第六章電纜設(shè)計(jì)第七講

解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院

課程名稱《電磁兼容頻譜管理》課程性質(zhì)（考試）學(xué)時(shí)理論40學(xué)時(shí)授課對(duì)象2009級(jí)碩士研究生教材《電磁兼容原理與設(shè)計(jì)》（楊克?。盾娛聼o線電管理概論》授課單位微波教研室任課教員王培章5/24/20231一、教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排6．1傳導(dǎo)耦合6．1電容性耦合6．1電感性耦合6.1電容性耦合與電感性耦合的綜合考慮6．2高頻耦合6．2分布參數(shù)電路的基本理論6．2高頻線間的耦合6.2低頻情況的耦合6．3輻射耦合6．3.基本振子的電磁場(chǎng)分布6．3．輻射耦合6．4處在電磁場(chǎng)中的傳輸線和電纜6．4場(chǎng)到線的共模耦合與異模耦合二、教學(xué)目的及要求通過這部分內(nèi)容的教學(xué)，使學(xué)員理解傳導(dǎo)干擾的電耦合途徑，了解電路性干擾的抑制方法，電容性干擾的抑制方法，抑制磁耦合干擾的措施。第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/20232三、本次課重點(diǎn)與難點(diǎn)1．掌握傳導(dǎo)干擾的一般性質(zhì)，了解傳導(dǎo)干擾傳輸線路的性質(zhì)。2．掌握傳導(dǎo)干擾電耦合途徑，電路性干擾的抑制方法，磁耦合干擾，抑制磁耦合干擾的措施，電路性干擾的實(shí)例和計(jì)算。四、教學(xué)方法與手段

采用課堂多媒體教學(xué)手段進(jìn)行理論教學(xué)。

第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/20233五、能力與素質(zhì)培養(yǎng)通過這部分內(nèi)容的教學(xué)，使學(xué)員了解輻射干擾及其危害熟悉電磁輻射對(duì)電路產(chǎn)生的干擾,外導(dǎo)線及地回路產(chǎn)生的干擾，減少輻射干擾的措施，培養(yǎng)學(xué)員舉一反三、觸類旁通的能力。六、具體教學(xué)內(nèi)容1．掌握傳導(dǎo)干擾的一般性質(zhì)，了解傳導(dǎo)干擾傳輸線路的性質(zhì)。2．掌握傳導(dǎo)干擾電耦合途徑，電路性干擾的抑制方法，磁耦合干擾，抑制磁耦合干擾的措施，電路性干擾的實(shí)例和計(jì)算。七、本次課小結(jié)1．了解輻射干擾及其危害以及場(chǎng)區(qū)劃分。2．了解輻射干擾的物理模型，了解電磁輻射對(duì)電路產(chǎn)生的干擾，了解外導(dǎo)線及地回路產(chǎn)生的干擾。3．了解電磁輻射對(duì)人體的影響及相應(yīng)的保護(hù)措施。5/24/20234

電纜是效率很高的電磁波接收天線，空間的電磁干擾往往首先被電纜接收到，然后傳到設(shè)備中，造成電路的誤動(dòng)作。電纜還是效率很高的電磁波輻射天線，當(dāng)設(shè)備被屏蔽后，電纜是產(chǎn)生電磁波輻射的主要原因。當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)不能滿足有關(guān)電磁干擾的限制時(shí)，90％是電纜的原因。電纜中的導(dǎo)線都是平行的，而且平行走線距離最長(zhǎng)，因此信號(hào)串?dāng)_是十分嚴(yán)重的，減小電纜中導(dǎo)線的串?dāng)_是電磁兼容設(shè)計(jì)中十分重要的內(nèi)容。另外，即使不是同一根電纜中的導(dǎo)線，相互串?dāng)_也往往十分嚴(yán)重，要通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)來減小這些串?dāng)_。要解決串?dāng)_問題，首要明確串?dāng)_的機(jī)理。第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/202356．1．1電容性耦合由于電容實(shí)際是由兩個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成的，因此兩根導(dǎo)線就構(gòu)成了一個(gè)電容，我們稱這個(gè)電是導(dǎo)線之間的寄生電容。由于這個(gè)電容的存在，一個(gè)導(dǎo)線中的能量能夠耦合到另一個(gè)導(dǎo)線上。這種耦合稱為電容耦合或電場(chǎng)耦合。1．電容性耦合模型圖表示一對(duì)平行導(dǎo)線所構(gòu)成兩回路通過線間的電容耦合，其等效電路如圖所示。假設(shè)電路1為騷擾源電路，電路2為敏感電路，c為導(dǎo)線1與導(dǎo)線2間的分布電容等效電路可計(jì)算出在回路2上的感應(yīng)電壓為：第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/20236由等效電路可計(jì)算出在回路2上的感應(yīng)電壓為：電容性耦合引起的感應(yīng)電壓正比騷擾源的工作頻率、敏感電路的對(duì)地電阻及、分布電容C、騷擾源電壓U1；電容性耦合主要在射頻形成騷擾，頻率越高，電容性耦合越明顯；抑制電容性耦合的有效方法是減小耦合電容第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/20237導(dǎo)體2與地之間耦合的騷擾電壓UN能夠表示為：第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/20238假定騷擾源的電壓U1和工作頻率F不能改變，這樣只留下兩個(gè)減小電容性耦合的參數(shù)C1和R。減小耦合電容的方法是導(dǎo)體合適的取向、屏蔽導(dǎo)體、分隔導(dǎo)體(增加導(dǎo)體間的距離)。若兩導(dǎo)體之間距離加大，Cl的實(shí)際值會(huì)減小。因此降低導(dǎo)體2上感應(yīng)到的電壓，若兩平行導(dǎo)體間分隔距離為D，且導(dǎo)體直徑為d，則第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/20239第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/202310第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾傳輸線的類型圖示單位長(zhǎng)度的電容平行直導(dǎo)線

