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第3讲 辐射噪声发射 《电磁兼容设计概论》 第三讲 陈恒林 Email: TEL 第三讲辐射噪声发射? ? ? ? ?3.1 电磁辐射与天线理论3.2 导线的辐射发射模型3.3 电缆的辐射发射3.4 开关电源的EMI辐射3.5 近场耦合导致的远场辐射模型 3.1 电磁辐射与天线理论?理论上所有的电路会产生辐射，并且与周围电磁场发生耦合。电路并不一定需要连接天线才引起辐射，高频电路结构自身可以充当发射天线，或者耦合到周围的结构，可以充当有效的辐射天线。 ?设计电路不会产生大量的辐射是困难的，为了理解电路是如何产生无意的电磁辐射，有必要对相关的电磁辐射和天线理论概念进行回顾和总结。 ? Fields produced by a time-varying current 自由空间的磁矢量场 ：自由空间的磁场：自由空间的电场： 近场： 近场中起决定性的因子是：9因此电流元的近场中电场起主要作用。远场：远场中起决定性的因子是：9因此电流元的 远场近似为： 问题 If the radiated electric field strength 3 meters away from a small source is 40 dB(uV/m), what is the field strength 10 meters away from the same source in free space? ?a.) 40 dB(uV/m) ?b.) 30 dB(uV/m) ?c.) 20 dB(uV/m) ?To answer the question above, we note that in the far field of a radiation source, the field strength is inversely proportional to the distance. Therefore, increasing the distance by a factor of 3.3 would reduce the field strength by a factor of 3.3. This is approximately a 10-dB reduction in the field strength, so the correct response would be 30 dB(uV/m). ? Fields produced by a small current loop 自由空间的电场： 自由空间的磁场： 近场： 9因此电流环的近场中磁场起主要作用远场： 9因此电流环的 远场近似为： ?Fields produced by electrically small circuits ??导线连接的电路中长度与宽带均远小于自由空间的波长。 环路阻抗ZLoop= ? 根据环路阻抗不同，最大的辐射电场强度为：9最大的辐射电场强度与噪声源电压、环路面积、频率的平分成正比，与距离r成反比。 例题：评估一个电小电路的辐射大小 解答： 首先确定该电路为电小电路，因为80MHz情况下的波长为3.75m，电路最大尺寸小于该波长，因此可用前述公式计算辐射场。由于负载阻抗500欧大于自由空间特征阻抗377欧，因此有： Input Impedance and radiation resistance 天线输入阻抗： 输入电阻 =辐射电阻+损耗电阻： ?The resonant half-wave dipole天线的总长度为波长的一半： 辐射阻抗最小，辐射效率最高。 ?Quarter-Wave Monopoles??波长单极天线连接在大面积金属板上，单极天线的下半部分可看成是上半部的镜像面，输入阻抗是谐振半波双极天线的一半，即36ohms。谐 振单极天线具有非常大的辐射效率。 ? Dipoles Driven Off-Center Dipoles Driven Off-Center?如果导线天线的激励源偏离中心位置，若激励信号频率下天线总长度为半波长，天线仍然会展示出谐振特征。但谐振时的辐射阻抗是天线激励源位置的函数，若激励源离中心位置越远，阻抗将迅速增大。若激励源位于导线的末端，即使在谐振情况下，激励源也不能有效释放功