辐射干扰源的数学模型
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 测量
为了验证前面介绍的低阻抗辐射源的理论模型，在开阔测试 场地对一缝隙辐射源进行计算和测量。首先测量器场地的背景电 磁噪声，在空白的频谱间隔处选择实验频率，选择合适的频率。
• 实验装置
利用天线和测量接收机可以直接测量远区辐射场强，分别测 量水平极化波场强和垂直极化波场强
4.验证辐射干扰源数学模型的可行性
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
• 在相位项中
R11 R R21 R11 O11 A21 R l sin cos Ri1 R11 (i 1)O11 Ai1 R (i 1)l sin cos R12 R11 O11 A12 R w sin sin R1 j R11 (i 1)O11 A1 j R ( j 1) w sin sin Rij R (i 1)l sin cos ( j 1) w sin sin
2.基本辐射干扰源数学模型的建立
所有的电磁辐射干扰源按辐射形式可归纳为两大类：基本形式和 标准形式。 • 基本形式，包括电偶极子（电流元）和磁偶极子（磁流元）辐射 （1）电偶极子辐射数学模型
Ile 1 H jk sin 4r r Idl e jkr 1 Er j 2 jk cos 20 r r jk 1 2 E j sin k 40 r r r2 x Idl e
2 kr 1 有： • 其中 S a ，对于贴近场，
SI0 cos Hr 2 (r 2 a 2 ) 3 2
SI0 sin H 4 (r 2 a 2 ) 3 2
3r 2 2 r 2 a2
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
U m是缝隙的波腹电压， Et 是缝隙波腹处的切向电场 • 其中 U m WE t ， 由Et Z 0 H t 可得：
120 WH t cos(kl cos ) cos kl r sin 由缝隙腹处的切向磁场可计算远区辐射电场 E 。 E
•
4.验证辐射干扰源数学模型的可行性
• 贴近场可以得到 H r 或 H ，由上两式可以算出等效电流 I 0 ，再由 等效磁偶极子的远区场表达式（12）式即可计算远区的辐射场：
E Z 0 I 0 kS sin 2r
• 同样机箱上的缝隙或孔径，可以看成是许多等效磁偶极子组成的 直线阵或平面阵，也可导出远区总辐射场： m n Z 0 kS E sin I ij e jk (i 1) d sin cos ( j 1) d sin sin 2r i 1 j 1 • 对于缝隙辐射，n=1
• 经过分析近似计算有：
A
0 I 0 a jkr 2 e jk ( r r ) A e cosda 0 4 r
0 rSI0 sin 1 2 2 4 (r 2 a 2 ) r a
jkr e a 2 2 r a jkr
• 结论 低阻抗辐射源模型包括孔径辐射源模型、等效磁偶极子模型 和缝隙辐射源模型。 对于较大的孔径，可利用孔径辐射源模型和等效磁偶极子模 型计算、预测远区的辐射场强； 对于缝隙辐射，也可利用缝隙辐射源模型。从计算结果(包 括近场测量)和测量结果来看，利用孔径辐射源模型和等效磁偶极 子模型计算、预测远区辐射场强的误差小一些(小于2．5 dB)，可 满足电磁环境预测的要求。 计算结果和测量结果的误差与测量误差(包括近场测量误差 和远区场测量误差)有关，也与地面反射的影响、近区场的影响等 因素有关。
电磁兼容原理与设计
辐射干扰源的数学模型
姓名：康伦 指导老师：李志勇
时间：二零一二年六月
目录
1.建立辐射干扰源数学模型的意义和内容 2.基本辐射干扰源数学模型的建立 3.辐射干扰源数学模型在工程中的分析 4.验证辐射干扰源数学模型的可行性
1.建立辐射源数学模型的意义和内容
• 建立和完善辐射干扰源的数学模型是电磁干扰预测与 分析的必要工作，需要我们深入的研究。 • 进行电磁环境预测要解决的关键问题之一是建立实用 的电磁辐射源的数学模型，本文首先介绍辐射干扰源 的基本形式，然后利用基本形式分析实际工程中复杂 的辐射源，同时介绍了几种基于贴近场测量技术的低 阻抗辐射源模型，可用于技术、预测各种仪器、设备 机箱的电磁泄漏对远区场的影响。 • 通过试验验证利用近场测量技术与理论模型计算结果 相差小于标准误差，可以满足电磁环境预测的要求。
E
H x Z H lw(1 cos ) 0 x lw(1 cos ) 4r 2r
(1)
其中H x 是孔径面上的切向磁场，为 矢径OM孔径法线的夹角，r是孔径的中 2f ,是空间波阻抗。 心到M点的距离，
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
