电磁兼容原理课件-2

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EMC电磁兼容PPT课件

EMC电磁兼容PPT课件
端的试验;
10/700电压波,室外信号端的浪涌试验;
• 信号端测试 屏蔽线,干扰加在屏蔽层 非屏蔽线,干扰加在信号线。
1.2、8、10指波形的波前时间(us); 50、20和700指得是波形的脉宽(us)。
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Surge:浪涌波 形
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Surge:试验现 场
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2.2 滤波器的作用
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径,与屏蔽共同构成完善的干扰防护。
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2.3 滤波电路及常见滤波器件 低通滤波器的类型
低阻抗 Zs
ZL 低阻抗 高阻抗 Zs
ZL 高阻抗
单L型滤波电路
型滤波电路
高阻抗 Zs
ZL 高阻抗 低阻抗 Zs
ZL 低阻抗
C型滤波电路
T型滤波电路
network线路阻抗稳定网络。
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Harmonics:交流电源谐波电流
• 设备的输入电压为正弦波(50Hz 或者60Hz),当该电压的输入负 载为非线性电路时,将会使得输入 电流发生畸变,即输入电流不为正 弦波,根据傅利叶变换,非正弦波 信号在频域将会存在谐波,这些谐 波电流将会降低设备电源的使用效 率,并且会倒灌至电网,对电网产 生污染。
L

CX1
电N 源
E
L CX2
CY1=CY2
CY1 CY2
L 接
N设 备
E
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第三部分:线路板EMC设计技术
1. 基础知识 2. PCB分层设计 3. PCB布局设计 4. PCB布线设计
第33页/共126页
3.1 基础知识
• 产生电磁干扰的前提条件 1)突变的电压或电流,即dV/dt 或dI/dt 很大 2)辐射天线或传导导体

精品课件电磁兼容性设计ppt课件

精品课件电磁兼容性设计ppt课件
IC的引脚排列也会影响电磁兼容性能。因此IC的VCC与GND之间的距离越 近,去耦电容越有效。
无论是集成电路、PCB板还是整个系统,大部分噪声都与时钟频率及其 高次谐波有关。
合理的地线、适当的去耦电容和旁路电容能减小时钟辐射。
用于时钟分配的高阻抗缓冲器也有助于减小时钟信号的反射和振荡。
TTL和CMOS器件混合逻辑电路会产生时钟、有用信号和电源的谐波,因 此,最好使用同系列的逻辑器件。
铁氧体磁珠或串联电阻) -降低负载电容,以使靠近输出端的集电极开路驱动器而便于上拉,电阻值
尽量大 -处理器散热片与芯片之间经导热材料隔离,并在处理器周围多点射频接地 -电源的高质量射频旁路(解耦)在每个电源管脚都是重要的 -高质量电源监视电路需对电源中断、跌落、浪涌和瞬态干扰有抵抗能力 -需要一只高质量的“看门狗” -决不能在“看门狗”或电源监视电路上使用可编程器件 -电源监视电路及“看门狗”也需适当的电路和软件技术,以使它们可以适
模拟器件也需要为电源提供高质量的射频旁路和低频旁路。
对每个运放、比较器或数据转换器的每个模拟电源引脚的RC或LC滤波都 是必要的。
对模拟电路而言,模拟本振和IF频率一般都有较大的泄漏,所以需要着 重屏蔽和滤波。
02:33
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2.3 逻辑电路设计
对高频数字电路布局时应作到有关的逻辑元件应相互靠近,易产 生干扰的器件(如时钟发生器)或发热器件应远离其他集成电路。
应大多数的不测情况 -当逻辑信号沿的上升/下降时间比信号在PCB走线中传输一个来回的时间短时,
应采用传输线技术
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在逻辑电路中,数字信号的传输线的处理也相当重要。
当电路在高速运行时,在源和目的间的阻抗匹配非常重要。
否则过量的射频能量将会引起电磁兼容性问题。

