辐射骚扰检测

了解相关的国际标准、国家标准及其要求；
掌握辐射骚扰干扰测试的方法和原理；
熟悉针对具体样品进行辐射骚扰检测的步骤与判定方
法。
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项目3 辐射骚扰检测
重点：
电磁兼容辐射骚扰检测技术的基本内容和概念;
辐射骚扰干扰测试的方法和原理；
发生永久性损坏，对于超大规模集成电路就更不用说
了。
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项目2.2 仪器配置
1、辐射发射测试的目的
EMC 设计及 EMC 问题的分析是建立在 EMC 测试的 基础上的。
测试电子、电气和机电设备及其部件的辐射发射，
包括来自所有组件、电缆及连接线上的辐射发射， 可以用来鉴定其辐射是否符合标准的要求，是否在 正常使用过程中影响同一环境中的其他设备。
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4、高频辐射骚扰类型 （5）雷击避雷针(线)时产生的辐射骚扰
在我国一般地区，年平均雷暴日为 40个。雷电流为一
非周期性冲击波，其幅值与气象、自然条件有关。在
我国实测到的雷电流幅值最大可达 200kA 以上，大多 低于100kA。 雷电流的波头和波尾时间皆为随机变量。根据实测结 果，波头大约在1～4μs左右，波长约在40μs左右。
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结论:
3. 辐射总功率 P r 与 成反比，与 f
2
2
成正比，
所以只有高频才能辐射出足够大的能量，这就
是为什么骚扰源中只有高频分量才会考虑辐射 骚扰的原因。 4. 地面场强 E e 在很大程度上决定于大地的导电 地面受骚扰小。
2.1 辐射骚扰的基础内容
2、高阻抗场与低阻抗场 远 场 区：波阻抗。
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干扰对象：两根导线似天线，接收电场和磁场。 导线的连接形式多样。
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2.1 辐射骚扰的基础内容
3、减小辐射干扰的措施
（1）辐射屏蔽；
（2）极化隔离——极化正交；
系统以外，当频率足够高时还会发射电磁波，形成辐
射骚扰。 在345kV及500kV变电所大量的实测结果表明，辐射骚 扰的频率在0.5～100MHz的范围内。
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在频率为20MHz附近的辐射电磁场强度最大。 辐射电场强度的幅值为 1～5kV/m；磁场强度的幅值为 1～5A/m。 脉冲持续时间由几纳秒至 1毫秒；上升前沿为几纳秒至 1微秒。
Il 1 2 | E r | Z 0 cos 1 ( ) 2 Kr 2 r
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单元偶极子向外辐射的总功率为:
P r
Z0
3
(
Im l

)
2
电磁波在传播过程中会受到大地的影响。在地
面的电场强度可按下公式计算:
E e
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4、高频辐射骚扰类型 （4）核电磁脉冲的辐射骚扰
核爆炸产生的巨大破坏力是人所共知的。
当地面或低空核爆炸时，强大的冲击波 ( 气流 ) 和热效
应的破坏作用居主导地位； 在电离层以外 ( 数百公里 ) 高空核爆炸所产生的电磁脉 冲对电力系统则是很大的威胁。
射电磁场。
其电场强度以极快的速度上升，上升前沿达到 20ns。 衰减时间约1μs左右。
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NEMP 在地面上的电场强度约为地面核爆炸区内场强
的l/l00～1/10。其波形可以用双指数函数表示为:
E (t ) E 0 ( e
式中 E0≈5.2×104 V/m; T2≈3.8×10-9 S。
t / T 1
ຫໍສະໝຸດ Baidu
e
t /T
2
)
T1≈6.7×10-7 S；
图1为NEMP电场强度的典型波形。
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图1 NEMP电场强度的典型波形
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率 。随 增加， E e 减小。所以，电缆靠近
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4、高频辐射骚扰类型 （2）直流换流站产生的辐射骚扰
直流换流站中的换流阀起着交流和直流相互转换的 作用。 在可控硅整流器导通瞬间，由于电流和电压的突变, 在回路中产生高频振荡，以电磁波的形式向外辐射 能量； 这种现象不仅骚扰无线电接收设备，而且骚扰换流 站内的敏感设备，如载波通信系统、计算机系统等, 是直流高压系统中的重要骚扰源。
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2.1 辐射骚扰的基础内容
1、辐射骚扰的物理模型
干扰源：向自由空间传播电磁波，其电场强度
为E （小电流，高电压） ，磁场强度
为H（大电流，低电压）。
干扰对象：两根导线似天线，接收电场和磁场。
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图5-1 单元偶极子的电场和磁场相量图
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如果把单元偶极子的中心作为直角坐标系的原 点，且 沿Z轴方向放置，如图5-1所示。当偶 极子上流过I 时，在距离为r处的电磁场强度相 量按以下公式计算:
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2.1 辐射骚扰的基础内容
C、近区场的耦合（r ＜＜λ／2π) 辐射源的近区是感应场，骚扰信号的传播没 有滞后效应, 近区骚扰场在被骚扰设备的等效天 线（导线、电缆、机壳）上产生感应电动势。 D、远区辐射场的传播
辐射源的远区是辐射场，骚扰信号以电磁波 的形式传播，传播的途径有：地面波传播、天波 传播、视距传播、反射传播和绕射传播等。
（3）距离隔离——近场区，场强与距离是反比
关系；
（4）涂吸收涂层。
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2.1 辐射骚扰的基础内容
4、高频辐射骚扰类型 （1）单元偶极子产生的电磁场辐射
为了阐明电磁辐射的基本规律，首先研究单元偶极子 产生的电磁场。 所谓单元偶极子是指一段载交流导线。尺寸远小于它 产生的电磁波的波长。
E 是由H

