传导骚扰检测

电磁兼容技术与应用朱斌E-mail:2489832893@电子信息工程学院2014-2015学年秋1项目2传导骚扰检测目标：掌握电磁兼容传导骚扰检测技术的基本内容和概念；了解相关的国际标准、国家标准及其要求；掌握传导骚扰测试的方法和原理；掌握针对具体样品进行传导骚扰检测的步骤与判定方法。2重点：传导骚扰检测技术的基本内容和概念；传导骚扰测试的方法；传导骚扰检测的步骤与判定方法。难点：传导骚扰测试的原理。项目2传导骚扰检测3大气干扰无线电广播无线通信电视雷达点火系统导航输电线电气化铁路工业、医疗设备开关系统家用电器办公设备非功能性功能性人为干扰源雷电干扰宇宙干扰热噪声自然干扰源电磁干扰源电磁干扰源的分类4传导干扰？传导干扰是指通过介质把一个电网络上的信号耦合到另一个电网络。传导干扰：通过导线、阻容、变压器等传播干扰，即“路”的干扰；另一种是辐射干扰，“场”的干扰。2.1传导骚扰检测的基础内容52.1传导骚扰检测的基础内容

传导干扰是用来衡量电子产品在运行过程中对整个电网发送电子干扰信号大小的一个概念。所有的电子产品在用电时都会对电网发出干扰信号，如果干扰信号过大，就会影响整个电网的电用质量，从而干扰到其他电器的正常运行。因此，大多数国家对电子产品的传导干扰指标都有一个硬性的规定，禁止传导干扰过大的产品生产、销售。

62.1传导骚扰检测的基础内容一、传导干扰波的一般性质1、频谱任何骚扰信号都可以利用傅里叶级数（对于周期性骚扰信号）或傅里叶积分（对于非周期骚扰信号）分解成不同频率简谐信号的迭加，这些简谐信号的幅值随频率变化的函数（Cn或F(ω))，称为骚扰信号的频谱＊。7常遇干扰源的频谱范围源频谱源频谱

雷电放电几赫兹～几百兆赫兹电视

30MHz～3GHz移动通信30MHz～3GHz

微波炉300MHz～3GHz电动机10KHz～400KHz荧光灯0.1MHz～3MHz海上导航10KHz～10GHz广播150KHz～100MHz电晕放电0.1MHz～10MHz无线电定位1GHz～100GHz直流电源开关电路100KHz～30MHz空间导航卫星1GHz～300GHz电源开关设备100KHz～300GHz工、科、医用高频设备几万Hz～几十GHz8例1：单一频率信号的频谱是一段直线，如下图所示。

9例2：下图是某大楼楼顶测试场地背景电磁噪声的频谱，可以看出背景电磁噪声中各种信号的频率及其幅度的大小。水平极化波的频谱垂直极化波的频谱10窄带干扰：是指主要能量频谱落在测量接收机的通带之内。频谱没有覆盖2个以上的10倍频程，带宽一般只有几十赫兹，最宽只有几十万赫兹。

宽带干扰：是指能量频谱相当宽，频谱覆盖2个以上的10倍频程,带宽为几十兆赫兹至几百兆赫兹，甚至更宽。根据干扰的频谱宽度，可分为：如调幅（AM）、调频（FM）、基本电源输出及谐波等。一般由上升时间和下降时间很短的窄脉冲形成电磁干扰能量的频率分布特性11脉冲频谱包络脉冲幅度脉冲周期脉冲宽度时间频率雷达脉冲及频谱（a）时域表示（b）频域表示载波频率正常电压与谐波电压波形12一、传导干扰波的一般性质2、幅度

2.1传导骚扰检测的基础内容幅度是指骚扰信号的电压，电流的大小（传导干扰），或场强、辐射功率密度(能流密度)的大小（辐射干扰）。对于连续波骚扰，幅度可用峰值、准峰值、平均值表示。对于脉冲骚扰，频谱是连续的，幅度可用频谱密度表示，例如：dBμV/MHz等。13干扰幅度表现为多种形式，随机或有规律，常见的还有热噪声，冲击噪声，白噪声等。热噪声具有高斯分布的幅度概率。一般情况下，热噪声的电压或电流的峰值或平均值正比于检测设备的带宽。不受带宽限制的热噪声称为白噪声。冲击噪声的电压或电流的峰值正比于频带，但其平均值与频带无关。火花塞、接触器、碳刷、放电等产生。一、传导干扰波的一般性质2、幅度

