輻射騷擾檢測

電磁兼容技術與應用朱斌E-mail:2489832893@電子信息工程學院2014-2015秋1項目3輻射騷擾檢測

目標：掌握電磁兼容輻射騷擾檢測技術的基本內(nèi)容和概念；了解相關的國際標準、國家標準及其要求；掌握輻射騷擾干擾測試的方法和原理；熟悉針對具體樣品進行輻射騷擾檢測的步驟與判定方法。2重點：電磁兼容輻射騷擾檢測技術的基本內(nèi)容和概念;輻射騷擾干擾測試的方法和原理；輻射騷擾檢測的步驟與判定方法。

難點：輻射騷擾干擾測試的基本內(nèi)容和概念。項目3輻射騷擾檢測

3一般來講，輻射騷擾波及的范圍廣，傳播的距離遠。雖然輻射騷擾能量較小，但是往往對敏感度高的二次設備產(chǎn)生不可忽視的騷擾，輻射都和傳導、耦合相伴而生，加強騷擾作用。42.1輻射騷擾的基礎內(nèi)容輻射騷擾的傳播A、輻射騷擾的發(fā)射

天線輻射：廣播、電視、通信、雷達，用天線輻射。②等效天線輻射：導線、傳輸電纜中通過高頻電流，

就有天線輻射效應。③設備的電磁泄漏：例如ISM設備機殼的縫隙、孔徑。④放電輻射：電暈放電、火花放電、弧光放電、輝光放電、靜電放電。52.1輻射騷擾的基礎內(nèi)容B、輻射騷擾的接收①天線接收。②

等效天線接收：各種導線、電纜、機殼都有天線效應，可以接受輻射騷擾信號。③

接收能力與騷擾信號的特性有關：水平放置的天線，可以接收水平極化波騷擾信號;垂直放置的天線，可以接收垂直極化波騷擾信號。62.1輻射騷擾的基礎內(nèi)容C、近區(qū)場的耦合（r＜＜λ／2π)

輻射源的近區(qū)是感應場，騷擾信號的傳播沒有滯后效應,近區(qū)騷擾場在被騷擾設備的等效天線（導線、電纜、機殼）上產(chǎn)生感應電動勢。D、遠區(qū)輻射場的傳播

輻射源的遠區(qū)是輻射場，騷擾信號以電磁波的形式傳播，傳播的途徑有：地面波傳播、天波傳播、視距傳播、反射傳播和繞射傳播等。72.1輻射騷擾的基礎內(nèi)容1、輻射騷擾的物理模型干擾源：向自由空間傳播電磁波，其電場強度為E（小電流，高電壓）

，磁場強度為H（大電流，低電壓）。干擾對象：兩根導線似天線，接收電場和磁場。

82、高阻抗場與低阻抗場遠場區(qū)：波阻抗。干擾對象：兩根導線似天線，接收電場和磁場。導線的連接形式多樣。

2.1輻射騷擾的基礎內(nèi)容93、減小輻射干擾的措施（1）輻射屏蔽；（2）極化隔離——極化正交；（3）距離隔離——近場區(qū)，場強與距離是反比關系；（4）涂吸收涂層。2.1輻射騷擾的基礎內(nèi)容102.1輻射騷擾的基礎內(nèi)容4、高頻輻射騷擾類型（1）單元偶極子產(chǎn)生的電磁場輻射為了闡明電磁輻射的基本規(guī)律，首先研究單元偶極子產(chǎn)生的電磁場。所謂單元偶極子是指一段載交流導線。尺寸遠小于它產(chǎn)生的電磁波的波長。11圖5-1單元偶極子的電場和磁場相量圖12如果把單元偶極子的中心作為直角坐標系的原點，且沿Z軸方向放置，如圖5-1所示。當偶極子上流過I時，在距離為r處的電磁場強度相量按以下公式計算:131415單元偶極子向外輻射的總功率為:電磁波在傳播過程中會受到大地的影響。在地面的電場強度可按下公式計算:

式中是大地導電率。

16結(jié)論:1.2.17結(jié)論:3.輻射總功率與成反比，與成正比，所以只有高頻才能輻射出足夠大的能量，這就是為什么騷擾源中只有高頻分量才會考慮輻射騷擾的原因。4.地面場強在很大程度上決定于大地的導電率。隨增加，減小。所以，電纜靠近地面受騷擾小。184、高頻輻射騷擾類型（2）直流換流站產(chǎn)生的輻射騷擾直流換流站中的換流閥起著交流和直流相互轉(zhuǎn)換的作用。在可控硅整流器導通瞬間，由于電流和電壓的突變,在回路中產(chǎn)生高頻振蕩，以電磁波的形式向外輻射能量；這種現(xiàn)象不僅騷擾無線電接收設備，而且騷擾換流站內(nèi)的敏感設備，如載波通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等,是直流高壓系統(tǒng)中的重要騷擾源。19現(xiàn)場實測表明，換流站產(chǎn)生的輻射騷擾具有很寬的頻率范圍。其值可從幾十千赫直到上百兆赫。為了減少對外界的騷擾，通常換流站的閥廳都設有十分良好的電磁屏蔽。但是，高頻電流可以經(jīng)過穿墻套管傳到戶外母線，然后進入電氣設備以及輸電線路，并通過它們向周圍空間輻射電磁波。電磁波沿輸電線路傳播時衰減較小，可以傳播相當遠的距離。根據(jù)現(xiàn)場實測，在距離換流站20多公里的直流輸電線路下面100kHz的騷擾場強約為80dB。204、高頻輻射騷擾類型（3）變電所開關操作產(chǎn)生的輻射騷擾

變電所隔離開關切合空載母線會產(chǎn)生高頻振蕩。這種高頻振蕩除了通過傳導、耦合方式直接騷擾二次系統(tǒng)以外，當頻率足夠高時還會發(fā)射電磁波，形成輻射騷擾。在345kV及500kV變電所大量的實測結(jié)果表明，輻射騷擾的頻率在0.5～100MHz的范圍內(nèi)。21在頻率為20MHz附近的輻射電磁場強度最大。輻射電場強度的幅值為1～5kV/m；磁場強度的幅值為1～5A/m。脈沖持續(xù)時間由幾納秒至1毫秒；上升前沿為幾納秒至1微秒。224、高頻輻射騷擾類型（4）核電磁脈沖的輻射騷擾核爆炸產(chǎn)生的巨大破壞力是人所共知的。當?shù)孛婊虻涂蘸吮〞r，強大的沖擊波(氣流)和熱效應的破壞作用居主導地位；在電離層以外(數(shù)百公里)高空核爆炸所產(chǎn)生的電磁脈沖對電力系統(tǒng)則是很大的威脅。23核電磁脈沖(又稱NEMP，即NuclearElectromagneticPulse)的產(chǎn)生是一個復雜的物理過程；目前有各種不同的解釋。有一種說法認為:當核爆炸發(fā)生在距地面數(shù)百公里以外的高空時，射線穿過稀薄的大氣層，和空氣中的分子相碰撞，由于康普頓效應的結(jié)果產(chǎn)生自由電子。自由電子在地磁場的作用下作螺旋加速運動，從而產(chǎn)生輻射電磁場。其電場強度以極快的速度上升，上升前沿達到20ns。衰減時間約1μs左右。24NEMP在地面上的電場強度約為地面核爆炸區(qū)內(nèi)場強的l/l00～1/10。其波形可以用雙指數(shù)函數(shù)表示為:

式中E0≈5.2×104V/m;T1≈6.7×10-7S；T2≈3.8×10-9S。圖1為NEMP電場強度的典型波形。25圖1NEMP電場強度的典型波形26NEMP的波及范圍很廣,在地面上的影響范圍決定于爆炸點的高度，最大可達幾百萬平方公里。NEMP以波的形式向地面輻射。所有裸露在地面上的金屬導體都將受到感應。架空線路和變電所受到直接影響。由于地面場強高達每米幾十千伏，所以，在架空線路及其它接收天線上可以產(chǎn)生很高的感應電勢。它不僅能夠擊穿變電所中一次設備的絕緣，而且對二次系統(tǒng)的敏感元件形成極強的電磁騷擾，甚至將其打壞。274、高頻輻射騷擾類型（5）雷擊避雷針(線)時產(chǎn)生的輻射騷擾在我國一般地區(qū)，年平均雷暴日為40個。雷電流為一非周期性沖擊波，其幅值與氣象、自然條件有關。在我國實測到的雷電流幅值最大可達200kA以上，大多低于100kA。雷電流的波頭和波尾時間皆為隨機變量。根據(jù)實測結(jié)果，波頭大約在1～4μs左右，波長約在40μs左右。28雷擊變電站避雷針（線）時，除產(chǎn)生傳導騷擾外，還產(chǎn)生嚴重的輻射騷擾。閃電放電時，其電流是隨時間而非均勻變化的。一次閃電往往由幾個短脈沖放電組成。脈沖電流陡度很大,向外輻射電磁波.閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對瞬態(tài)電磁脈沖極其敏感的現(xiàn)代電子設備，在一定范圍內(nèi)造成微電子設備的損壞、甚至引起火災。29閃電產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖電磁場會在空間一定范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用。它是在三維空間范圍內(nèi)對一切電子設備發(fā)生作用.在閃電通過的避雷針附近，這種空間的瞬變脈沖電磁場的作用更加強烈些。當閃電發(fā)出的脈沖磁場超過2.4×10-4T時，集成電路將發(fā)生永久性損壞，對于超大規(guī)模集成電路就更不用說了。30項目2.2儀器配置

