第2章 電磁干擾種類、形成及傳播方式

1、引言引言干擾從不同的角度去觀察，就有不同的劃分方法，例如干干擾從不同的角度去觀察，就有不同的劃分方法，例如干擾源發(fā)生機(jī)理、表現(xiàn)形式、危害方式、傳播途徑或干擾源發(fā)生機(jī)理、表現(xiàn)形式、危害方式、傳播途徑或干擾信號(hào)波形的時(shí)域或頻域特征等方面。擾信號(hào)波形的時(shí)域或頻域特征等方面。 電磁騷擾三要素電磁騷擾三要素三個(gè)要素：三個(gè)要素：騷擾源、騷擾源、耦合路徑耦合路徑和和敏感源敏感源電磁騷擾，有傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾兩種。 傳導(dǎo)騷擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合（騷擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。 輻射騷擾是指騷擾源通過空間把其信號(hào)耦合（騷擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)E EMMC-2C-2 常見騷擾源常見騷擾源無線通信無線通信電

2、磁騷擾源：電磁騷擾源：5個(gè)個(gè) ，各源的性質(zhì)不同，各源的性質(zhì)不同 雷電等自然騷擾源雷電等自然騷擾源脈沖電路脈沖電路 人為騷擾人為騷擾感性負(fù)載通斷感性負(fù)載通斷直流電機(jī)、變頻調(diào)速器直流電機(jī)、變頻調(diào)速器（敏感源敏感源） 電磁騷擾源的分類非功能性非功能性 騷擾源騷擾源人為騷擾源特征歸結(jié)為：連續(xù)波騷擾，瞬態(tài)騷擾，非線性現(xiàn)象人為騷擾源特征歸結(jié)為：連續(xù)波騷擾，瞬態(tài)騷擾，非線性現(xiàn)象功能性騷擾源系指設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能過程中造成對(duì)其他設(shè)備的直接騷擾；非說功能性騷擾源是指用電裝置在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用，如開關(guān)閉合或切斷產(chǎn)生的電弧放電騷擾。雷達(dá)和電視臺(tái)雷電電力傳輸線移動(dòng)電臺(tái)電機(jī)傳導(dǎo)噪聲交流供電電路點(diǎn)火

3、 物質(zhì)由分子組成，而分子由原子組成。原子由帶負(fù)電物質(zhì)由分子組成，而分子由原子組成。原子由帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的質(zhì)子組成。在正常情況下，荷的電子和帶正電荷的質(zhì)子組成。在正常情況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同，正負(fù)電荷平衡，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同，正負(fù)電荷平衡，對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。 對(duì)對(duì)外不外不帶電帶電+ +Amm+ +圖圖2-1 靜電產(chǎn)生機(jī)理靜電產(chǎn)生機(jī)理+ +Am陽離子陽離子(m-1)+ + +Bm陰離子陰離子(m+1)+ +這個(gè)外力包含各種能量（如動(dòng)能、勢(shì)能、熱能和化學(xué)能等）。任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離都會(huì)產(chǎn)生靜電。摩擦起電是一種不斷接觸又分離而

4、造成正負(fù)電荷不平衡的接觸分離起電過程。 當(dāng)兩種材料一起摩擦?xí)r，電子會(huì)從一種材料轉(zhuǎn)移到另一種材料上，這導(dǎo)致在材料表面上積累大量正電荷或負(fù)電荷，因這些電荷缺乏相互中和的通道而停留在材料表面。因此大多數(shù)非導(dǎo)電材料都會(huì)產(chǎn)生靜電，但產(chǎn)生靜電量多少則是由材料起電序列決定的。 自然干擾自然干擾靜電靜電感應(yīng)起電是另一種常見的靜電產(chǎn)生方式：當(dāng)帶電物體接近不帶電物體時(shí)，會(huì)在不帶電的導(dǎo)體兩端分別感應(yīng)出負(fù)電和正電。其它方式還有：熱電起電、壓電起電、噴射起電等。物體所積累的靜電電荷與大地形成了一個(gè)靜電場(chǎng)，當(dāng)物體接近金屬物體時(shí)，物體與金屬體之間的場(chǎng)強(qiáng)急劇增強(qiáng)，場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到一定程度時(shí)將導(dǎo)致空氣擊穿，先形成一個(gè)等離子導(dǎo)電通路，然

5、后形成電弧，這樣就形成了主要的放電過程。 靜電場(chǎng)的強(qiáng)度取決于帶電物體的電荷和與它的電荷量不同的物體之間的距離。人體上的電壓通?？梢赃_(dá)到8kV-20kV。當(dāng)一個(gè)元件的管腳間電壓超過元件介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度（極限允許值），則會(huì)造成元件損壞。人體在很多生產(chǎn)場(chǎng)合產(chǎn)生的靜電電壓均超過這些敏感電子器件的擊穿電壓，相對(duì)于自然界的靜電，電子器件是敏感而嬌貴的，因此，是否采取了靜電防護(hù)措施，是衡量電子器件質(zhì)量的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。表2-1 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)易產(chǎn)生的靜電電壓 生產(chǎn)場(chǎng)合 靜電電壓/V 靜電電壓/V (濕度1020) (濕度6590)在地毯上走動(dòng) 35000 1500在乙烯樹脂地毯上走動(dòng) 12000 250手拿乙烯

