电磁兼容课件-电磁干扰耦合与传输理论

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1、电磁环境电磁干扰的耦合途经电气工程系江滨浩研究生学位课－电磁兼容（2）主要内容电磁干扰现象电磁干扰三要素时域与频域电磁干扰源敏感体及其特性电磁干扰的耦合途经电磁辐射的基本理论传导耦合的基本理论电磁骚扰的抑制策略电磁干扰现象数字脉冲电路开关电源数字视频设备220AC电磁噪声（骚扰）：任何可能引起设备或系统性能下降的电磁现象——强调任何可能的电磁危害现象原因。电磁干扰：电磁噪声（骚扰）所引起的设备、传输通路或系统性能的下降电磁危害现象——强调产生的结果。雷电等电磁干扰三要素三个要素：干扰源、耦合路径和敏感源干扰兼容临界常见干扰源无线通信电磁干扰源：5个

2、，各源的性质不同耦合方法：5＋2或4+1＋（1＋1）雷电等自然干扰源脉冲电路人为干扰感性负载通断直流电机、变频调速器（敏感源）电磁骚扰源的分类非功能性干扰源其他分类：根据电磁干扰的耦合途径、性质、方式、频谱宽度、频率范围等进行分类，如：电场干扰、磁场干扰和电磁场干扰；宽带干扰和窄带干扰，传导干扰，辐射干扰等等。电磁骚扰（源）的性质频谱宽度—按照电磁骚扰能量的频率分布特性，可以确定其频谱宽度。连续波交流声骚扰的频谱宽度最窄，单价脉冲函数的频谱诺宽度最宽。波形幅度或电平出现率辐射骚扰的极化特性辐射骚扰的方向特性天线的有效面积—表征敏感设备接收骚扰场强能

3、力的参数，等于传送到匹配负载的平均功率密度与入射到天线上的电磁波平均功率密度之比。天线有效面积越大，敏感设备接收电磁骚扰的能力就越强。电磁兼容处理问题的原则是留有一定量的裕度电磁信息发射干扰其它电子设备被别有用心的人接收，获取信息功能性发射干扰特例产生电磁干扰的条件突然变化的电压或电流，即dV/dt或dI/dt很大频谱宽度大，辐射强/传导抑制（滤波等）困难。实际问题中，遇到电压、电流的突然变化，需要考虑潜在的电磁干扰问题辐射天线或传导导体（载体）频谱分析EMC分析更多是在频域中进行，且不考虑相位因素所有的电场兼容标准中对发射的限制范围都是在谱域中规

4、定的电磁兼容技术措施与频率关系密切，例如滤波器的截止频率电磁兼容分析侧重于干扰在特定频率上的能量分布，时间和相位等关注很少频域分析时域波形频谱分量付立叶级数(周期)付立叶变换(非周期)示波器观察频谱分析仪观察一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变。（相对于基波的24%和9%）。7thharmonic5thharmonicfundamentalharmonicsdistortedwavefundamental基波和谐波引起的失真波形谱密度频率很低时频率较低时高频时简化：不考虑相位，脉冲信号的频谱d谐波幅度（电压）trV1/tr频率（对数

5、）两个转折点一个转折点信号的频谱脉冲波形有较宽的频率带宽频率幅度在低频段较高，在低频段较低，下降的速度与脉冲边沿与陡度有关，越陡，下降越慢电磁兼容的角度，希望频谱带要窄，因为，高频时串扰和辐射强，自然环境因素一般电磁环境构成因素人为环境因素①雷电电磁辐射源。②静电电磁辐射源。③太阳系和星际电磁辐射源。④地球和大气层电磁场等。①各种电磁发射系统：电视、广播发射台，无线电台、站，导航系统，通信系统，差转台，干扰台，微波接力站等。②工频电磁辐射系统：高电压送、变电系统，大电流工频设备，轻轨和干线电气化铁道等。③工业、科学、医疗、商业领域应用的有电磁辐射的

6、各种设备或系统。④以电火花点燃内燃机为动力的交通工具和机器设备。⑤各种家用电器、现代化办公设备、电动工具等。⑥用于军事目的的强电磁脉冲源：核电磁脉冲及非核电磁脉冲源如电磁脉冲武器、高功率微波弹和各种电子对抗辐射源等地表面自然磁场的分布地表面的自然电场地球表面如果没有电磁场，也会影响各种生物的成长，既所谓的“电磁饥饿”。地球和导体（电离层）组成球形电容器模型其间有漂移的自由电荷（离子），离子（密度）随着高度而变化（增加），电场力线垂直于地球表面，并且使地表面带负电雷电放电雷电放电的三个阶段：先导阶段，主放电阶段，余解放电阶段雷电日——在一年中，能听到

7、一声（或以上）雷声的总天数雷电流的特性雷电放电速度很快，雷电流的幅值很大，陡度很高，且其电流的大小与土壤电阻率、雷击点的散流电阻有关。直雷电的危害直击雷—雷直接击在建筑物和设备上而发生的机械效应和热效应。感应雷——雷电流产生的电磁效应和静电效应。高电位的引入——雷电流沿电气线路和管道引入建筑物的内部。非功能性干扰功能性干扰源寄生额率电磁骚扰的耦合途径传导耦合：在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰通过连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备。辐射耦合：电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播，骚扰电磁能且按电磁场的规律向周围空间发

8、射。传导耦合(+)辐射耦合例如传输线的辐射/辐射源的传输线响应电磁骚扰的耦合途径分类电磁干扰耦合模型C：电容耦合L：电感耦