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电磁干扰的来源及其传播

发布时间:2020-10-11 12:58:50人气:

1. 电磁干扰的来源

电磁干扰产生的根本原因是导体中电压或电流的突变,其来源可分为系统外部干扰和系统内部干扰。根据产生电磁干扰的原因,又可以分为自然干扰和人工干扰。在自然电磁环境中,静电、雷电和自然辐射是三种最重要的电磁干扰源。人为干扰源有输电线路电晕产生的杂波、汽车杂波、接触器自身杂波及开合时放电而引起的杂波、工业科学及医疗用的射频设备产生的杂波、静电放电和无线电台的异常动作产生的电磁干扰杂波等。

2. 电磁干扰的传播途径

任何一个电磁干扰的发生必须具备3个基本条件:干扰源,敏感器件和传播干扰能量的途径。敏感器件是被干扰对象的总称,它可以是一个很小的元件或者一个电路板组件,也可以是一个单独的用电设备,甚至可以是一个大系统。电磁干扰的传播途径一般有两种方式,即传导耦合方式和辐射耦合方式。如下图所示。
电磁千扰的传播途径
电磁千扰的传播途径
许多电子设备的硬件包含着具有天线能力的元件,例如电缆、印制电路板的印制线、内部连接导线和机械结构。这些元件能够以电场、磁场或电磁场方式传输能量并耦合到线路中。在实际中,存在两类传播干扰能量的途径:系统内部耦合和设备间的外部耦合。无论是系统内部耦合还是设备间的外部耦合,均存在以下几种耦合方式。干扰源就是通过这些能量耦合方式将干扰施加于敏感设备。

(1)直接耦合方式
电导性耦合最普遍的方式是干扰信号经过导线直接传导到被干扰电路中而造成对电路的干扰。这些导线可以是设备之间的信号连线、电路之间的连接导线以及供电电源与负载之间的供电线等。这些导线在传递有用信号能量的同时,也将干扰信号传递给对方,如下图所示。
直接耦合方式
直接耦合方式
(2)漏电耦合方式
漏电耦合是电阻性耦合方式。当相邻的元件或导线间的绝缘电阻降低时,有些电信号便通过这个降低了的绝缘电阻耦合到逻辑元件的输入端而形成干扰。漏电耦合传导干扰能量的情形与直接耦合方式的基本相同。两者不同之处是:直接耦合方式是由导线传递能量,在传递干扰信号的能量的同时,还传递有用信号的能量;而漏电耦合方式是由漏电阻传递能量,并不传递有用信号,其危害性比直接耦合方式更具隐蔽性。

(3)公共阻抗耦合方式
公共阻抗耦合是噪声源和信号源具有公共阻抗时的传导耦合。公共耦合一般发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时,一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路,常见的公共阻抗耦合有公共地和电源阻抗两种。如图所示,图中干扰源的电流流过公共地的连线,在公共地的连线上产生电压降。此干扰电压信号通过公共阻抗传递给系统。
公共阻抗耦合方式
公共阻抗耦合方式
(4)电容耦合方式
由于电路的元件之间、导线之间、导线与元件之间都存在着分布电容,某一个导体上的信号电压通过分布电容将会使其他导体上的电位受到影响,从而产生电容性耦合。下图为平行布线的A和B之间的电容性耦合情况的示意图,图中C是两导线之间的分布电容。
电容耦合方式
电容耦合方式
(5)电磁感应耦合方式
在任何载流导体周围空间中都会产生磁场,若磁场是交变的,则对其周围闭合电路产生感应电势。在设备内部,线圈或变压器的漏磁是一个很大的干扰;在设备外部,当两根导线在很长的一段区间架设时,也会产生干扰。
电磁感应耦合方式
电磁感应耦合方式
(6)辐射耦合方式
电磁场辐射也会造成干扰耦合。当高频电流流过导体时,在该导体周围便产生电力线和磁力线,并发生高频变化,从而形成一种在空间传播的电磁波。处于电磁波中的导体便会感应出相应频率的电动势。

电磁场辐射干扰是一种无规则的干扰,这种干扰很容易通过电源线传到系统中去。处于空间中的传输线,既能辐射干扰波又能接收干扰波,这种现象称为天线效应。当传输线的长度大于或等于空间中信号频率的四分之一波长时,天线效应尤其明显。

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