6、塑料袋裝入器件 7000 600在流水線工位接觸聚酯塑料袋 20000 1200在操作工位與聚胺酯類接觸 18000 1500VMOS 30 1800MOSFET100 200砷化鎵FET100300EPROM100以上JFET1407000SAW(聲表面波濾波器)150500運(yùn)算放大器 1902500CMOS2503000肖特基二極管3002500SMD薄膜電阻器3003000雙極型晶體管3807800射極耦合邏輯電路5001500晶閘管6801000肖特基TTL1002500雷云較低時(shí)，其周圍又沒有異性電荷的云層，而地面上的突出物(人體、樹木、建筑物或設(shè)備)被感應(yīng)出異性電荷，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到

7、一定值時(shí)，雷云就會(huì)通過這些物體與大地之間放電，所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象稱為直接雷擊，簡(jiǎn)稱。而這種直接擊在建筑物或其他物體上的雷電叫。被直接雷擊的建筑物、電氣設(shè)備或其他物體會(huì)產(chǎn)生很高的電位，而引起過電壓，轉(zhuǎn)為極具破壞力的雷電流，可達(dá)幾十千安甚至幾百千安。強(qiáng)大的雷電流轉(zhuǎn)變成熱能，該能量可以熔化502002的鋼材，因此雷電流的高溫?zé)嵝?yīng)將灼傷人體、引起建筑物燃燒、使設(shè)備部件熔化。 當(dāng)直擊雷發(fā)生之后，云層帶電迅速消失，地面某些范圍由于散流電阻大，出現(xiàn)局部高電壓，或在直擊雷放電過程中，強(qiáng)大的脈沖電流對(duì)周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)及高電壓而發(fā)生閃擊現(xiàn)象的二次雷；最常見的電子設(shè)備遭雷擊危害不是由于直接雷擊引起，而

8、是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通信線路中感應(yīng)的電流浪涌而引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化造成設(shè)備耐壓、耐過電流的能力下降，對(duì)雷擊（包括感應(yīng)雷和操作過電壓浪涌）的承受能力下降；另一方面由于信號(hào)來源路徑多，系統(tǒng)更容易遭受雷電波侵入。浪涌電流可以從電源線或信號(hào)線等途徑竄入電子設(shè)備。電源浪涌并不僅源于雷擊，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電源浪涌。信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。它們將使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，傳輸速度降低，等。 球形雷球形雷則多見于山區(qū)。這里對(duì)其電磁兼容方面影響不予討論?？刂评讚酎c(diǎn)（采用大保護(hù)范圍的避雷針）；控制雷擊點(diǎn)（采用大保護(hù)

9、范圍的避雷針）；安全引導(dǎo)雷電流入地網(wǎng)；安全引導(dǎo)雷電流入地網(wǎng)；完善的低阻地網(wǎng)；完善的低阻地網(wǎng)；消除地面回路；消除地面回路；電源的浪涌沖擊防護(hù)；電源的浪涌沖擊防護(hù)；信號(hào)及數(shù)據(jù)線的瞬變保護(hù)。信號(hào)及數(shù)據(jù)線的瞬變保護(hù)。目前世界上廣泛采用的主要防雷技術(shù) ：讓在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電能量按照人們?cè)O(shè)計(jì)的通道泄放到大地中去 。采用避雷針是最首要、最基本的防雷措施。 ：將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來，一直到接地裝置。在閃電電流通過時(shí)，臺(tái)站內(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個(gè)“等電位島”，保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。：讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄放入

10、大地，良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓,避免發(fā)生反擊。在一切從室外來的導(dǎo)線（包括電力電源線、電話線、信號(hào)線、天線的饋線等）與接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼?。?dāng)直擊雷或感應(yīng)雷在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí)，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。：用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起來，阻隔閃電的脈沖電磁場(chǎng)從空間入侵的通道。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對(duì)電子設(shè)備影響的最有效方法。電子噪聲（主要來自電子設(shè)備內(nèi)部元器件的噪聲）電子噪聲（主要來自電子設(shè)備內(nèi)部元器件的噪聲）大地表面磁場(chǎng)大地表面磁場(chǎng)大地磁層大地磁層大地表面的電場(chǎng)大地表面的電場(chǎng)大地內(nèi)部

11、的電場(chǎng)大地內(nèi)部的電場(chǎng)大氣中的電流電場(chǎng)大氣中的電流電場(chǎng)閃電和雷暴的電流閃電和雷暴的電流太陽無線電輻射和銀河系無線電輻射太陽無線電輻射和銀河系無線電輻射無線電發(fā)射設(shè)備無線電發(fā)射設(shè)備 工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備 電力設(shè)備電力設(shè)備 汽車、內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)汽車、內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng) 電網(wǎng)干擾電網(wǎng)干擾 高速數(shù)字電子設(shè)備高速數(shù)字電子設(shè)備 移動(dòng)通信系統(tǒng)、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航及無線電接力通信系統(tǒng)如微波接力，衛(wèi)星通信等。因發(fā)射的功率大，其基波信號(hào)可產(chǎn)生功能性干擾；諧波及亂真發(fā)射構(gòu)成非功能性的無用信號(hào)干擾。人為電磁干擾人為電磁干擾包括伺服電機(jī)、電鉆、繼電器、電梯等設(shè)備通、斷產(chǎn)生的電流劇變及伴隨的電火花成為干