• 机箱上的缝隙或孔径，可以看成是许多均匀照射孔径组成的 直线阵或平面阵，每个小孔径的长 l L m ，宽w W n ，m、n分别 是沿孔径长、宽方向上等分的个数，由（1）式，第i j个小孔径在 远区产生的辐射场为： Z 0 H x ij （2） Eij lw(1 cos )
将以上关系代入（3）式中可得：
m n Z0 E lw(1 cos ) H xij e jk[(i 1)l sin cos ( j 1) w sin sin ] 2R应用
• 2.等效磁偶极子辐射源模型 • 图中所示为一个等效磁偶极子，半径为a，电流为，空间某一场点 P与O点的距离为r，等效磁偶极子在P点产生的矢量磁位：
y
Ia 2 jkr 1 Hr e jk cos 2r 2 r 0 Ia2 jkr j E e k sin 4r r
a I0 z
x
式子中a——磁偶极子的半径（m）
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
在此介绍三种基于贴近场技术的低阻抗辐射源模型，孔径辐射源模型、等效磁 偶极子模型和缝隙辐射模型： • 1.孔径辐射源模型 • 设一均匀照射孔径，长为l ，宽为w ，在远区产生的辐射场为 ：
jkr
l
jkr
z
l
E
E
Er
r
y
I
2.基本辐射干扰源数学模型的建立
（2）磁偶极子辐射数学模型 电子设备中的金属板上的孔、缝隙、小槽或者导线圆环等，具有这 些形状的辐射源是以磁偶极子的形式出现的。磁偶极子是面积与电磁波 的波长相比足够小的电流环。磁偶极子在球坐标表示为：
H Ia 2 jkr 1 jk e k 2 sin 2 4r r r
2rij
整个孔径可近似为等相位面，在远区产生的辐射场为：
E E11 E12 Eij Emn Eij
i 1 j 1 m n
（ 3）
在求和运算中，对于远区场点，在振幅相中：
r11 r12 r13 rij rmn R
11 12 13 ij mn
E
m Z 0 kS sin I i e jk ( i 1) d sin cos 2r i 1
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
• 设在无限大导体平板上有一个缝隙，长为2 L ，宽为 W ，在远区产 生的电场： 120 U m cos(kl cos ) coskl e jkr E j a Z0 sin r
为了验证前面介绍的低阻抗辐射源的理论模型，在开阔测试 场地对一缝隙辐射源进行计算和测量。首先测量器场地的背景电 磁噪声，在空白的频谱间隔处选择实验频率，选择合适的频率。
• 实验装置
利用天线和测量接收机可以直接测量远区辐射场强，分别测 量水平极化波场强和垂直极化波场强
4.验证辐射干扰源数学模型的可行性
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
• 在相位项中
R11 R R21 R11 O11 A21 R l sin cos Ri1 R11 (i 1)O11 Ai1 R (i 1)l sin cos R12 R11 O11 A12 R w sin sin R1 j R11 (i 1)O11 A1 j R ( j 1) w sin sin Rij R (i 1)l sin cos ( j 1) w sin sin
2.基本辐射干扰源数学模型的建立
所有的电磁辐射干扰源按辐射形式可归纳为两大类：基本形式和 标准形式。 • 基本形式，包括电偶极子（电流元）和磁偶极子（磁流元）辐射 （1）电偶极子辐射数学模型
Ile 1 H jk sin 4r r Idl e jkr 1 Er j 2 jk cos 20 r r jk 1 2 E j sin k 40 r r r2 x Idl e
2 kr 1 有： • 其中 S a ，对于贴近场，
SI0 cos Hr 2 (r 2 a 2 ) 3 2
SI0 sin H 4 (r 2 a 2 ) 3 2
3r 2 2 r 2 a2
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
U m是缝隙的波腹电压， Et 是缝隙波腹处的切向电场 • 其中 U m WE t ， 由Et Z 0 H t 可得：
120 WH t cos(kl cos ) cos kl r sin 由缝隙腹处的切向磁场可计算远区辐射电场 E 。 E
•
4.验证辐射干扰源数学模型的可行性
• 贴近场可以得到 H r 或 H ，由上两式可以算出等效电流 I 0 ，再由 等效磁偶极子的远区场表达式（12）式即可计算远区的辐射场：
E Z 0 I 0 kS sin 2r