2.1传导骚扰检测的基础内容142.1传导骚扰检测的基础内容一、传导干扰波的一般性质3、波形

正弦波――连续波矩形波、锯齿波、尖脉冲、窄脉冲……――脉冲波由骚扰信号的波形可以了解信号幅度的大小、幅值对时间的分布，起始时间(前沿)，持续时间（宽度），时间滞后，相位滞后，波形的畸变（失真）。152.1传导骚扰检测的基础内容最好的脉冲波形为高斯脉冲(频带最窄)，一般很难实现，用一组正弦波频带也较窄，对外界干扰小。常常需减少脉冲陡沿来减少干扰。上下沿陡干扰大16一、传导干扰波的一般性质4、出现率

2.1传导骚扰检测的基础内容 周期功能性：非功能性：随机非周期相关条件下发生，出现是确定的，可预测的。不能预测的17b、辐射耦合a、传导耦合a2、电容性耦合a3、电感性耦合a1、电阻性耦合b1、近场感应耦合b2、远场辐射耦合b12、磁感应b11、电感应电磁干扰的传播途径2.1传导骚扰检测的基础内容二、传导干扰传输线的性质18

通过导体传输的电磁干扰，主要通过传输线路的电流和电压起作用，传导干扰频谱可延伸到1GHz以上。在不同的频率下，传输线路呈现不同的特性，应采用不同的电路模型和分析方法。根据工作频率与线长的关系划分为：

低频传输线路模型高频传输线路模型传导耦合的传输线路性质

传导耦合

传输线路的等效电路模型19低频电路的等效模型——集总参数电路模型低频电路条件模拟电路：数字电路：，——传输速度

——脉冲宽度

US—信号源电压ZS—信号源内阻Rl—导线阻抗ZL—负载阻抗Cl—导线寄生电容Rl/2ZSRl/2Rl/2ClZLUS~Rl/2信号源传输线路负载低频传输线路模型——集总参数电路模型20R0—分布电阻L0—分布电感G0—分布电导C0—分布电容分布参数：特性参数：传播常数—特性阻抗—G0dxxC0dxudxL0dxR0dxi高频电路（l～）的等效模型——

分布参数电路模型21

同轴线

平行线分布电容C分布电感L

分布电导G分布电阻R传输线形式分布参数同轴线：D－外导体直径，d－内导体直径平行线：D－两导体间距，d－导体直径两种典型传输线的特性阻抗22同轴线Rr平行双线传输线rd地面上的单导线rh几种典型传输线的特性阻抗

平行双导线

同轴线

地平面上方的导线23

共模干扰（common-modeinterference）两导线上的干扰电流振幅相差很小，且相位相同。

异模干扰（differential-modeinterference）两导线上的干扰电流振幅相等，但相位相反。#2I1UcI2~#1I1I2=I1Ud~共模干扰与异模干扰24#2U1U1U2~~#1~UC：由地回路引起的共模干扰电压Ud：由线间回路受干扰引起的异模干扰电压U1：原对地电压U2：原信号电压

对地电压：UL=U1

+Uc

线间电压：UM

=U2+Ud

对地电压与线间电压共模干扰与异模干扰通常线路上两种干扰分量同时存在。干扰在线路上经过长距离传输后，差模分量衰减要比共模分量大，且共模分量传输时会向周围空间辐射，差模分量不会辐射。因此，大部分电源干扰均由共模分量引起。25电阻性干扰

电阻性干扰：两个回路经公共阻抗而形成的干扰。

I1+I2

公共电源电路1USRSZlZl电路2公共线路阻抗I1I2

公共电源内阻及线路阻抗耦合I1+I2

电路1U1Zg公共地线阻抗I1I2

公共地线路阻抗耦合电路2U2电阻性干扰模型26A设备1共用接地阻抗产生的电磁干扰机壳Ig~UiRX机壳设备2BCDEFGHIJ连接电缆Ui

共用接地阻抗上的地电流形成一共模噪声电压Ui

，使回路ABCDEFGHA和回路ABCIJFGHA上流动者噪声电流，此噪声电流会在放大器或逻辑电路输入端产生一电位差，而差电位差即为电磁干扰的来源。电阻性干扰实例27U01Z11ZkI1I2

