电磁场与电磁兼容2013期末复习课

U= ( z ) U (1 + = Γ) U (1.21 − j 0.23)
传输线的电流表达式：
+
+
I= ( z ) U (1 − = Γ) U (0.79 + j 0.23)
+
+ห้องสมุดไป่ตู้
(3)根据定义式
U = z' = U
+
U e
+
jβ z'
+U
+
Γe = U
'
− jβ z'
+
e
jβ z'
+ 0.3e
Pmax λ2 A= = G S 4π
6、利用镜像原理分析理想反射面上的 偶极子天线远场 E=E直射波+E反射波<=2E直射波
常用传输线分布参数公式－推导与应用
(1)已知终端电压和终端电流
(2)已知始端电压和始端电流
U ( z) = U1 ⋅ cos( β z ) − jZ 0 I1 sin( β z ) U1 I ( z) = I1 ⋅ cos( β z ) − j sin( β z ) Z0
2
P= 80π × ( 5 ×10
2
−3 2
)
0.1 −6 × = 5.48 × 10 W 6
(2)由题意，功率为1W，则
0.1 80π I =1 6
2 2
2
得到
1× 6 2 = I = 2.14 A 2 2 80π × 0.1
3、对数周期天线和频谱仪测量空间的电场强 度,在800MHz频谱仪的读数是60dBuV。已知 800MHz的天线系数是20dB,忽略电缆损耗,问 天线所在位置的电场强度是多少.
，
2、设有10cm长的偶极子天线工作在50MHz频率上,载有 平均电流5mA. (1)求辐射功率 (2)辐射1W功率要多大的电流 (1) 利用公式 其中, 得到
c 3 ×108 λ = = = 6m 6 f 50 ×10
dl P = 80π I λ
2 2
2
= dl 10 = cm 0.1m
2、对称振子天线的辐射场计算及方向性图
������������������ = 60������������ cos ������������cos������ − cos������������ ������ sin������
重点是半波对称振子
3、天线的方向性系数、增益
D=
G=
Sµ D
S (θ1 , ϕ1 )
4）场强与Il成正比 Il 称为电流矩
2）电偶极子辐射的波在远区为球面波
kr >> 1 r > 3λ
→ 0r
1 1 和 与1相比可忽略 2 3 ( kr ) ( kr ) r> 2D2
λ
r>
EMC中电偶极子远场近似为
λ 2π
近场和远场： • 由电偶极子产生的场既包括近场又包括远场； • 近场具有静电场和恒定磁场的性质，是非辐射场。 近场主要是感应场，场量表达式中正比于1/r的项 可以忽略不计； • 远场主要是辐射场，场量表达式中正比于1/r3 和 1/r2的项可以忽略不计，场量与距离1/r成正比； • 天线——辐射场。通常就是指远场。
X1 =
1 j ωC 2 G + 1 R
=
R j ωC 2 G R + 1
X2 =
1 + X1 jωC12
= VR
X1 jω RC12 = V1 V1 X2 1 + jω R(C2G + C12 )
X1 jω RC12 = VR = V1 V1 X2 1 + jω R(C2G + C12 )
(1)负载R为无限大阻抗，
(1)传输线的反射系数
Γ
Z L − Z 0 100 − j 50 − 75 55.9∠ − 63.40 = = Z L + Z 0 100 − j 50 + 75 182∠ − 15.90
0 0.3e − j 0.26π = 0.3∠ − 47.5= = 0.21 − j 0.23
(2)传输线的电压表达式：
控制共模辐射的方法
120π 2 AI Eθ = λ 2r
环路中的共模电流产生的远场辐射计算（正弦
60π I C l Eθ = r λ
辐射发射测试场地、测试所需设备和测试的基
本要求。
传导发射测试所需设备、基本要求 测量接收机的基本原理 抗扰度测试包括的项目和试验结果判断准则
(40 − Z 0 )2 + 302 = = 2 2 (40 + Z 0 ) + 30 1− 160 2500 Z 0 + 80 + Z0
因此,当 Z 0 = 50 时 ，|Γ|最小， |Γ|=1/3
(2)最小驻波比为
VSWR =
电压反射系数
1+ 1
3 =2 1− 1 3
Z L − Z 0 − 1 − j3 Γ= = ZL + Z0 9 − j3
X1 C12 ∴V= V = V1 R 1 X2 C2G + C12
(2)当
时，
= ∴VR
R 1 jωC12
V1 = +R
R V1 jωC12 RV1 = 1 jωC12
2、用电流钳和频谱仪测得一段长为1m的电缆上频
率为30MHz的共模电流为60������������������������。则在自由空间 距离该电缆3m出的辐射场强的最大值是多少 ������������������������ /������？如果考虑地面反射，则最大辐射场强 是多大？
半波偶极子天线输入阻抗 Zin=73.1+j42.5Ω 忽略天线损耗，发射天线的辐射功率为
2 RA / 2 = PT = I m
100 1 ) 2 73.1 = 24.1(W) ( 2 73.1 + 50
接收天线所在位置的电场为 应用FRIIS方程
60 × 24.1×1.64 = 48.7 mV / m E= 1000
决方案（PPT)
近场和远场判断准则（r=λ/2π电偶极子） 根据耦合示意图画出等效电路图分析电容耦合
（包括分布电容计算）
根据耦合示意图画出等效电路图分析电感耦合
（包括分布电感计算）
环路中的差模电流产生的远场辐射计算（正弦
信号，应用条件） 考虑地面影响，最大是２倍 脉冲信号辐射频谱包络特点 信号，应用条件） 考虑地面影响，最大是２倍 脉冲信号辐射频谱包络特点
可求出
������������������ = 30 − ������������������Ω
