第二章电磁干扰源

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2.2 自然干扰源 自然干扰源
1、雷电（是大气层中频繁产生且极为强烈的电磁干扰源） 、雷电（是大气层中频繁产生且极为强烈的电磁干扰源） 雷电的电磁干扰： 雷电的电磁干扰： •雷电的大电流在导线上感应出能量很强的浪涌，形成干扰 雷电的大电流在导线上感应出能量很强的浪涌， 雷电的大电流在导线上感应出能量很强的浪涌 •雷击供电网络时，注入的大电流产生浪涌电压，形成干扰 雷击供电网络时，注入的大电流产生浪涌电压， 雷击供电网络时 •直击雷对设备、人、畜的危害都是致命的 直击雷对设备、 直击雷对设备 雷电破坏作用主要表现在对设备的过压击穿和冲击能量 过大引起的热击穿
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4、热噪声 、 电阻类导体和元器件中由于自由电子的布朗运动而引起的噪声） （电阻类导体和元器件中由于自由电子的布朗运动而引起的噪声）
从直流到微波范围， 从直流到微波范围，电阻热噪声具有均匀的功率谱密度
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2.3 人为干扰源 人为干扰源
1、功能性干扰源 、 （设备或系统在实现自身功能的过程中产生有用电磁能量而对 其他设备或系统造成干扰的电气装置） 其他设备或系统造成干扰的电气装置） •无线电发射设备： 发射功率很强、易产生谐波分量和互调产物 无线电发射设备： 发射功率很强、 无线电发射设备 •本地振荡器： 发射功率不大、但被干扰对象和干扰源往往处于 本地振荡器： 发射功率不大、 本地振荡器 同一电磁环境下，且距离较近。 同一电磁环境下，且距离较近。
•核电磁脉冲：产生的电流密度低且呈球形分布，上升时间极快， 核电磁脉冲：产生的电流密度低且呈球形分布，上升时间极快， 核电磁脉冲 影响范围广
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常见干扰源的频谱范围 源
雷电放电 几赫兹～ 几赫兹～几百兆赫兹 移动通信 电动机 海上导航 电晕放电 直流电源开 关电路 30MHz～3GHz ～ 10KHz～400KHz ～ 10KHz～10GHz ～ 0.1MHz～10MHz ～ 100KHz～30MHz ～ 微波炉 荧光灯 广播 无线电定位 空间导航卫 星 工、科、医 用高频设备
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雷达脉冲的时域表示
雷达脉冲的频域表示
周期性干扰信号的频谱特性： 周期性干扰信号的频谱特性：
离散性，周期信号的频谱由许多不连续谱线组成， 离散性，周期信号的频谱由许多不连续谱线组成，每条谱线对应一个谐波分量 收敛性，各谐波的幅度随频率增加而减小， 收敛性，各谐波的幅度随频率增加而减小，因此频谱是收敛的
M N
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电流峰值比率的频率分布 雷电电流主要分布在低频（ 以下）， 雷电电流主要分布在低频（1KHz以下），且随频率升高而 以下），且随频率升高而 迅速递减。电流波形的波头越陡、高频部分越丰富。 迅速递减。电流波形的波头越陡、高频部分越丰富。波尾 越长，低频部分越丰富。 越长，低频部分越丰富。 •电流峰值比率积累的频率分布：对电流峰值比率的频率分布在频 电流峰值比率积累的频率分布： 电流峰值比率积累的频率分布 域内积分
波头越陡，谐波越丰富，受雷电影响的频率范围就越宽。 波头越陡，谐波越丰富，受雷电影响的频率范围就越宽。
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•能量比率积累的频率分布： 能量比率积累的频率分布： 能量比率积累的频率分布
1.5/40µs波形 µ 波形 波形90%的能量集中在 的能量集中在17kHz以下。 以下。 的能量集中在 以下 10/700µs波形 µ 波形 波形90%能量集中在 能量集中在1kHz以下。 以下。 能量集中在 以下 鉴于90%以上雷电电磁脉冲的能量集中在十几 鉴于 以上雷电电磁脉冲的能量集中在十几KHz频率 频率 以上雷电电磁脉冲的能量集中在十几 范围内， 范围内，因此只需防止这一频率范围内的雷电电磁脉冲 入侵，就可抑制其90%的能量 入侵，就可抑制其 的能量
频谱
源
电视
频谱