~Z21U02~U02在耦合阻抗Zk产生的干扰电压降流经Zk的干扰电流U01——回路1的电源U02——回路2的电源Z11——回路1的阻抗Z21——回路2的阻抗Zk——回路1与2的公共耦合阻抗电阻性干扰的等效电路28U01Z11ZkI1I2

~Z21U02~讨论：两个回路一点接触，彼此不再互相干扰。流经回路1中Z11的干扰电流U01Z11I1I2

~Z21U02~（直接耦合）(1)(2)29电路性干扰的计算实例：50Hz、115V交流电源的中性地线与负载地线都接于1mm厚钢板上，试计算其接地阻抗上的电流及共模干扰电压。负载的消耗功率为1kW，电源的第10次谐波约为基频的2％。解：负载阻抗1mm钢板的接地面阻抗Zc:在50Hz时，约为108μΩ，

在500Hz时，约为300μΩ忽略导线阻抗和电源内阻，且接地阻抗上的电流50Hz时10次谐波，500Hz时30

电阻

感抗：

容抗：内自感：——导线长度——导线半径——电导率——磁导率——趋肤深度外自感：电阻性干扰的抑制

导线的阻抗特性31a、让两个电流回路或系统彼此无关。信号相互独立，避免电路的连接。b、限制耦合阻抗，越低越好。导线的电阻和电感越低越好。c、电路去耦。各个不同回路之间仅在惟一的一点作电连接，达到电流回路间电路去耦的目的。

强弱电隔离继电器变压器光电耦合d、电气隔离。实现一点接触3241

电阻性干扰的抑制方法322.4电容性耦合电容性耦合的干扰电压干扰电压：CU1R22C1GC2G~UN电容性耦合等效电路~R22C2GC1GCU1UN电容性耦合模型33低阻（或低频）高阻（或高频）耦合电压公式的简化34电容性耦合的频率特性35【解】【例】已知：U1＝10V、f＝10MHz、导线半径r＝1mm、线间距

d＝20mm、导线离地高度h＝10mm、线长l＝1m。(1)R＝

50Ω；(2)R＝1MΩ。分别求导线2上的干扰电压。耦合系数：,则：（1）－90dB；（2）－9.5dB。36三、传导骚扰测试目的2.1传导骚扰检测的基础内容传导骚扰测试是为了衡量信号通过设备从电源端口、信号端口向电网或信号网络传输所受到的骚扰。372.2传导骚扰检测的仪器配置一、频谱分析仪382.2传导骚扰检测的仪器配置一、频谱分析仪在很多时候需要对信号进行分析，针对不同观察域，分别用示波器、频谱分析仪和矢量分析仪观察信号。示波器只能观察信号的幅度、周期和频率；但频谱分析仪还可以分析信号的频率分布信息、频率、功率、谐波、杂波、噪声、干扰和失真，而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上分析数字调制信号调制质量。392.2传导骚扰检测的仪器配置早期的信号观察，主要依赖示波器在时域内观察信号；傅立叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波组成的，但应用示波器无法观察到频域内信息，只能在时域内观察；应用频域测量，就能以频谱的形式显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情况一、频谱分析仪40一、频谱分析仪2.2传导骚扰检测的仪器配置幅度(功率)频率时域测量频域测量时间412.2传导骚扰检测的仪器配置一、频谱分析仪上图是信号在时域和频域内观察的结果，由此可以清楚看出信号在频域观察的必要性：时域得到的是信号的波形信息，不能测量混合信号，如果存在干扰或失真信号，在时域上无法区分有用信号和无用信号。在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的各种参数。42频谱分析仪的类型频谱分析仪主要有傅立叶频谱分析仪和超外差式频谱分析仪FFT频谱分析仪：被分析的信号通过模数转换器采样，变成离散信号，采样值被保存在一个存储器中，经过离散FFT变换计算，计算出信号的频谱。FFT频谱分析仪不足之处：FFT分析仪不适合脉冲信号的分析，而且由于A/D转换器速度的限制，FFT分析仪仅适合测量低频信号。432.2传导骚扰检测的仪器配置这种频谱分析仪对输入信号的分析，并不是从时间特性计算得来的，而是由频域分析直接决定的。对于这样的分析，必须把输入频谱分成各个独立的部分。可调带通滤波器就是为此目的而使用的。超外差频谱分析仪442.2传导骚扰检测的仪器配置超外差频谱分析仪内部结构图滤波器频率基准对数放大器RF输入衰减器混频器IF滤波器检波器视频滤波器本地振荡器扫频发生器IF增益输入显示452.2传导骚扰检测的仪器配置信号分析过程如下：被测信号经过滤波和衰减后，和LO信号进入混频器混频转换成中频信号，因为LO频率可变，所以输入信号都可以被转换成固定中频，经放大后进入中频滤波器（中心频率固定），然后进入一个对数放大器，对中频信号进行压缩，然后进行包络检波，所得信号即视频信号，为了平滑显示，在包络检波之前通过可调低通滤波器，即视频滤波；视频信号在阴极射线管内垂直偏转，即显示出在信号的幅度，同时，由于显示的频率值是扫频发生器电压值的函数，所以对应被测信号的频率值，于是，被测信号的信息显示在LCD上。462.2传导骚扰检测的仪器配置参数指标472.2传导骚扰检测的仪器配置参数指标482.2传导骚扰检测的仪器配置参数指标492.2传导骚扰检测的仪器配置设备的一般标记普通信息502.2传导骚扰检测的仪器配置二、测量接收机接收电路应该具有以下四方面的功能：（1）选频作用（2）抑制干扰信号的作用（3）放大作用（4）解调作用51接收电路的主要技术性能指标如下:（1）信噪比

