电磁兼容经典例题

1. 求下列各物理量以dB 表示的值:①mW P 11=和W P 202=; ②mV v 101=和V v μ202=; ③mA i 21=和A i 5.02=。

解： (1)dB P = 10log(P1/P2) = -43dB (2)dBP = 10log(P1/P2) = 54dB (3)dBP = 10log(P1/P2) = -48dB2. 计算连接电缆的功率损耗(电缆特性阻抗与负载阻抗匹配)解： 电缆的功率损耗 = dBm out dBm in P P -= L α686.8（α为传输线损耗，L 为所选传输线的长度）3. 使用dB 表示放大器的性能参数:增益。

如果输入功率W μ1,放大器增益60dB ，其输出功率为多少W dB μ。

解：使用dB 表示放大器的增益为：dB in dB dB out P P -=增益或者dBm in dB dBm out P P -=增益 或者W dB in dB W dB out P P μμ-=增益若输入功率为W μ1即W indB P μ= 10log(1W μ/W μ) = 0W dB μ 故W outdB P μ = 60dB - 0W dB μ= 60W dB μ4. 为什么大量的现代EMC 测试设备具有50Ω的纯电阻输入阻抗和源阻抗，并且用50Ω同轴电缆来连接。

解：如果电缆的终端阻抗不等于电缆的特性阻抗，那么从信号源向负载方向看过去的电缆输入阻抗也不再对所有长度的电缆都是Ω50，而是会随着频率和电缆长度的变化而变化。

选择Ω50以外的其他任何阻抗都是合适的，但是Ω50已经成为工业标准。

这就是为什么大量的现代化EMC 测试设备具有Ω50的纯输入阻抗和信号源阻抗，并且用Ω50的同轴电缆来连接。

5. 一台50Ω的信号发生器（信号源）与输入阻抗为25Ω的信号测量仪（EMI 接收机）相连，信号发生器指示的输出电平为-20dBm ，求信号测量仪的输入电压（以V dB μ为单位）。

解：由题意有，在负载接Ω50负载情况下，Ω50负载上的功率为：out P = 10/2010- = 0.01mW ，故Ω50负载上的电压为：out U =out P *50 = 0.707mV ，所以信号源的开路电压为：oc U = 2*out U = 1.414mV再根据s R = Ω50和L R = Ω25分压计算得到：'out U =OC SL LU R R R *+ = 53.47V dB μ.6. 将内外半径分别为a 和b ，磁导率为μ的无限长磁性材料圆柱腔置于均匀磁场B 中。

假设均匀磁场B 的取向与无限长磁性材料圆柱腔的轴线平行，试求解此圆柱腔的磁屏蔽效能。

解：由题意有，圆柱腔壁厚度a b t -=，平均半径2ba R +=。

相对磁导率0μμμ=r （0μ为真空的磁导率） 故由屏蔽效能定义有：])()(1log[20)21log(200b a a b RtSE r +-+=+=μμμ7. 将内外半径分别为a 和b ，磁导率为μ的磁性材料球壳置于均匀磁场0B 中，试求解此球壳的磁屏蔽效能。

解：由题意有，球形磁屏蔽壳的平均半径2ba r e +=。

屏蔽壳厚度a b t -=， 相对磁导率0μμμ=r （0μ为真空的磁导率）。

由屏蔽效能定义有：])(3)(4log[20)132log(200b a a b r t SE e r +-=+=μμμ。

8. 理想的共模扼流圈(线圈的缠绕完全对称且没有损耗)的结构如下图所示，如果AB 端相连，那么Z MH 50时从ab 端看进去的电阻为300Ω∠k 090。

如果Ab 端相连，那么Z MH 50时从aB 端看进去的电阻为1000Ω∠k 090。

计算此扼流圈的自电感和互电感。

并用pSpice验证结果。

ｂａ ＢＡ解：由题设条件知两耦合线圈的等效电路图如下：（其中L L L ==21）若AB 端相连时：假设电流.I 从a 端流入，则ab 间电压为：..)(2I M L jw U -=故从ab 端看进去的电阻为：Ω=-==jK M L jw IU R 300)(2...（①）若Ab 端相连时：假设电流.I 从a 端流入，则aB 间的电压为：..)(2I M L jw U +=故从aB 端看进去的电阻为：Ω=+==jK M L jw IU R 1000)(2...（②）联立①②解得：mH M mH L 557.0,035.1==pSpice 仿真电路图如下：仿真结果如下：结果ab 间的输入电阻为300.443ΩK ，和300ΩjK 基本相同。

当aB 连接时电路如下：仿真设置不变，仿真结果如下：结果aB 间的输入电阻为ΩK 2.1000，与ΩjK 1000基本相同。

9. 理想的共模扼流圈(L=30H μ ,M =27H μ；线圈的缠绕完全对称且没有损耗)连接在源和负载之间，如图所示。

假设所有的共模电流都被共模扼流圈所抑制，计算负载电压的幅度。

用pSpice 验证结果。

Z MH V t 100@)sin(10ωΩk 1解：由题设可得共模扼流圈等效电路图如下：记激励电压为0U ，对电路运用KVL 得到：1110)(2IR U U I M L jw U =+-=解得：V M L jw R RU U 144.75564.2)(201-∠=-+=pSpice 仿真电路图如下：R两端电压如图所示：得到1结果为电阻两端的幅值为：V.2。