30MHz～3GHz ～ 300MHz～3GHz ～ 0.1MHz～3MHz ～ 150KHz～100MHz ～ 1GHz～100GHz ～ 1GHz～300GHz ～ 几万赫兹～ 几万赫兹～几十吉 赫兹
～ 电源开关设 100KHz～300GHz 备
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2.4 电磁干扰源的基本性质
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2、非功能性干扰源 、 （设备或系统在实现自身功能的过程中产生无用电磁能量而对 其他设备或系统造成干扰的电气装置） 其他设备或系统造成干扰的电气装置） •静电放电： 当物体上积累的静电电荷所产生的电压达到一定 静电放电： 静电放电 值时，就会产生电晕放电或火花放电。 值时，就会产生电晕放电或火花放电。 •高压送变电系统：在导线与其他金属配件表面处的电晕放电 高压送变电系统： 高压送变电系统 绝缘子承受高压应力区域内火花放电 触点松动或接触不良处的火花 •点火系统干扰源：点火系统利用点火线圈产生的高压，通过点 点火系统干扰源：点火系统利用点火线圈产生的高压， 点火系统干扰源 火栓进行火花放电， 火栓进行火花放电，在30~300MHz内的干 内的干 扰强度最大
•因接受地点和季节的不同，所受到的干扰强度和频率也不同。 因接受地点和季节的不同，所受到的干扰强度和频率也不同。 因接受地点和季节的不同
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3、宇宙噪声 、 宇宙间的射电源所辐射的电磁波传到地面形成的噪声） （宇宙间的射电源所辐射的电磁波传到地面形成的噪声） •太阳是最强的射电源： 太阳是最强的射电源： 太阳是最强的射电源 宁静期（辐射强度较低、不随时间变化） 宁静期（辐射强度较低、不随时间变化） 活动期（辐射强度稍强、随时间缓慢变化） 活动期（辐射强度稍强、随时间缓慢变化） 强活动期（大于宁静期辐射强度60dB） 强活动期（大于宁静期辐射强度 ） •银河系噪声： 银河系噪声： 银河系噪声 辐射峰值一般出现在150~200MHz频段内 辐射峰值一般出现在 频段内 •其他星体射电源的噪声： 其他星体射电源的噪声： 其他星体射电源的噪声 可能成为夜间的主要噪声源 由于电离层的反射作用， 由于电离层的反射作用，地面上观测到的宇宙噪声 基本在30MHz以上 基本在 以上
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1.5/40µs波形的 µ 波形的90%峰值电流积累出现在 峰值电流积累出现在87kHz附近。 附近。 波形的 峰值电流积累出现在 附近 8/20µs波形的 µ 波形的90%峰值电流积累出现在 峰值电流积累出现在24kHz附近。 附近。 波形的 峰值电流积累出现在 附近 10/700µs波形的 µ 波形的 波形的90%峰值电流积累出现在 峰值电流积累出现在11kHz附近。 附近。 峰值电流积累出现在 附近
频率特性、幅度、空间分布特性、 频率特性、幅度、空间分布特性、时间分布特性 1.频率特性：电磁干扰能量的频率分布特性 频率特性： 根据干扰的频谱宽度，可分为： 根据干扰的频谱宽度，可分为： •窄带干扰，是指主要能量频谱落在测量设备或接收机通带之 窄带干扰， 窄带干扰 内的不希望有的发射。 内的不希望有的发射。 一般只有几十Hz，最宽只有几百KHz。 一般只有几十 ，最宽只有几百 。 如调幅（AM）、调频（FM）、基本电源输出及谐波等。 如调幅（ ）、调频（ ）、基本电源输出及谐波等。 ）、调频 ）、基本电源输出及谐波等 •宽带干扰，是指能量频谱相当宽的干扰。当测量接收机在 宽带干扰，是指能量频谱相当宽的干扰。 宽带干扰 正负两个冲击脉冲带宽内调谐时， 正负两个冲击脉冲带宽内调谐时，它所引起的 • 接收机输出响应变化不超出3dB.(频谱覆盖 输出响应变化不超出3dB.(频谱覆盖2 接收机输出响应变化不超出3dB.(频谱覆盖2 • 个以上的10倍频程, 带宽可达几十至几百GHz) 10倍频程 个以上的10倍频程, 带宽可达几十至几百GHz) 一般由上升时间和下降时间很短的窄脉冲形成
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2、局部大气噪声 、 •大气中的水蒸气、沙尘、雪粒等物质撞击电子设备的天线 大气中的水蒸气、沙尘、 大气中的水蒸气 或电路，造成电荷转移或静电放电，从而引起电磁噪声。 或电路，造成电荷转移或静电放电，从而引起电磁噪声。 •电离层中的非线性现象及无线电波在大气电离层表面反射 电离层中的非线性现象及无线电波在大气电离层表面反射 条件的变化而形成的噪声。 条件的变化而形成的噪声。
