電磁騷擾的傳輸途徑

1、電磁騷擾的傳輸途徑第1頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五騷擾源與敏感設(shè)備間的耦合途徑第2頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五外界電磁騷擾進(jìn)入電子設(shè)備并干擾其中的敏感電路的途徑有：(1) 電子設(shè)備的接收天線，以及具有天線效應(yīng)的輸入、輸出饋線和設(shè)備外殼（即開的孔、縫隙是天然的電磁波通道）；(2) 經(jīng)有輸電線及其配電線進(jìn)入電子設(shè)備的電源系統(tǒng)，并以傳導(dǎo)耦合的方式到達(dá)敏感器；(3) 上述饋線、機(jī)殼和配電線在輻射來自外界或設(shè)備本身泄漏的電磁波，并由該設(shè)備的天線所接收。第3頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五第1節(jié) 共模騷擾和差模騷擾第4頁，共55頁，

2、2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五電磁騷擾源對設(shè)備的干擾分為共模騷擾和差模騷擾第5頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五一、共模騷擾共模騷擾表現(xiàn)為出現(xiàn)在每個信號線上的對地騷擾電壓相等。共模騷擾由信號線和地線之間的共模噪聲電流引起。共模電流本身不會對電路產(chǎn)生影響，只有當(dāng)共模電流轉(zhuǎn)換為差模電流，才會對電路產(chǎn)生影響。共模電流大小近似相等方向相同第6頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五共模騷擾的產(chǎn)生VICMICMVICM第7頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五產(chǎn)生共模電流的原因外界電磁場在所有信號線上感應(yīng)出等幅同相的電壓，該電壓產(chǎn)生共模電流；電

3、纜兩端所接的地電位不同引起地電壓差，該電壓產(chǎn)生共模電流；信號線與地之間存在電位差，該電位差引起共模電流；靜電感應(yīng)。第8頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五二、差模干擾差模干擾作用時，干擾電壓差動地出現(xiàn)在兩個信號線之間，與所加信號相同的方式存在于信號電路中。差模電流和信號電流往返路徑一致，很難消除。差模電流大小相等，方向相反第9頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五產(chǎn)生差模電流的原因外界電磁場在信號線和信號地線之間直接感應(yīng)出差模電流；來自電網(wǎng)中其它設(shè)備的干擾電流，如感性負(fù)載的通斷；共模電流轉(zhuǎn)換為差模電流。第10頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期

4、五共模和差模電流的區(qū)分 電流鉗工作原理和結(jié)構(gòu)第11頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五三、共模干擾和差模干擾擾的轉(zhuǎn)換通常由于電路結(jié)構(gòu)的不平衡，共模騷擾電流會轉(zhuǎn)換為差模騷擾電流。第12頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五第2節(jié) 公共阻抗耦合第13頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五傳導(dǎo)耦合是指干擾源的電磁能量以電壓或電流的形式通過金屬導(dǎo)線、電阻、電容及電感而耦合至弱電系統(tǒng)。它又可分為公共阻抗耦合、電感性耦合和電容性耦合。耦合電磁裝置或系統(tǒng)與其它系統(tǒng)間的無意的相互作用和影響可以用“耦合”來描述。第14頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5

5、分，星期五第15頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五一、公共阻抗耦合公共阻抗耦合是由于騷擾源與受害者共用一個線路阻抗而產(chǎn)生的。共用電源線時稱為共電源阻抗耦合，共用地線時稱為共地阻抗耦合。共電源阻抗耦合第16頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五當(dāng)兩個或多個電路共用地線時，將產(chǎn)生共地線阻抗耦合。一個電路的電流通過公共地線阻抗在另一個電路上出現(xiàn)干擾電壓。共地線阻抗耦合第17頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五公共阻抗耦合-地線問題電路1電路2地電流1地電流2公共地阻抗V改進(jìn)1改進(jìn)2第18頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五第19

6、頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五第20頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五第3節(jié) 近場耦合第21頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五近場和遠(yuǎn)場區(qū)分：第22頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五電感性耦合和電容性耦合-導(dǎo)線之間的串?dāng)_MCICICILILRSRLR2GR2LmVGIGVS第23頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五1. 容性耦合容性耦合：導(dǎo)體上的交流電壓產(chǎn)生電場，這個電場與臨近的導(dǎo)體耦合，并在其上感應(yīng)出電壓。感應(yīng)電壓為：式中，CC 是耦合電容，Zin 是敏感電路的對地阻抗。CC 的值與導(dǎo)體之間

7、距離、有效面積以及有無電屏蔽材料有關(guān)。容性耦合隨導(dǎo)體間的距離增加而減小近似公式第24頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五為兩根平行導(dǎo)體之間的電容耦合及其等效電路低頻高頻精確公式第25頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五電容性耦合的抑制措施針對干擾源和被干擾對象減小干擾源的電壓變化的幅度和速率被干擾對象具有低阻抗和高信噪比兩個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)盡量緊湊，在空間上彼此隔開針對減小電容耦合的措施導(dǎo)線盡量短、間隔盡量大、避免平行走線采用電屏蔽采用對稱性結(jié)構(gòu)（多芯導(dǎo)線相互絞合），抵消耦合的干擾信號第26頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五屏蔽層接地屏蔽電纜減