1、輻射發(fā)射測試的目的EMC設計及EMC問題的分析是建立在EMC測試的基礎上的。測試電子、電氣和機電設備及其部件的輻射發(fā)射，包括來自所有組件、電纜及連接線上的輻射發(fā)射，可以用來鑒定其輻射是否符合標準的要求，是否在正常使用過程中影響同一環(huán)境中的其他設備。312、常用的輻射發(fā)射測試設備項目2.2儀器配置

依據(jù)：CISPR16（國際無線電干擾特別委員會）及EN55022（歐盟（EuropeanUnion，EU））。需要的主要設備如下：

(1)EMI自動測試控制系統(tǒng)(電腦及其界面單元)；

(2)EMI測試接收機；(3)各式天線；

(4)半電波暗室或開闊場。32天線天線：把高頻電磁能量通過各種形狀的金屬導體向空間輻射出去的裝置。反之，天線的逆向功能亦可把空間的電磁能量轉(zhuǎn)化為高頻能量收集起來。天線是輻射騷擾場強和輻射抗擾度測試的主要輔助設備。在輻射測量過程中，我們利用天線將電磁場強轉(zhuǎn)換為電壓進行測量。33在抗擾度測量過程中，我們利用天線發(fā)射電磁能量，產(chǎn)生電磁場。天線的輸入阻抗ZA：天線在饋電點的電壓U（V）與電流I（A）之比值ZA＝U/I（Ω）天線系數(shù)AF：接收點的場強E（V/m）與此場強在該天線輸出端生成的電壓V（V）之比，AF＝E/V天線34電壓駐波比VSWR：根據(jù)傳輸線理論，當傳輸線阻抗與負載阻抗不匹配情況下，必然引起輸入波的反射駐波比是表征匹配程度的系數(shù)：VSWR＝（1+ρ）/（1-ρ）式中：ρ為反射系數(shù)，即反射電壓與入射電壓之比。匹配時，ρ＝0，則VSWR＝1；失配時，ρ≠0，則VSWR＞1。失配愈嚴重則駐波比（VSWR）愈大。下面圖示幾種常用的天線及其天線系數(shù)35環(huán)型磁場天線（9kHz～30MHz）及其天線系數(shù)鞭狀天線（150kHz～30MHz）及其天線系數(shù)36雙錐天線（25MHz～300MHz）及其天線系數(shù)對數(shù)周期天線（200MHz～1000MHz）及其天線系數(shù)37喇叭天線（1GHz～40GHz）及其天線系數(shù)38GB9254-2008輻射騷擾測量頻率范圍MHzA級ITE（距離10m）B級ITE（距離10m）準峰值dB(uV/m)準峰值dB(uV/m)30~2304030230~10004737?只有準峰值限值要求dB（uV/m）?過渡頻率處應采用較低的限值?距離變化時，測量數(shù)據(jù)的歸一化應用20dB/10倍的反比因子?距離變化時，限值的換算L2dB=L1dB+20lg(d1/d2)項目2.3輻射騷擾檢測方法及過程

1、測試限值39測量布置（臺式設備）非導電桌放置在轉(zhuǎn)臺上，注意電纜、插座、位置等

天線距離EUT旋轉(zhuǎn)外邊界10m(3m),可在1~4m的范圍上下活動項目2.3輻射騷擾檢測方法及過程

2、測試方法40試驗布置（落地式、組合式設備）測量設備測量接收機

使用帶有準峰值檢