《电磁兼容测试》课件

《电磁兼容测试》课件
电磁干扰的危害
电磁干扰可能导致电子设备性能下降、数据传输错误、信号失真等问题,甚至可能对人身 安全造成威胁。
电磁兼容性测试的原理
电磁兼容性测试的目的
电磁兼容性测试的目的是检测电子设备或系统在正常工作和故障状态下产生的电磁干扰是否超过规定的限值,以及设 备或系统对外部电磁干扰的抗干扰能力。
电磁兼容性测试的方法
智能化
测试设备将更加智能化,能够实现自动化测试、 远程监控和数据分析。
绿色环保
在电磁兼容测试中,将更加注重环保和节能,减 少对环境的负面影响。
提高电磁兼容性的方法与策略
01
02
03
优化电路设计
通过优化电路设计,降低 电磁干扰和提高设备抗干 扰能力。
屏蔽与滤波技术
采用屏蔽和滤波技术,减 少电磁干扰的传播和影响 。
电磁兼容测试的标准和规范
国际上常见的电磁兼容测试标准和规范包括:CISPR、EN55022、EN55013等,这些标准和规范规定了不同电子设备的电磁 兼容性能要求和测试方法。
国内也有相应的电磁兼容测试标准和规范,如GB/T17626等,这些标准和规范与国际标准和规范基本一致,但可能存在一些 差异和特殊要求。
电磁干扰的形成与传播
电磁干扰源
电磁干扰源包括各种电气设备和电子系统,如电动机、发电机、开关电源、电弧焊接设备 、日光灯等。
电磁干扰的传播途径
电磁干扰可以通过空间辐射和导线传导两种方式传播。空间辐射是指干扰源通过空间传播 到敏感设备的电磁波,导线传导是指干扰源通过电源线、信号线等导线传播到敏感设备的 干扰信号。
测试方法
在开阔场地或屏蔽室内进行测试,根据不同的频率范围和 设备类型,选择合适的测试距离和测量仪器。
传导骚扰测试

工程电磁兼容

工程电磁兼容
解:GP dB = 10lgGp = 10lg100 = 20dB
(2)分贝量与原物理量的相互换算
①功率:PdBW = 10lgPW ;PdBm = 10lgPmW = 10lgPW + 30;PdB μ = 10lgPμW = 10lgPW + 60
【例 2-2】0dBm、30dBm、60dBm、-30dBm 值为多少毫瓦?
,A 和 B 与距离无关,而对于电场源而言 R 随距离 r 的增大
−2
而以r 而变化,即随距离的变大屏蔽效能变小;而对于磁场源而言 R 随距离的增大而以r2 而
变化;即随距离的变大屏蔽效能变大。因此为了提高屏蔽效能,如果近区为电场源,主要对
电场干扰进行屏蔽,屏蔽体应尽量靠近干扰源,为磁场源,主要对磁场干扰进行屏蔽,屏蔽
解:由PdBm = 10lgPmW = 0,有PmW = 1mW
由上面公式依次可得 30dBm=103 mW、60dBm=106 mW、-30dBm=10−3 mW
☆由分贝单位转为绝对单位步骤:
Ⅰ.将以 dB 为单位的值除以 20(电压或电流)或 10(功率)。
Ⅱ.求以 10 为底的幂值。
Ⅲ.对于 dBμA、dBμV 和 dBμW,将结果乘以10−6 ,dBmA、dBmV 和 dBmW,将结果乘以10−3 ,结
电路 2,因此此时原感应电压上要叠合此时的这个感应电压,而两个感应电压具有相反的极
性,具有减小磁场耦合的作用。
(2)携带均匀轴向电流的管状导体空腔内部无磁场,屏蔽体与中心导体之间的互感等于屏
蔽体的自身自感。
(不要求屏蔽体与其内部导体同轴)
6、电磁辐射的基本概念
电磁波就其与波源的关系来看,可以分为两类:束缚电磁波(在波源附近)、自由电磁

电磁兼容培训课件

电磁兼容培训课件

系统内设备间隔离度设置原则
设备布局优化
合理规划设备布局,减小设备间电磁耦合,提高 隔离度。
屏蔽措施
采用金属屏蔽体、吸波材料等,实现对电磁波的 有效屏蔽。
滤波技术
运用滤波器等手段,滤除设备间不必要的电磁干 扰信号。
系统整体性能优化策略
兼容性设计
01
在系统设计阶段考虑电磁兼容性要求,从源头减少潜在干扰。
THANKS
感谢观看
电磁兼容培训课件
目 录
• 电磁兼容基本概念 • 电磁兼容原理与技术 • 设备级电磁兼容设计实践 • 系统级电磁兼容解决方案 • 电磁兼容测试方法与案例分析 • 行业应用与未来发展趋势
01
电磁兼容基本概念
电磁兼容定义及意义
电磁兼容(EMC)定义
指电子设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能 承受的电磁骚扰的能力。
智能家居设备种类繁多,电磁兼容问题直接 影响家居环境的舒适度和设备间的互联互通 。
新兴技术在电磁兼容领域应用前景
1 2 3
5G通信技术
5G通信技术具有高带宽、低时延等特点,对电 磁兼容性能提出更高要求,同时也为电磁兼容技 术发展带来新的机遇。
物联网技术
物联网技术的普及使得大量设备互联互通,电磁 兼容问题愈发突出,需要借助新兴技术提高设备 的电磁兼容性能。
06
行业应用与未来发展趋势
不同行业电磁兼容需求差异分析
医疗行业
航空航天
医疗设备对电磁干扰非常敏感,需要高电 磁兼容性能以保障设备正常运行和患者安 全。
航空航天器在复杂电磁环境中运行,对电 磁兼容性能要求极高,以确保通信和导航 系统的可靠性。
轨道交通
智能家居