12、擾源：電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載(如電弧爐等)、 電子開關(guān)整流器、逆變器或開關(guān)電源等電源變換設(shè)備所產(chǎn)生大量諧波涌入電網(wǎng)成為干擾源：日光燈等照明設(shè)備也產(chǎn)生輝光放電噪聲干擾。汽車、內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)汽車、內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)人為電為電磁干擾擾如由如由50Hz50Hz交流電網(wǎng)強(qiáng)大交流電網(wǎng)強(qiáng)大的電磁場(chǎng)和大地漏電流的電磁場(chǎng)和大地漏電流產(chǎn)生的干擾，以及高壓產(chǎn)生的干擾，以及高壓輸電線的電暈和絕緣斷輸電線的電暈和絕緣斷裂等接觸不良產(chǎn)生的電裂等接觸不良產(chǎn)生的電弧和受污染導(dǎo)體表面的弧和受污染導(dǎo)體表面的電火花。電火花。電子設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)通過空間電磁場(chǎng)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備，當(dāng)這種耦合的信號(hào)不是該電網(wǎng)絡(luò)所需要的信號(hào)時(shí)，則成為

13、干擾信號(hào)。通過導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線將一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)A上的信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)B中，若該信號(hào)不是被耦合網(wǎng)絡(luò)B所需要的，則這種耦合就形成干擾，而產(chǎn)生電網(wǎng)絡(luò)A信號(hào)的則成為電網(wǎng)絡(luò)B的干擾源。的特點(diǎn)是由干擾源輻射出能量，通過介質(zhì)（包括自由空間）以電磁波和電磁感應(yīng)的形式和規(guī)律傳播。：一個(gè)是有產(chǎn)生電磁波的源；另一個(gè)是能將這個(gè)電磁波能量輻射出去。并非所以裝置都能輻射電磁波。輻射干擾源的設(shè)備結(jié)構(gòu)必須是開放式的，幾何尺寸和電磁波的波長(zhǎng)必須是在同一量級(jí)，滿足輻射的條件。顯然，各種天線以及布線是輻射電磁波的最有效設(shè)備。結(jié)構(gòu)件、元件、部件滿足上述輻射條件、能起著發(fā)生天線和接受天線的作用時(shí)，就產(chǎn)生天線效應(yīng)。常見的輻射干擾源

14、有：通過發(fā)送天線輻射出去，或通過編織屏蔽層和通風(fēng)管道輻射出去，以及通過連接電纜向外輻射的設(shè)備雷達(dá)系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)、射頻感應(yīng)及介質(zhì)加熱設(shè)備、雷達(dá)系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)、射頻感應(yīng)及介質(zhì)加熱設(shè)備、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加工設(shè)備、通信發(fā)射臺(tái)站、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加工設(shè)備、通信發(fā)射臺(tái)站、衛(wèi)星地球通信站、大型電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及衛(wèi)星地球通信站、大型電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車及電氣火車、大多數(shù)家用電器等，超高壓輸電線、地鐵列車及電氣火車、大多數(shù)家用電器等，都是可以產(chǎn)生各種形式、各種頻率、各種強(qiáng)度的電磁輻射都是可以產(chǎn)生各種形式、各種頻率、各種強(qiáng)度的電磁

15、輻射源（參見第一章圖源（參見第一章圖1-21-2）。）。振蕩器、放大器和發(fā)射機(jī)是用于產(chǎn)生預(yù)定或設(shè)計(jì)頻率上的電磁能量的。但實(shí)際工作中，它們發(fā)射的能量覆蓋了一個(gè)以預(yù)定頻率為中心的頻段。此外，發(fā)射機(jī)還發(fā)射諧波，以及在某些情況下還會(huì)發(fā)射預(yù)定頻率的分諧波。是這種非故意發(fā)射的主要來源；而調(diào)制過程本身就是一個(gè)產(chǎn)生電磁噪聲的工程：在很多應(yīng)用場(chǎng)合中，信號(hào)被調(diào)制在載波頻率上，如通信、電力電子電路中的正弦波逆變器(SPWM)。很明顯，這種調(diào)制過程是伴隨著電磁噪聲加入的。在總帶寬中，譜輸出同時(shí)表現(xiàn)在載波的基頻和諧波頻率上。在調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和脈沖調(diào)制等各種方式中，不同于所需要頻率的輸出分量就構(gòu)成了電磁噪聲。例如脈沖調(diào)

