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电磁场与电缆的耦合及其机理与传播

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:许多电磁干扰是通过电磁场对电缆导线的耦合途径发生的,其耦合机理比较复杂,干扰的传播也比较隐蔽,经常不被人们注意。统计资料表明,飞机上20%的电磁干扰是由电磁辐射引起,60%的干扰是经导线耦合发生的。例如,广播电台发射机发射的电磁波、电源引起的400Hz正弦交变场、微处理器时钟电路辐射的电磁波均属于连续波,雷击闪电、触头火花、静电放电等辐射电磁波属于脉冲波。

电磁场与电缆的耦合及其机理与传播

许多电磁干扰是通过电磁场对电缆导线的耦合途径发生的,其耦合机理比较复杂,干扰的传播也比较隐蔽,经常不被人们注意。统计资料表明,飞机上20%的电磁干扰是由电磁辐射引起,60%的干扰是经导线耦合发生的。因此,电磁场对导线的耦合干扰,是一种多发的、潜在危害大的干扰模式。

一般设备的电缆线是由信号回路的连接线以及电源回路的供电线、地线捆绑在一起而构成的,其中每根导线都由输入端阻抗、输出端阻抗和返回线构成一个回路,因此设备电缆线是设备内部电路暴露在机箱外面的部分,它们最容易受到骚扰源辐射场的耦合而感应出干扰电压(或电流),并沿导线进入设备形成辐射干扰。

在导线比较短、电磁波频率较低的情况下,可以把导线和阻抗构成的回路看作为理想的闭合环路,电磁场通过闭合环路引起的干扰属于闭合回路耦合。

对于两个设备离得较远、电缆线很长且辐射电磁场频率较高的情况(I>λ/4),导线上的感应电压不能看成是均匀的,需要把它等效成许多分布的电压源。导线中的感应电流也因电磁场的不均匀作用而沿导线方向波动变化。

电子设备的电源线和各种输入输出线露在箱体外面,它们最容易受到骚扰源辐射场的耦合而感应出干扰电压或干扰电流,沿着导线进入设备形成辐射干扰,这就是辐射耦合中的场对导线的感应耦合。

对导线产生干扰的电磁场从来源上可分为两类:一类是封闭系统内部的辐射场,如内部的高频电路、高速数字电路和瞬变电路的电磁辐射。这些骚扰源使系统内局部空间区域电磁场强度增大,导致该区域内的电缆导线受到激励而感应产生电流。这是一种来自内部电磁发射的场对线的干扰模式。(www.xing528.com)

另一类是封闭系统外的干扰。由于封闭系统都有比较完整而坚固的壳体防护,对外界电磁波有良好的屏蔽作用,可以防止电磁波直接入射。但是在封闭壳体上难免会有开口、门窗、孔缝等不连续的结构。从这些孔洞缝隙泄漏进入壳体内部的电磁场是十分严重的干扰,它们往往不容易引起人们的重视。因此,导体产生干扰的电磁场从来源上可分为两类:一类是封闭系统内的辐射场,另一类是孔缝泄漏场。

从骚扰电磁波的特性上,骚扰源可分为连续波时变场和脉冲波瞬变场。例如,广播电台发射机发射的电磁波、电源引起的400Hz正弦交变场、微处理器时钟电路辐射的电磁波均属于连续波,雷击闪电、触头火花、静电放电等辐射电磁波属于脉冲波。

图4-9所示为场对线可能存在的多种耦合。

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图4-9 场对线耦合的多种组合

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