563910.适用于我国各种军用电子、电气和机电设备及分系统的EMC标准及其主题内容是什么？罗列主要的国际EMC标准化组织？解：GJB151《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB152《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》于1986年正式颁布实施，在1997年在原标准基础上等效采用MIL-STD-461D和MIT-STD-462D颁布了三军通用的新的电磁兼容标准GJB151A-97和GJB152A-97。

其主要内容是：（1）它将分系统和设备的电磁发射和电磁敏感度测量方法合成一个标准；（2）它明确指出这些标准对于特定的分系统和设备时进行必要的剪裁。

由于具体的分系统和设备的所安装的平台及电磁环境不尽相同，因此在分系统和设备订货时就要进行这种剪裁，在设计中依靠设计人员的EMC知识对其EMC进行控制。

（3）本标准的附录《应用指南》给出每个要求的原理和背景，这对理解和贯彻标准十分有用。

主要的国际EMC标准化组织有：国际电工委员会（IEC）、国际无线电干扰特别委员会（CISPR）、国际大电网会议（CIGRE）、国际电信联盟（ITU）、国际标准化组织（ISO）、跨国电气和电子工程师协会（IEEE）等。

11.图示IEC标准体系？表述基础标准、通用标准和产品（类）标准的相互关系。

解：IEC标准体系图如下：在基础标准、通用标准和产品标准三层次中，下一层次的标准通过引用上一个层次的标准来构成本层次标准的一部分。

标准层次越低，规定越详细、明确，操作性就越强；反之米标准的包容性越强，使用范围越宽。

12.举例说明国家EMC标准编号的形式？解：举例：GB4824-1995：GB代表强制性国家标准；4824代表工业、科学和医疗射频设备无线电干扰特性的测量方法和限值；1995代表制定年份。

GB/T17618-1998：GB/T代表推荐性国家标准；17618代表信息技术设备扰度限值和测量方法；1998代表制定年份。

13.不同负载对滤波器特性的影响的研究以简单的RC滤波器为例，通过A矩阵，使用解析的方法得到滤波器的传递函数，进而得出不同负载情况下的滤波器的幅度和相位与频率的变化关系。

然后，利用matlab编程得到在不同负载下的滤波器特性图，直观的显示在不同负载情况下的滤波器特性。

然后，通过改变滤波器的拓扑结构，依照前述相同方法，分别对T 型滤波器和π型滤波器的负载特性进行讨论。

RC 低通滤波器T 型滤波器π型滤波器解：由A 转移矩阵可得：串联电阻R ，串联电感L ，并联电容C 的A 矩阵分别为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡101R ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡101jwL ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡101jwC 。

对电源和负载ZL 间的所有原件应用A 矩阵计算得到输入端的电压电流与负载端的电压电流关系。

（1）RC 低通滤波器 A 矩阵为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡1)(1101*101*101jwC ZG R jwC ZG R jwC R ZG记输入端的电压电流为1u 和1i ，负载端的电压电流为2u 和2i ，则有：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2211*1)(1i u jwC ZG R jwC ZG R i u 在负载端ZL 上，2u =2i *ZL ，得到1u 和2u 的关系得：112112u A ZL A ZLu +=对于T 型和π型滤波器只需计算相应的转移A 矩阵再代入上式即可得到负载上的电压的幅值与相位和频率的关系。

仿真结果如下：（频率与负载电压幅值关系）（频率与负载电压相位关系）不同负载对RC 滤波器特性的影响结论：负载阻抗越大，RC 低通滤波器的滤波特性越明显。

（2）T 型滤波器如前所述得到T 型滤波器的A 转移矩阵：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--++++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡LC w jwC LC w ZG jwL jwL jwC ZG jwL jwL jwC jwL ZG 221)1)(()(1101*101*101*101结果如下：（频率与负载电压幅值关系）（频率与负载电压相位关系）不同负载对T型滤波器特性的影响结论：负载阻抗越小，T 型低通滤波器的滤波特性越明显。

（3）π型滤波器π型滤波器的A 转移矩阵为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+++-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡LC w jwC LC w ZG jwL jwCZG jwCZG LC w jwCZG jwC jwL jwC ZG 2221)2()1()1)(1(101*101*101*101结果如下：（频率与负载电压幅值关系）（频率与负载电压相位关系）不同负载对π型滤波器特性的影响结论：负载阻抗越小，π型低通滤波器的滤波特性越明显。

14.EUT的EMC测试通常如何分类，它们的频率范围怎样界定？EMC预测试与EMC标准测试有何异同？EMC测试设施通常有哪些？EMI接收机与频谱分析仪有何异同？解：EUT的EMC测试可分为四类：传导发射测量、辐射发射测量、传导敏感度测量和辐射敏感度测量。

传导发射测量的频率范围通常为25Hz-30MHz；辐射发射测量的频率范围通常为10KHz-1GHz。

EMC预测试与EMC标准测试的不同点：EMC预测试是产品研制过程中进行的一种EMC测量，一般情况下只能做定性测量且测量仪器简单，费用较低；而EMC标准测试是在产品完成，定型阶段进行，可以定量评价EUT的EMC标准，其仪器及实验室复杂，费用昂贵。