16、制方式：以周期性的或非周期性的系列脈沖產(chǎn)生，其輸出中不僅含有非載波基波頻率的諧波頻率的輻射，還會(huì)產(chǎn)生寄生輻射。對(duì)于非周期性脈沖調(diào)制，載波頻率和其諧波頻率兩側(cè)的頻譜可用傅立葉積分變換來估算。輻射干擾輻射干擾、電力電子電路開關(guān)器件應(yīng)用也是這種非故意發(fā)射的主要來源： 電路中非常典型的非線性應(yīng)用實(shí)例如二極管檢波器。此外，放大器、調(diào)制器、解調(diào)器、限幅器、混頻器、整流器和開關(guān)電路或脈沖電路，則是在其它應(yīng)用場(chǎng)合非常常見的有源非線性電路。 幾乎每一電子設(shè)備的線路中都可以看到有源器件的應(yīng)用，這些器件的伏安特性具有非線性性質(zhì)。非線性伏安特性可以表示成無限多項(xiàng)諧波成分組合的傅立葉級(jí)數(shù)。傅立葉級(jí)數(shù)中的高次諧波項(xiàng)將導(dǎo)致

17、兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)頻率發(fā)生混頻。這種混頻會(huì)產(chǎn)生出原來信號(hào)中沒有的全新頻率分量。這些新的頻率分量作為電磁噪聲出現(xiàn)在輸出端，對(duì)不需要該信號(hào)的接受設(shè)備造成干擾。 脈沖與數(shù)字電路中，脈沖上升時(shí)間和脈沖重復(fù)率兩方面都產(chǎn)生可能構(gòu)成電磁干擾的頻譜分量。上升時(shí)間為tr 秒的脈沖產(chǎn)生的干擾頻譜在1/tr Hz左右.)1 (rt脈沖上升時(shí)間極短，僅有10ns左右；頻譜極寬，由超長(zhǎng)波到微波波段的低端；脈沖場(chǎng)強(qiáng)極強(qiáng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為10V/m，磁場(chǎng)強(qiáng)度為100A/m；脈沖釋放能量極大，可達(dá)4109J。強(qiáng)行將具有不為零電流的電感回路斷開時(shí)，電感上儲(chǔ)存的能量就只能瞬間向空間掉，由于斷開時(shí)間非常短，單元時(shí)間內(nèi)釋放量能變化大，釋放的能

18、量相當(dāng)于一個(gè)強(qiáng)脈沖，對(duì)空間形成輝光放電現(xiàn)象。 脈沖上升時(shí)間極短，僅有10ns左右；頻譜極寬，由超長(zhǎng)波到微波波段的低端；脈沖場(chǎng)強(qiáng)極強(qiáng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為10V/m，磁場(chǎng)強(qiáng)度為100A/m；脈沖釋放能量極大，可達(dá)4109J。強(qiáng)行將具有不為零電流的電感回路斷開時(shí)，電感上儲(chǔ)存的能量就只能瞬間向空間掉，由于斷開時(shí)間非常短，單元時(shí)間內(nèi)釋放量能變化大，釋放的能量相當(dāng)于一個(gè)強(qiáng)脈沖，對(duì)空間形成輝光放電現(xiàn)象。 傳導(dǎo)是電力系統(tǒng)、電子和電氣設(shè)備等電氣工程問題中干擾傳播的重要途徑。傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生的電壓或電流沿著地線網(wǎng)絡(luò)、電源線或信號(hào)線等路徑傳輸，在其它路徑或設(shè)備中產(chǎn)生相應(yīng)的電流或電壓。對(duì)電子設(shè)備來說，這些非正常工作所需的外部電

19、路輸入能量將對(duì)正常工作產(chǎn)生影響，其干擾的強(qiáng)度與傳導(dǎo)路徑密切相關(guān)。傳導(dǎo)干擾的形成： 由電路工作方式直接形成的諧波； 通過電磁感應(yīng)方式耦合（電場(chǎng)或磁場(chǎng)）。圖2-2 Buck電路及分布電容影響1C7i4i5i2i1i3iDVsVoVLCLRT5i7i4i6i回路電流i4 i7往往容易被忽視，它們與前面提到的電路正常工作回路電流i1i3沒有直接聯(lián)系。它們都是通過分布電容的作用、通過電磁感應(yīng)（電場(chǎng)與磁場(chǎng)感應(yīng)）產(chǎn)生的。然而這種干擾產(chǎn)生的影響比較大，而且通常是比較難以消除的。TiCD1N2NoCoViV1e1C2C3C4C圖2-3 開關(guān)電源電路及主要分布電容示意圖開關(guān)電源主要由于以下原因形成干擾：1高 di

20、/dt 和高 dv/dt在逆變過程中產(chǎn)生的高頻方波電流和電壓具有非常陡的上升沿和下降沿，即具有高di/dt和高dv/dt，它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓構(gòu)成了干擾源，通過回路傳導(dǎo)或輻射到大地，對(duì)輸入電源和負(fù)載、以及共用同一電源和地的其它設(shè)備形成干擾。對(duì)于矩形波，周期的倒數(shù)決定了波形的基波頻率；兩倍脈沖邊緣上升時(shí)間或下降時(shí)間的倒數(shù)決定了這些邊緣引起的頻率分量的頻率值，典型的值在MHz范圍，而它的諧波頻率就更高了。這些高頻信號(hào)都對(duì)開關(guān)電源基本信號(hào)，尤其是控制電路的信號(hào)造成干擾，如此高頻率的噪聲信號(hào)也使它成為輻射干擾源。功率開關(guān)器件的高頻開關(guān)動(dòng)作是導(dǎo)致開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾功率開關(guān)器件的高頻開關(guān)動(dòng)作是導(dǎo)

