电磁兼容基础：电容性耦合的抑制措施

由于电容实际上是由两个导体构成的，因此两根导线就构成了一种电容，这种电容是导线之间的寄生电容。由于这个电容的存在，一条导线中的能量就能够耦合到另一条导线中，这种耦合方式是通过电场作用的形式形成的，故称之为电场耦合或者电容耦合。电容耦合也是一种最常见的骚扰耦合形式。电容耦合出现在两个存在的电位差的电路系统或导线上，当每一个电路系统部分（导线、外壳、线圈、绕组等）相对于其余的电路系统存在部分电容（这种电容并不是通常意义上的电容器，而是无形的，是一种电场作用效果），便构成了骚扰传递的途径，所以在分析研究中常用虚线来表示。

图4-17 电容性耦合模型

a）耦合模型 b）等效电路

图4-17a表示一对平行导线所构成两回路通过线间的电容耦合，其等效电路如图4-17b所示。假设电路1为骚扰源电路，电路2为敏感电路，C为导线1与导线2的分布电容，则由等效电路可计算出在回路2上的感应电压为

式中，；。

当耦合电容比较小时，即ωCR₂≪1时，式（4-20）可简化为

U₂≈jωCR₂U₁ （4-21）

从式（4-21）可以看出，电容性耦合引起的感应电压正比于骚扰源的工作频率ω、敏感电路对地的电阻R₂（一般情况下为阻抗）、分布电容C、骚扰源电压U₁；电容性耦合主要在射频频率形成骚扰，频率越高，电容性耦合越明显；电容性耦合的骚扰作用相当于在电路2与地之间连接了一个幅度为I_n=jωCU₁的电流源。

当将每一电路的导线与地之间所存在的电容考虑进去时，地面上两导体间电容性耦合的简单表示如图4-18所示。

假设导线1上的电压为骚扰源电压U₁，而导线2为受影响的电路，即敏感电路，则导线2和地之间产生的噪声电压U_n，可表示为

当R时，则

U_n=jωRC₁₂U₁ （4-23）

图4-18 地面上两导线间的电容性耦合(www.xing528.com)

相当于产生了一个幅度为I_n=jωRC₁₂U₁的电流源，所以，电容性耦合可以用连接在导线2与地之间的电流源I_n来模拟。

式（4-23）是讨论两导线间电容性耦合的最重要公式。它表明噪声电压直接正比于骚扰源的频率（ω=2πf）、敏感电路到地的电阻R、导线1和导线2间的电容C₁₂以及电压U₁。

假定骚扰源的电压和频率恒定，则减少电容性耦合可采取两方面的措施：一是使敏感电路在较低的电阻值上工作；二是减小电容C₁₂。电容C₁₂的减小可以通过导线本身的方向性、屏蔽或者分隔来实现，进而达到减小导线2上感应电压的目的。

如果导线2到地的电阻很大，即，则有

在这种情况下，导线2和地之间产生的噪声电压是由容性电压分压器C₁₂和C_2g引起的，与频率无关。而且与前一种情况相比，此时的噪声电压要大得多。

电容性耦合的抑制措施如下所述。

（1）针对骚扰源和被干扰对象

1）减小骚扰源的电压变化的幅度和速率。

2）被干扰对象具有低阻抗和高信噪比。

3）两个系统的结构尽量紧凑，在空间上彼此隔开。

（2）针对减小电容耦合的措施

1）导线尽量短，间隔尽量大，避免平行走线。

2）采用电屏蔽。

3）采用对称结构（多芯导线相互绞合），以抵消耦合的骚扰信号。