电磁兼容原理讲解

电磁兼容原理讲解

电磁兼容原理讲解首先来看电磁辐射。

电子设备在工作过程中会发生电磁辐射,也就是指设备发出的电磁波对周围环境的影响。

电磁辐射可以通过导线、电缆、天线等途径传播出去,可能会对其他设备产生干扰。

因此,对于电磁辐射,我们需要采取一些措施来加以控制和减少。

首先,通过合理的布局和分离来减少电磁辐射。

这包括合理地布置电子设备的位置,减少导线、电缆的长度,避免将强电场和敏感设备放置在靠近的位置等。

其次,通过合理地设计设备的电路和元器件来减少电磁辐射。

例如,为了减少电磁辐射,可以采用屏蔽罩、滤波器、隔离变压器等,来限制电磁辐射的范围。

再次,选择合适的材料和构造来减少电磁辐射。

材料的选择可以使用吸波材料、屏蔽材料等,这些材料能够吸收或反射电磁辐射。

构造的设计可以采用屏蔽壳体、屏蔽层等结构,来减少电磁辐射的泄漏。

接下来,我们来看电磁抗扰。

电磁抗扰是指设备能够在电磁场的环境下正常工作,不受外部电磁干扰的影响。

电磁抗扰也需要采取一系列的措施来实现。

首先,通过合理的电路设计来提高电磁抗扰性能。

这包括减少对外界电磁场的敏感度,增加电路的自补偿能力,提高抗差模干扰和共模干扰能力等。

其次,通过合理的电源设计来提高电磁抗扰性能。

电源是设备正常工作的基础,提供稳定的电能是保证设备抗扰性能的关键之一、因此,我们需要采用适当的滤波器、电源屏蔽等手段,来减少电源线上的噪声和电磁辐射对系统的影响。

再次,通过合理的地线设计来提高电磁抗扰性能。

地线是电子设备中非常重要的一部分,正确地布置和连接地线可以显著减少电磁辐射和抗扰性能。

总结起来,电磁兼容原理主要涉及到电磁辐射和电磁抗扰两个方面。

通过合理的布局、设计和材料选择等手段,可以控制和减少设备的电磁辐射。

而通过合理的电路设计、电源设计和地线设计等措施,可以提高设备的电磁抗扰性能。

通过合理地设计和实施以上措施,可以使设备和系统在电磁环境下实现互操作和互操作性,确保设备的正常运行,同时避免设备相互干扰或受到外部电磁场的影响。

《电磁兼容和测试技术》课件2-电磁兼容基础知识

《电磁兼容和测试技术》课件2-电磁兼容基础知识

4.电磁骚扰源分类及特性
雷电 NEMP
脉冲电路
无线通信
ESD
直流电机、变频调速器 感性负载通断
4.电磁骚扰源分类及特性
大气干扰
雷电干扰
宇宙干扰
自然 干扰源
热噪声 电气化铁路
无线电广播
电磁 干扰源
无线通信
功能性
人为 干扰源
非功能性
电视 雷达 导航
办公设备
输电线
点火系统
家用电器
工业、 医疗设备
4.电磁骚扰源分类及特性
电磁兼容性控制技术
传输通道抑制 空间分离 时间分隔 频谱管理 电气隔离 其他技术
6 电磁兼容的工程方法
电磁兼容性预测分析
电磁兼容性预测分析是采用计算机数字仿真技术,将各种 电磁干扰特性、传输特性和敏感度特性用数学模型描述,并编制 成程序对潜在的电磁干扰进行计算。
• 数学模型
干扰源模型、传输损耗模型、接受器模型
• 系统法
从电子设备或系统设计开始就进行电磁兼容性设计的方法。它在设备或 系统设计的全过程中贯彻始终,全面综合电磁耦合因素,不断进行电磁兼容 性分析、预测,对各阶段设计进行评估,提出修改措施。
6 电磁兼容的工程方法 EMC措施与费效比
6 电磁兼容的工程方法
为了实现系统内外的电磁兼容,需要技术上和组织上两方面采取措施。
Ea , Ha ;Eb , Hb
S
Va
V
J
a
,
J
m a
Sa
Va
J
b
,
J
m b
Sb
2. 传导耦合的基本原理
传导耦合按其耦合方式可以划分为三种基本方式: ①电路性耦合 ②电容性耦合 ③电感性耦合 实际工程中,这三种耦合方式同时存在、互相联系。