與大地平行直導(dǎo)線5/24/202311第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾5/24/202312第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾

傳輸線的類型圖示單位長(zhǎng)度的互感公式兩平行直導(dǎo)線

與大地平行直導(dǎo)線

5/24/202313第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾

長(zhǎng)導(dǎo)線與矩形同軸圓線圈

兩組平行傳輸線

5/24/202314第六章電纜設(shè)計(jì)和輻射干擾脈沖串?dāng)_5/24/202315脈沖盡串?dāng)_第六需章電朋纜設(shè)棉計(jì)和舌輻射紐奉干擾5/儲(chǔ)19么/2壓02影316雙導(dǎo)陳線間就電容第六眠章電侍纜設(shè)總計(jì)和說輻射曉干擾微帶汗線間錦電容5/鵝19土/2之02弱317第六喬章電警纜設(shè)給計(jì)和饅輻射傘干擾5/唯19膀/2羅02酒318增加濾地減擠小雙涌導(dǎo)線榮間電駁容微帶料導(dǎo)線畢間電羅容第六揉章電頁纜設(shè)桿計(jì)和邪輻射免干擾5/枕19束/2恰02農(nóng)319第六會(huì)章電繡纜設(shè)登計(jì)和軌輻射寫干擾5/排19裹/2留02繪3206．1．2電感椒性耦例合當(dāng)一獎(jiǎng)根導(dǎo)貼線上燭的電績(jī)流發(fā)吹生變績(jī)化，預(yù)而引礙起周方圍的近磁場(chǎng)踐發(fā)生叉變化從時(shí)，嬸若另碌一根脅導(dǎo)線稱在變?nèi)栈凝g磁場(chǎng)員中，挨則這磚根導(dǎo)劈燕線上好會(huì)感晝應(yīng)出堡電動(dòng)捐勢(shì)。曲于是堆，一寇根導(dǎo)征線上挎的信丙號(hào)就證耦合怠進(jìn)了董另一辰根導(dǎo)材線。染這種乘耦合鉛稱為陵電感瘡性耦絡(luò)合或堵磁耦珠合。1．電民感性寫耦合膊模型當(dāng)電圖流I在閉裳合電展路中鐘流動(dòng)防該電廳流就澇會(huì)產(chǎn)旁生與變此電伐流成搖正比掌的磁睜通量廁。中貝的比疊例常屢數(shù)稱披為電耕感L，由復(fù)此我首們寫劍出：電感汗的值千取決惑于電揚(yáng)路的熄幾何妖形狀訓(xùn)和包摔含場(chǎng)蠢的媒黎質(zhì)的莊磁特道性。當(dāng)一細(xì)個(gè)電油路中層的電嗓流在貧另一膠個(gè)電肢路中肥產(chǎn)生積磁通盆時(shí)，榴這兩材個(gè)電喘路之買間就耀存在木互感M1盡2定義辱為：5/辟19爭(zhēng)/2景02戶321由法獸拉第謹(jǐn)定律塊可知劣，磁指通密慎度為B的磁寸場(chǎng)在獻(xiàn)面積愿為s的閉感合回炮路中起感應(yīng)細(xì)的電予壓為：其中塔與S是向撫量，薦如果屠閉合姓回路震是靜嗎止的純，磁澆通密克度隨浴時(shí)間沃作正章弦變灰化且涉在閉裁合回報(bào)面積省上是浙常數(shù)飯，B與S的夾失角為6．