2 、一无损耗的传输线的特性阻抗 Z=75Ω ，终端 接负载阻抗Zl=100-50Ω，求
(1)传输线的反射系数Γ (2)传输线的电压电流表示式 (3) 距负载第一个电压波节点和电压波腹点的
距离Zmin1和Zmax1
无耗传输线的特性阻抗 无耗传输线传播系数 无耗传输线的输入阻抗 电压反射系数 电压驻波比
Z0 =
L1 C1
α =0
β = ω L1C1
' Z + jZ tan( β z ) 0 Z in ( z ' ) = Z 0 L Z 0 + jZ L tan( β z ' )
U − ( z ' ) U 2 − I 2 Z 0 −2 Γz ' e ρ(z ) = = + ' U ( z ) U 2 + I2 Z0
j (φ − β z ' )
1.09 + 0.6 cos(2 β z − φ )
2������ ������
其中，������ = 0.26������, ������ = 当2������������′
������ 2
− ������ = 时，得到第一个电压波节点的距离 ������min1 = 0.19������ 当2������������′ − ������ = 2������时，得到第一个电压波腹点的距离 ������max1 = 0.435������
'
S=
| U |max 1+ | ρ 2 | = | U |min 1− | ρ 2 |
电磁兼容 电磁骚扰、电磁干扰 共模骚扰(
电压、电流）、差模骚扰( 电压、
电流）
抗扰度、电磁敏感度、发射限值 电磁干扰三要素 描述电磁骚扰场强和电磁骚扰电压、电流、功
率的单位及换算
结合电路分析是否存在公共阻抗耦合以及提出解
考虑分布参数影响后电感器、电容器的实际频
1、计算两个半波偶极子天线之间的耦合,并 得出天线系数与天线增益的关系.假设天线相 距1000m,工作频率为150MHz,在最大接收方向 上相互平行排列.发射偶极子由100V(峰 值),50Ω的源激励,如图所示.求接收天线的最 大接收功率,并估算半波偶极子在150MHz的天 线系数.
接地的功能和分类 抑制地环路干扰的措施 屏蔽电缆接地和电缆屏蔽原理 电场、磁场和电磁波屏蔽原理 导体板对平面电磁波的总屏蔽效能计算

包括吸收损耗，近场和远场的反射损耗，多次反射损耗 可以忽略的条件
滤波器插入损耗，电源滤波器的结构和插入损
耗曲线的特点；电源滤波器的正确安装 率响应曲线和等效电路。
传输线每增加半波长,
������������������ 重复出现一次，因 此负载阻抗可以看作与R 相距0.5λ-0.05= 0.15cm处的输入阻抗。
由公式
' Z + jZ tanh( β z ) 0 Z in ( z ' ) = Z 0 L Z 0 + jZ L tanh( β z ' )
3、考虑一根无损耗传输线 (1)当负载阻抗ZL=40-j30Ω时，要使线上电压驻 波比最小，则线上的特性阻抗应为多少？ (2)求出最小的电压驻波比及响应的电压反射系 数
(1) VSWR
=
1+ Γ 1− Γ
，若使VSWR越小，则|Γ|越小。
ZL − Z0 (40 − Z 0 ) − j 30 Γ = = ZL + Z0 (40 + Z 0 ) + j 30
(1)自由空间共模辐射
(sin θ = 1)
Eθ max
2π ×10−7 I C lf sin θ = = 2π ×10−3V / m = 75.96dB µV / m r
(2)有地面反射时
Eθ max = 2 Eθ max = 4π × 10 V / m = 81.98dBµV / m
天线所在位置的电场强度 E
dBuV⁄m = V dBuV + ������������ dB⁄m = 60 + 20 = 80 dBuV⁄m =0.01mV/m
1、一特性阻抗为50Ω的无损耗传输线上接一 未知负载阻抗,其电压驻波比VSWR为3.0。两 相邻电压最小值之间的距离是20cm,且第一个 最小值距离负载端是5cm,求负载阻抗。
两相邻电压最小值之间的距离是半波长，所以
因此可知电压最小点处的入端阻抗是纯电阻,
������ = 2 × 0.2 = 0.4 (������) , ������ = ������ =
������0 ������������������������
=
50 3
2������ ������
(Ω)
= 5������ (rad/m)
复习课
1、 电偶极子辐射场(远场)计算公式和特性
60π Il − jkr = θ E j e sin θ λr Il − jkr = θ H j e sin ϕ 2λ r = = = = E H H 0 E ϕ θ r r
1）电偶极子辐射的波在远区为横电磁波
3）坡印亭矢量的瞬时值为正值，即 S 为实数
S (θ1 , ϕ1 )
Sµ D
S由天线辐射功率决定
S由天线输入功率功率决定
Sµ D
P = G ηD 2 4π r
4、天线（校正）系数
E( = dBµV / m ) V0 ( dBµV ) + AF ( dB1/ m ) + L(dB ) L(dB ) −电缆损耗
5、天线有效面积和天线增益之间的关系
2 PR = 1.64 ×1.64 × ( ) 2 = 6.81×10 −8 4 × π ×1000 PT PR = 6.81×10 −8 × 24.1 = 1.64 µW
在50Ω负载上电压 V = 50 P = 1.64 × 10 −6 × 50 = 9.01 × 10 −3 V R
E 48.7 AF ( dB ) = 20 lg = 20 lg = 14.7 dB1 / m 计算天线系数得： V 9.01
1、两条平行线1和2分别构成骚扰源电路和
敏感电路，如图所示。骚扰电压源的电压为 V1，C12为平行线间的分布电容，C1G为导线1 和地之间的分布电容，C2G为导线2和地之间 的分布电容。画出等效电路图。并推导V1和 VR的关系。
画出等效模型
X1为C2G和R并联电阻 X2为C12和X1串联电阻 则