辐射干扰及其特性

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② 磁偶极子(磁流元)的数学模型
磁偶极子
是面积为πa2 和电磁波的波长相比足够小的电 流环
不论观察点到干扰源相距多远,观察点总的场 强均可用下式表示:
磁偶极子示意图
H
Ia 2 4r
e
j
kr
(
1 r2
jk k 2 ) sin
r
Hr
Ia 2 2r 2
e jkr ( jk
1) cos
r
E
0 Ia 2
r
E
0Ia 2
4r
e jkr ( j r
k) sin
电流元在空间的场可分为:近区场;中区场;远区场
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④ 电磁辐射场区的划 分
A. 近区场(感应近区场) 当r<<λ/2π的区域,呈现感应场性质,且电场与磁场相位
相差90°,呈电抗场,是一个振荡的波,与静电偶极子相似,为 感应场;
第3页/共102页
2、 电磁干扰源分类
1)信息辐射干扰源: 发送设备、本地振荡器、设备功能的非线性、核电磁脉冲辐射等等
2)电磁噪声辐射干扰源: 银河系无线电辐射、太阳无线电辐射、大气中的无线电辐射; 闪电和雷暴的电场、大气中的电流电场、 大地表面的电场; 大地内部的电场、 大地表面的磁场、大地磁层、(大地表面的磁场 与大地磁层统称为自然磁场); 电力线路辐射干扰源、荧光灯辐射、 降物静电放电辐射干扰; 人体静电放电辐射干扰、机动车干扰源、周围介质的非线性效应; 信息技术设备辐射干扰、工业、科学和医疗设备的辐射干扰
第4页/共102页
3、 辐射干扰源的数学模型
第2章 电磁干扰源性质与传输
1)基本辐射形式:电偶极子(电流元)和磁偶极子(磁流元) ① 电偶极子辐射数学模型 电子设备中的电路连接线和印制板上的每根金属线,他们的长 度与电磁波的波长在同一数量级以上,这时可以起着发射和接 收天线作用 电偶极子 与电磁波波长相比足够短的电流元(l<<λ, l<<r )
在电子设备之间或者内部之间,如果两个系统距离足够小, 电磁辐射的干扰场就是感应场,其电场按照r-3关系衰减,其磁场 按照r-2关系衰减,
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④ 电磁辐射场区的划 分
B. 远区场 (辐射场)
当 r>>λ/2π的区域,场随r-1向外辐射,称为辐射场,场分量简化为:
E
j 30kIdl sin
第1节 辐射干扰源及其数学模型
电磁辐射干扰---指以电磁波形式传播的干扰
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辐射干扰三要素
• 辐射干扰源向外辐射能量的特性,如:方向性、 极化、调制特性、带宽等 • 辐射干扰传输通道,即介质(包括自由空间) 对电磁波能量的损耗程度 • 敏感设备:辐射干扰接收器的敏感度、方向性、 极化、选择性、带宽等
4r
e jkr ( j r
k ) sin
第7页/共102页
a---磁偶极子的半径(m)
其他符号的意义与电偶极子 相同
其他场量为零
③ 磁偶极子的辐射
当r变大时,场分量含有r-1项是主要的,表示辐射场; 场分量含有r-2项是主要的,表示感应场;(电场按r-2衰减 ) 场分量含有r-3项是主要的,表示静态场;(磁场按r-3衰减 ) 这三种场都可以传输大量的电磁能量; 在描述电磁辐射周围场时,波阻抗是重要分量: 电磁辐射周围场中某点的波阻抗定义为该点的总电场和总磁场之比。 电偶极子和磁偶极子的波阻抗可以先由前面6个公式给出的场分量求出 该点的总电场和总磁场,然后在求出二者之比---波阻抗 波阻抗是一实数,表示电场与磁场同相,电场变化达到最大时,磁场变 化也达到最大,反之亦然。 (第P8页58/共)102页
jk2
jk r
1 r2
sin
其他场量为零
上述公式中:r---观察点到源的距离(m) ω---角频率, ω =2πf,f是频率(Hz);k---相位常数,k=2π/λ,λ是波长 l---电偶极子的长度(m) ; I---电流(A) ε0---自由空间介电常数, ε0=8.854第26×页1/0共-1102F2页/m
④ 电磁辐射场区的划

H
Idle jkr
4r
jk
1 sin
r
Er
j
Idl
2 0
e jkr r2
jk
1 cos
r
E
j Idl
4 0
e jkr r
jk2
jk r
1 r2
sin
H
Ia 2 4r
e
jkr
(
1 r2
jk r
k 2 ) sin
Hr
Ia 2 2r 2
e jkr (
jk
1) cos
jkr
2
j 60 sin r
I0Le e jkr , (dl
0)
Le
上式中:
1 I0
l
2 l
I (l)dl
2
I0---在天线中心的电流; Le---天线的有效长度, 天线的有效长度在确定一个接收天线两端的开路电压时很有用,它 有时用来表示发射天线的有效性。
场量 E、H 正比于因子e-jkr/r,表示从电流元发出的波,在远区 场时,是一个球面波。因为在等距离r各点具有相同的相位,等相位面 是一个球面,当r>>λ时,球面即为平面,因此辐射场具有平面波的 各种性质。
第12页/共102页
远区场中任何电流分布的场
E
j
60 sin r
l
2 l
I (l)dl
e
r
e jkr
j
60kIdl sin e jkr r
H
j kIdl sin e jkr 4r
E
120
E
对自由空间,下式为波阻抗η:
E / H
120 377
第11页/共102页
波阻抗是一个实数,表示电场与磁场同相,电场变化最大时,磁 场变化也达到最大,反之亦然。故代表一个向r方向的行波,能流矢量 S = Eθ×Hφ 由Eθ转到 Hφ方向,根据右手定则,母指方向即为能流 方向,与r径向一致
第2页/共102页
一、电磁辐射干扰源
1、构成辐射干扰源的两个条件: (1)有产生电磁波的源泉; (2)能把这个电磁波辐射出去:
注意:不是任何装置都能辐射电磁波!而是必须满足辐射条件的装置: ① 必须有着开放结构! ② 几何尺寸与电磁波必须在同一量级!
比如:各种天线;或者布线、结构件、元件、部件满足辐射条件时,起 着发射和接收天线的作用,即能产生天线效应。
第5页/共102页
① 电偶极子(电流元)辐射的数学模型
电偶极子由带有电流向量I,长度为dl 无穷小电流元组成。根据电磁场理 论,电偶极子在球座标下表示为:
电偶极子(电流元)示意图
H
Ile jkr
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jk
1 sin
r
Er
j
Idl
2 0
e r
jkr 2
jk
1 cos
r
E
j
Idl
4 0
e jkr r
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