2022年电磁兼容经典例题 .pdf

1 1. 求 下 列 各 物 理量 以dB表 示 的 值 : mWP11和WP202; mVv101和Vv202; mAi21和Ai5 .02。解：(1)dBP= 10log(P1/P2) = -43dB(2)dBP= 10log(P1/P2) = 54dB (3)dBP= 10log(P1/P2) = -48dB 2. 计算连接电缆的功率损耗(电缆特性阻抗与负载阻抗匹配) 解：电缆的功率损耗= dBmoutdBminPP= L686.8（为传输线损耗， L 为所选传输线的长度）3. 使用dB表示放大器的性能参数:增益。如果输入功率W1,放大器增益 60dB，其输出功率为多少WdB。解：使用 dB 表示放大器的增益为：dBindBdBoutPP增益或者dBmindBdBmoutPP增益或者WdBindBWdBoutPP增益若输入功率为W1即WindBP= 10log(1W/W) = 0WdB故WoutdBP= 60dB- 0WdB= 60WdB4. 为什么大量的现代EMC 测试设备具有50的纯电阻输入阻抗和源阻抗，并且用50同轴电缆来连接。解：如果电缆的终端阻抗不等于电缆的特性阻抗，那么从信号源向负载方向看名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 19 页 - - - - - - - - - 2 过去的电缆输入阻抗也不再对所有长度的电缆都是50， 而是会随着频率和电缆长度的变化而变化。选择50以外的其他任何阻抗都是合适的，但是50已经成为工业标准。 这就是为什么大量的现代化EMC 测试设备具有50的纯输入阻抗和信号源阻抗，并且用50的同轴电缆来连接。5. 一台 50的信号发生器 （信号源）与输入阻抗为 25的信号测量仪（EMI 接收机）相连，信号发生器指示的输出电平为-20dBm，求信号测量仪的输入电压（以VdB为单位）。解：由题意有，在负载接50负载情况下，50负载上的功率为：outP= 10/2010= 0.01mW，故50负载上的电压为：outU= outP*50= 0.707mV，所以信号源的开路电压为：ocU= 2*outU= 1.414mV再根据sR= 50和LR= 25分压计算得到：outU= OCSLLURRR*= 53.47VdB. 6. 将内外半径分别为a 和 b，磁导率为的无限长磁性材料圆柱腔置于均匀磁场0B中。假设均匀磁场0B的取向与无限长磁性材料圆柱腔的轴线平行，试求解此圆柱腔的磁屏蔽效能。解：由题意有，圆柱腔壁厚度abt，平均半径2baR。相对磁导率0r（0为真空的磁导率）故由屏蔽效能定义有：)()(1log20)21log(200baabRtSEr名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 19 页 - - - - - - - - - 3 7. 将内外半径分别为a 和 b，磁导率为的磁性材料球壳置于均匀磁场0B中，试求解此球壳的磁屏蔽效能。解：由题意有，球形磁屏蔽壳的平均半径2bare。屏蔽壳厚度abt，相对磁导率0r（0为真空的磁导率）。由屏蔽效能定义有：)(3)(4log20)132log(200baabrtSEer。8. 理想的共模扼流圈 (线圈的缠绕完全对称且没有损耗)的结构如下图所示，如果 AB 端相连，那么ZMH50时从 ab 端看进去的电阻为300k090。如果 Ab 端相连，那么ZMH50时从 aB端看进去的电阻为 1000k090。 计算此扼流圈的自电感和互电感。并用 pSpice验证结果。解：由题设条件知两耦合线圈的等效电路图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 19 页 - - - - - - - - - 4 （其中LLL21）若 AB端相连时：假设电流.I 从 a 端流入，则 ab 间电压为：.)(2IMLjwU故从 ab 端看进去的电阻为：jKMLjwIUR300)(2.（）若 Ab端相连时：假设电流.I 从 a 端流入，则 aB间的电压为：.)(2IMLjwU故从 aB端看进去的电阻为：jKMLjwIUR1000)(2.（）联立解得：mHMmHL557.0,035.1pSpice仿真电路图如下：仿真结果如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 19 页 - - - - - - - - - 5 结果 ab间的输入电阻为 300.443K，和 300jK基本相同。当 aB 连接时电路如下：仿真设置不变，仿真结果如下：结果 aB 间的输入电阻为K2 .1000，与jK1000基本相同。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 19 页 - - - - - - - - - 6 9. 