電磁干擾形成的三要素

標(biāo)簽：電磁干擾  噪聲頻譜

①電磁騷擾源，②耦合途徑或傳播通道，③敏感設(shè)備。

電磁騷擾的傳播途徑

電磁騷擾的傳播途徑包括傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。

傳導(dǎo)耦合必須在騷擾源和敏感設(shè)之間有完整的電路連接。這個(gè)傳輸電路可包括導(dǎo)線、設(shè)備的導(dǎo)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(zhì)以輻射電磁波形式傳播，騷擾能量按電磁波的規(guī)律向周圍空間發(fā)射，常見的輻射耦合有三種：①騷擾源天線發(fā)射的電磁波被敏感設(shè)備天線意外接收，稱為天線對(duì)天線耦合;②空間電磁場經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合，稱為場對(duì)線的耦合;③兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)感應(yīng)，稱為線對(duì)線感應(yīng)耦合。

傳導(dǎo)耦合包括互傳導(dǎo)耦合和導(dǎo)線間的感性與容性耦合。輻射耦合包括近場耦合和遠(yuǎn)場耦合。

電磁騷擾敏感設(shè)備

一般將端口分為以下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(hào)線端口;⑤接地端口，即系統(tǒng)和地或參考地之間的連接。

根據(jù)形成電磁干擾三要素可知，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的電磁兼容，須從三個(gè)方面著手：抑制電磁騷擾源;切斷電磁騷擾耦合途徑;提高電磁敏感設(shè)備的抗干擾能力。

電磁騷擾(EMI)定義

電磁騷擾由寄生的、無用的傳導(dǎo)和/或輻射的電信號(hào)組成，可能造成系統(tǒng)或設(shè)備的性能發(fā)生不允許的降級(jí)。

在時(shí)域內(nèi)，電磁騷擾可以是瞬變的、脈沖的或穩(wěn)態(tài)的。在頻域內(nèi)，電磁騷擾所包含的頻率分量范圍可從50Hz的低頻直到微波波段;電磁騷擾信號(hào)可以是窄帶或?qū)拵У模鄥⒒蚍窍鄥⒌?。電磁騷擾可分為人為的或自然的。

電磁騷擾源分類

電磁騷擾源大致可分為自然騷擾源和人為騷擾源。

電磁騷擾源還可分為寬帶或窄帶騷擾。寬帶騷擾可以進(jìn)一步分為相參或非相參的。

寬帶電磁騷擾：傳導(dǎo)與輻射的電磁信號(hào)，其振幅隨頻率變化(頻譜密度函數(shù))的頻率范圍大于指定感受器的帶寬。在寬帶噪聲環(huán)境中，感受器的響應(yīng)對(duì)相參噪聲信號(hào)而言與其頻率帶寬成比例，對(duì)非相參噪聲信號(hào)而言與其頻率帶寬的平方根成比例。寬帶信號(hào)的頻譜密度振幅函數(shù)，除了是頻率的函數(shù)外，還要用指定的帶寬來表示。寬帶噪聲可定義成一個(gè)函數(shù)，其頻譜密度在感興趣的頻率范圍內(nèi)是頻率的連續(xù)函數(shù)。

窄帶電磁騷擾：其振幅隨頻率變化(頻譜密度函數(shù))的頻率范圍窄于指定感受器的帶寬。在窄帶噪聲環(huán)境中，一旦感受器的帶寬大于噪聲信號(hào)的頻率范圍時(shí)，感受器的響應(yīng)就與其帶寬無關(guān)。窄帶噪聲可用數(shù)學(xué)來定義時(shí)，其頻譜密度在感興趣的頻率范圍內(nèi)作為頻率函數(shù)的一根譜線。

電磁噪聲的頻譜

電磁噪聲的頻譜非常寬。

我們不必要去研究每一條譜線及其相位，甚至對(duì)其包絡(luò)的變化細(xì)節(jié)也不必過分地關(guān)心。一般只需注意包絡(luò)頂端連線的變化規(guī)律，就能對(duì)不同時(shí)域波形相應(yīng)的頻域特性有個(gè)大體的了解。這種了解對(duì)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(xiàn)為多種形式，除了用不同型號(hào)的幅度分布(即概率，它是確定的幅度值出現(xiàn)次數(shù)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(jī)的”概念來說明騷擾性質(zhì)。

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(shè)計(jì)人員應(yīng)很好地控制波形。為了保持定時(shí)準(zhǔn)確度或保證某種形式的準(zhǔn)確動(dòng)作，有時(shí)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為：

矩形波-鋸齒波-梯形波-三角波-余弦形波-高斯形波。

由此可見，使干擾減小到最小的方法之一，是在可靠工作的情況下使設(shè)計(jì)的脈沖波形，具有盡可能慢的上升時(shí)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(guān)。在所有脈沖中，高斯脈沖占有頻譜最窄。

電磁騷擾的出現(xiàn)率

騷擾信號(hào)在時(shí)間軸上出現(xiàn)的規(guī)律稱為出現(xiàn)率。按出現(xiàn)率把電函數(shù)分為周期性、非周期和隨機(jī)的三種類型來考慮。周期性函數(shù)是指在確定的時(shí)間間隔(稱之為周期)內(nèi)能重復(fù)出現(xiàn);非周期性函數(shù)則是不重復(fù)的，即是沒有周期，但出現(xiàn)是確定的，而且是可以預(yù)測的。隨機(jī)函數(shù)則是以不能預(yù)測的方式變化的電函數(shù)，它的表現(xiàn)特性是沒有規(guī)律的。隨機(jī)函數(shù)的定義允許限定其幅度或頻率成份，但要防止用時(shí)間函數(shù)來分析、描述它。

通常，干擾問題中遇到的周期電壓和電流是功能性的，它們的產(chǎn)生是為了特定的目的，如50Hz電源及其諧波或遙測信號(hào)。許多非周期性電壓和電流也是用于特定目的，如指令脈沖。然而隨機(jī)電壓電流則是無用副產(chǎn)品，或是自然產(chǎn)生的，如熱噪聲。