2.电磁干扰的电磁耦合及发射机理

电磁耦合机理与干扰发射
干扰耦合信号的频谱分析 传导/辐射干扰耦合的基本机理 传导干扰及典型干扰源频谱 辐射干扰及典型干扰源频谱 传导干扰与辐射干扰的关系 电路的电感特性

——
E
“
E E E
” :
E E E E

电磁耦合机理与干扰发射
——频谱分析 周期信号：f（t）的傅立叶级数为 ： f ( t ) =
∞
n = −∞
∑
F n e jn Ω t
对于幅值为A，脉宽为τ，周期为T的矩形波信号，有
Fn =
Aτ sin( nΩτ / 2) T nΩτ / 2
对于幅值为A，脉宽为τ，上升下降时间均为τr，周期为T的梯形波信号，有
Fn =
Aτ sin(nΩτ / 2) sin(nΩτ r / 2) T nΩτ / 2 nΩτ r / 2

——
E
E E
EMC
1 T
: E E E E
T
E

——
E
7 E
T ∞ F(ω) = lim ∫ Fδ(ω′ − ω)dω′ n T→ ∞ 2 − ∞ π
u
f
E
E

——
E
50%
50%

tr
—— τ
E
E
1 f1 = πτ
f 2 = π1tr
10 -2 10 -3 10 -4 V 10 -5 10 -6 10 -7
-20 -2dB 0d B/ /de de c c
c c de de B B// 0d 0d /dec -4 B -4-40d
10k
100k
1M
1/
±´
10M
1/
±´
r 100M
1G
E E E
E
Hz
E

电磁耦合机理与干扰发射
——频谱分析
时域波形
矩 形 波
梯 形 波
频域波形

印制板用分立滤波器
— 使用效果对比
采用三端滤波器后的情况
由于使波形消除过冲振铃，致使其高频分量急剧减 少，从而达到了消除干扰的作用。
4MH z
测试点
200Ω
74AS0 4
4MHz
测试点
74AS04
200Ω

基尔霍夫定律
时域信号由源到负载的传输都必须构成一个回路 频域信号由源到负载都必须有一个最低阻抗路径
不正常回路
E
这是产生电磁兼容 问题的本质
正常回路

天线辐射电磁波的基本原理
导线回路载有 交变电流 导线回路开路，电路上的 电流就变成了电力线， 继 续维持回路，构成了天线 。
当ZL=∞时
ZS US ZL

L << λ
振子天线
导 体
J (r )
a << L
地平面
发射机（时 变电信号）
导体上电流的大小和相位 分布是不均匀和时变的

天线互易性 天线既可以用作电磁波的辐射器，也可以用 作电磁波的接收器。理论上可以证明同一副天线 ，其发射和接收具有相同的方向图。即天线的辐 射和接收具有互易性。

天线及载流导线场的极化
天线（载流导线）所产生电场的方向就是天线（载流 导线）的轴线方向
垂直极化（电场）
水平极化（电场）
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化

机箱中等效的振子天线
机理如下： 机箱在装配时，由于应力的存 在，箱体会产生机械变形，当外 界电磁场照射到箱体表面时，就 会在上面产生感应电流，该电流 通过螺钉时就相当于给相邻缝隙 加上了激励源，从而构成天线对 机箱内的电子设备进行干扰。
l
l
2l
E
k
w
H

缝隙天线及其互补偶极子天线
设有无限伸展的、理想导电平片上的水平缝隙，长 上的端点F－F为馈源。
2l而宽 w ，以导体片
2l F
w
F F
2l
F
w
无限大平片上的缝隙
互补的偶极子
该缝隙的辐射波瓣图等于结构上互补的宽 w 的水平 2l理想导体带状偶 极子以端点为F－F 馈源的情况。但E和H的方向互换。

缝隙天线及其互补偶极子天线
建立缝隙天线和其互补偶极子天线模型进行仿真，模型如 下：
馈电点
馈电点
缝隙天线 仿真频率为3GHz，缝隙和极子长度为
偶极子天线
λ/2

缝隙天线及其互补偶极子天线
方向图对比:
缝隙天线
偶极子天线
仿真所用的平片不可能无限大，所以二者的方向图有所差别

缝隙天线及其互补偶极子天线
两天线在水平面上的电场磁场对比如下：
水平为电场
水平为磁场
垂直的为磁场
垂直的为电场
缝隙天线
偶极子天线
从仿真结果可以看出，缝隙天线及其互补天线具有相同的方向图，但电 场和磁场恰好互换，此外，缝隙天线的电场和磁场分量在平片两侧也是相 反、不连续的。

机箱中等效的振子天线
根据天线理论，当两个螺钉间 距2l为入射波长的一半
λ /4
λ /4
(λ/2)时，便构成了半 波振子天线，它的辐 射是最强的，所以实际装
λ/2
配时应避免此种情况发生。
w
E
k
H
电流分布

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