21、致開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的主要原因。的主要原因。傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生二極管反向恢復(fù)二極管反向恢復(fù)2 輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流3 3 輸入側(cè)工頻整流濾波使用的大電容充電放電，使輸入電流輸入側(cè)工頻整流濾波使用的大電容充電放電，使輸入電流畸變?cè)斐傻脑肼暬冊(cè)斐傻脑肼?開關(guān)電源的輸入普遍采用橋式整流、電容濾波型整流電源，在沒有PFC功能的輸入級(jí)，由于整流二極管的非線性和濾波電容的儲(chǔ)能作用，使得二極管的導(dǎo)通角變小，輸入電流成為一個(gè)時(shí)間很短、峰值很高的周期性尖峰電流。這種畸變的電流實(shí)質(zhì)上除了包含基波分量以外還含有豐富的高次諧波分量。這些高次諧波分量注入電網(wǎng)，引起嚴(yán)重的

22、諧波污染，對(duì)電網(wǎng)上其他的電氣設(shè)備造成干擾。為了控制開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的污染以及實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，PFC電路是不可缺少的部分。傳統(tǒng)的工頻整流濾波器使輸入電流畸變?cè)斐傻脑肼?D1D2D3D4CVVo+_iiRL（a） 電路原理圖（b）輸入電壓和電流波形傳統(tǒng)整流器傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生案例案例3 3：正激式開關(guān)電：正激式開關(guān)電源：源：直接形成磁場(chǎng)感應(yīng)電場(chǎng)感應(yīng)直接形成磁場(chǎng)感應(yīng)電場(chǎng)感應(yīng)輸入側(cè)整流及濾波控制電路輸出整流及濾波輸入輸出高頻逆變器 圖2-4 開關(guān)電源供應(yīng)器及原理電路框圖 傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生開關(guān)電源案例開關(guān)電源案例傳導(dǎo)干擾與輻射干擾的界限并不是非常明顯，除了頻率很低傳導(dǎo)干擾與輻射干擾的

23、界限并不是非常明顯，除了頻率很低的干擾信號(hào)外，許多干擾信號(hào)的傳播可以通過導(dǎo)體和空間的干擾信號(hào)外，許多干擾信號(hào)的傳播可以通過導(dǎo)體和空間混合傳輸：混合傳輸：在某些場(chǎng)合中，干擾信號(hào)先以傳導(dǎo)的形式，通過導(dǎo)體將能量在某些場(chǎng)合中，干擾信號(hào)先以傳導(dǎo)的形式，通過導(dǎo)體將能量轉(zhuǎn)移到新的空間，再向空間輻射。轉(zhuǎn)移到新的空間，再向空間輻射。而在另一些場(chǎng)合，干擾信號(hào)先在空中傳播，在其傳播的過程而在另一些場(chǎng)合，干擾信號(hào)先在空中傳播，在其傳播的過程中遇到導(dǎo)體，就會(huì)在導(dǎo)體中感應(yīng)出干擾信號(hào)，變成傳導(dǎo)干中遇到導(dǎo)體，就會(huì)在導(dǎo)體中感應(yīng)出干擾信號(hào)，變成傳導(dǎo)干擾，沿導(dǎo)體繼續(xù)傳播。擾，沿導(dǎo)體繼續(xù)傳播。例如多束電纜傳輸線的電場(chǎng)和磁場(chǎng)耦合。例如

24、多束電纜傳輸線的電場(chǎng)和磁場(chǎng)耦合。輻射與傳導(dǎo)兩種基本的干擾耦合機(jī)制的組合作用，是最常見輻射與傳導(dǎo)兩種基本的干擾耦合機(jī)制的組合作用，是最常見的許多電路與系統(tǒng)中電磁能量耦合或干擾耦合的源。的許多電路與系統(tǒng)中電磁能量耦合或干擾耦合的源。 按傳導(dǎo)電磁干擾所表現(xiàn)的形式來劃分，差模(DM-Different Mode)干擾和共模(CM-Common Mode)干擾是主要的傳導(dǎo)干擾形式。差模干擾和共模干擾: 表現(xiàn)形式不同; 產(chǎn)生機(jī)理不同; 抑制干擾方法也不同。 (3) (3) 差模干擾與共模干擾差模干擾與共模干擾目標(biāo)信號(hào)在電路中的傳輸，總是以雙線方式傳輸，習(xí)慣說法就是信號(hào)回路。但就騷擾信號(hào)來說，它進(jìn)入電磁設(shè)備

