電磁幹擾三大要素詳細分析
在电子産品中,电磁干扰莫过于是最可怕的:χ唬砺酆褪导难芯勘砻鳎还芨丛酉低郴故羌虻プ爸茫魏我桓龅绱鸥扇诺姆⑸匦刖弑溉龌咎跫:首先应该具有骚扰源;其次有传播干扰能量的途径和通道;第三还必须有被干扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备(或敏感器)。
電磁騷擾(EMI)定義
電磁騷擾由寄生的、無用的傳導和/或輻射的電信號組成,可能造成系統或設備的性能發生不允許的降級。
在時域內,電磁騷擾可以是瞬變的、脈沖的或穩態的。在頻域內,電磁騷擾所包含的頻率分量範圍可從50Hz的低頻直到微波波段;電磁騷擾信號可以是窄帶或寬帶的,相參或非相參的。
電磁騷擾敏感設備
一般將端口分爲以下5類:
①外殼端口;②交流電源端口;③直流電源端口;④控制線/信號線端口;⑤接地端口,即系統和地或參考地之間的連接。
根据形成电磁干扰三要素可知,要实现産品的电磁兼容,须从三个方面着手:抑制电磁骚扰源;切断电磁骚扰耦合途径;提高电磁敏感设备的抗干扰能力。
電磁騷擾的傳播途徑
電磁騷擾的傳播途徑包括传导耦合和辐射耦合。
傳導耦合必須在騷擾源和敏感設之間有完整的電路連接。這個傳輸電路可包括導線、設備的導電部件、供電電源、公共阻抗、接地平面、電阻、電感、電容、和互感元件等。
輻射耦合是通過介質以輻射電磁波形式傳播,騷擾能量按電磁波的規律向周圍空間發射,常見的輻射耦合有三種:①騷擾源天線發射的電磁波被敏感設備天線意外接收,稱爲天線對天線耦合;②空間電磁場經導線感應而耦合,稱爲場對線的耦合;③兩根平行導線之間的高頻信號感應,稱爲線對線感應耦合。
傳導耦合包括互傳導耦合和導線間的感性與容性耦合。輻射耦合包括近場耦合和遠場耦合。
電磁騷擾源分類
一般說來電磁幹擾源可分爲兩大類:分別是自然幹擾源和人爲幹擾源。自然幹擾源主要是來源于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲,這些即是地球電磁環境的基本要素組成部分,同時又是對無線電通訊和空間技術造成幹擾的幹擾源。人爲幹擾源是由機電或其他人工裝置産生電磁能量幹擾,其中一部分是專門用來發射電磁能量的裝置,如廣播、電視、通信、雷達和導航等無線電設備,稱爲有意發射幹擾源。另一部分是在完成自身功能的同時附帶産生電磁能量的發射,如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動機械、家用電器以及工業、醫用射頻設備等等。因此這部分又成爲無意發射幹擾源。
電磁噪聲的頻譜
電磁噪聲的頻譜非?。
我們不必要去研究每一條譜線及其相位,甚至對其變化細節也不必過分地關心。一般只需注意包絡頂端連線的變化規律,就能對不同時域波形相應的頻域特性有個大體的了解。這種了解對于理解電磁噪聲的傳播以及電磁兼容測量已是夠了。
電磁騷擾的幅度(電平)
騷擾幅度可表現爲多種形式,除了用不同型號的幅度分布(即概率,它是確定的幅度值出現次數的百分率)表示外,還可用正弦的(具有確定的幅度分布)或“隨機的”概念來說明騷擾性質。
電磁騷擾的波形
電氣騷擾有各種不同的波形,如矩形波、三角波、余弦形波、高斯形波等等。由于波形是決定帶寬的重要因素,設計人員應很好地控制波形。爲了保持定時准確度或保證某種形式的准確動作,有時需要上升很陡的波形。然而,上升斜率越陡,所占的帶寬就越寬。
各種波形占用帶寬由寬到窄的排列爲:
矩形波-鋸齒波-梯形波-三角波-余弦形波-高斯形波。
由此可見,使幹擾減小到最小的方法之一,是在可靠工作的情況下使設計的脈沖波形,具有盡可能慢的上升時間。通常脈沖下的面積決定了頻譜中的低頻含量,而其高頻成份與脈沖沿的陡度有關。在所有脈沖中,高斯脈沖占有頻譜最窄。
電磁騷擾的出現率
騷擾信號在時間軸上出現的規律稱爲出現率。按出現率把電函數分爲周期性、非周期和隨機的三種類型來考慮。周期性函數是指在確定的時間間隔(稱之爲周期)內能重複出現;非周期性函數則是不重複的,即是沒有周期,但出現是確定的,而且是可以預測的。隨機函數則是以不能預測的方式變化的電函數,它的表現特性是沒有規律的。隨機函數的定義允許限定其幅度或頻率成份,但要防止用時間函數來分析、描述它。
通常,干扰问题中遇到的周期电压和电流是功能性的,它们的产生是为了特定的目的,如50Hz电源及其谐波或遥测信号。许多非周期性电压和电流也是用于特定目的,如指令脉冲。然而随机电压电流则是无用副産品,或是自然产生的,如热噪声。
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