《电磁兼容培训讲义》课件

《电磁兼容培训讲义》课件

测试场地要求:电磁屏蔽、温度 控制、湿度控制等
测试场地设备:电磁屏蔽室、天 线、信号源、接收机等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
测试场地布局:测试区域、控制 区域、观察区域等
测试场地操作:测试前准备、测 试中操作、测试后处理等
测试目的:验证产品是否符合电磁兼容标准
测试项目:辐射发射、传导发射、辐射抗扰度、传导抗扰度等
国际标准:IEC 61000-4-3
国家标准:GB/T 17626.3
军用标准:GJB 151A
汽车行业标准:ISO 11452-2
A级:电磁兼容要求最高,适 用于军事、航天等高可靠性领 域
C级:电磁兼容要求一般,适 用于普通民用领域
B级:电磁兼容要求较高,适 用于工业、医疗等重要领域
D级:电磁兼容要求较低,适 用于低可靠性领域
屏蔽效果:降低电磁干扰,提 高电磁兼容性
布局原则:遵循电磁兼容设计原则,避免电磁干扰 布线方式:采用屏蔽线、双绞线等抗干扰布线方式 接地处理:合理接地,降低电磁干扰 屏蔽措施:采用屏蔽罩、屏蔽层等屏蔽措施,减少电磁干扰
电磁干扰:汽车电子设备之间 的电磁干扰问题
电磁辐射:汽车电子设备产生 的电磁辐射问题
电磁兼容设计:汽车电子设备 电磁兼容设计的重要性
电磁兼容测试:汽车电子设备 电磁兼容测试的方法和标准
电磁干扰:家用电器之间的电磁干扰问题 电磁辐射:家用电器的电磁辐射问题 电磁兼容标准:家用电器的电磁兼容标准 电磁兼容解决方案:如何解决家用电器的电磁兼容问题
电磁干扰:通信 设备之间的电磁 干扰问题
电磁兼容标准: 通信设备需要满 足的电磁兼容标 准
电磁兼容测试: 通信设备需要进 行的电磁兼容测 试

《电磁兼容讲稿》PPT课件

《电磁兼容讲稿》PPT课件

全国无线电干扰标准 化 技术委员会
IEC/TC77
ACEC ( Advisory Committee on
EMC )
保护电网的发射限值 基本和通用的抗扰度标准 侧重于低频发射,f<9kHz
协调各TC和其他组织的关系 为IEC管理委员会参谋 复查EMC标准 教育
产品技术 委员会
制定产品EMC标准
全国电磁兼容标准化 技术委员会
序号
国标编号
8 GB/T17626.6-1998
9 GB/T17626.7-1998
10 GB/T17626.8-1998
11 GB/T17626.9-1998
12 GB/T17626.10-1998
13 GB/T17626.11-1998
14 GB/T17626.12-1998
名称
对应国际标准号
电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗 扰度
保护无线电业务的发射限值 ITE、TV、家电设备等的抗扰度
秘书处挂靠单位
上海电器科学研究所
对应 IEC/CISPR
CISPR
A 分会
无线电干扰测量和统计方法
中国电子标准化研究所
CISPR/A
B 分会 D 分会
工业、科学、医疗射频设备的无线电干扰 架空电力线、高压设备和电力牵引系统的
无 线电干扰 其他(重)工业设备的无线电干扰
机动车辆和内燃机的无线电干扰
上海电器科学研究所 天津汽车中心
CISPR/B CISPR/D
F 分会 H 分会 I 分会
家用电器、电动工具、照明设备及类似设备的 干扰
对无线电业务保护的限值 无线电系统与非无线电系统之间的干扰
信息技术设备、多媒体设备与接收机的电磁兼 容

电磁兼容基本理论(整理)课件

电磁兼容基本理论(整理)课件
方式和位置,减小接地电阻和电感。
印制电路板设计中的电磁兼容
总结词
在印制电路板设计中,应考虑布局、布线和接地等因素,以减小电磁干扰和提高 电磁兼容性。
详细描述
首先,合理安排元器件的布局,特别是敏感元器件和干扰源的位置,以减小相互 间的电磁干扰。其次,优化布线方式和间距,避免长距离平行布线,减小信号间 的耦合和干扰。最后,优化接地方式,减小接地电阻和电感。
电磁场基本理论
01
02
03
电磁场的概念
电磁场是由变化的电场和 磁场组成的统一体,是电 磁作用的媒介。
麦克斯韦方程组
描述电磁场基本规律的方 程组,包括电场、磁场和 电荷、电流之间的关系。
电磁波的传播
电磁波在空间传播的方式, 包括横波和纵波,以及它 们的传播速度和偏振状态。
电磁干扰的传播途径
传导干扰
辐射骚扰测试
测量设备对外发射的电磁辐射。
传导骚扰测试
测量设备通过电源线等传导途 径产生的电磁干扰。
静电放电抗扰度测试
模拟人体或物体与设备接触时 产生的静电放电现象。
雷击浪涌抗扰度测试
模拟雷击和电网浪涌对设备的 影响。
电磁兼容测试设备
信号发生器
功率放大器
频谱分析仪
静电放电模拟器
用于产生电磁干扰信号。
04
电磁兼容设计技术
电路设计中的电磁兼容
总结词
在电路设计中,应考虑信号线、电源线和接地线的布局和布线方式,以减小电磁干扰和 提高电磁兼容性。
详细描述
首先,合理安排信号线的走线方向和间距,避免长距离平行走线,以减小信号间的耦合 和干扰。其次,电源线应尽量宽,以减小线路电阻和电感,同时应采用多层板设计,优 化电源平面和接地平面。最后,接地是提高电磁兼容性的重要手段,应选择合适的接地

