电磁骚扰的传输途径.pptx
外界电磁骚扰进入电子设备并干扰其中的敏感电路的途径有：(1)电子设备的接收天线，以及具有天线效应的输入、输出馈线和设备外壳（即开的孔、缝隙是天然的电磁波通道）；(2)经有输电线及其配电线进入电子设备的电源系统，并以传导耦合的方式到达敏感器；(3)上述馈线、机壳和配电线在辐射来自外界或设备本身泄漏的电磁波，并由该设备的天线所接收。第1页/共54页第第1 1节节 共模骚扰和差共模骚扰和差模骚扰模骚扰第2页/共54页电磁骚扰源对设备的干扰分为共模骚扰和差模骚扰第3页/共54页一、共模骚扰一、共模骚扰共模骚扰表现为出现在每个信号线上的对地骚扰电压相等。共模骚扰由信号线和地线之间的共模噪声电流引起。共模电流本身不会对电路产生影响，只有当共模电流转换为差模电流，才会对电路产生影响。共模电流大小近似相等方向相同第4页/共54页共模骚扰的产生VICMICMVICM第5页/共54页产生共模电流的原因产生共模电流的原因外界电磁场在所有信号线上感应出等幅同相的电压，该电压产生共模电流；外界电磁场在所有信号线上感应出等幅同相的电压，该电压产生共模电流；电缆两端所接的地电位不同引起地电压差，该电压产生共模电流；电缆两端所接的地电位不同引起地电压差，该电压产生共模电流；信号线与地之间存在电位差，该电位差引起共模电流；信号线与地之间存在电位差，该电位差引起共模电流；静电感应。静电感应。第6页/共54页二、差模干扰二、差模干扰差模干扰作用时，干扰电压差动地出现在两个信号线之间，与所加信号相同的方式存在于信号电路中。差模电流和信号电流往返路径一致，很难消除。差模电流大小相等，方向相反第7页/共54页产生差模电流的原因产生差模电流的原因外界电磁场在信号线和信号地线之间直接感应出差模电流；外界电磁场在信号线和信号地线之间直接感应出差模电流；来自电网中其它设备的干扰电流，如感性负载的通断；来自电网中其它设备的干扰电流，如感性负载的通断；共模电流转换为差模电流。共模电流转换为差模电流。第8页/共54页共模和差模电流的区分 电流钳工作原理和结构第9页/共54页三、共模干扰和差模干扰扰的转换三、共模干扰和差模干扰扰的转换通常由于电路结构的不平衡，共模骚扰电流会转换为差模骚扰电流。第10页/共54页第第2 2节节 公共阻抗耦合公共阻抗耦合第11页/共54页传导耦合是指干扰源的电磁能量以电压或电流的形式通过金属导线、电阻、电容及电感而耦合至弱电系统。它又可分为公共阻抗耦合、电感性耦合和电容性耦合。耦合电磁装置或系统与其它系统间的无意的相互作用和影响可以用“耦合”来描述。第12页/共54页第13页/共54页一、公共阻抗耦合一、公共阻抗耦合公共阻抗耦合是由于骚扰源与受害者共用一个线路阻抗而产生的。共用电源线时称为共电源阻抗耦合，共用地线时称为共地阻抗耦合。共电源阻抗耦合第14页/共54页当两个或多个电路共用地线时，将产生共地线阻抗耦合。一个电路的电流通过公共地线阻抗在另一个电路上出现干扰电压。共地线阻抗耦合第15页/共54页公共阻抗耦合-地线问题电路1电路2地电流1地电流2公共地阻抗V改进1改进2第16页/共54页第17页/共54页第18页/共54页第第3 3节节 近场耦合近场耦合第19页/共54页近场和远场区分：第20页/共54页电感性耦合和电容性耦合电感性耦合和电容性耦合-导线之间的导线之间的串扰串扰MCICICILILRSRLR2GR2LmVGIGVS第21页/共54页1.容性耦合容性耦合容性耦合：导体上的交流电压产生电场，这个电场与临近的导体耦合，并在其上感应出电压。感应电压为：式中，CC 是耦合电容，Zin 是敏感电路的对地阻抗。CC 的值与导体之间距离、有效面积以及有无电屏蔽材料有关。容性耦合随导体间的距离增加而减小近似公式第22页/共54页为两根平行导体之间的电容耦合及其等效电路低频高频精确公式第23页/共54页电容性耦合的抑制措施针对干扰源和被干扰对象减小干扰源的电压变化的幅度和速率被干扰对象具有低阻抗和高信噪比两个系统的结构尽量紧凑，在空间上彼此隔开针对减小电容耦合的措施导线尽量短、间隔尽量大、避免平行走线采用电屏蔽采用对称性结构（多芯导线相互绞合），抵消耦合的干扰信号第24页/共54页屏蔽层接地屏蔽电缆减小容性耦合第25页/共54页对称性结构抑制电容性干扰第26页/共54页2、感性耦合、感性耦合感性耦合：当一个回路的电流变化时会产生磁场，这个磁场将与临近的导体耦合，在其上感应出电压。