無線擴音系統(tǒng)

1、數(shù)字無線揚聲器所產(chǎn)生電磁輻射的特性描述摘要在本文，提出了一種基于輻射電磁場領(lǐng)域與波阻抗之間關(guān)系，使用近場探頭診斷輻射電磁干擾的數(shù)字無線揚聲器的快速分析方法。結(jié)果表明當(dāng)頻率低于300MHz時CM噪聲與EMI輻射噪聲相比占主導(dǎo)地位。此外，有一種通過無線電射頻（RF）電路探針的新方法來評估EMI輻射噪聲。通過分析3-m輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱室與鐵氧體磁心表明該方法簡便、高效。關(guān)鍵字：數(shù)字無線揚聲器，電磁輻射干擾，噪聲評估1簡介電磁波（又稱電磁輻射）是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構(gòu)成的平面，有效的傳遞能量和動量。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率

2、，包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X-射線和伽馬射線等等。人眼可接收到的電磁輻射，波長大約在380至780納米之間，稱為可見光。只要是本身溫度大于絕對零度的物體，都可以發(fā)射電磁輻射，而世界上并不存在溫度等于或低于絕對零度的物體。對于一套電器和電子設(shè)備，不僅應(yīng)該用電磁場測量確定輻射電磁干擾噪聲，而且要能診斷出需要抑制的噪聲。開放磁場測量被廣泛應(yīng)用于電磁兼容測量；而且，用3-m和10m輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱獲得了區(qū)域電磁場。不過，他們可以確定電磁噪聲總輻射，包括CM輻射電磁輻射DM輻射電磁干擾，但無法診斷輻射產(chǎn)生的機制。因此，很少有方法能夠抑制電磁輻射噪聲。在另一方面，電路參數(shù)一直被認(rèn)為是

3、傳導(dǎo)電磁干擾問題的關(guān)鍵，然而，又提出用電磁領(lǐng)域方法檢測電磁干擾輻射。盡管用電磁領(lǐng)域的方法能描述電磁干擾輻射，但是他對于實際設(shè)備來說太復(fù)雜了。本文所述的數(shù)字無線揚聲器的輻射機制是確定的，不但是根據(jù)電磁場之間的干擾輻射領(lǐng)域與波阻抗內(nèi)部間的關(guān)系，而且還根據(jù)波阻抗與測量距離的內(nèi)部關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率低于300MHz時CM噪聲與EMI輻射相比占主導(dǎo)地位。所以，鐵心能夠抑制噪聲。使用3-m輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱檢測表明，噪聲輻射明顯降低。然后，在數(shù)字無線揚聲器輻射場之間的關(guān)系和RF電路的基礎(chǔ)上，使用3-米輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱。它表明該方法方便、有效率。.數(shù)字無線揚聲器輻射機制分析CM噪聲和DM噪聲輻射構(gòu)成輻射機制；

4、此外應(yīng)采用不同的方法來抑制不同的噪聲。因此輻射機理的診斷是非常關(guān)鍵的。在CM輻射EMI中，電磁領(lǐng)域和測量距離之間的關(guān)系如下：CM電場輻射主導(dǎo)電磁輻射干擾,它于電纜長度成正比。波阻抗為： 此外，DM輻射電磁干擾的測量距離與電磁能量場之間的關(guān)系是：磁場主導(dǎo)的DM輻射電磁干擾，正比于回路面積。波阻抗為：根據(jù)公式（2）和（4），顯然,在CM輻射電磁干擾，測量距離增加，波阻抗的增加，所以DM輻射電磁干擾當(dāng)測量距離增加近似于波阻抗增加。 因為完成數(shù)字無線揚聲器輻射機制的診斷，不但是關(guān)于EM輻射領(lǐng)域和波阻抗的內(nèi)部關(guān)系，而且也于關(guān)于首先波阻抗和測量距離有內(nèi)部關(guān)系。首先粗糙的近場測量是通過獲取輻射電磁場和電磁輻

5、射分布領(lǐng)域，然后，通過計算內(nèi)部波阻抗與測量距離的關(guān)系得到波阻抗。之后根據(jù)內(nèi)部EM輻射領(lǐng)域與波阻抗之間的關(guān)系診斷輻射機制。 值得注意的是，為了避免信號相干要保存最小測量距離。最小測量距離定位波長的長度。 在論文中，ROUDE&SCHWARZ HZ-11相接近，包括用來測量輻射電磁場領(lǐng)域的磁性探頭回路和電子探針。GWINSTE GSP一827頻譜分析儀用來分析從探針接收到的信號。數(shù)字無線揚聲器能夠被識別。首先，把這個數(shù)字無線揚聲器分為3*5個單元。然后，通過使用電磁散射探針接近電磁領(lǐng)域得到離散的信號，如圖1（a）和1(b)。改變測量距離，重新測量。另外，不但要基于電磁領(lǐng)域和波阻抗內(nèi)部之間的

6、關(guān)系，而且還要基于波阻抗和內(nèi)部測量距離之間的關(guān)系，數(shù)字無線揚聲器輻射的識別實現(xiàn)，如圖1（c）和1（d），(a)數(shù)字無線揚聲器的二維電場分布（b）數(shù)字無線揚聲器的二維磁場分布（c）波阻抗之間的關(guān)系和測量距離（f=120MHz）(d)波阻抗之間的關(guān)系和測量距離(f=400MHz)(e)CM輻射電磁干擾的數(shù)字無線揚聲器（f<=300MHz）(f)DM輻射電磁干擾的數(shù)字無線揚聲器（f>300MHz）圖1 利用近場測量判斷數(shù)字無線揚聲器的輻射電磁干擾從圖1（a）和1（b）可以看到電磁場領(lǐng)域在（3*5units）范圍是非常嚴(yán)重的。然而，輻射電磁場頻率低于300MHz，波阻抗會隨著測量距離的增加

