第2講電磁騷擾傳輸機(jī)理

第2講電磁騷擾傳輸機(jī)理《電磁兼容基礎(chǔ)》Agenda電磁騷擾耦合途徑電磁輻射理論基礎(chǔ)輻射耦合傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論傳導(dǎo)耦合騷擾源對敏感設(shè)備的騷擾模式傳導(dǎo)耦合

傳導(dǎo)傳輸必須在干擾源和敏感器之間有完整的電路連接，干擾信號沿著這個連接電路傳遞到敏感器，產(chǎn)生干擾。輻射耦合

輻射傳輸是以電磁波的形式傳播，干擾能量按電磁場的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。1電磁騷擾耦合途徑耦合途徑？1電磁騷擾耦合途徑不同學(xué)術(shù)觀點(diǎn)對耦合途徑的劃分容空間輻射電磁波交變電場交變磁場

2電磁輻射理論基礎(chǔ)2電磁輻射理論基礎(chǔ)

麥克斯韋方程組法拉第定律廣義的安培定律廣義的電場高斯定律磁場的高斯定律電流連續(xù)性方程2電磁輻射理論基礎(chǔ)

基本參數(shù)1.場物理量電場強(qiáng)度電通量密度磁場強(qiáng)度磁通量密度2電磁輻射理論基礎(chǔ)

基本參數(shù)2.源物理量體電流密度體電荷密度2電磁輻射理論基礎(chǔ)

麥克斯韋方程組法拉第定律廣義的安培定律廣義的電場高斯定律磁場的高斯定律電流連續(xù)性方程2電磁輻射理論基礎(chǔ)

麥克斯韋方程組法拉第定律廣義的安培定律廣義的電場高斯定律磁場的高斯定律電流連續(xù)性方程2電磁輻射理論基礎(chǔ)

本構(gòu)關(guān)系：媒質(zhì)的介電常數(shù)，單位F/m：媒質(zhì)的磁導(dǎo)率，單位H/m：媒質(zhì)的電導(dǎo)率，單位S/m線性、各向同性媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系2電磁輻射理論基礎(chǔ)

邊界條件媒質(zhì)1媒質(zhì)2邊界靜態(tài)情況下的兩種半無限媒質(zhì)之間的交界面S2電磁輻射理論基礎(chǔ)

邊界條件2電磁輻射理論基礎(chǔ)

時諧場

在時變電磁場中，如果場源以一定的角頻率隨時間呈時諧（正弦或余弦）變化，則所產(chǎn)生的電磁場也以同樣的角頻率隨時間呈時諧變化。這種以一定角頻率變化的電磁場，稱為時諧電磁場或正弦電磁場。2電磁輻射理論基礎(chǔ)

時諧場3輻射耦合

電磁輻射當(dāng)一個地方的電流或電荷隨時間變化時，就有一部分電磁能量進(jìn)入周圍空間，這種現(xiàn)象稱為電磁輻射產(chǎn)生電磁波的輻射源最簡單的方式就是電偶極子與磁偶極子；實(shí)際輻射源都可看成由許多偶極子組成，所產(chǎn)生的電磁波也就是這些偶極子輻射電磁波的合成。電偶極子一段長度比電磁波波長小得多的載流導(dǎo)線3輻射耦合電偶極子3輻射耦合磁偶極子一個半徑a遠(yuǎn)小于波長的小環(huán)形載流導(dǎo)線可看成是磁偶極子3輻射耦合磁偶極子3輻射耦合3輻射耦合近場與遠(yuǎn)場遠(yuǎn)近場的劃分是根據(jù)兩類基本源的場隨1/r（r為場點(diǎn)至源點(diǎn)的距離）的變化而確定的，為遠(yuǎn)、近場的分界點(diǎn)，兩類源在遠(yuǎn)近場的場特征及傳播特性均有所不同。電偶極子場的波阻抗大于磁偶極子場的波阻抗。前者是容性高阻抗場，電磁場分布易受周圍低阻抗物體影響。后者是感性低阻抗場，不易受外界影響；

電磁場能量在r的方向作往返振蕩；電偶極子場電場強(qiáng)度按1/r3的規(guī)律減小，磁場強(qiáng)度按1/r2的規(guī)律減小。磁偶極子場的磁場強(qiáng)度按1/r3的規(guī)律減小，電場強(qiáng)度按1/r2的規(guī)律減?。唤鼌^(qū)電磁場的特點(diǎn)3輻射耦合遠(yuǎn)場區(qū)中電磁場只有兩個互相垂直的場強(qiáng)分量，在傳播方向上沒有場強(qiáng)分量，因此稱為平面電磁波。電場分量和磁場分量在空間上相互垂直，在時間上同相位。在幅值上相比等于常數(shù)377。在遠(yuǎn)場區(qū)中，電場與磁場的強(qiáng)度分布與距場源的距離r成反比的減小?？梢娫谳椛鋱鲋校瑘鰪?qiáng)變化不像感應(yīng)場中對距離r那么敏感。遠(yuǎn)區(qū)電磁場的特點(diǎn)3輻射耦合波阻抗與騷擾源的距離3輻射耦合3輻射耦合能量流3輻射耦合電偶極子的近場能量主要為電場分量，可忽略磁場分量；磁偶極子的近場能量主要為磁場分量，可忽略電場分量；兩類源在遠(yuǎn)場時，電場、磁場分量均必須同時考慮。能量密度3輻射耦合3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）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)受感器4傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論傳導(dǎo)耦合是指通過導(dǎo)體傳輸?shù)碾姶鸥蓴_。當(dāng)電磁干擾源的波長遠(yuǎn)大于敏感設(shè)備的長度時，可以利用電路理論建立傳導(dǎo)模型（“低頻”方法）；當(dāng)電磁干擾源的波長遠(yuǎn)小于敏感設(shè)備的長度時，電磁波的傳播效應(yīng)增強(qiáng)，根據(jù)電路理論建立傳導(dǎo)模型失效，原則上必須采用電磁場理論進(jìn)行分析（“高頻”方法）。再論傳導(dǎo)耦合波在均勻無損線上的傳播4傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論波過程單位長度線路對地電容和自感為ε為線路絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，μ為導(dǎo)磁系數(shù)hp－導(dǎo)體平均對地高度（m）r－導(dǎo)體等值半徑（m）4傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論單位長度線路對地電容和自感為ε為線路絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，μ為導(dǎo)磁系數(shù)hp－導(dǎo)體平均對地高度（m）r－導(dǎo)體等值半徑（m）可推導(dǎo)出波速度

