电磁兼容第3章课件.doc

第三章 耦合机理和预防措施 本章讨论电磁干扰的传递路径；如何在数学上描述这种传递路径；对到达接收机（点）的干扰量作出定量判断；预防措施等。 传递路径大致可分四种情况： 电的耦合（阻性耦合）； 电容耦合（容性耦合）； 磁耦合（感性耦合）； 射线耦合（高频辐射干扰）。 3.1 电的耦合（阻性耦合） 当两个或更多个电流回路共有一个阻抗时，就出现了电的耦合（阻性耦合）。注意：这里讲的阻抗不仅指电阻；这个阻抗是串在电流回路里面的（而容性耦合是通过电容传递，这个电容不是串在电流回路里面的）；这个“阻抗”是两个电流回路共有的，当第一个回路里有电流流动时，在这个阻抗上产生电压降，这个对第二个电流回路来说，就成为干扰电压；这个共有的阻抗即称为“耦合阻抗”（mutual transfer impedance）。 下面分两种情况来讨论： 工作电流回路和工作电流回路之间的阻性耦合； 工作电流回路和地电流回路之间的阻性耦合。 这两种情况下的干扰性质和预防措施是不同的。 3.1.1 工作电流回路之间的电耦合 两个工作电流回路之间的耦合阻抗主要是两个回路的公共导线（中性线）的阻抗和电源（信号源）的阻抗。 当信号频率不太高时（导线长度信号波长），导线阻抗主要是电阻R和电感L组成，即耦合阻抗表示为。上面左图为公共导线的阻抗，右图为公共导线的阻抗和电源阻抗之和。 回路I中的电流在回路II中造成的干扰电压时域表示为： ，也可以频域表示为 。 这个干扰电压是差模干扰电压，它是和回路II中的有用信号相串联的，它会引起测量误差、误动作等后果。 通常在瞬态过程中，比较大，。 如果非常大（）时，是什么情况呢？非常大，意味着信号频率非常高，信号波长不再导线长度。导线阻抗不能只考虑L和R，还应考虑其电容C。这时要考虑导线的波阻抗。计算干扰电压要按照分布参数导线的波过程来考虑。 长线的电压、电流 之间的关系为：， 行波到达节点时，还会 产生折射和反射。过程会 变得相当复杂。 不同形式导线的电感和波阻抗的计算公式见参考文献。 减小这种干扰的措施： 把两个工作电流回路分开。 这样没有“公共阻抗”了， 由之而造成干扰也没有了。 降低公共导线的阻抗。方法 有减小来、回导线的距离（两根直径 为D，相距为d的导线间的电感，当d减小时L减小）、把来回导线绞合起来、双面敷设导体板（印刷板）等。 在工作单元的输入口，装设足够容量的电容器（去耦电容）。当出现瞬态干扰电压时，电容器能吸收其能量，使干扰电压大大降低。 每一个工作单元和电源（信号源）的连接用单独的导线。这样把导线阻抗的影响消除了，但电源阻抗的影响不能消除。 对功率吸收极不相同的工作单元，把电源都分开。 3.1.2 工作电流回路和接地电流回路之间的耦合 接地环路(ground loop)是造成干扰的最经常的原因之一。 两台设备，根据安全的要求，它们的外壳应当接地。设它们分别在①点和②点接地。这样就构成了如图所示的接地环路。 信号源 电缆芯线 接收机（负载） 工作电流回路 电缆外皮 接地电流回路： 信号源 电缆芯线 接收机 接地点① 电缆外皮 接地点② 大地 当接地电流回路里有电压出现时，就会驱动电流。什么时候在接地电流回路里会出现电压呢？（1）大地中的电流场造成点①和点②之间的电位差；（2）外界磁场在接地环路中感应的电动势。 在第一章讨论过，接地环路中出现的电压是共模电压，它不仅在电缆外皮中驱动电流，也在电缆芯线中驱动电流。如果的频率不太高（极限情况是直流），而且电缆芯线和外皮的阻抗与电源内阻和负载相比很小，可以忽略。那么，由造成的在接收机上的干扰电压 。 或者说，这种情况下的共模/差模－转换因子GGKF为 。 如果 ，。 ，。 也可以用共模/差模－衰减来表示，， 当 时，GGD＝6 dB；当 时，GGD＝0 dB。 再回头看看我们上面的假设条件，电缆芯线和外皮的阻抗都被忽略了。这相当于在3.1.1节中把导线的阻抗忽略了。如果在3.1.1节也这样做，那么耦合阻抗就为零，连干扰也没有了。在这里情况不同，工作电流回路和接地电流回路之间的共同部分是①和②之间的大地， 电源 芯线 负载 外皮 ① ② 芯线和外皮两路相并联，这两路的电流由直接决定，因频率不高，所以芯线阻抗不大，可以忽略。所以才可以这样假设。 当线路比较长，或频率比较高（不是太高）时