电磁兼容原理、技术和应用(第2版)课件——邹澎5-4-2

⑴、结构 图5－4－15
①、电流互感器C，测量传输线中的干扰电流。 ②、一组铁氧体环D，作为传输线的吸收负载，作用是使
传输线中高频干扰信号的传播保持阻抗匹配状态。 ③、一组铁氧体环E，电流互感器C传输线的吸收负载，
起滤波器的作用，把测量电路和干扰源电路隔离。
⑵、测量原理 测量系统的连接如图5－ 4－16 所示，
⑸、选择监测点：满足下列式子的方格小区内可设置监
测点，
ai Ca
(5)
C是选择系数，可根据具体情况（对检测的要求，设
备，人员条件等）确定。
例：郑州市（1988年）图5－4－18
第一行数字：人口密度， （9，4） 火车站附近 （10，6）省政府附近 （4，4） 市委附近
第二行数字：有效辐射功率，（10，6）省电视台 （7，2） 市电视台
等效电路如图5－ 4－17所示。 测量时，沿传输线移动吸收钳，测 得最大功率时 (在驻波最大点),干扰 源和负载的阻抗都表现为纯电阻RS、 RL,可以证明，负载吸收的功率PL和 干扰功率PS的关系为：
PL
PS
4m (m 1)2
1 ,
m RS RL
负载匹配时，RS＝RL，m＝1，∴PL＝PS，
∴ 测得PL，即为PS，
几十W， GSM基站辐射脉冲信号，CDMA基站辐射 连续波信号。 3、机动车辆点火系统的放电辐射(也称为汽车电磁噪声) 汽车的电磁噪声是脉冲干扰波，频谱很宽，从几百 KHz到1GHz以上。在交通干线附近（距车辆5m以内）， 辐射场强的准峰值一般不超过7OdB。距车辆10m以外， 大体上随距离成反比衰减。30m以外，辐射场强的准 峰值一般不超过4OdB。 4、ISM射频设备:ISM射频设备泄漏的电磁辐射有连续性 的（例如工业高频炉等），也有间断性的(例如塑料 热合机等)。频率一般从几百KHz到几GHz。有的除基 波外，还有多次谐波。在ISM射频设备附近，泄漏的 辐射电平比较大。例如塑料热合机,在5OOm左右时辐 射场强还接近8O dB。
实际上，RL与RS相差不大于4倍（RL大或RS大）时，
PL与PS相差都小于2dB，符合测量要求。
２、电磁干扰测量仪 5－2－2
二、测量方法 图5－4－16
测量时，沿传输线移动吸收钳，寻找最大的辐射功
率，负载匹配时：
2
PS
PL
KI
2 L
K
U in Zin
K
mU
2 in
2
Uin是干扰仪显示的电压， Zin是干扰仪的输入阻抗(50Ω)， Km是吸收钳的校准系数，是f的函数，可由厂家提供的设
第三行数字：ai ， a 2.933 若选C＝1.4， 10个监测点， 若选C＝1.8， 6个监测点， 选出的监测点，或者有较强的辐射源，或者人口密度
较大，其中有商业区、工业区、文教区、居民区，都具有 一定的代表性，监测点的分布是合理的。
三、监测系统 图5－4－19是一种电磁环境监测系统示意图，包括
／r2）,即场强变化的梯度很大，是一种复杂的非 均匀场。 ∴ 测量近区场强：量程应当足够的大，探头应当足够
的小（测量某点的场）。
二、测量仪器 1、 电场探头 ⑴、一维电场探头 图5－4－8 ①、结构：
小偶极子天线， 检波二极管D， 电容衰减网络，C1是一组
电容，不同档，电容 量不同， 滤波电路，R1、R2、C2。
四、监测点的环境条件 5－4－1 1、比较平坦、开阔，避开高压线和其它导电物体，避开
建筑物和高大树木的遮挡，不要离大功率的辐射源太 近。 2、温度－10°～＋40°C，相对湿度小于80％，无雨、 雪、浓雾，风力不大于3级。 3、减小人体的影响， 5－4－1 五、监测时间 全天24小时连续监测，连续3～5天，对每天的辐射 高峰期，还应进行更详细的测量。
5－4－2 近区场的测量 一、近区场测量的特点（P16） 1、近区场是感应场，E和H没有确定的比例关系，需要
分别测量。 对于电压高而电流小的辐射源，主要测量电场， 对于电压低而电流大的辐射源，主要测量磁场。 2、①、近区场强很大,电场强度可达几十～几百V／m，
磁场可达几十A／m。 ②、场强随距离的增大衰减得很快（E∝1／r3，H∝1
e
d dt
d dt
( NBS )
N 0S
dH dt
(3)
H
H e j(t x) 0
e jN 0HS
(4) 与频率有关
采用积分电路(R1、R2、C1)，等效电路 如图5－4－11所示，可以算出：
U0
e
1 (RC1)2
U0
e
RC1
N 0HS
RC1
(5) 只要使RC1＞＞1,
(6) 与频率无关
3、贴近场探头组 用于紧贴辐射源测量电磁泄漏，例如：①射的频谱分布， 2、各监测点电磁辐射的场强或辐射功率密度。 二、布点方法 １、方格法布点