波速度只和線路的絕緣材料有關(guān)，和線路的材質(zhì)、幾何結(jié)構(gòu)、對地距離等都無關(guān)，甚至和絕緣的幾何結(jié)構(gòu)也無關(guān)架空線中的波速度接近光速，290~300m/uS，電纜變化很大，一般在150～265m/uS，交聯(lián)聚乙烯160左右

4傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論行波建立電場的過程行波建立磁場的過程行波的傳播速度：上兩式相乘±表示行波向正反兩個方向傳播波阻抗：上兩式相除±對應(yīng)正反向行波波阻抗是表征分布參數(shù)電路特點(diǎn)的最重要的參數(shù)是儲能元件，表示導(dǎo)線周圍介質(zhì)獲得電磁能的大小具有阻抗量綱，為常量，架空線路一般為4704傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論架空線路和電纜波速度和波阻抗的特性（2）波阻抗表示為和絕緣材料有關(guān)外，和線路的幾何結(jié)構(gòu)、對地距離等也有關(guān)架空線路：一般單根導(dǎo)線z≈500Ω分裂導(dǎo)線z≈300Ω電纜：一般z=10-100Ω

波阻抗Z和集中參數(shù)電阻R的比較：相同點(diǎn)：都是反映電壓與電流之比，量綱相同都為Ω不同點(diǎn)：R:電壓u為R兩端的電壓，電流i為流過R的電流Z:電壓u為導(dǎo)線對地電壓，電流i為同方向?qū)Ь€電流耗能：R將電能轉(zhuǎn)化為熱能、光能等，Z不耗能，將能量儲存在周圍介質(zhì)里R與導(dǎo)線長度有關(guān)，Z只與絕緣參數(shù)有關(guān)，與導(dǎo)線長度無關(guān)

電壓、電流行波在傳播過程中同時是線路和時間的函數(shù)以均勻無損線路為模型，建立偏微分方程電壓沿x方向的變化是由于電流在L0產(chǎn)生壓降電流沿x方向的變化是由于電壓在C0產(chǎn)生壓降聯(lián)解，可得波動方程

波動方程的建立4傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論4傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論波動方程的求解及含義（1）前行電壓波，以速率v向x正方向行進(jìn)的波反行電壓波：，以速率v向x反方向行進(jìn)的波

電壓波的符號只取決于導(dǎo)線對地電容所充電荷的符號，與傳播方向無關(guān)前行電流波：，以速率v向x正方向行進(jìn)的波反行電壓波：，以速率v向x反方向行進(jìn)的波電流波的符號，同時取決于電荷符號和運(yùn)動方向。如：正電荷沿正方向、負(fù)電荷沿負(fù)方向均為+，而：正電荷沿負(fù)方向、負(fù)電荷沿正方向均為-

波阻抗Z和集中參數(shù)電阻R的比較：相同點(diǎn)：都是反映電壓與電流之比，量綱相同

都為Ω不同點(diǎn)：R:u為R兩端的電壓，i為流過R的電流Z:u為導(dǎo)線對地電壓，i為同方向?qū)Ь€電流耗能：R將電能轉(zhuǎn)化為熱能、光能等，Z不耗能，

將能量儲存在周圍介質(zhì)里R與導(dǎo)線長度有關(guān)，Z只與絕緣參數(shù)有關(guān)，與導(dǎo)線長度無關(guān)4傳導(dǎo)耦合的傳輸線理論5傳導(dǎo)耦合電容性耦合電容性耦合模型5傳導(dǎo)耦合電容性耦合5傳導(dǎo)耦合電容性耦合地面上兩導(dǎo)線間電容性耦合模型5傳導(dǎo)耦合電容性耦合5傳導(dǎo)耦合電容性耦合如果R為低阻抗，且滿足如果R為高阻抗，且滿足5傳導(dǎo)耦合電感性耦合5傳導(dǎo)耦合電感性耦合5傳導(dǎo)耦合電阻性耦合電阻性耦合的一般形式5傳導(dǎo)耦合電阻性耦合直接傳導(dǎo)耦合共阻抗耦合電源內(nèi)阻及公共線路阻抗形成的耦合