25、傳輸有可能出現(xiàn)兩種情況:與目標(biāo)信號(hào)一起沿正?；芈犯Z入工作單元。這一模式稱為差模干擾，就是指電路中某一端（如電源的端）與另一端（如電源的端）所構(gòu)成回路中的干擾信號(hào)。被干擾設(shè)備被干擾設(shè)備負(fù)載噪聲源噪聲源1CMU2CMU1CMI2CMIDMIDMIDMU地線地線圖2-6 差模噪聲電流和共模噪聲電流示意圖N(3) (3) 差模干擾與共模干擾差模干擾與共模干擾以傳輸目標(biāo)信號(hào)的雙端作為一線，又以地為另一線所構(gòu)成的傳輸回路，讓騷擾信號(hào)進(jìn)入工作單元的模式，則稱為共模干擾。共模干擾也是由電源的相線或中線與地線所構(gòu)成回路中的干擾。被干擾設(shè)備被干擾設(shè)備負(fù)載噪聲源噪聲源1CMU2CMU1CMI2CMIDMIDMIDM

26、U地線地線圖2-4 差模噪聲電流和共模噪聲電流示意圖N(3) (3) 差模干擾與共模干擾差模干擾與共模干擾信號(hào)回路的雙線對(duì)地的電特性不一定完全平衡，因此共模干擾有可能也成為差模干擾。被干擾設(shè)備被干擾設(shè)備負(fù)載噪聲源噪聲源1CMU2CMU1CMI2CMIDMIDMIDMU地線地線圖2-6 差模噪聲電流和共模噪聲電流示意圖N圖圖2-7 共模、差模干擾電流測(cè)量共模、差模干擾電流測(cè)量(a) 共模干擾電流的測(cè)量共模干擾電流的測(cè)量電流探針電流探針(b) 差模干擾電流的測(cè)量差模干擾電流的測(cè)量電流探針電流探針圖圖2-8 開關(guān)電源干擾傳導(dǎo)路徑示意圖開關(guān)電源干擾傳導(dǎo)路徑示意圖差模電流差模電流共模電流共模電流(3)

27、(3) 差模干擾與共模干擾差模干擾與共模干擾可以發(fā)現(xiàn)，在電力電子裝置中，差模噪聲主要由開關(guān)變換器的（高di/dt）脈動(dòng)電流引起；共模噪聲則主要由較高的dv/dt和雜散參數(shù)間相互作用而產(chǎn)生的高頻振蕩引起。生活中開關(guān)電源的應(yīng)用非常廣，電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、充電器、各種儀器等到處可見其應(yīng)用，并有越來越多的電子設(shè)備采用各種各樣的開關(guān)電源，所以這類傳導(dǎo)干擾源逐漸成為威脅用電設(shè)備正常工作的重要因素，其電磁干擾問題日益引起重視。目前，對(duì)電氣電子設(shè)備影響最大的傳導(dǎo)干擾是供電線路傳導(dǎo)的干擾。這些干擾可以通過電網(wǎng)將干擾信號(hào)傳播到非常廣的范圍。電力電子裝置對(duì)電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾就是典型的例子。電機(jī)產(chǎn)生的干擾則是另一廣泛應(yīng)用中的

28、干擾案例。市場(chǎng)上的一些電子產(chǎn)品如節(jié)能燈，在節(jié)能的同時(shí)也會(huì)對(duì)電磁環(huán)境產(chǎn)生污染。 (4) (4) 電磁干擾的其它分類電磁干擾的其它分類電磁干擾作為一種信號(hào)，體現(xiàn)在其頻譜特征上，設(shè)備的電磁兼容性是否符合要求都是以一定測(cè)量結(jié)果來表示的，這個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)以及結(jié)果也是以頻譜來表征的。 寬帶干擾寬帶干擾寬帶干擾也稱為寬頻（BBBroadband）干擾。當(dāng)干擾頻率寬度大干擾頻率寬度大于接收機(jī)中頻頻寬于接收機(jī)中頻頻寬時(shí)所測(cè)量的噪聲強(qiáng)度稱為寬帶干擾。寬帶干擾有足夠的頻譜能量分布，以至所用的干擾測(cè)量?jī)x在正負(fù)兩個(gè)脈沖帶寬內(nèi)調(diào)諧時(shí)，其輸出響應(yīng)變化不大于3dB。寬帶干擾多由電機(jī)電器設(shè)備產(chǎn)生，如電動(dòng)機(jī)、繼電器、電源線等。電力電

29、子設(shè)備產(chǎn)生的干擾多為寬帶干擾。寬帶電磁干擾測(cè)量的單位是將前面第一章介紹的分貝的單位再歸一到單位帶寬即可得出。例如：dBmV/kHz，為歸一到每1kHz帶寬內(nèi)的以1mV為基準(zhǔn)的電壓分貝數(shù)。 窄帶干擾 窄帶干擾也稱為窄頻（NBNarrowband）干擾。當(dāng)干擾頻率寬度小于接收機(jī)中頻頻寬干擾頻率寬度小于接收機(jī)中頻頻寬時(shí)所測(cè)量的噪聲強(qiáng)度稱為窄帶干擾。其基本能量頻譜處于所用干擾測(cè)量?jī)x通帶以內(nèi)。窄帶干擾多由單一頻率高功率發(fā)射機(jī)產(chǎn)生，如載波（CW）外加各式調(diào)變信號(hào)（調(diào)幅AM、調(diào)頻FM等）。關(guān)于帶寬標(biāo)準(zhǔn)有軍用和民用之分，軍用標(biāo)準(zhǔn)采用MHz，而民用標(biāo)準(zhǔn)采用kHz。寬帶(BB)與窄帶(NB)之間的關(guān)系為： 間內(nèi)）

