辐射干扰及其特性

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；
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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
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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
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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
分
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。
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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
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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
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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。
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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
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E
j
Idl
4 0
e jkr r