电磁兼容原理讲解PPT课件

电磁兼容原理讲解PPT课件
• 1- 电磁兼容的定义中包含着两层意义: 一是设备要有一定的抗电磁干扰能力,使其在电磁环
境中能正常工作; 二是设备工作中自身产生的电磁骚扰应抑制在一定水
平下,不对该环境中的任何事物构成不能承受的电 磁骚扰。
.
2 电磁兼容的基本概念
• 2 电磁兼容技术的发展: 国外发展水平—— 国内发展水平——
EMC是一门独立的学科,随着电磁能量利用的 发展,它的研究将有利于预测并控制变化着的 地球和天体周围的电磁环境、为了协调环境所 采取控制方法、各项电气规程的制定以及电磁 环境的协调和电磁能量的合理应用等。
.
1 电磁环境
雷电 电力传输线
雷达和电视台
传导噪声 交流供电电路
电机
点火
图1-1 具有多重电磁干扰的生活环境]
移动 电台
.
1 电磁环境
电磁环境基本概念: • 电子设备发射出来的电磁干扰具有一定的危害性
——降低电子元件的工作寿命,强度较大的电磁 干扰可以击穿电子设备,导致元件及整个系统的 损坏;影响电子系统的信号,使其信噪比降低, 影响系统的正常工作;对信息安全与信息保密构 成严重威胁;引起人体细胞的生物效应,出现头 晕、乏力、记忆力减退等现象,严重时会导致人 体慢性病变。 • 某些情况下,例如军事上,电磁环境的这一复杂 特性又可以被利用来形成对敌方的干扰。
.
1 电磁环境
• 问题与现象:上世纪50年代开始,随着自动化 技术和电力电子器件的快速发展,电力电子技 术的兴起和微电子技术发展迅速向电气设备领 域渗透,形成电气设备和电子设备结合、强电 和弱电结合、机械和电气结合、仪表和装置结 合、硬件和软件结合的各种复杂控制系统,而 且在结构上也往往融为一体,同一电网中的用 电设备越来越多,产生日趋复杂和严重的电磁 环境和电磁干扰问题。

《电磁兼容测试》课件

《电磁兼容测试》课件
详细描述
电快速瞬变脉冲群抗扰度测试模拟雷击对设备的影响,以评估设备在雷击瞬态下的性能。测试分为线 对线和线对地两种方式。
雷击浪涌抗扰度测试
总结词
雷击浪涌抗扰度测试是模拟雷击对设备 的影响。
VS
详细描述
雷击浪涌抗扰度测试模拟雷击对设备的影 响,以评估设备在雷击瞬态下的性能。测 试分为直接雷击和间接雷击两种方式。
医疗设备
医疗设备是另一个需要电磁兼容测试的重要领域。医疗设备通常需要在高精度的环境中工作,如心脏 起搏器、监护仪、超声波仪器等。电磁兼容测试可以确保这些设备在电磁环境中能够正常工作,不会 受到干扰,从而保障患者的安全。
电磁兼容测试对于医疗设备的研发和生产也是必不可少的,可以提高设备的可靠性和安全性,确保患 者的治疗效果。
目的
通过电磁兼容测试,确保电子设备在电磁环境中能够正常、 稳定地工作,降低电磁干扰对设备性能的影响,提高设备的 安全性和可靠性。
电磁兼容测试的重要性
01
保障设备正常运行
电磁兼容测试可以及时发现并解决设备在电磁环境中可能遇到的问题,
如电磁干扰、电磁脉冲等,从而保障设备的正常运行。
02 03
提高产品质量
电磁兼容测试是产品研发和生产过程中不可或缺的一环,通过测试可以 发现并改进产品设计、材料选择、制造工艺等方面存在的问题,提高产 品的整体质量。
满足市场需求
随着人们对电子设备性能要求的提高,电磁兼容测试已成为电子产品进 入市场前必须通过的门槛之一。通过测试可以证明产品具有良好的电磁 兼容性能,满足市场需求。
详细描述
辐射骚扰测试主要测量 设备工作时向空间发射的电磁波强度,以评估其对周围其 他电子设备的影响。测试方法包括准峰值测量 和平均值测量。

