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引言
电磁干扰(EMI)通常分为两大类,传导骚扰传播和辐射发射传播。通过导体传播的电磁干扰叫做传导抗扰,通过空间传播的电磁干扰叫做辐射干扰。
常用单位
电磁干扰的单位通常用分贝来表示,分贝的原始定义为两个功率的对数比值。
用dBm来表示功率的大小,dBm是电压为1mW为0dB参考标准。1W=30dBm,10W=40dBm。
用dBuV来表示电压的大小,dBuv是电压为1uV为0dB参考标准。1V=120dBuV=0dBV
对于空间辐射干扰,常用电磁场的大小来度量,其单位是伏特/米(V/m),常用的单位是dBuV/m。
干扰及抑制
传导干扰
传导干扰:是指沿着导体传播的,所以任何导体,如导线、传输线、电感器、电容器等都是传导干扰的传输通道。形成干扰的主因有不带任何信息的噪声及带信息的无用信号。
传导干扰源按带不带信息可以分为信息传导干扰源和电磁噪声传导干扰源两类。一个带信息的信号在一个通道中是有用的信号,如果它进入别的通道中去,就是带信息的无用信号,将对别的通道形成干扰。
传导电磁干扰的途径称之为传导电磁干扰传输通道。研究电磁干扰传播问题就是研究分析干扰源和接受器之间的传输途径问题。传导干扰存在不同的耦合方式。
- 共阻抗耦合 由两个回路经公共阻抗耦合而成,干扰两是电流i,或是变化的电流di/dt
- 容性耦合 在干扰源与干扰对称之间存在分布电容而产生,干扰量是变化的电场,即变化的电压dv/dt
- 感性耦合 在干扰源与干扰对称之间存在着互感而产生,干扰两是变化的磁场,即变化的电流,di/dt。 当信号沿传输线传播时,信号路径与返回路径之间将产生电场,围绕在信号路径和返回路径周围也有磁场,这些延伸出去的场称为边缘场。
- 变化的电场产生感应电流,变化的磁场产生感应电压,当一个静态网络的布线进入另一网络动态网络的边缘场时,动态网络上的信号电压和电流发生变化,这种两个网络之间通过场相互作用被称做耦合,分为容性耦合和感性耦合,把耦合电容和耦合电感分别称做互容和互感。
共阻抗耦合干扰抑制方法
- 让彼此的两个回路电流彼此无关。信号相互独立,避免电路的连接,以避免形成电路性耦合。
- 限制耦合阻抗。使得耦合阻抗愈低愈好,当耦合阻抗趋近于零,称为电路去耦。为了时耦合阻抗低,必须使得导线的电阻及电感尽可能的小。
- 电路去耦。在各个不同的电流回路之间仅存在唯一的一点作电的连接,在这一点就不可能流过电路性干扰电流,于是达到电流回路间电路去耦的目的。
- 隔离。信号传输设备和大功率电器之间,采用隔离技术。
容性耦合干扰抑制方法
- 干扰源系统的电气参数应使电压变化幅度和变化率尽可能地小;
- 被干扰系统应尽可能地设计成低阻;
- 两个系统的耦合部分的布置应使得耦合电容尽量小。例如电线、电缆系统,则应使其间距尽量大,导线短,避免平行走线;
- 可对干扰源的干扰对象进行电磁屏蔽,屏蔽的目的在于切断干扰源的导体表面和干扰对象的导体表面的电力线通路,使得耦合电容很小;
感性耦合耦合干扰抑制方法
- 干扰源的电气参数应使电流变化的速率和幅度尽可能的小;
- 被干扰系统因该具有搞阻抗;
- 减小两个系统的互感,为此让导线尽可能短,间距尽可能的大,避免平行走线,采用双线结构时应缩小电流回路所围成的面积;
- 对于干扰源或干扰对象设置磁屏蔽,以抑制干扰磁场。
- 采用平衡措施,使得干扰磁场以及耦合的干扰信号大部分相互抵消。如使被干扰导线环在干扰场中的放置方式处于切割磁力线最小(环方向与磁力线平行),则耦合的干扰信号最小;另外如将干扰源导线平行绞合,可将干扰电流产生的磁场相互抵消。
空间干扰
近场和远场
干扰通过空间传输的本质是干扰源的电磁能量以场的形式向四周空间传播。
场可分为近场和远场。近场又称感应场,远场又称辐射场。判断其远场近场的准则是以离场源的的距离r来判定的。
我们常用波阻抗来描述电场和磁场的关系,波阻抗定义为
在远场区电场和磁场方向垂直并且都和传播方向垂直称为平面波,电场和磁场的比值称为固定值,为Zo=120Π=377Ω。下图为波阻抗和距离的关系。
减小辐射干扰的措施主要有
- 辐射屏蔽;在干扰源和干扰对象之间放金属屏蔽物,以阻挡干扰的传播。
- 极化隔离;干扰源和干扰对象之间在布局上采取极化隔离措施。即一个为垂直极化时,另一个为水平极化,以减小其间的耦合。
- 距离隔离;拉开干扰源和被干扰对象的距离,这是由于只在近场区场量强度与距离成平方或立方比例,当距离增大时,场衰减很快。
- 涂层吸收法,被干扰对象有时可涂敷一层电磁波吸收的材料,以减小其干扰。