7、而明顯下降，特別是波阻抗下降到60%。當(dāng)輻射電磁場低于頻率300MHz波阻抗會隨著測量距離的增大而明顯增大，特別是波阻抗高于130%時。因此，當(dāng)頻率低于300HzCM輻射的電磁干擾是數(shù)字無線揚聲器的主要電磁干擾，如圖1（c）和1（e）所示；當(dāng)頻率高于300Hz時DM輻射的電磁輻射干擾是數(shù)字無線揚聲器的主要干擾，如圖1（d）和1（f）所示。數(shù)字無線揚聲器電磁輻射干擾的估算在自由空間，輻射電磁場領(lǐng)域與射頻電流之間的關(guān)系如下：公式中Z0表示自由空間的波阻抗；L表示光纜長度；I表示射頻電流；r表示測量距離；表示波長信號的系數(shù)。 當(dāng)電纜長度接近波長，隨著頻率增加，電纜的分布電流是不平衡的?？梢园央娎|分成

8、N部分。當(dāng)電流在回路中流動時每段用射頻電流探測器分別測量，如圖2。因此得到電磁場輻射的計算公式（5）：圖2 用射頻電流探頭估算電磁干擾示意圖 此外，CM輻射電磁干擾占主導(dǎo)地位的電磁輻射干擾的數(shù)字無線揚聲器。因為CM輻射電磁干擾與CM電流的關(guān)系，CM電磁輻射干擾等效于電纜電磁輻射干擾。為了簡化計算，目前電纜電流可以認(rèn)為是平衡的，當(dāng)射頻電流最大時。很顯然，射頻電流是電纜中最大的電流。射頻電流在電纜中定義為E0表示，除去最大電流射頻電流在N段電纜中可以表示為Ei(i=l，-1,+1,N)。他們之間的關(guān)系如下：公式（6）可變化為：根據(jù)公式（7）電纜中的射頻電流可以采集來去估計電纜電流。在本論文中，A.

9、H. BCP-512RF電流探頭是用來測量電纜中的射頻電流。A.H. BCP-512RF是用來采集探測到的信號。首先用射頻電流探針檢測數(shù)字無線揚聲器電纜中的射頻電流。然后從公式（5）和公式（7）計算出輻射電磁場領(lǐng)域。在此之后ETS-Lingdren 3-m 輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱和ROUDE & SCHWARZ ESU26 (9KHz一26.5GHz)被用于射頻參數(shù)的檢驗。另外通過該方法和3-m輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱方法進行研究，得出如下圖3：圖3 數(shù)字無線揚聲器的射頻電流參數(shù)方法和3米輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱方法之間的對比 從圖3中，研究人員通過使用的射頻電流參數(shù)法的結(jié)果基本等價于3-m電磁場標(biāo)準(zhǔn)箱的標(biāo)

10、準(zhǔn)方法。兩種方法的差異不超過15%。結(jié)果表明了用該方法估計無線數(shù)字揚聲器電磁輻射是有效且有效率的。值得一提的是，電磁干擾輻射會受到電纜方向、長度，天線方向、長度的影響，當(dāng)射頻參數(shù)采集后，要嚴(yán)格控制系統(tǒng)的不確定性。結(jié)論在論文中，數(shù)字無線揚聲器分為3*5個單元。然后，用近場測量每個單元得到輻射電磁場領(lǐng)域，之后收到分散的輻射電磁場領(lǐng)域并且計算波阻抗。不但根據(jù)輻射電磁場領(lǐng)域與波阻抗之間的關(guān)系，而且依據(jù)波阻抗與測量距離之間的內(nèi)部關(guān)系，去鑒別數(shù)字無線揚聲器的輻射機制。當(dāng)頻率低于300MHz占主導(dǎo)地位噪聲是DM輻射噪聲，當(dāng)頻率高于300MHz占主導(dǎo)地位的噪聲是CM輻射噪聲。因此，可以利用鐵心抑制輻射噪聲對數(shù)

11、字無線揚聲器的干擾。然后采用射頻電流參數(shù)估計的方法分析數(shù)字無線揚聲器的電磁輻射噪聲。通過使用標(biāo)準(zhǔn)3-m輻射電磁場標(biāo)準(zhǔn)室的方法檢測表明，這項研究是有效且方便的。參考資料1. David A.Weston,電磁兼容學(xué)原則與應(yīng)用（電子與計算機工程），第二版，啟聯(lián)資源中心出版社，ISBN：082478507X，2001年;2 Dong X.，Deng S.，Hubing T.，Beetner博士，電磁兼容性在近場掃描芯片及電磁干擾分析中的應(yīng)用，2004。 EMC的國際研討會，vol.l，pp.174一177vol.l ,9 - 13Aug 0.2004;3。Feng Limin，Qian Zhaoming，關(guān)于數(shù)字電路板，電力電子，輻射干擾研究pp.2 - 4 7，2007年第12卷;4 Mo Fujiang，Ruan Jiangjun，Chen YunPing，印刷電路板，現(xiàn)代電子技術(shù)，pp.51 - 54，Vol08電磁兼容性預(yù)測2002;5，Zhao Yang，See Kye、Yak，電機及電子學(xué)工程師聯(lián)合會，47卷，第4期，pp.425 - 429到EMC的教育，2004年11