EMC理论电磁兼容理论教学课件PPT

EMC理论电磁兼容理论教学课件PPT

是对偶的,它们都包括有V和I。可以对着两个方程去耦,例如
,将式(4.2a)对z取微分,得
10
第三章 传输线和信号完整性
2V (z,t) z 2
l
2 I ( z, t) tz
将式(4.2b)对t取微分,得
2 I (z, t) zt
c
2V (z,t) t 2
将第二个方程代入第一个方程,得到第一个非耦合方程:
4
第三章 传输线和信号完整性
由互连线产生的另一个问题是反射。 传输线的第二个特性参数是它的特性阻抗Zc。对一 根普通的同轴线缆RG58U,它的特性阻抗为50Ω。如果 RL=RC,那么,在负载端就不会发生反射,而如果传输 线不匹配,也就是说,RL≠RC,那么将有部分到达负载 端的信号反射回源端。这种不匹配传输线上的反射现象 是导致信号完整性降级的主要因素。读者需要花费大量 的时间学习怎样消除它的影响。
2 R1
0
0
R2 R1
(4.12)13
第三章 传输线和信号完整性
14
第三章 传输线和信号完整性
第二个基本问题涉及由单位长度分布电荷qC/m的导线上电荷 沿导线均匀分布所引起的两点之间的电压,如图4-7a所示。与 前面推导的情况相仿,在下面的结果中隐含的一个重要假设就 是电荷在导线表面上均匀分布。如果把另一根载流导线靠近该 导线,由于对称性,由该电荷分布所产生的电场 E 的方向与 导线轴向垂直并沿导线径向向外,在距导线相同距离处的场强 相等,可利用高斯定律得到电场场强:
5
第三章 传输线和信号完整性
4.1 传输线方程
考虑如图4-3所示常用的双导线传输线,其中导线与z轴 平行放置。如图4-3a所示,如果在两根导线之间加上电压V ,那么导线上就会存储电荷,从而产生电场 ET ,位于横截 面内或xy面内。由于双导线使电荷分离,所以这意味着传输 线具有每单位长度的电容为cF/m。现在假设有电流I沿上面 的导线向右流动,从下面的导线“返回”,如图4-3b所示。 这个电流也会产生位于横截面或xy面内的磁场 HT 。该磁场 通过两导线之间的环路,意味着传输线每单位长度的电感为 lH/m。这意味着传输线可以用由电感和电容所构成的分布 参数电路来建模,如图4-3c所示。注意长度为的传输线的总 电感和电容等于单位长度的电感电容乘以这部分的长度,为 lz 和lz 。

电磁兼容技术概述 ppt课件

电磁兼容技术概述  ppt课件

电磁兼容性设计

明确电磁环境(制定相应的电磁兼容标准)
设备的抗干扰设计 抑制设备产生和发射电磁干扰噪声 试验检测方法、手段、标准和设备



电磁兼容性设计效费比
费用/效果 费用
效果
时间
越早进行电磁兼容设计,手段越多、效果越 好、费用越低。
干扰的产生、传播、作用
干扰源
传播途径
敏感设备
抑制干扰最有效的方法:在干扰源处对干扰进行 抑制。 电磁兼容措施必须综合治理,全局考虑。


举例说明:信号、噪声和干扰
一些习惯说法:干扰信号、系统受到了干扰等。 习惯上所说的“干扰”就是指能够引起干扰的噪 声。
常见的干扰和噪声


自然干扰:自然现象产生的各种电磁噪声。
人为干扰:源自人们的生活和生产活动,主 要是各种电子电气设备产生的干扰。
列举一些常见的自然干扰和人为干扰
自然干扰

大气噪声
雷电(30MHz以下) 太阳异常电磁辐射
银河系无线电辐射 150MHz-200MHz)
宇宙射线(10MHz-30GHz) 地震
人为干扰

元器件固有噪声:热噪声、散粒噪声、接触噪声 等。
物理或电化学过程噪声:原电池噪声、摩擦噪声 等。 放电噪声:起源于放电过程,比如静电放电、电 晕放电、辉光放电、弧光放电和高频电火花放电 等。 电磁感应:各种电磁波干扰。
电磁兼容性设计必须考虑环境和条件
不同的使用条件有不同的电磁环境; 不同的使用环境有不同的电磁兼容要求; 不同的使用环境有不同的成本等要求;
航空航天、军事设备、武器系统、医疗设备、电网 系统、交通运输、家用电器、娱乐设备等
电磁兼容没有放之四海皆准的标准,必须因地制宜。
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电磁兼容原理与应用(第2讲)林福昌fclin@戴玲dailing@122.2.2 电容性耦合(1)导线对导线的电容性耦合导线1为干扰源,其对地电压为U1=10V ,干扰源的频率f =10MHz ,导线2所在的干扰接收电路中接有一负载R 。

导线1和导线2的直径均为d =2mm ,两导线相距a =20mm ,导线离地面高度h =10mm。

为低阻抗,且远小于分布电容2.2.3.2 带屏蔽体时的电感性耦合(1)管状屏蔽体对敏感设备的屏蔽导体1上的电流I1在屏蔽体上感应的干扰电势为111S SE j M Iω=当屏蔽体不接地或单端接地时,在屏蔽体S上不产生电流,屏蔽体S也就不会在回路2中感应磁通,因此并不会影响被干扰电路(回路2)所感应的电感性干扰。