• 同样机箱上的缝隙或孔径，可以看成是许多等效磁偶极子组成的 直线阵或平面阵，也可导出远区总辐射场： m n Z 0 kS E sin I ij e jk (i 1) d sin cos ( j 1) d sin sin 2r i 1 j 1 • 对于缝隙辐射，n=1
• 经过分析近似计算有：
A
0 I 0 a jkr 2 e jk ( r r ) A e cosda 0 4 r
0 rSI0 sin 1 2 2 4 (r 2 a 2 ) r a
jkr e a 2 2 r a jkr
• 结论 低阻抗辐射源模型包括孔径辐射源模型、等效磁偶极子模型 和缝隙辐射源模型。 对于较大的孔径，可利用孔径辐射源模型和等效磁偶极子模 型计算、预测远区的辐射场强； 对于缝隙辐射，也可利用缝隙辐射源模型。从计算结果(包 括近场测量)和测量结果来看，利用孔径辐射源模型和等效磁偶极 子模型计算、预测远区辐射场强的误差小一些(小于2．5 dB)，可 满足电磁环境预测的要求。 计算结果和测量结果的误差与测量误差(包括近场测量误差 和远区场测量误差)有关，也与地面反射的影响、近区场的影响等 因素有关。
电磁兼容原理与设计
辐射干扰源的数学模型
姓名：康伦 指导老师：李志勇
时间：二零一二年六月
目录
1.建立辐射干扰源数学模型的意义和内容 2.基本辐射干扰源数学模型的建立 3.辐射干扰源数学模型在工程中的分析 4.验证辐射干扰源数学模型的可行性
1.建立辐射源数学模型的意义和内容
• 建立和完善辐射干扰源的数学模型是电磁干扰预测与 分析的必要工作，需要我们深入的研究。 • 进行电磁环境预测要解决的关键问题之一是建立实用 的电磁辐射源的数学模型，本文首先介绍辐射干扰源 的基本形式，然后利用基本形式分析实际工程中复杂 的辐射源，同时介绍了几种基于贴近场测量技术的低 阻抗辐射源模型，可用于技术、预测各种仪器、设备 机箱的电磁泄漏对远区场的影响。 • 通过试验验证利用近场测量技术与理论模型计算结果 相差小于标准误差，可以满足电磁环境预测的要求。
E
H x Z H lw(1 cos ) 0 x lw(1 cos ) 4r 2r
(1)
其中H x 是孔径面上的切向磁场，为 矢径OM孔径法线的夹角，r是孔径的中 2f ,是空间波阻抗。 心到M点的距离，
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
• 机箱上的缝隙或孔径，可以看成是许多均匀照射孔径组成的 直线阵或平面阵，每个小孔径的长 l L m ，宽w W n ，m、n分别 是沿孔径长、宽方向上等分的个数，由（1）式，第i j个小孔径在 远区产生的辐射场为： Z 0 H x ij （2） Eij lw(1 cos )
将以上关系代入（3）式中可得：
m n Z0 E lw(1 cos ) H xij e jk[(i 1)l sin cos ( j 1) w sin sin ] 2R应用
• 2.等效磁偶极子辐射源模型 • 图中所示为一个等效磁偶极子，半径为a，电流为，空间某一场点 P与O点的距离为r，等效磁偶极子在P点产生的矢量磁位：
y
Ia 2 jkr 1 Hr e jk cos 2r 2 r 0 Ia2 jkr j E e k sin 4r r
a I0 z
x
式子中a——磁偶极子的半径（m）
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
在此介绍三种基于贴近场技术的低阻抗辐射源模型，孔径辐射源模型、等效磁 偶极子模型和缝隙辐射模型： • 1.孔径辐射源模型 • 设一均匀照射孔径，长为l ，宽为w ，在远区产生的辐射场为 ：
jkr
l
jkr
z
l
E
E
Er
r
y
I
2.基本辐射干扰源数学模型的建立
（2）磁偶极子辐射数学模型 电子设备中的金属板上的孔、缝隙、小槽或者导线圆环等，具有这 些形状的辐射源是以磁偶极子的形式出现的。磁偶极子是面积与电磁波 的波长相比足够小的电流环。磁偶极子在球坐标表示为：
H Ia 2 jkr 1 jk e k 2 sin 2 4r r r
2rij
整个孔径可近似为等相位面，在远区产生的辐射场为：
E E11 E12 Eij Emn Eij
i 1 j 1 m n
（ 3）
在求和运算中，对于远区场点，在振幅相中：
r11 r12 r13 rij rmn R
11 12 13 ij mn
E
m Z 0 kS sin I i e jk ( i 1) d sin cos 2r i 1
3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用
• 设在无限大导体平板上有一个缝隙，长为2 L ，宽为 W ，在远区产 生的电场： 120 U m cos(kl cos ) coskl e jkr E j a Z0 sin r