8、小容性耦合第27頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五對稱性結(jié)構(gòu)抑制電容性干擾第28頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五2、感性耦合感性耦合：當(dāng)一個回路的電流變化時會產(chǎn)生磁場，這個磁場將與臨近的導(dǎo)體耦合，在其上感應(yīng)出電壓。感應(yīng)電壓的幅值與回路面積成正比。感應(yīng)電壓為：式中，M為互感，取決于騷擾源和受害電路的環(huán)路面積、方向、距離，以及兩者之間有無磁屏蔽。第29頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五互電感定義與計(jì)算定義： 自感L 1 / I1 ， 互感 M 12 / I1 1 是電流I1在回路1中產(chǎn)生的磁通， 12 是電流I1在回路2中產(chǎn)生的磁通回路

9、1回路2aba M = （ / 2 ）lnb2/（b2- a2）*l第30頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五MRL2Rs2R1RR2R1I1VNI1VNV1V1兩根平行導(dǎo)體之間的電感耦合及其等效電路低頻高頻第31頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五電感性耦合的抑制措施針對干擾源和被干擾對象減小干擾源的電流變化的幅度和速率被干擾對象具高阻抗和高信噪比兩個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)盡量緊湊，在空間上彼此隔開針對減小電感耦合的措施導(dǎo)線盡量短、間隔盡量大、避免平行走線、減小電流回路所圍成的面積采用磁屏蔽（使用屏蔽電纜）采用結(jié)構(gòu)平衡措施（雙絞線，磁場去耦合）第32頁，共55頁，20

10、22年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五接收雙絞線對磁場耦合的影響第33頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五屏蔽電纜減小感性耦合屏蔽層兩端不接地屏蔽層兩端接地ffsh第34頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五3. 感性-容性耦合模型時域頻域第35頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五感性-容性頻域耦合模型計(jì)算公式耦合系數(shù)第36頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五 磁場和電場耦合的等效電路之間的差異決定了電路負(fù)載電阻的變化引起的結(jié)果是不同的。電場耦合隨RL增加而增大，而磁場耦合隨RL增加而減小。 磁場耦合對低阻抗電路的影響更大，而

11、電場耦合對高阻抗電路影響更大。結(jié) 論第37頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五第4節(jié) 輻射（遠(yuǎn)場）耦合第38頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五輻射耦合：當(dāng)距離干擾源為遠(yuǎn)場強(qiáng)時，干擾以空間電磁波的形式耦合到受感器，這種傳輸方式稱為輻射耦合。第39頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五一、差模輻射電纜中兩根靠近的導(dǎo)線傳輸差模(去和回)信號電流。輻射場可以耦合到這個系統(tǒng)，并在兩根電線之間產(chǎn)生差模干擾；同樣，差模電流自身產(chǎn)生輻射場。地參考面(可以是設(shè)備外部，也可以是設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu))在耦合中不起作用。第40頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5

12、分，星期五差模電流輻射模型第41頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五有反射面存在時，上述預(yù)測公式為：自由空間時，上述預(yù)測公式為：差模電流輻射模型應(yīng)用條件：第42頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五差模輻射分析根據(jù)發(fā)射限值設(shè)計(jì)最大環(huán)路面積環(huán)路電流的確定方法脈沖信號產(chǎn)生的輻射諧波電流頻譜包絡(luò)差模輻射頻譜包絡(luò)時鐘頻率與上升沿時間對最大輻射發(fā)射的影響第43頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五0+10+20+30+40+50+60+70+116.9 36.7 39.3 36.5 13.435.639.3 37.4 326.4 37.7 39.2 35

13、 19.436.939.3 36.3 530.7 38.5 38.9 33 27.337.939.2 34.7 733.4 39 38.4 30.1 31.238.638.8 32.6 935.339.337.625.433.83938.329.5例題： F=6MHz，tr=4nS,A=10cm2, I=35mA ,d=3m， Emax第44頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五第45頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五差模發(fā)射幅度頻譜第46頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五控制差模輻射的方法減小差模電流的大??；減小電流信號的頻率或電流的諧

14、波分量；減小環(huán)路面積；利用去耦電容減小環(huán)路面積對于數(shù)字信號，盡量增大信號的上升沿時間。第47頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五二、共模輻射 共模電流可以由外部電磁場耦合到由電纜、地參考面和設(shè)備與地連接的各種阻抗形成的回路中，然后引起共模輻射。 共模電流也可以由地參考點(diǎn)和電纜之間的噪聲電壓引起，然后產(chǎn)生輻射發(fā)射。第48頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五共模輻射可以用電短電流元天線來模擬。其輻射電場的大小與單極天線長度l、共模電流I和距離r有關(guān)，其近似預(yù)測公式(自由空間）為：應(yīng)用條件：第49頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五共模發(fā)射幅度頻譜第50頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五共模輻射需考慮的頻率范圍共模輻射比差模輻射更難控制共模輻射決定著產(chǎn)品的整體發(fā)射性能減小共模輻射的主要方法是減小共模電流大多數(shù)減小差模輻射的方法也適用于減小共模輻射。第51頁，共55頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)5分，星期五控制共模輻射的方法減小電流減小地