电路2仅受回路1中电流的影响,所受干扰与没有屏蔽体时相同。

7当屏蔽体两端接地时,屏蔽体与中心导体的等效电路如图所示。

设外回L S =M 1S ,得11I j j I R j L j j I C S S S ωωωωωωω+=+=(3)屏蔽体接地方式的影响¾无论是要减小回路感应的电感性干扰,还是减小回路对外界磁场的影响,关键在于减少磁场耦合的磁通。

¾若将屏蔽体置于导体外,使其成为新的环路,从而减少回路包围的面积,就可以达到减小磁场干扰的目的。

¾当屏蔽体两端接地时,若屏蔽体直流电阻远小于屏蔽体的感抗(高频条件下):对于敏感设备的回路,则干扰磁通被屏蔽体电流产生的磁通抵消,可以防止被屏蔽回路被外界的干扰;¾对于干扰源电路,回路电流全部流经屏蔽体,被屏蔽回路和屏蔽层回流产生的磁场也互相抵消,对外界没有干扰。

12某电感性耦合测试装置实测Array的干扰衰减量如左图。

各被测电路均为两端接地,测试干扰频率为50kHz,远超过各类屏蔽层截止频率的5倍以上。

在电路未加任何屏蔽时,定义1MΩ电阻上的测得的实际噪声电压的衰减量为0dB。

比较而言,电缆屏蔽层构成电流回路(如两端接地)时对噪声具有较高的抑制能力,而具有屏蔽的单端接地电路的抗干扰能力最强14152.2.4 传导耦合的综合考虑当耦合程度较小且只考虑线性电路分量时,各种传导耦合的干扰电压可以分开计算,然后再求得其综合干扰效应。

以电容性耦合与电感性耦合的综合干扰为例:电感性耦合干扰电压串联于被干扰回路上,在靠近干扰源的近端和远端,电感性耦合干扰在被干扰电路的电流方向相反。

电容性耦合干扰电压并联于被干扰回路上。

在靠近干扰源的近端和远端,电容性耦合干扰在被干扰电路的电流方向相同。

设在R 2S 及R 2E 上的电容耦合电流分别为I C1及I C2,而电感耦合电流分别为I L1及I L2。

显然I L1=-I L2=I L ,因此,212()S C L SU I I R =− 222()E C L E U I I R =+2.3 辐射耦合原理¾传导耦合:干扰源和被干扰设备间有完整的电路连接;电阻性、电容性、电感性;可通过建立电路模型分析。

¾辐射干扰:通过空间传播耦合到被干扰设备;天线耦合、场对线耦合、闭合回路耦合。

18举例:输电线路电晕放电产生的无线电干扰;在交流电路中的AC电压和电流产生的交变电磁场对外的干扰:近场区-电容性耦合和电感性耦合;远场区-辐射电磁波。

辐射干扰产生的原因:任一带有交变电流的导体都会产生并辐射电磁波,相当于一段发射天线;而处于电磁场中的任一段导体,都相当于一段接收天线,感应一定电动势。

导体的天线效应是电磁辐射干扰的根本原因。

192.3.1 辐射场强2.3.2 辐射耦合方式2.3.3 电磁辐射对电路产生的干扰2.3.4 减小电磁干扰的措施2023对电流值不是处处相等的导线或者环路,可应用叠加原理求得总电磁场。

对实际导线,可以将导线细分为多个小段,将这些小段在空间某点产生的电磁场计算后进行叠加,其结果即为该导线在空间某点产生的总的电磁场。

对实际载流电路,可以把一个大的圆环细分为许多较小的小圆环,其中第i个圆环的面积为Si ,P 点处的总场强即为所有小圆环辐射的场强之和。

一般而言,用于信号传输的平行导线的共模电流远小于差模电流,但从电场结果可以看出,共模电流的辐射场强却大于差模电流的辐射场强。

为减小平行导线对的辐射干扰,可缩短导线长度--减小电偶极子的辐射电磁场;减小回路面积--减小磁偶极子的辐射电磁场。

26273 近场与远场电磁场分为近场(或感应场)和远场(或辐射场)。

βr<<1:电磁场为近场性质。

βr>>1:电磁场为远场性质。

近场:因βr<<1,因此,并忽略(1/r )的低次项。

远场:因βr>>1,可忽略(1/βr )的高次项。

根据式(1)、(2)化简后,可得表达式。

01j r e e β−≈=电偶极子、磁偶极子产生的近区电磁场、远区电磁场的近似表示2831波阻抗随距离的变化曲线在实际工程中,理想的电偶极子和磁偶极子是不存在的。

通常把杆状天线和电路中高电压小电流的辐射源视为电偶极子,其近区场以电场为主;将环状天线和电路中具有低电压大电流的辐射源视为磁偶极子,其近区场以磁场为主。

2.3.1 辐射场强2.3.2 辐射耦合方式2.3.3 电磁辐射对电路产生的干扰2.3.4 减小电磁干扰的措施322.3.2 辐射耦合方式天线耦合-通过接收机的天线感应进入被干扰设备导线感应耦合-通过电缆、导线感应,沿导线进入被干扰设备闭合回路耦合-通过电路的闭合连接回路感应形成的。