理想的共模扼流圈 (L=30H,M=27H；线圈的缠绕完全对称且没有损耗 )连接在源和负载之间， 如图所示。 假设所有的共模电流都被共模扼流圈所抑制， 计算负载电压的幅度。 用 pSpice验证结果。ZMHVt100)sin(10k1解：由题设可得共模扼流圈等效电路图如下：记激励电压为0U ，对电路运用 KVL 得到：1110)(2IRUUIMLjwU解得：VMLjwRRUU144.75564.2)(201pSpice仿真电路图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 19 页 - - - - - - - - - 7 得到1R 两端电压如图所示：结果为电阻两端的幅值为：V5639.2。10. 适用于我国各种军用电子、电气和机电设备及分系统的EMC 标准及其主题内容是什么？罗列主要的国际EMC 标准化组织？解：GJB151 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求和GJB152 军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量于 1986年正式颁布实施， 在 1997年在原标准基础上等效采用MIL-STD-461D 和 MIT-STD-462D 颁布了三军通用的新的电磁名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 19 页 - - - - - - - - - 8 兼容标准 GJB151A-97 和 GJB152A-97。其主要内容是：（1）它将分系统和设备的电磁发射和电磁敏感度测量方法合成一个标准；（2）它明确指出这些标准对于特定的分系统和设备时进行必要的剪裁。由于具体的分系统和设备的所安装的平台及电磁环境不尽相同， 因此在分系统和设备订货时就要进行这种剪裁，在设计中依靠设计人员的EMC 知识对其 EMC 进行控制。（3）本标准的附录应用指南给出每个要求的原理和背景，这对理解和贯彻标准十分有用。主要的国际 EMC 标准化组织有：国际电工委员会（IEC） 、国际无线电干扰特别委员会（ CISPR） 、国际大电网会议（ CIGRE） 、国际电信联盟（ ITU） 、国际标准化组织（ ISO） 、跨国电气和电子工程师协会（IEEE）等。11. 图示 IEC 标准体系？表述基础标准、通用标准和产品（类）标准的相互关系。解：IEC 标准体系图如下：在基础标准、 通用标准和产品标准三层次中， 下一层次的标准通过引用上一个层次的标准来构成本层次标准的一部分。标准层次越低，规定越详细、明确，操作性就越强；反之米标准的包容性越强，使用范围越宽。12. 举例说明国家 EMC 标准编号的形式？解：举例： GB4824-1995：GB 代表强制性国家标准； 4824 代表工业、科学和医疗射频设备无线电干扰特性的测量方法和限值；1995代表制定年份。GB/T17618-1998：GB/T 代表推荐性国家标准； 17618 代表信息技术设备扰度限值和测量方法； 1998代表制定年份。13. 不同负载对滤波器特性的影响的研究以简单的 RC滤波器为例，通过A矩阵，使用解析的方法得到滤波器的传递函数， 进而得出不同负载情况下的滤波器的幅度和相位与频率的变化关系。然后，利用 matlab 编程得到在不同负载下的滤波器特性图，直观的显示在不同负载情况下的滤波器特性。然后，通过改变滤波器的拓扑结构，依照前述相同方法，分基础发射标准基础标准基础抗扰度标准通用标准通用发射标准通用抗扰度标准B 类：居民区、商业区、轻工业区A 类：工业区产品标准A 类：工业区B 类：居民区、商业区、轻工业区名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 19 页 - - - - - - - - - 9 别对 T 型滤波器和型滤波器的负载特性进行讨论。RC低通滤波器T型滤波器型滤波器解：由 A转移矩阵可得： 串联电阻 R，串联电感 L，并联电容 C的 A矩阵分别为：101R，101jwL，101jwC。对电源和负载ZL 间的所有原件应用A 矩阵计算得到输入端的电压电流与负载端的电压电流关系。（1）RC低通滤波器A矩阵为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 19 页 - - - - - - - - - 10 1)(1101*101*101jwCZGRjwCZGRjwCRZG记输入端的电压电流为1u 和1i，负载端的电压电流为2u 和2i，则有：2211*1)(1iujwCZGRjwCZGRiu在负载端 ZL 上，2u =2i* ZL ，得到1u 和2u 的关系得：112112uAZLAZLu对于 T 型和型滤波器只需计算相应的转移A矩阵再代入上式即可得到负载上的电压的幅值与相位和频率的关系。