30、（在不同的測(cè)試頻率區(qū)，特定頻率測(cè)試頻率log20NBBB以民用標(biāo)準(zhǔn)為例，各頻段的關(guān)系為：150kHz-92 . 0log20/，測(cè)試頻率）（kHzNBkHzmVdBBB30MHz-150kHz9log20/，測(cè)試頻率）（kHzNBkHzmVdBBB1000MHz-30MHz120log20/，測(cè)試頻率）（kHzNBkHzmVdBBB(4) (4) 電磁干擾的其它分類電磁干擾的其它分類共模干擾中有交流干擾和直流干擾之分。交流共模干擾分布很廣，也比較明顯，例如電動(dòng)機(jī)的機(jī)械軸上由于共模電壓存在而導(dǎo)致有流向大地，對(duì)機(jī)械和人身（使用者或操作者）造成危害，濾除它也比較困難（參見后面章節(jié)的介紹）。直流共模干

31、擾是由接地處電化腐蝕作用形成的局部整流效應(yīng)造成，或是由于直流動(dòng)力網(wǎng)的直流地電位差產(chǎn)生的。接地不當(dāng)或泄漏電流等所造成的共模干擾大多是在轉(zhuǎn)換成差模干擾后才暴露其危害作用。 案例說明了電磁干擾如何產(chǎn)生，或在電氣和電子線路中如何從電路的一部分傳送到另一部分。各種無源的和有源的非線性、電磁能量的電抗耦合，以及電路中裸露的或未屏蔽的輻射（接收）電磁能量的一段導(dǎo)線，都是經(jīng)常存在于許多電路中的，在電力電子設(shè)備或裝置的電路中尤為常見強(qiáng)電和和弱電的電纜互相交錯(cuò)緊密排列、大容量電容和電抗大量存在。在某些電路中，這種源的存在是已知的，而且完全是有意發(fā)射或傳導(dǎo)信號(hào)的，在這類情況中，EMI從“前門”進(jìn)入，如電力電子開關(guān)電

32、源以預(yù)定開關(guān)頻率傳遞能量。而另一種情況下，這種源的存在完全是非故意的、實(shí)際上可能是完全不知道的，如導(dǎo)線中電流形成磁場(chǎng)導(dǎo)致對(duì)另一回路導(dǎo)線的耦合、開關(guān)頻率以上的高頻成分導(dǎo)致的各種電場(chǎng)耦合和磁場(chǎng)耦合，等。在這類情況中，EMI可以看作是從“后門”進(jìn)入的。各種“前門”和“后門”入口的存在，對(duì)電路本身特性或功能的改變不一定會(huì)產(chǎn)生明顯影響，但是這兩種源所起的作用在產(chǎn)生或傳輸電磁干擾上是一樣的。干擾產(chǎn)生與形成干擾產(chǎn)生與形成總結(jié)總結(jié)經(jīng)典的EMI處理方法往往忽視了對(duì)EMI源方面的重要認(rèn)識(shí)，僅介紹從傳播路徑上抑制EMI（如濾波），或從敏感設(shè)備方面設(shè)法提高抗干擾能力。這樣的EMI研究和抑制是被動(dòng)的，甚至效果甚微。從消

33、除或抑制電磁干擾的角度來看，認(rèn)清所有潛在的EMI源是非常重要的，由此可以從電路設(shè)計(jì)和規(guī)劃階段開始，就可以采取有效措施減小乃至完全消除由EMI源造成的各種不希望的效應(yīng)。2 2 電磁干擾的傳播方式電磁干擾的傳播方式耦合耦合自然干擾源是人類難以避開的，但是可以從它對(duì)敏感設(shè)備的耦合路徑上設(shè)法對(duì)干擾形成進(jìn)行疏導(dǎo)或去耦，或提高敏感設(shè)備的抗擾度來避免造成嚴(yán)重影響；人為干擾源除了以上方式外，還可以從干擾源形成機(jī)理上加以控制，即從三要素上全面給予研究。這里，傳播途徑是非常重要的，一旦完全切斷傳播途徑，干擾源再強(qiáng)，設(shè)備再敏感，也不會(huì)造成嚴(yán)重影響，正如感光照相紙由于黑色保護(hù)紙的遮擋而不受強(qiáng)烈的光源侵害一樣。因此，有

