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電磁干擾的來源及其傳播

發布時間:2020-10-11 12:58:50人氣:

1. 電磁干擾的來源

電磁干擾產生的根本原因是導體中電壓或電流的突變,其來源可分為系統外部干擾和系統內部干擾。根據產生電磁干擾的原因,又可以分為自然干擾和人工干擾。在自然電磁環境中,靜電、雷電和自然輻射是三種最重要的電磁干擾源。人為干擾源有輸電線路電暈產生的雜波、汽車雜波、接觸器自身雜波及開合時放電而引起的雜波、工業科學及醫療用的射頻設備產生的雜波、靜電放電和無線電臺的異常動作產生的電磁干擾雜波等。

2. 電磁干擾的傳播途徑

任何一個電磁干擾的發生必須具備3個基本條件:干擾源,敏感器件和傳播干擾能量的途徑。敏感器件是被干擾對象的總稱,它可以是一個很小的元件或者一個電路板組件,也可以是一個單獨的用電設備,甚至可以是一個大系統。電磁干擾的傳播途徑一般有兩種方式,即傳導耦合方式和輻射耦合方式。如下圖所示。
電磁千擾的傳播途徑
電磁千擾的傳播途徑
許多電子設備的硬件包含著具有天線能力的元件,例如電纜、印制電路板的印制線、內部連接導線和機械結構。這些元件能夠以電場、磁場或電磁場方式傳輸能量并耦合到線路中。在實際中,存在兩類傳播干擾能量的途徑:系統內部耦合和設備間的外部耦合。無論是系統內部耦合還是設備間的外部耦合,均存在以下幾種耦合方式。干擾源就是通過這些能量耦合方式將干擾施加于敏感設備。

(1)直接耦合方式
電導性耦合最普遍的方式是干擾信號經過導線直接傳導到被干擾電路中而造成對電路的干擾。這些導線可以是設備之間的信號連線、電路之間的連接導線以及供電電源與負載之間的供電線等。這些導線在傳遞有用信號能量的同時,也將干擾信號傳遞給對方,如下圖所示。
直接耦合方式
直接耦合方式
(2)漏電耦合方式
漏電耦合是電阻性耦合方式。當相鄰的元件或導線間的絕緣電阻降低時,有些電信號便通過這個降低了的絕緣電阻耦合到邏輯元件的輸入端而形成干擾。漏電耦合傳導干擾能量的情形與直接耦合方式的基本相同。兩者不同之處是:直接耦合方式是由導線傳遞能量,在傳遞干擾信號的能量的同時,還傳遞有用信號的能量;而漏電耦合方式是由漏電阻傳遞能量,并不傳遞有用信號,其危害性比直接耦合方式更具隱蔽性。

(3)公共阻抗耦合方式
公共阻抗耦合是噪聲源和信號源具有公共阻抗時的傳導耦合。公共耦合一般發生在兩個電路的電流流經一個公共阻抗時,一個電路在該阻抗上的電壓降會影響到另一個電路,常見的公共阻抗耦合有公共地和電源阻抗兩種。如圖所示,圖中干擾源的電流流過公共地的連線,在公共地的連線上產生電壓降。此干擾電壓信號通過公共阻抗傳遞給系統。
公共阻抗耦合方式
公共阻抗耦合方式
(4)電容耦合方式
由于電路的元件之間、導線之間、導線與元件之間都存在著分布電容,某一個導體上的信號電壓通過分布電容將會使其他導體上的電位受到影響,從而產生電容性耦合。下圖為平行布線的A和B之間的電容性耦合情況的示意圖,圖中C是兩導線之間的分布電容。
電容耦合方式
電容耦合方式
(5)電磁感應耦合方式
在任何載流導體周圍空間中都會產生磁場,若磁場是交變的,則對其周圍閉合電路產生感應電勢。在設備內部,線圈或變壓器的漏磁是一個很大的干擾;在設備外部,當兩根導線在很長的一段區間架設時,也會產生干擾。
電磁感應耦合方式
電磁感應耦合方式
(6)輻射耦合方式
電磁場輻射也會造成干擾耦合。當高頻電流流過導體時,在該導體周圍便產生電力線和磁力線,并發生高頻變化,從而形成一種在空間傳播的電磁波。處于電磁波中的導體便會感應出相應頻率的電動勢。

電磁場輻射干擾是一種無規則的干擾,這種干擾很容易通過電源線傳到系統中去。處于空間中的傳輸線,既能輻射干擾波又能接收干擾波,這種現象稱為天線效應。當傳輸線的長度大于或等于空間中信號頻率的四分之一波長時,天線效應尤其明顯。

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