接收机输出信号中的有用信号功率电平与噪声信号功率电平的比值，称为接收机信噪比，用符号SNR(Signal-noiseratio)表示，信噪比是衡量接收机输出信号质量的重要指标.用分贝表示（2）接收灵敏度接收机输出信号信噪比达到一定要求且输出功率不小于音频额定功率的50%的情况下，输入端所需的最小信号电平称为接收机的灵敏度。（3）选择性52常用的接收电路可分为：

*直接放大式接收电路;

*超外差式接收电路;

*二次变频接收电路;

*放大器顺序混合型接收电路其中，直接放大式接收电路又可以分为：（1）直接检波式接收电路（2）高放式接收电路（3）超再生式接收电路2.2传导骚扰检测的仪器配置53测量接收机与场强仪的区别2.2传导骚扰检测的仪器配置测量接收机与频谱仪的区别*带宽;

*检波方式;

*脉冲响应特性*频谱仪没有预选器;

*灵敏度不够完成限值的测量;

*……542.3传导骚扰检测方法检波方式的特点不同的检波方式在显示屏上会有不同的数据处理，频谱分析仪主要有以下检波方式：最大峰值检波最小峰值检波自动峰值检波取样检波RMS检波器平均值检波准峰值检波

最大峰值检波取样检波最小峰值检波55几种检波方式的特点：1.平均值检波：其最大特点是检波器的充放电时间常数相同，特别适用于对连续波的测量。2.峰值检波：充电时间常数很小，即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值，当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大，检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。峰值检波的特点首先在军用设备的骚扰发射试验中被优先采用，因为好多军用装备只要单次脉冲的激励就可以造成爆炸或数字设备的误动作，而无需像音响设备那样讲究时间的积累。3.准峰值检波：检波器的冲放电时间常数介于平均值于峰值之间。在测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有关，又与脉冲重复频率有关，其输出与干扰对听觉造成的效果相一致。56接收机的测量周期接收机的测量时间直接跟检波器的冲放电时间有关。用准峰值检波方式进行测试的主要问题是测量时间长。下面是准峰值检波和峰值检波的测试时间比较。572.3传导干扰检测方法1、传导干扰检测标准标准1：GB13837-2003《声音和电视广播接收机及有关设备无线电干扰特性限值和测量方法》（与CISPR13\EN55013等效）582.3传导骚扰检测方法3C认证中对音视频设备测量项目是:

1.产品的电磁兼容检验项目按国家标准GB13837及GB17625.1规定的全部适用项目，也就是标准上规定的对该产品适用的所有项目都要做。

举例来说LCD液晶电视机的测量项目为:1.电源端骚扰电压2.天线端骚扰电压3.辐射骚扰场强(含本振辐射场强)4.谐波电流当然如果该产品有多种功能就要兼顾。59601、传导干扰检测标准标准2.GB9254-1998《信息技术设备无线电骚扰限值和测量方法》和CISPR22和EN55022等效。2.3传导骚扰检测方法613C认证中对信息技术设备(ITE)测量项目是:产品的电磁兼容检验项目按国家标准GB9254及GB17625.1中规定以下三项：

