電磁干擾電磁干擾 下面分析一下來自公用電源的傳導(dǎo)干擾下面分析一下來自公用電源的傳導(dǎo)干擾：、使用同一電源的各設(shè)備的電磁噪聲可通過電源線互相傳送。、電力線的天線效應(yīng)，可接受空間的輻射干擾，沿電力線傳播形成傳導(dǎo)干擾。 、電力線上的放電噪聲：例如：高壓線上的電暈電、電力線上由于 接觸不良引起的火花放電

29、、線路上開關(guān)設(shè)備的電弧放電等，可以通過電力線形成傳導(dǎo)干擾。 、電源系統(tǒng)中的異常電壓：例如：雷擊電壓、線路電流突變引起的干擾電壓、某些設(shè)備產(chǎn)生的異常電壓等可以通過電力線形成傳導(dǎo)干擾。 第二章第二章 電磁干擾電磁干擾223 輻射干擾源 輻射干擾是指以電磁波的形式通過空間傳播的干擾一、功能性輻射干擾源 各種振蕩器、信號(hào)發(fā)生器、廣播、電視、通信、雷達(dá)發(fā)射設(shè)備等。二、非功能性輻射干擾源（設(shè)備的電磁泄漏，各種放電輻射）例如：ISM設(shè)備的電磁泄漏，高壓輸電線路的電暈放電和火花放電、電氣化鐵路的火花放電和弧光放電、機(jī)動(dòng)車輛的點(diǎn)火系統(tǒng)、家用電器、熒光燈、氣體放電管、靜電放電、自然噪聲（大氣干擾，宇宙噪聲等。振蕩

30、器、信號(hào)發(fā)生器、廣播、高次諧波的輸出，功率電視、通信、雷達(dá)發(fā)射設(shè)備產(chǎn)生的各次諧波，各種交調(diào)干擾也屬于非功能性輻射干擾。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾1、設(shè)備的電磁泄漏、透過外殼向外輻射，單層機(jī)殼屏蔽效果一般為20-60dB，比較強(qiáng)的輻射源產(chǎn)生的電磁輻射可以透過機(jī)殼發(fā)生電磁泄漏。 第二章第二章 電磁干擾電磁干擾、通過機(jī)殼上的縫隙、孔洞向外輻射 例如面板上的表頭、刻度盤、各種調(diào)節(jié)軸孔，散熱口、通過連接電纜輻射、電源線發(fā)生輻射泄漏（天線效應(yīng)） 2、放電輻射、電暈放電 高壓設(shè)備 (例如高壓輸電線)表面附近場強(qiáng)很大（電位梯度大）引起空氣電離而發(fā)生的放電現(xiàn)象，隨空氣濕度的增大而增強(qiáng)。電暈放電的脈沖密度大，

31、幅值較低，干擾信號(hào)的低頻分量多（一般在10MHz以下）。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾、火花放電和弧光放電 線路上（例如高壓輸電線路、電氣化鐵路等）由于接觸不良會(huì)出現(xiàn)火花放電，電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子之間滑動(dòng)接觸處會(huì)出現(xiàn)火花放電，電機(jī)動(dòng)車點(diǎn)火也是利用火花放電。開關(guān)設(shè)備斷開時(shí)，或其它電氣接點(diǎn)斷開時(shí)（例如：電氣機(jī)車、電車的導(dǎo)電弓架脫線等）會(huì)發(fā)生弧光放電?；」夥烹娨话愠霈F(xiàn)在火花放電之后，火花放電和弧光放電的脈沖重復(fù)頻率低，幅值大，干擾信號(hào)中高頻分量多。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾介紹一個(gè)試驗(yàn)：a、用兩個(gè)曲率比較 大的電極，相隔 一間隙，加一電 壓，當(dāng)電壓逐漸 升高時(shí)，電極尖 端部分附近場強(qiáng) 很大，出現(xiàn)

32、電暈 放電，然后出現(xiàn) 火花放電和弧光放電。 圖24 b、若兩電極曲率很小，電極附近場強(qiáng)較小，不 出現(xiàn)電暈放電，直接形成火花放電和弧光放 電。第二章第二章 電磁干擾電磁干擾、輝光放電 主要出現(xiàn)在放電管中(如熒光燈)，輝光放電產(chǎn)生于低氣壓狀態(tài)，也稱為真空放電、靜電放電 在造紙、制革、化纖、橡膠、塑料及粉體材料的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)裙に囘^程中由于摩擦、分離會(huì)產(chǎn)生靜電，在液體、氣體的灌注、噴射等過程中會(huì)產(chǎn)生的靜電，飛機(jī)上由于氣流摩擦?xí)a(chǎn)生靜電。由于感應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生靜電。靜電電壓可達(dá)幾千十幾萬伏，會(huì)引起電暈放電或火花放電。靜電放電除了產(chǎn)生干擾信號(hào)以外，還會(huì)使人受到電擊，在有易燃易爆物體時(shí)（如汽油、粉塵等），會(huì)引起爆炸和火災(zāi)。 第二章第二章 電磁干擾電磁干擾