电磁场对导线耦合的干扰分析

1、电磁场对导线耦合的干扰分析刘曼霞（刘曼霞（15022020101502202010）刘晓倩（刘晓倩（15022020111502202011） 内容 5.3.1 电磁场对线干扰的类型 5.3.2 电磁场对线的感应耦合 5.3.3 高频辐射场对导线的干扰 5.3.4 孔缝泄露场对导线的感应耦合在实际工作中有许多电磁干扰都是通过电磁场对导线的耦合途径发生的，不过由于它的耦合机理比较复杂，干扰的传播比较隐蔽，经常不被人们注意。根据统计资料，在飞机上有20%的电磁干扰是由电磁辐射引起的，而有60%的干扰却是经由导线耦合发生的。由此可见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。 通常，在

2、一个封闭系统中，像汽车、坦克、飞机、导弹、卫星和舰船等物体内部装载有很多的电气和电子设备，如电源、仪表、通讯、导航、控制操纵等设备。它们大多数装在金属壳的盒子中，这样既可提高整体强度，又可加强电磁防护。因此电磁波直接由盒体进入内部，往往因场强较弱而不易造成危害。但是这些设备的外引连用电缆却直接暴露在电磁场的作用之下，经过场对线的激励，感应较强的干扰能量，然后再沿导线传导进入设备电路造成危害。这是一种“魔术师”般的迂回干扰方式，经常会引起两个毫不相干的设备发生干扰。从电路原理上很难找到相互联系，因而场对线干扰过程的分析有助于电磁兼容设计和防护。5.3.1 场对线干扰的类型封闭系统内部电磁“污染”

3、源主要来自于系统内部的高频电路、高速数字电路和瞬间电路的电磁辐射。这些干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收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干扰的模式。另一种场对线干扰模式，其干扰源来自系统外部的电磁发射。由于封闭系统都有比较完整而坚固的壳体防护，对外界电磁波有相当良好的屏蔽作用，例如舰船、坦克有较厚的钢板外壳，飞机、火箭由铝合金的外壳，它们都可以防止电磁波直接入射。一般情况下，入射电磁波经过壳体的反射和吸收损耗，能透入壳体内部的已很少。实验表明，飞机蒙皮的屏蔽效能可以达到60dB80dB以上。但是在封闭壳体上，难免会有开口、门窗、孔缝等不连续

4、的结构。从这些孔洞缝隙泄露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。 图1：场线耦合的多种组合方式 因此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；另一类是孔缝泄露场。从干扰电磁波的特性上主要分为连续波时变场和脉冲波瞬态场。5.3.2 场对线的感应耦合 图2：电磁场对导线激励的干扰分析 在装有许多设备的系统中，设备A和设备B通过两根平行导线连接构成回路，如下图2所示，这是最常见的设备之间的连线方式。在每个设备内部电路中都有作基准参考电位的地线，它一般通过低阻抗导线与设备盒壳体相连。如在飞机、导弹等飞行器中，为了防止静电放电和雷击必须把所有的设备

5、盒体通过搭接线与飞机等壳体蒙皮相连接。构成设备之间的共地回路。CUDU图3：平面波对回路的共模耦合示意图 在这样的导线中，如果附近出现较强的电场或磁场作用，可能引起两种感应电压：一种是由导线与蒙皮(系统地)构成的闭合回路，产生感应电压 ，如图3所示。另一种是两根导线和设备电路构成的回路，产生感应电压 。如图4所示。图4：平衡传输系统的差模耦合示意图Zc波阻抗图5：共模电压与差模电压示意图 感应电压在两根导线中产生方向相同、大小和相位相同的电流I1和I2 ，则感应电压成为共模电压。这种场对闭合回路导线的耦合称为共模耦合。 感应电压在两根导线中产生方向相反、大小相等的电流，则感应电压称为差模电压。

6、这种场对闭合回路导线的耦合称为差模耦合。共模耦合和差模耦合的等效电路如图5所示。在单位电场强度作用下，回路中产生的共模电压随频率变化的特性如图下所示单位电场在回路中产生的电压与频率关系平衡电路原理图 平衡电路原理如图所示。其中两根导线所在的回路的阻抗完全对称。然而两个回路中导线阻抗 和内阻 ，负载阻抗 不可能做到完全对称，因此再平衡电路中仍有微弱的共模电压。 ZwRsRL 在平衡线路中差模耦合电压主要取决于两平行导线所围的面积 和电磁场的频率f。在f和l一定的情况下应尽量减小两线的间距d，常见的方法是采用双绞线。 在不平衡线路中，差模电压主要取决于两导线所构成的回路中的阻抗不对称程度。dl 5.3.3 高频辐射场对导线的干扰图6：平面波激励的分布电压源图7：含分布电压源的微分段dz的等效参数图9平行xoy平面的不同入射方向的电磁波5.3.4孔缝泄漏场对导线的感应耦合带有长条缝隙的导电平面0