电磁场对导线耦合的干扰分析汇总.

•根据统计资料，在飞机上有20%的电磁干扰是由 电磁辐射引起的，而有60%的干扰却是经由导线 耦合发生的。由此可见电磁场对导线的耦合干扰 是一种多发的、潜在危害大的干扰模式。
•
通常，在一个封闭系统中，像汽车、坦克、飞机、导弹、 卫星和舰船等物体内部装载有很多的电气和电子设备，如 电源、仪表、通讯、导航、控制操纵等设备。它们大多数 装在金属壳的盒子中，这样既可提高整体强度，又可加强 电磁防护。因此电磁波直接由盒体进入内部，往往因场强 较弱而不易造成危害。但是这些设备的外引连用电缆却直 接暴露在电磁场的作用之下，经过场对线的激励，感应较 强的干扰能量，然后再沿导线传导进入设备电路造成危害。 这是一种“魔术师”般的迂回干扰方式，经常会引起两个 毫不相干的设备发生干扰。从电路原理上很难找到相互联 系，因而场对线干扰过程的分析有助于电磁兼容设计和防 护。
电磁场对导线耦合的干扰分析
刘曼霞（1502202010） 刘晓倩（15022Fra Baidu bibliotek2011）
内容
• • • •
5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4
电磁场对线干扰的类型 电磁场对线的感应耦合 高频辐射场对导线的干扰 孔缝泄露场对导线的感应耦合
•在实际工作中有许多电磁干扰都是通过电磁场 对导线的耦合途径发生的，不过由于它的耦合机 理比较复杂，干扰的传播比较隐蔽，经常不被人 们注意。
图2：电磁场对导线激励的干扰分析
在这样的导线中，如果附近出现较强的电场或磁场作用， 可能引起两种感应电压：一种是由导线与蒙皮(系统地)构 成的闭合回路，产生感应电压U C ，如图3所示。另一种是 两根导线和设备电路构成的回路，产生感应电压U D 。如图 4所示。
图3：平面波对回路的共模耦合示意图
图4：平衡传输系统的差模耦合示意图
•
• 因此对导线产生干扰的电磁场从来源上可分为两类：一类 是封闭系统内部的辐射场；另一类是孔缝泄露场。从干扰电磁 波的特性上主要分为连续波时变场和脉冲波瞬态场。
图1：场线耦合的多种组合方式
5.3.2 场对线的感应耦合
在装有许多设备的系统中，设备A和设备B通过两根平行导 线连接构成回路，如下图2所示，这是最常见的设备之间的连 线方式。在每个设备内部电路中都有作基准参考电位的地线， 它一般通过低阻抗导线与设备盒壳体相连。如在飞机、导弹等 飞行器中，为了防止静电放电和雷击必须把所有的设备盒体通 过搭接线与飞机等壳体蒙皮相连接。构成设备之间的共地回路。
图7：含分布电压源的微分段dz的等效参数
图9平行xoy平面的不同入射方向的电磁波
5.3.4孔缝泄漏场对导线的感应耦合
式中 为入射波与Z轴的夹角， cos 1 当 =0时， r s xs sin cos y sin sin
0
0
0
s
它是缝孔表面任意场点到 Z>0空域观察点P的距离；S 为孔缝表面积 S a b ；λ 为入射平面波的波长，k为 入射平面波波数。
Z 波阻抗
c
感应电压在两根导线中产生方向相同、大小和相位相同的电 流I1和I2 ，则感应电压成为共模电压。这种场对闭合回路导线 的耦合称为共模耦合。 感应电压在两根导线中产生方向相反、大小相等的电流， 则感应电压称为差模电压。这种场对闭合回路导线的耦合称为差 模耦合。共模耦合和差模耦合的等效电路如图5所示。
s
w
L
平衡电路原理图
在平衡线路中差模耦合电压主要取决于两平行导线所围 的面积 l d和电磁场的频率f。在f和l一定的情况下应尽量 减小两线的间距d，常见的方法是采用双绞线。 在不平衡线路中，差模电压主要取决于两导线所构成的 回路中的阻抗不对称程度。
5.3.3 高频辐射场对导线的干扰
图6：平面波激励的分布电压源
5.3.1 场对线干扰的类型
• 封闭系统内部电磁“污染”源主要来自于系统内部的高频 电路、高速数字电路和瞬间电路的电磁辐射。这些干扰源 使系统内局部空间区域电磁场强度增大，导致该区域内的 电缆导线收到激励而感应产生电流。这是一种来自内部电 磁发射的场对线干扰的模式。 另一种场对线干扰模式，其干扰源来自系统外部的电磁发 射。由于封闭系统都有比较完整而坚固的壳体防护，对外 界电磁波有相当良好的屏蔽作用，例如舰船、坦克有较厚 的钢板外壳，飞机、火箭由铝合金的外壳，它们都可以防 止电磁波直接入射。一般情况下，入射电磁波经过壳体的 反射和吸收损耗，能透入壳体内部的已很少。实验表明， 飞机蒙皮的屏蔽效能可以达到60dB—80dB以上。但是在封 闭壳体上，难免会有开口、门窗、孔缝等不连续的结构。 从这些孔洞缝隙泄露进入壳体内部的电磁场是十分严重的 干扰它们往往不容易引起人们的重视。
图5：共模电压与差模电压示意图
在单位电场强度作用下，回路中产生的共模电压随频率变化 的特性如图下所示
单位电场在回路中产生的电压与频率关系
平衡电路原理如图 所示。其中两根导线所 在的回路的阻抗完全对 称。然而两个回路中导 线阻抗 R 和内阻 Z ，负 载阻抗 R 不可能做到完 全对称，因此再平衡电 路中仍有微弱的共模电 压。
带有长条缝隙的导电平面