1．2電感差性耦尊合5/旦19挺/2巧02桑322磁耦陡合6．1．2電感春性耦侍合5/暗19脆/2愧02防323雙導(dǎo)況線間乖磁耦偶合6．1．2電感碗性耦壤合5/押19跌/2起02鉗324互感混取決箱于環(huán)砍路面排積6．1．2電感筐性耦董合5/蹄19證/2妻02石325雙導(dǎo)酬線之逃間的汪互感6．1．2電感甘性耦鴿合5/汗19先/2兼02悼3265/圍19違/2醬02茄327為了易減小瞇騷擾鵝電壓禿，必紀(jì)須減禽小B、S、秧。欲撿減少B的值液，可宰利用宏加大廢電路離間的搖距離雨或?qū)⒗瓕?dǎo)線拼絞繞坡，使劃絞線健產(chǎn)生頃的磁乒通密棄度B能互津相抵懷消掉再。受筑干擾鼠電路淘的面匯積S，可炸將導(dǎo)苦線盡宅量置混于接塌地面鄭上，喉使其到減至夢(mèng)最小揚(yáng)；或量利用程絞線挪的其案中一胖條為兄地電胳流回主路，逮使地扔電流腎不經(jīng)幣接地千平面及，府以有減少械回路贏所圍擇的面暖積。6．1．2電感崇性耦常合5/劇19拖/2化02劍328磁場(chǎng)椅與電世場(chǎng)間捏的干區(qū)擾有后區(qū)別簡(jiǎn)：第破一減掃小受丘干擾伙電路納的負(fù)良載阻噸抗未索必能悅使磁筑場(chǎng)干齊擾的秒情況糖改善也；而鵝對(duì)于柜電場(chǎng)瞎干擾附的情珠況，盒減小剩受干蓋擾電耽路的今負(fù)載冒阻抗太可以斑改善鐮干擾個(gè)的情這況。粒第二逃，磁分場(chǎng)干宏擾中貍，電廢感耦劉合電篩壓串劫聯(lián)在沃被干皆擾導(dǎo)絨體中圓，而綱電場(chǎng)甚干擾果中，日電容船耦合興電流革并聯(lián)奴在導(dǎo)谷體與厚地之政間。北利用緣瑞這一扁特點(diǎn)仍，可職以分閑辨干總擾是財(cái)電感挨耦合所還是布電容屑耦合擠。6．1．2電感室性耦繳合5/糊19堡/2霸02縣3296．1．3電容握性耦配合與勸電感液性耦課合的葡綜合話考慮前面陵研究麗電容外性耦涂合及漂電感傳性耦也合的斯模型酒及計(jì)領(lǐng)算，感是假仍定只億有單探一類五型的泡干擾暑耦合笛，而濤沒有演其他延類型帆耦合應(yīng)的情揀況，斥但事負(fù)實(shí)上健各種袍耦合御途徑便是同顛時(shí)存茫在的感。當(dāng)川耦合服程度狡較小起且只共考慮雖線性掛電路擇分量鏟時(shí)，耍電容利性耦沃合（愛電耦添合)和電寸感性槍耦合(磁耦袍合)的電控壓可依以分閥開計(jì)延算，廣然后接再找詠出其裁綜合衡干擾朱效應(yīng)鐵。5/什19物/2偶02憂330靠近唉負(fù)載至端靠近擾干擾繭源端5/備19聰/2翅02解3315/栽19加/2鉗02寬3325/煉19斤/2董02徹333特性參數(shù)分布參數(shù)分布電感

分布電導(dǎo)

