(1) 电 磁场 的产生
电场(E场)产生于两个具有不同电位的导体之间。电场的单位为V/m,电场强度正比于导体之间的电压,反比于两导体间的距离。
磁场(H场)产生于载流导体的周围,磁场的单位为A/m,磁场正比于电流,反比于离开导体的距离。
当交变电压通过网络导体产生交变电流时,产生电磁(EM)波,E场和H场互为正交,同时传播。传播速度由媒介决定;在自由空间等于光速 3×108m/s。在靠近辐射源时,电磁场的几何分布和强度由干扰源特性决定,仅在远处是正交的电磁场。如图11所示。
电场强度与磁场强度之比称为波阻抗(图12)。对于任何已知电磁波,波阻抗是一个十分关键的参数,因为它决定了耦合效率,也决定了导体的屏蔽效能。对于远场,d>λ/2π,电磁波称为平面波,平面波的阻抗是恒定的,等于自由空间的阻抗:Z0=120π=377Ω
在近场,d<λ/2π,波阻抗由辐射源特性决定。小电流、高压电辐射体(例如棒)主要产生高阻抗的电场,而大电流、低电压辐射体(例如环)主要产生低阻抗磁场。如果辐射体阻抗正好约377Ω,那么实际在近场就能产生平面波,这取决于辐射体形状。
λ/2π附近的区域,或近似六分之一波长的区域,是处于近场和远场之间的传输区域。平面波总是假设是在远场,当分别考虑电场或磁场波时,则假设是在近场。
(2) 耦合方式
差模、共模和 天线 模辐射场耦合是电磁兼容的基本概念,在骚扰的发射和入侵耦合方面都起作用。
差模
考察一根 电缆 连接起来的两台设备,如图13所示。电缆中两根靠近的 导线 传输差模(去和回)信号电流。辐射场可以耦合到这个系统,并在两根 电线 之间感应出差模骚扰;同样,差模电流自身产生辐射场。地参考面(可以是设备外部,也可以是设备的支撑结构)在耦合中不起作用。
共模
电缆上还会传输共模电流,即电流在每根导线上都以同一方向流动。这些电流通常与信号电流无关。共模电流可以由外部电磁场耦合到由电缆、地参考面和设备与地连接的各种阻抗形成的回路引起。共模电流可以引起内部差模电流,设备对差模电流是敏感的。另外,共模电流也可以由地平面和电缆之间的内部噪声电压引起,这是共模辐射发射的主要原因。需要注意的是,与导线和设备外壳有关的寄生电容和 电感 是共模耦合回路的主要部分,在很大程度上决定着共模电流的辐度和频谱分布。这些寄生电抗是偶然产生的,而不是设计的,因此控制或预测这些参数比控制或预测那些决定差模耦合的参数,例如电缆的间隔和滤波参数更困难。
天线模
天线模电流沿电缆和地平面同向传输。天线模电流通常不是由内部噪声的产生,但是当整个系统,包括接地平面,暴露于外场时,天线模电流将会流动。例如:飞机飞入雷达发射的波束区域时;飞机机身作为内部设备的接地平面,它象内部导线一样传输同样的电流。当不同的电流通路上的阻抗不同时,天线模电流会变为差模或共模,这时,天线模就成为系统的辐射场敏感性问题。