布点方法：以主要的交通干线为参考基准线，把所 要检测的区域分为1km×1km的方格形小区，原则 上选每个方格的中心点作为监测点，以该点的测量 值代表该方各区域内的辐射电平。
⑵、存在的问题 ①、检测点太多，工作量太大。
一般测近区电场，电场探头 近区场强仪。 四、贴近场测量：测量电场、磁场，
贴近场探头、场强接收机或频谱分析仪。 Hz－11，磁场：100K～2.3GHz，电场：100K～3GHz Hz－14，磁场：9K～1GHz， 电场：9K～1GHz
5－4－3 传输线辐射的测量 一、测量仪器： １、吸收式功率钳 图5－4－14
六、监测方法 ㈠、频谱分析
利用天线开关依次把各频段的天线与频谱仪接通， 把频谱仪的显示调节到相应的频谱宽度，观察并记录电 磁辐射的频谱和各频率的幅度。在每一频段测量时，应 改变天线的接收方向和极化方向，在每一频率上，读取 场强的最大值。以辐射最强的频率的场强为准，小于最 大场强值2OdB的辐射可以忽略，从而确定主要的辐射频 率。这样做主要是为了简化测量过程，下面计算一下由 此引起的测量误差,设最大辐射场强为E1 ,另一频率的辐 射场强为E2，比E1低2OdB，即E2＝E1／10，合场强为：
3
Ei
E
2 j
7
j 1
其中Ej是在每一个接收方向（或极化方向）上测得的场
强。
按照上述方法依次测量各主要辐射频率的场强，该
监测点总的辐射场强为：
N
E
Ei2
8
i 1
其中，Ei是某一主要辐射频率的场强，N是主要辐射频率
的数目。
由于在每一频率上都要改变天线的接收方向和极化
方向，使测量过程非常复杂。若采用三维宽频带天线，
计曲线上查得。
为了保证能找到驻波的一个最大值（最大的辐射功率），
传输线的最小长度： （图5－ 4－16 ）
Lmin
max
2
0.6m
3
5－4－4 市区电磁环境监测 市区电磁环境是指在较大的范围内由各种电磁辐射
源，通过各种传播途径造成的电磁辐射的背景值。有如 下的特点，⑴ 属于电磁辐射的远区场，⑵ 辐射的频谱 非常宽。城市中的一般电磁环境主要是由下列辐射源的 辐射决定的： 1、 广播、电视发射设备：在市区内，中波广播信号是
２、“人口密度加权”和“有效辐射功率加权”布点法。
⑴、利用方格法把被测区域划分成1km×1km的方格小区，
⑵、统计每个方格小区中的人口密度（人口数量／km2），
方格小区的人口密度加权系数：
Ln
n n
(1)
其中，n是该方格小区内的人口密度，n 是被测区域内
的平均人口密度。
⑶、统计每个方格小区内的有效辐射功率：
可使测量过程简化，但三维宽频带天线必须经过严格的
校准。
七、电磁环境的分布特性
1、频谱特性
利用宽带频谱分析仪可以直接测量某一监测点某一
时刻的频谱特性，即辐射场强的振幅随频率变化的特性。
也可以计算在24小时内某一监测点各主要辐射频率的平
均场强值：
E
1 N
N
E fi
i 1
9
其中：Efi是某一频率、某一次测量的场强值，N为24小时
负载，使ω（CA＋CL＋CS）RL＞＞1，则：
UD
U0
CA
CA CL
CS
2, 与频率无关。
⑵、三维电场探头 见5－2－3
2、磁场探头
①、结构：图5－4－10
小环天线，
积分电路：R1、R2、C1， 检波和滤波电路：D、R3、R4、C3、
C4， 为了防止电场干扰，环形天线外加了
一个屏蔽套。
②、工作原理 环形天线上的感应电动势（环形天线很小，环平面 上的磁场可以看作是均匀的,环平面与磁场垂直），
E E12 E22 1.005E1
6
因此，略去E2引起的测量误差小于0.5％，略去小于最大 场强值2OdB的各种频率的辐射，可使场强测量过程大为 简化。 ㈡、场强的测量
通过频谱分析确定了该监测点的主要辐射频率，测 量场强时只测量这些主要辐射频率的场强。在某一频率 测量时，首先利用天线开关把相应频段的天线与场强仪 连接，改变天线的接收方向和极化方向，读取场强的最 大值。然后。以场强最大时的接收方向（或极化方向） 为直角坐标系的一轴，依次沿正交的另外两轴改变接收 方向(或极化方向)，读取测得的场强值。若所测的场强 值比最大场强值小2OdB以上，也可以忽略。该频率上总 的辐射场强为：
一个城市的市区一般可以被划分成几十～一百多个方 各小区，对每个监测点需要做频谱分析，场强测量 （各种频率，对于每一种频率：水平极化，垂直极 化），为了了解电磁辐射的场强～时间特性和频率～ 时间特性，需要２４小时连续监测，考虑到环境电磁 场的波动和随机变化，在每一个测试点都要进行重复 性测量（连续几天），所以检测工作量很大。 ②、所选的监测点大多数没有代表性，我们所关心的是： a、电磁辐射很强的区域内的辐射电平， b、人口稠密区内的电磁环境 采用方格布点，大多数监测点反映不出这些特性，不 能提供我们需要的数据。