分布電阻

特性阻抗

兩種機(jī)典型壁傳輸詠線特宴性參詞數(shù)5/作19疲/2判02鏡334第六互章輻志射耦禿合6.量3.抹1基本距振子饒的電犯磁場(chǎng)域分布1、電肆基本揪振子致的電亂磁場(chǎng)晚分布磁場(chǎng)舉強(qiáng)度雪的三粘個(gè)分笛量5/叨19炒/2炸02川335電場(chǎng)掠強(qiáng)度鹽的三屈個(gè)分臨量電基形本振原子遠(yuǎn)釋區(qū)的疲電磁宋場(chǎng)（a）電形基本義振子并遠(yuǎn)區(qū)鉆的電迷磁場(chǎng)條波型5/便19叛/2掘02暈336(b米)、相冒位特唯性等相絮位面暴方程等相內(nèi)位面威是以方電流激元為裳中心域的球豆面波3、電辛磁場(chǎng)氣的振遷幅特筐性5/今19戒/2航02朗3374、能儲(chǔ)量傳繳輸特傷性⑴電能齊密度蒸等與探磁能剝密度⑵能量句傳播桑速度⑷輻射很功率6.丑3.睬1基本潑振子提的電微磁場(chǎng)享分布5/獲19逆/2尚02直3385/潑19毫/2喇02蹈339(2鞠)磁基右本振做子遠(yuǎn)皇區(qū)的稼電磁忽場(chǎng)1、磁掘基本紋振子腔遠(yuǎn)區(qū)西的電襲磁場(chǎng)或也是TE踏M非均躲勻平凍面波2、3、電叛磁場(chǎng)嫌與r成反反比4、與之電基對(duì)本振李子相乒比只嬌是E\鴨H的取門向互綿換（2）近遇區(qū)感園應(yīng)場(chǎng)6.櫻3.偵1基本碑振子輪的電嗓磁場(chǎng)奴分布5/愧19罪/2壩02銳340電基綿本振處子近鋒區(qū)感祖應(yīng)場(chǎng)磁基場(chǎng)本振扎子近捷區(qū)感貨應(yīng)場(chǎng)6.忽3.微1基本風(fēng)振子叨的電鴿磁場(chǎng)松分布5/們19行/2雁02換3416．3．2輻射表耦合通過飲輻射悠途徑敞造成綱的騷誰擾耦鹽合稱鹽為輻費(fèi)射耦魄合。蔽輻射衡耦合璃是以迫電磁塘場(chǎng)的匙形式潮將電南磁能要量從洞騷擾登源經(jīng)窗空間布傳輸能到接觸受器(騷擾間對(duì)象)。耦合魚途徑灶：天夜線耦下合、侵導(dǎo)線蟲感應(yīng)厚耦合眠、閉景合回閘路耦愈合和掉孔縫況耦合陪。實(shí)際撥的輻宋射騷五擾大靠多數(shù)遞是通欠過天把線、暖電纜初導(dǎo)線餃和機(jī)艇殼感夸應(yīng)進(jìn)考入接細(xì)受器體?；蛩庹呤瞧ねㄟ^覽電纜鴨導(dǎo)線加感應(yīng)制，然淋后沿手導(dǎo)線太傳導(dǎo)瘦進(jìn)入禮接受個(gè)器；雪或者古是通釋過接敲收機(jī)辜的天刊線感前應(yīng)進(jìn)符入接討受器修或者尼是通毒過接蓋受器撐的連竹接回德路感蕉應(yīng)形社成騷變擾；版或者忠是通赴過金篇屬機(jī)液殼上歇的孔良縫、訪非金健屬機(jī)檔殼耦釘合進(jìn)籍入接五收電冠路。5/粗19楚/2沃02第342如果動(dòng)將最仙大輻打射方贏向?qū)φ硿?zhǔn)接魯收天堂線，卵在接溝收天誘線處跡入射薦波的裂功率伴密度搏為6.胞3.狠3弗利勞斯傳籮輸公碰式5/晚19莖/2茂02壺343接收態(tài)天線慰處的亞功率錢密度接收蔬功率考慮抹極化晨失配棋因子姻后：考慮黨熱損田耗后京：5/幟19塊/2爺02攝344接收失和發(fā)錦射功律率之訓(xùn)比為哥：如果英阻抗素匹配廊、極儲(chǔ)化匹棚配6.識(shí)3.榆3弗利府斯傳吳輸公綿式5/語19拌/2意02雹345天線硬與天孔線之嘉間的故輻射芽耦合發(fā)射議天線癢的發(fā)倍射功思率發(fā)射站天線濾在指影向接疲收天膊線方屢向的咽增益接收狀天線報(bào)在指抹向發(fā)湖射天挑線方敗向的是增益d為兩低天線還間的駱距離6.烤3.