IlZ0
产生的
E r 是由l上电荷直接产生的
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KIl 1 2 | H | sin 1 ( ) 4r Kr
KIl 1 2 1 4 | E | Z 0 sin 1 ( ) ( ) 4 r Kr Kr
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现场实测表明，换流站产生的辐射骚扰具有很宽的频率 范围。其值可从几十千赫直到上百兆赫。 为了减少对外界的骚扰，通常换流站的阀厅都设有十分 良好的电磁屏蔽。 但是，高频电流可以经过穿墙套管传到户外母线，然后 进入电气设备以及输电线路，并通过它们向周围空间辐 射电磁波。
式中
E 60
( mV/m )

是大地导电率。
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结论:
H 与r 成反比； E 和Er 1. 近区场（r很小），
3 2
与r 成反比; 所以随r增加，H和E衰减很快。
H 和 E 与r成反比；Er 与 2. 远区场（r很大）， r 2成反比; 所以随r增加，H和E衰减变慢，远 区场中主要是H 和 E 起作用
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雷击变电站避雷针（线）时，除产生传导骚扰外，还产 生严重的辐射骚扰。 闪电放电时，其电流是随时间而非均匀变化的。一次闪 电往往由几个短脉冲放电组成。脉冲电流陡度很大,向外
辐射电磁波.
闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对
KIl 1 jKr H j (1 )e sin 4r jKr
KIl 1 1 jKr E j Z 0 [ 1 ] e sin 2 4r j K r (K r)
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1 jKr E r ( 1 )e cos 2 jKr 2r
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2.1 辐射骚扰的基础内容
辐射骚扰的传播
A、辐射骚扰的发射
① ② ③ ④ 天线辐射：广播、电视、通信、雷达，用天线辐射。 等效天线辐射：导线、传输电缆中通过高频电流， 就有天线辐射效应。 设备的电磁泄漏：例如ISM设备机壳的缝隙、孔径。 放电辐射：电晕放电、火花放电、弧光放电、辉光 放电、静电放电。
电磁波沿输电线路传播时衰减较小，可以传播相当远的
距离。 根据现场实测，在距离换流站 20多公里的直流输电线路 下面100kHz的骚扰场强约为80dB。
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4、高频辐射骚扰类型 （3）变电所开关操作产生的辐射骚扰
变电所隔离开关切合空载母线会产生高频振荡。 这种高频振荡除了通过传导、耦合方式直接骚扰二次
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核电磁脉冲 ( 又称 NEMP，即 Nuclear Electromagnetic
Pulse)的产生是一个复杂的物理过程；目前有各种不同 的解释。 有一种说法认为:当核爆炸发生在距地面数百公里以外 的高空时，射线穿过稀薄的大气层，和空气中的分子 相碰撞，由于康普顿效应的结果产生自由电子。自由 电子在地磁场的作用下作螺旋加速运动，从而产生辐
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NEMP的波及范围很广,在地面上的影响范围决定于爆炸 点的高度，最大可达几百万平方公里。 NEMP 以波的形式向地面辐射。所有裸露在地面上的金 属导体都将受到感应。架空线路和变电所受到直接影响。
由于地面场强高达每米几十千伏，所以，在架空线路及
其它接收天线上可以产生很高的感应电势。 它不仅能够击穿变电所中一次设备的绝缘，而且对二次 系统的敏感元件形成极强的电磁骚扰，甚至将其打坏。
瞬态电磁脉冲极其敏感的现代电子设备，在一定范围内
造成微电子设备的损坏、甚至引起火灾。
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闪电产生的瞬态脉冲电磁场会在空间一定范围内产生
电磁作用。它是在三维空间范围内对一切电子设备发
生作用. 在闪电通过的避雷针附近，这种空间的瞬变脉冲电磁 场的作用更加强烈些。 当闪电发出的脉冲磁场超过2.4×10-4T时，集成电路将
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2.1 辐射骚扰的基础内容
B、辐射骚扰的接收
① 天线接收。
② 等效天线接收：各种导线、电缆、机壳都 有天线效应，可以接受辐射骚扰信号。
③ 接收能力与骚扰信号的特性有关：
水平放置的天线，可以接收水平极化波骚扰信号; 垂直放置的天线，可以接收垂直极化波骚扰信号。
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电子信息工程学院 朱 斌
E-mail: 2489832893@qq.com
2014-2015 秋
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项目3 辐射骚扰检测
目标：
掌握电磁兼容辐射骚扰检测技术的基本内容和概念；
辐射骚扰检测的步骤与判定方法。
难点：
辐射骚扰干扰测试的基本内容和概念。
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一般来讲，辐射骚扰波及的范围广，传播的 距离远。 虽然辐射骚扰能量较小，但是往往对敏感度高 的二次设备产生不可忽视的骚扰， 辐射都和传导、耦合相伴而生，加强骚扰作用。