--电源端子干扰电压(0.15MHz-30MHz)；--辐射干扰场强(30MHz-1000MHz)；

--谐波电流。收款机不适用GB17625.1即对谐波电流无要求电脑游戏机、学习机不适用GB17625.1和GB9254。也就是说对电脑游戏机、学习机电磁兼容无要求仅有安全的要求另外3C认证中对GB9254标准中电信端口的骚扰电压暂无要求62GB9254-1998概述本标准旨在对使用范围内的信息技术设备的无线电骚扰电平给出统一的要求，确定骚扰限值，规定测量方法、规范运行的条件和实验数据的处理。范围适用于整个频率范围9kHz~400GHz,但仅规定了150kHz~1GHz的限值。适用于低压供电的信息技术设备（ITE），如数据处理设备、电子商用设备、电信设备等。63ITE的分级A级

满足A级限值但不满足B级限值的那类设备。不限制销售，但应在有关的使用说明中包含无线电干扰声明。B级

主要在生活环境中使用（可能距广播等相关设备10m内的范围），包括：

--不在固定场所使用的设备

--靠电信网络供电的电信终端设备

--个人计算机及相连的辅助设备2.3传导骚扰检测方法642.3传导骚扰检测方法2、传导干扰检测方法传导骚扰测试需要的仪器较少，一般需要接收机、LISN网络(三相、单相）、参考接地，不过，－种很重要的条件是需要一个2m×2m以上面积的参考接地平面，并超出EUT边界至少0.5m。因为屏蔽室内的环境噪声较低，同时屏蔽室的金属墙面或地板可以作为参考接地板，所以传导骚扰测试通常在屏蔽室内进行。65普通电子产品台式设备的电源端口传导骚扰测试配置中，LISN实现传导骚扰信号的拾取与阻抗匹配，再将信号传送至接收机。对于落地式设各，测试时，只要将被测设备放置在参考地平面0.1m高的绝缘支架上即可。传导骚扰测试除电源端口需要进行传导骚扰测试外，信号、通信端口也要进行传导骚扰测试。信号端口的测试方法，相对电源端口的测试比较复杂，信号线的测试有两种方法，即电压法与电流法。测试结果分别与标准中的电流限值与电压限值进行比较，以确定是否通过该项测试。66GB9254-1998测试项目电源端子和电信端口的传导骚扰辐射骚扰一般测量条件场地环境

应保证环境噪声至少比限值低6dB，其它按照标准规定具体考虑。EUT的配置

EUT的配置、安装、布置和运行应与典型应用情况相一致。

EUT每一种类型的接口端口中至少一个端口相连。由数个独立单元组成的系统应按最小的、有代表性的配置组合测试。

EUT相对于接地平板的情形应与实际应用相符合，同时符合具体试验项目的布置要求。67GB9254-1998一般测量条件EUT的工作状态

EUT应按实际要求在额定（标称）工作电压和典型的负载条件下运行。使用实际负载，模拟负载应能在射频和功能特性代表实际负载。运行设备的试验程序或其他方法应确保系统的各个组成部分运行，以便能检测到系统的所有骚扰。视频显示单元的工作状态。传真机的工作状态。电话机的工作状态。68GB9254-1998传导骚扰测量电源端子限值频率范围MHzA级ITEB级ITE准峰值dBuV平均值dBuV准峰值dBuV平均值dBuV0.15~0.50796666~5656~460.50~5736056465~306050•准峰值和平均值限值应同时满足•B级ITE150kHz-500kHz，限值随频率的对数呈线性减小•过渡频率处应采用较低的限值统计含义69试验布置（台式设备）

接地、位置、线缆长度及连接、AE的距离等方面GB9254-1998传导骚扰测量70GB9254-1998传导骚扰测量试验布置（落地式设备）接地、位置、线缆长度及连接、AE的距离等方面

EUT的电缆和水平接地平板之间应绝缘

EUT不得与水平接地板形成金属接触辐射试验场上的传导测量非导电桌面离接地平板40cm高度71GB9254-1998传导骚扰测量

测量设备测量接收机使用带有准峰值和平均值检波器的接收机进行测量，符合GB/T6113.1-1995的要求。人工电源网络（AMN）隔离电网背景噪声，符合GB/T6113.1-1995要求50Ω/50μH人工电源网络。接地平板台式距垂直接地平板0.4m；落地式放在接地平板上，最小尺寸2m*2m且超过EUT边框0.5m；辐射场台式设备距水平接地板0.4m

测量记录当测量值超过（L-20dB）（L为用对数单位表示的限值）电平是，应至少记录6个最大的骚扰