34、必要對(duì)電磁干擾的傳播方式進(jìn)行研究，以便采用對(duì)癥的有效方式切斷該途徑。 2 2 電磁干擾的傳播方式電磁干擾的傳播方式耦合耦合幾乎所有的干擾都是通過各種導(dǎo)線，或空間和大地傳遞的。雖然沿導(dǎo)線傳播的干擾稱為傳導(dǎo)干擾，但實(shí)際上它往往也包含著其它多種干擾，例如有與導(dǎo)線直接相連的干擾源所發(fā)出的噪聲，也有導(dǎo)線沿途經(jīng)過感應(yīng)、輻射等空間電磁場(chǎng)作用而吸收的噪聲。由于噪聲的傳遞是形成電磁干擾的極為重要的過程，或者說干擾源大多是通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)對(duì)有關(guān)電子設(shè)備產(chǎn)生干擾作用的，因此要消除這些干擾就應(yīng)該首先研究對(duì)應(yīng)的干擾源所產(chǎn)生的場(chǎng)。電磁場(chǎng)耦合電磁場(chǎng)耦合電磁場(chǎng)中某點(diǎn)的特性取決于場(chǎng)源的性質(zhì)和該點(diǎn)與場(chǎng)源的距離。電磁場(chǎng)由以下

35、三種場(chǎng)組成： 輻射場(chǎng) 也稱為遠(yuǎn)場(chǎng)。離場(chǎng)源足夠遠(yuǎn)的空間屬于這種電磁場(chǎng)的區(qū)域，其特性主要由傳遞電磁場(chǎng)的介質(zhì)來決定。在輻射場(chǎng)內(nèi)，電磁強(qiáng)度E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比是一個(gè)常數(shù)，等于介質(zhì)的波阻抗。由于E和H在時(shí)間上同相而向外發(fā)送電磁能量。輻射場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)與場(chǎng)源強(qiáng)度（電流強(qiáng)度等）有關(guān)，而且與頻率成正比，頻率越高，輻射場(chǎng)越強(qiáng)。電磁場(chǎng)耦合電磁場(chǎng)耦合靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng) 也稱近場(chǎng)。離場(chǎng)源足夠近的空間屬于這種電磁場(chǎng)的區(qū)域。場(chǎng)源性質(zhì)決定該近場(chǎng)是電場(chǎng)還是磁場(chǎng)。在高電壓小電流的場(chǎng)源附近，如一段垂直天線附近，主要是電場(chǎng)；而在低電壓大電流的場(chǎng)源附近，如電流線圈附近，主要是磁場(chǎng)。因?yàn)檫@種電場(chǎng)或磁場(chǎng)的強(qiáng)度可依據(jù)靜電場(chǎng)和穩(wěn)定磁場(chǎng)的計(jì)算方法，所以稱

36、其為靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)。但是實(shí)際上其場(chǎng)強(qiáng)隨場(chǎng)源而變，并使近場(chǎng)中的電子設(shè)備產(chǎn)生感應(yīng)噪聲，所以其性質(zhì)實(shí)際上屬于感應(yīng)場(chǎng)，對(duì)外不輻射能量。感應(yīng)電磁場(chǎng) 介于輻射場(chǎng)和靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)之間的過渡區(qū)域，場(chǎng)的性質(zhì)比較復(fù)雜。 從電場(chǎng)或磁場(chǎng)的角度研究噪聲或干擾仍然使比較麻煩的，為了簡(jiǎn)化電路性質(zhì)的處理，許多場(chǎng)合中可以用集中參數(shù)（電容和電感等）來分析回路性質(zhì)。而當(dāng)電路尺寸（如傳輸線長(zhǎng)度）接近信號(hào)波長(zhǎng)時(shí)，便要考慮電磁場(chǎng)的被動(dòng)特性，對(duì)電流和電壓沿線路發(fā)生的變化必須予以考慮，可將整個(gè)電路分段用集中參數(shù)來表示，使整個(gè)電路用分布參數(shù)的電路來研究。 耦合方式耦合方式許多電子設(shè)備的硬件包含著具有天線能力的元件，例如電纜、印制電路板的布線、

37、內(nèi)部連接導(dǎo)線和機(jī)械結(jié)構(gòu)等。這些元件能夠以電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)的方式傳輸能量，并耦合到線路中。在實(shí)際中，存在兩類傳播干擾能量的途徑：系統(tǒng)內(nèi)部耦合和設(shè)備間的外部耦合。它們都以如下幾種基本耦合方式將干擾能量施加于敏感設(shè)備：(1)(1)直接耦合直接耦合也稱電導(dǎo)性耦合，是干擾信號(hào)經(jīng)過導(dǎo)線直接傳導(dǎo)到被干擾電路中這些導(dǎo)線在傳遞有用信號(hào)能量的同時(shí)，也將干擾信號(hào)傳遞給對(duì)方。很明顯，消除這種耦合，絕對(duì)不能用切除這根傳輸線的手段來達(dá)到目的的，因?yàn)檫@也使得自身的有用信息通路給去除了。所以常用“堵”的手段來完成，即將干擾信號(hào)反射回去而不通過該傳輸線；或通過一定電路產(chǎn)生反向干擾信號(hào)以抵消傳輸線上的干擾信號(hào)，使干擾信號(hào)不通過傳輸線，同時(shí)并不影響正常信號(hào)的傳輸。從效果上看，這種方法“堵住”了干擾信號(hào)而正常傳遞著有用信號(hào)，由于干擾信號(hào)