騰3弗利霸斯傳垂輸公弄式5/耐19談/2勤02耕346方位柔角和高勺低角所希靜望發(fā)臺(tái)射的刃方位鑰角和娛高低吵角中含心所希繡望發(fā)津射的秧方位辛角和睬高低改角中全心發(fā)射佩天線者的方垃位角團(tuán)和高蘿低角怎波束羽寬度接收外機(jī)處達(dá)在發(fā)摸射機(jī)雞天線漿有意顏輻射補(bǔ)區(qū)內(nèi)摧：6.陰3.怎3弗利芹斯傳勺輸公溉式5/噴19練/2結(jié)02闖347接收序機(jī)處鞭在發(fā)泄射機(jī)智天線路有意論輻射瓶區(qū)內(nèi)適：方位采角和高筐低角方位身角和高礦低角所希欺望接邀收的只方向嫂角和錦高低術(shù)角由接閉收機(jī)齊到干協(xié)擾發(fā)李射機(jī)初的方距向角接收鄰天線北的方榮位角陶和高餐低角遭波束遺寬度發(fā)射宏機(jī)到葉接收處機(jī)的跌方位金角發(fā)射議機(jī)到撒接收恥機(jī)的今高低節(jié)角5/斷19膠/2慎02域3486．4處在堪電磁藏場(chǎng)中煮的傳者輸線剛和電頓纜6．4．1場(chǎng)到滾線的刷共模使耦合較與異底模耦際合5/活19倒/2史02爬3496．4．2場(chǎng)對(duì)高頻傳輸線的耦合當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度時(shí)(為波長(zhǎng))，此時(shí)沿線的電流，電壓是變化的，不能用前面述的低頻方法，而必須采用分布參數(shù)電路的理論。當(dāng)電磁波照射到高頻傳輸線時(shí)，將引起線分布的許多無窮小的電壓源，如圖6—32所示。5/凡19凍/2槍02開3506－5干擾弦耦合者的抑你制措慚施6－5.姜1電容鉤性耦墾合干辜擾抑箏制措步施(1猛)兩系純統(tǒng)的逐耦合折部分(特別酒是電變線、間電纜)的布劑置應(yīng)霸使耦哀合電班容盡糟量小炎，使述導(dǎo)線烘盡短侄，線規(guī)間距螞離盡朱量大暖，并丸盡量撓避免碎平行咐走線繩，以墳減小碼電容春性耦絲式合。(2快)對(duì)干叛擾源驅(qū)和被竄干擾蠶者進(jìn)頑行電噴屏蔽節(jié)，對(duì)險(xiǎn)帶有蒸屏蔽劈燕體的沒電容蛛性干竊擾耦映合的徒分析陜可知槐，屏館蔽受漠干擾夠的傳唯輸線兔可使元電容釘耦合趁電壓舟受到捉抑制脈。(3苦)如果緣瑞干擾謠源和峽干擾友對(duì)象組的基贈(zèng)準(zhǔn)點(diǎn)裕電路熟上是臂相互潮獨(dú)立千的，帝則可奔采用輝平衡勺措施帥來消側(cè)除電戚容性嫩干擾碌，圖6—扒34給出廈了平織衡措程施的宵原理廟圖及錄結(jié)構(gòu)跪圖，餓平衡蠟條件膽為：跡該條件件可抬用結(jié)舟構(gòu)性協(xié)措施潤(rùn)來實(shí)狹現(xiàn)，載也可融采用啊平衡脫電容夢(mèng)器來年實(shí)現(xiàn)輪，主港要的萌結(jié)構(gòu)圖性措另施有媽：①尿采用衛(wèi)四芯搭導(dǎo)線蝕；②啄導(dǎo)線火互相靠絞合(1同2，3同4)。5/謙19絲式/2丟02拜3515/恩19意/2沫02查3526．5．2電感竿性耦濫合干顧擾的陣抑制悄措施(1宰)兩個(gè)打系統(tǒng)鹿的電榴感耦役合，攀主要朋是導(dǎo)案線和蹤蝶電纜鳥間磁刪耦合宗。使砍線間第距離秒盡量景大，蹄導(dǎo)線雖盡量宰短，圍避免徑平行朵走線量并設(shè)朗法縮竄小電鵲流回綢路所宴圍成膀的面片積使腿互感渴盡量權(quán)地小坊，可鄉(xiāng)豐以抑如制電租感性走耦合絕。(2膊)被干詠擾的佛導(dǎo)線鋤環(huán)在教干擾灰場(chǎng)中抹的放南置方繼位應(yīng)肅使它刮對(duì)干鋸擾磁書場(chǎng)切告割的恐磁力賽線最酒小，弄所耦鍬合的罵干擾鵝信號(hào)被也最隊(duì)小。黨圖6—杠35給出索導(dǎo)線揀環(huán)的爺兩種他可能中的配喇置方錢位，陡由于饞兩組筒電