感应电压的幅值与回路面积成正比。感应电压为：式中，M为互感，取决于骚扰源和受害电路的环路面积、方向、距离，以及两者之间有无磁屏蔽。第27页/共54页互电感定义与计算互电感定义与计算定义：自感L 1 /I1 ，互感 M 12 /I1 1 是电流I1在回路1中产生的磁通，12 是电流I1在回路2中产生的磁通回路1回路2aba M=（/2 ）lnb2/（b2-a2）*l第28页/共54页MRL2Rs2R1RR2R1I1VNI1VNV1V1两根平行导体之间的电感耦合及其等效电路低频高频第29页/共54页电感性耦合的抑制措施针对干扰源和被干扰对象减小干扰源的电流变化的幅度和速率被干扰对象具高阻抗和高信噪比两个系统的结构尽量紧凑，在空间上彼此隔开针对减小电感耦合的措施导线尽量短、间隔尽量大、避免平行走线、减小电流回路所围成的面积采用磁屏蔽（使用屏蔽电缆）采用结构平衡措施（双绞线，磁场去耦合）第30页/共54页接收双绞线对磁场耦合的影响第31页/共54页屏蔽电缆减小感性耦合屏蔽层两端不接地屏蔽层两端接地ffsh第32页/共54页3.感性-容性耦合模型时域频域第33页/共54页感性-容性频域耦合模型计算公式耦合系数第34页/共54页 磁场和电场耦合的等效电路之间的差异决定了电路负载电阻的变化引起的结果是不同的。电场耦合随RL增加而增大，而磁场耦合随RL增加而减小。磁场耦合对低阻抗电路的影响更大，而电场耦合对高阻抗电路影响更大。结 论第35页/共54页第第4 4节节 辐射（远场）耦合辐射（远场）耦合第36页/共54页辐射耦合：当距离干扰源为远场强时，干扰以空间电磁波的形式耦合到受感器，这种传输方式称为辐射耦合。第37页/共54页一、差模辐射一、差模辐射电缆中两根靠近的导线传输差模(去和回)信号电流。辐射场可以耦合到这个系统，并在两根电线之间产生差模干扰；同样，差模电流自身产生辐射场。地参考面(可以是设备外部，也可以是设备的支撑结构)在耦合中不起作用。第38页/共54页差模电流辐射模型第39页/共54页有反射面存在时，上述预测公式为：自由空间时，上述预测公式为：差模电流辐射模型应用条件：第40页/共54页差模辐射分析1.根据发射限值设计最大环路面积2.环路电流的确定方法3.脉冲信号产生的辐射1.谐波电流频谱包络2.差模辐射频谱包络3.时钟频率与上升沿时间对最大辐射发射的影响第41页/共54页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 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例题：F=6MHz，tr=4nS,A=10cm2,I=35mA,d=3m，Emax第42页/共54页第43页/共54页差模发射幅度频谱第44页/共54页控制差模辐射的方法减小差模电流的大小；减小差模电流的大小；减小电流信号的频率或电流的谐波分量；减小电流信号的频率或电流的谐波分量；减小环路面积减小环路面积；利用去耦电容减小环路面积利用去耦电容减小环路面积对于数字信号，尽量增大信号的上升沿时间。对于数字信号，尽量增大信号的上升沿时间。第45页/共54页二、共模辐射二、共模辐射 共模电流可以由外部电磁场耦合到由电缆、地参考面和设备与地连接的各种阻抗形成的回路中，然后引起共模辐射。共模电流也可以由地参考点和电缆之间的噪声电压引起，然后产生辐射发射。第46页/共54页共模辐射可以用电短电流元天线来模拟。其辐射电场的大小与单极天线长度l、共模电流I和距离r有关，其近似预测公式(自由空间）为：应用条件：第47页/共54页共模发射幅度频谱第48页/共54页v共模辐射需考虑的频率范围v共模辐射比差模辐射更难控制v共模辐射决定着产品的整体发射性能v减小共模辐射的主要方法是减小共模电流v大多数减小差模辐射的方法也适用于减小共模辐射。第49页/共54页控制共模辐射的方法减小电流减小电流减小地电压的大小减小地电压的大小提供足够大的共模阻抗与电提供足够大的共模阻抗与电缆串联缆串联减小导线的长度减小导线的长度使用屏蔽电缆使用屏蔽电缆第50页/共54页三、辐射功率已知的点源第51页/共54页四、辐射耦合（远场）远、近场的区分耦合模式接收回路简单耦合模型第52页/共54页条件：电小尺寸，忽略分布电感和分布电容XYZES+双线传输线耦合模型第53页/共54页感谢您的观看！第54页/共54页