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雷电放电的三个阶段 先导放电阶段：电流小、 先导放电阶段：电流小、发光微弱 主放电阶段： 电流大、时间短、 主放电阶段： 电流大、时间短、瞬时功率高 余晖放电阶段： 电流小、持续时间长， 余晖放电阶段： 电流小、持续时间长，能量较大 雷电放电的主要参数 （1）雷电电流峰值 ）
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•旋转机械干扰源：具有宽频带干扰 旋转机械干扰源： 旋转机械干扰源 •家用电器、照明器具：种类繁多、干扰源性质复杂、功率较小 家用电器、照明器具：种类繁多、干扰源性质复杂、 家用电器 •工业、科学、医疗设备：设备覆盖频率较广、功率较大 工业、科学、医疗设备：设备覆盖频率较广、 工业
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（3）陡度 ） 雷电电流随时间增大的速度，平均值 雷电电流随时间增大的速度，平均值8KA/µs，最大 ，最大50KA/µs 雷电电流的陡度越大， 雷电电流的陡度越大，雷电对电子设备的危害也越大 （4）频谱 ） • 雷电电流峰值比率的频率分布：每一个频率的电流值与雷电 雷电电流峰值比率的频率分布： 电流峰值之比的频率分布
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第二章 电磁干扰源
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第二章 电磁干扰分析 2.1 电磁干扰源的分类 2.2 自然干扰源 2.3 人为干扰源 2.4 电磁干扰源的基本性质
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2.1 电磁干扰源的分类
电磁干扰源：任何产生电磁干扰的原件、器件、设备、 电磁干扰源：任何产生电磁干扰的原件、器件、设备、 分系统、系统或自然现象。 分系统、系统或自然现象。 电磁干扰源的分类： 电磁干扰源的分类： • 按性质：自然干扰源和人为干扰源 按性质： • 按传播途径：传导干扰和辐射干扰 按传播途径： • 按干扰场的性质：电场干扰、磁场干扰、电磁干扰 按干扰场的性质：电场干扰、磁场干扰、 • 按频带宽度：宽带干扰和窄带干扰 按频带宽度： • 按幅度特性：静态干扰和瞬态干扰 按幅度特性：
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电磁干扰源
自然干扰源
人为干扰源
功能性
非功能性
雷电放电 局部大气噪声 宇宙噪声 热噪声
无线电广播 电视 无线通信 雷达 导航
输电线 电气化铁路 点火系统 开关系统 工业、 工业、医疗设备 家用电器 核电磁脉冲
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电磁干扰源的频段分类
干扰频段分类
工频及音频干扰源 甚低频干扰源 载频干扰源 射频、 射频、视频干扰源 微波干扰源
频谱
50Hz及谐波 及谐波 30KHz以下 以下 30KHz～30MHz ～ 30MHz～300MHz ～ 300MHz～100GHz ～
典型干扰源
输电线、 输电线、电力牵引系 统、有线广播 雷电放电 超高压输电线路的电 晕放电和火花放电 工业、科学、 工业、科学、医疗高 频设备 微波通信、 微波通信、卫星通信 发射机
主放电闪接于接地良好的物体时， 主放电闪接于接地良好的物体时，流经其上的入地电流峰值
雷电电流峰值、 为波头衰减系数、 雷电电流峰值、 为波头衰减系数、
为波尾衰减系数
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（2）波头、波尾时间 ）波头、 波头时间t 雷电电流从0.1Im 波头时间 1：:雷电电流从 雷电电流从 上升到0.9Im的上 上升到 升时间 约为1~4µs，平均为2.6µs ，平均为 约为 波尾时间t 雷电电流从0.1Im 波尾时间 2：:雷电电流从 雷电电流从 上升到0.9Im，又 上升到 从峰值下降到半 峰值的时间 约为20~90µs，平均为43µs ，平均为 约为 波尾时间越长， 波尾时间越长，雷电波形所含能量越大