331 天线耦合对于有意接收无线电信号的接收机都是通过天线耦合方式获得所需的电信号。

还存在着无意的天线耦合:例如放大器三极管的基极管脚虚焊。

对于无意的天线耦合必须给予足够的重视。

3435典型天线结构有双极/单极天线、回路天线、缝隙天线等。

典型的天线结构图对双极和单极天线结构,导线感应的开路电压为lU E ds El=⋅≈∫()l λ (3)362 导线感应耦合一般设备的电缆线是由信号回路的连接线以及电源回路的供电线、地线捆绑在一起构成的,其中每一根导线都与输入端阻抗和输出端阻抗以及返回线构成一个回路。

因此设备电缆线是设备内部电路暴露在机箱外面的部分,它们最容易受到干扰源辐射场的耦合而感应出干扰电压(或电流),沿导线进入设备形成辐射干扰,此时导线仍可视为天线,可以用式(3)计算感应的干扰。

电磁辐射对导线的感应耦合在导线比较短、电磁波频率较低的情况下,可以把导线和阻抗构成的回路看作为理想的闭合环路,电磁场通过闭合环路引起的干扰属于闭合回路耦合。

对于两个设备离得较远、电缆线很长且辐射电磁场频率较高的情况(例如l >λ/4),导线上的感应电压不能再看成是均匀的,分析时需要把它等效成许多分布的电压源。

37G υ对于近场情况:¾当场源为电偶极子时,近区场以电场为主,闭合回路的耦合为电场感应,可以通过式(4),对电场强度沿闭合回路路径积分得到感应电压。

¾若场源为磁偶极子,近区场以磁场为主导,闭合回路的耦合为磁场感应,可以通过式(5),对从回路中穿过的磁通的变化率积分得到感应电压。

对于远场情况:¾电磁场可以看成平面电磁波,E和H的比值处处相等。

既可以通过电场强度E沿闭合路径积分得到感应电压,也可以通过磁场强度H对闭合回路的面积积分得到感应电压。

392.3.1 辐射场强2.3.2 辐射耦合方式2.3.3 电磁辐射对电路产生的干扰2.3.4 减小电磁干扰的措施402.3.3 电磁辐射对电路产生的干扰直接引入导线的开路电压一对导线周围有一水平的电场或垂直的磁场,此时这两根导线如同接收天线,会在两导线上感应开路电压U。

此共模干扰电压将在导线上产生一电流,其回流的电流为存在于导线间分布电容的位移电流。

当电容分布在导线上时,有一对应的回路面积存在,其形状类似于橄榄球,此面积称为天线的等效面积。

因低频时的容抗较高,因此电流值较小。

41回路面积及共模噪声电流当导线的两端各接有电气设备或电路时,回路面积与导线电容都会增加,导致共模电压及电流增加。

如上图所示,当导线两端的设备直接接到接地面时,会在回路中产生较大的共模干扰电流。

42432 差模干扰电场或磁场会直接透入导线之间(图中两距离为d 的导线之间所围的面积),从而产生差模干扰,直接将干扰信号加在被干扰回路的输入/输出端(图中设备1和设备2)。

对于非平衡导线,例如同轴电缆,也会产生差模干扰。

干扰包含两部分:(1)场对导线的干扰,使电缆屏蔽层存在干扰电流;(2)电缆的转移阻抗将电缆屏蔽层电流转换成差模干扰,侵入受害放大器或电路的输入端。

电磁场对连接导线的差模干扰459电缆的屏蔽性能越好,则转移阻抗越低。

9转移阻抗随着趋肤深度的减少而降低。

9当频率低于100kHz 时,Z T 正比于电缆的表层电阻;超过10MHz 时,Z T 正比于电缆隔离层的互感。

9对于实心屏蔽层的电缆,其表层深度随频率的平方根成反比,因而Z T 值随频率的增加而递减;9对于双层屏蔽的电缆,当频率大于10MHz 时,受隔离层电感的影响,Z T 以正的斜率上升。

同轴电缆的转移阻抗与频率的关系2.3.4 减小辐射干扰的措施根据电磁辐射干扰的形成原因,可以得到减少辐射干扰的措施主要有:1)辐射屏蔽:在干扰源和干扰对象之间插入一金属屏蔽物,以阻挡干扰场的传播。

2)距离隔离:拉开干扰源与被干扰对象之间的距离,电磁场能量强度随距离增大迅速衰减。

3)方向性隔离:利用天线方向性的特点,让干扰源方向性最小点对准被干扰对象,以达到减小干扰的目的。

4)结构缩小:减小连接线的长度和高度,减小接地回路的面积。

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