仿真结果如下：（频率与负载电压幅值关系）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 19 页 - - - - - - - - - 11 （频率与负载电压相位关系）不同负载对 RC 滤波器特性的影响结论：负载阻抗越大， RC 低通滤波器的滤波特性越明显。（2）T型滤波器如前所述得到 T 型滤波器的 A转移矩阵：LCwjwCLCwZGjwLjwLjwCZGjwLjwLjwCjwLZG221)1)()(1101*101*101*101结果如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 19 页 - - - - - - - - - 12 （频率与负载电压幅值关系）（频率与负载电压相位关系）不同负载对 T 型滤波器特性的影响结论：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 19 页 - - - - - - - - - 13 负载阻抗越小， T 型低通滤波器的滤波特性越明显。（3）型滤波器型滤波器的A转移矩阵为：LCwjwCLCwZGjwLjwCZGjwCZGLCwjwCZGjwCjwLjwCZG2221)2()1()1)(1(101*101*101*101结果如下：（频率与负载电压幅值关系）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 19 页 - - - - - - - - - 14 （频率与负载电压相位关系）不同负载对型滤波器特性的影响结论：负载阻抗越小，型低通滤波器的滤波特性越明显。14.EUT 的 EMC 测试通常如何分类， 它们的频率范围怎样界定？EMC 预测试与 EMC 标准测试有何异同？EMC 测试设施通常有哪些？EMI 接收机与频谱分析仪有何异同？解：EUT 的 EMC 测试可分为四类：传导发射测量、辐射发射测量、传导敏感度测量和辐射敏感度测量。传导发射测量的频率范围通常为25Hz-30MHz；辐射发射测量的频率范围通常为10KHz-1GHz。EMC 预测试与 EMC 标准测试的不同点： EMC 预测试是产品研制过程中进行的一种 EMC 测量，一般情况下只能做定性测量且测量仪器简单，费用较低；而 EMC 标准测试是在产品完成，定型阶段进行，可以定量评价EUT 的 EMC 标准，其仪器及实验室复杂，费用昂贵。相同点：两者都可以确定干扰源的位置、频谱以及敏感部件周围的电磁环境。EMC 测试设备通常有：开阔试验场，屏蔽室，电波暗室，横电磁波小室，混响室等。EMI 接受机与频谱分析仪的不同点是：频谱分析仪灵敏度低、 数值测量不准等且扫描测量速度慢。相同点是：可以对频段进行，测量和扫描，且可以给出频谱分布图形。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 19 页 - - - - - - - - - 15 15.均匀平面电磁波照射半径为R 的导体球壳，壳体厚度为t（小于 5 毫米） ，壳体上有圆形孔（孔直径与R 的比值为 1/10波长、1/100波长、 1/1000波长） ，采用仿真方法计算壳体中心的电场屏蔽效能；当壳体上有方形孔（最大线度与R 的比值为 1/10 波长、1/100波长、 1/1000波长） ，采用仿真方法计算壳体中心的电场屏蔽效能。仿真条件：外半径： 100mm ，内半径： 99mm ，频率：300MHz ， 孔隙尺寸 r：5mm,0.5mm,0.05mm 电场屏蔽效能：SEEESE0lg20；磁场屏蔽效能：SHHHSE0lg20由于导体球壳没有接地， 所以实际的电场屏蔽效果很差，作用很小； 但对磁场具有一定的屏蔽效果，孔隙越小的屏蔽效果优于孔隙大的屏蔽效果。开圆形孔的电场1/10 波长名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 19 页 - - - - - - - - - 16 1/100 波长1/1000 波长开圆形孔的磁场名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 19 页 - - - - - - - - - 17 1/10 波长1/100 波长1/1000 波长开方形孔的电场名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 19 页 - - - - - - - - - 18 1/10 波长1/100 波长1/1000 波长开方形孔的磁场名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 19 页 - - - - - - - - - 19 1/10 波长1/100 波长1/1000 波长名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 19 页 - - - - - - - - -