传导骚扰检测

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1、2,项目2 传导骚扰检测,目标： 掌握电磁兼容传导骚扰检测技术的基本内容和概念； 了解相关的国际标准、国家标准及其要求； 掌握传导骚扰测试的方法和原理； 掌握针对具体样品进行传导骚扰检测的步骤与判定方 法。,3,重点： 传导骚扰检测技术的基本内容和概念； 传导骚扰测试的方法； 传导骚扰检测的步骤与判定方法。 难点： 传导骚扰测试的原理。,项目2 传导骚扰检测,4,5,传导干扰？,传导干扰是指通过介质把一个电网络上的信号耦合到另一个电网络。 传导干扰：通过导线、阻容、变压器等传播干扰，即“路”的干扰；另一种是辐射干扰，“场”的干扰。,2.1 传导骚扰检测的基础内容,6,2.1 传导骚扰检测的基础

2、内容,传导干扰是用来衡量电子产品在运行过程中对整个电网发送电子干扰信号大小的一个概念。所有的电子产品在用电时都会对电网发出干扰信号，如果干扰信号过大，就会影响整个电网的电用质量，从而干扰到其他电器的正常运行。因此，大多数国家对电子产品的传导干扰指标都有一个硬性的规定，禁止传导干扰过大的产品生产、销售。,7,2.1 传导骚扰检测的基础内容,一、传导干扰波的一般性质,1、频谱 任何骚扰信号都可以利用傅里叶级数（对于周期性骚扰信号）或傅里叶积分（对于非周期骚扰信号）分解成不同频率简谐信号的迭加， 这些简谐信号的幅值随频率变化的函数（Cn或F()，称为骚扰信号的频谱。,8,常遇干扰源的频谱范围,例1：

3、单一频率信号的频谱是一段直线，如下图所示。,10,例2：下图是某大楼楼顶测试场地背景电磁噪声的频谱，可以看出背景电磁噪声中各种信号的频率及其幅度的大小。,11,窄带干扰：是指主要能量频谱落在测量接收机的通带之内。 频谱没有覆盖2个以上的10倍频程，带宽一般只 有几十赫兹，最宽只有几十万赫兹。,宽带干扰：是指能量频谱相当宽，频谱覆盖2个以上的10 倍频程,带宽为几十兆赫兹至几百兆赫兹，甚 至更宽。,根据干扰的频谱宽度，可分为：,如调幅（AM）、调频（FM）、基本电源输出及谐波等。,一般由上升时间和下降时间很短的窄脉冲形成,电磁干扰能量的频率分布特性,12,正常电压与谐波电压波形,13,一、传导干

4、扰波的一般性质,2、幅度,2.1 传导骚扰检测的基础内容,幅度是指骚扰信号的电压，电流的大小（传导干扰），或场强、辐射功率密度(能流密度)的大小（辐射干扰）。,对于连续波骚扰，幅度可用峰值、准峰值、平均值表示。,对于脉冲骚扰，频谱是连续的，幅度可用频谱密度表示，例如：dBV/MHz等。,14,干扰幅度表现为多种形式，随机或有规律，常见的还有热噪声，冲击噪声，白噪声等。 热噪声具有高斯分布的幅度概率。一般情况下，热噪声的电压或电流的峰值或平均值正比于检测设备的带宽。 不受带宽限制的热噪声称为白噪声。 冲击噪声的电压或电流的峰值正比于频带，但其平均值与频带无关。火花塞、接触器、碳刷、放电等产生。,

5、一、传导干扰波的一般性质,2、幅度,2.1 传导骚扰检测的基础内容,15,2.1 传导骚扰检测的基础内容,一、传导干扰波的一般性质,3、波形,正弦波 连续波,矩形波、锯齿波、尖脉冲、窄脉冲 脉冲波,由骚扰信号的波形可以了解信号幅度的大小、幅值对时间的分布，起始时间(前沿)，持续时间（宽度），时间滞后，相位滞后，波形的畸变（失真）。,16,2.1 传导骚扰检测的基础内容,最好的脉冲波形为高斯脉冲(频带最窄)，一般很难实现，用一组正弦波频带也较窄，对外界干扰小。常常需减少脉冲陡沿来减少干扰。,上下沿陡干扰大,17,一、传导干扰波的一般性质,4、出现率,2.1 传导骚扰检测的基础内容,周期 功能性：

6、 非功能性： 随机 非周期,相关条件下发生，出现是确定的，可预测的。,不能预测的,18,b、辐射耦合,a、传导耦合,a2、电容性耦合,a3、电感性耦合,a1、电阻性耦合,b1、近场感应耦合,b2、远场辐射耦合,b12、磁感应,b11、电感应,电磁干扰的传播途径,2.1 传导骚扰检测的基础内容,二、传导干扰传输线的性质,19,通过导体传输的电磁干扰，主要通过传输线路的电流和电压起作用，传导干扰频谱可延伸到1GHz以上。 在不同的频率下，传输线路呈现不同的特性，应采用不同的电路模型和分析方法。,根据工作频率与线长 的关系划分为：,低频传输线路模型 高频传输线路模型,传导耦合的传输线路性质,传导耦合

7、,传输线路的等效电路模型,20,低频电路的等效模型 集总参数电路模型,低频电路条件,模拟电路：,数字电路： ， 传输速度 脉冲宽度,低频传输线路模型 集总参数电路模型,21,高频电路（l）的等效模型 分布参数电路模型,22,传输线形式,分布参数,同轴线：D外导体直径，d内导体直径,平行线：D两导体间距，d导体直径,两种典型传输线的特性阻抗,23,几种典型传输线的特性阻抗,平行双导线,同轴线,地平面上方的导线,24,共模干扰与异模干扰,25,共模干扰与异模干扰,通常线路上两种干扰分量同时存在。干扰在线路上经过长距离传输后，差模分量衰减要比共模分量大，且共模分量传输时会向周围空间辐射，差模分量不会

8、辐射。因此，大部分电源干扰均由共模分量引起。,26,电阻性干扰,电阻性干扰：两个回路经公共阻抗而形成的干扰。,电阻性干扰模型,27,共用接地阻抗上的地电流形成一共模噪声电压Ui ，使回路ABCDEFGHA和回路ABCIJFGHA上流动者噪声电流，此噪声电流会在放大器或逻辑电路输入端产生一电位差，而差电位差即为电磁干扰的来源。,电阻性干扰实例,28,U02 在耦合阻抗 Zk 产生的干扰电压降,流经 Zk 的干扰电流,电阻性干扰的等效电路,29,讨论：,两个回路一点接触，彼此不再互相干扰。,流经回路1中Z11 的干扰电流,（直接耦合）,(1),(2),30,电路性干扰的计算实例：,50Hz、115

9、V交流电源的中性地线与负载地线都接于1mm厚钢板上，试计算其接地阻抗上的电流及共模干扰电压。负载的消耗功率为1kW，电源的第10次谐波约为基频的2。,解：,负载阻抗,1mm钢板的接地面阻抗Zc : 在50Hz时，约为108， 在500Hz时，约为300,忽略导线阻抗和电源内阻，且,接地阻抗上的电流,50Hz时,10次谐波，500Hz 时,31,电阻,感抗：,容抗：,内自感：,外自感：,电阻性干扰的抑制,导线的阻抗特性,32,a、让两个电流回路或系统彼此无关。信号相互独立，避免电 路的连接。,b、限制耦合阻抗，越低越好。导线的电阻和电感越低越好。,c、电路去耦。各个不同回路之间仅在惟一的一点作电

10、连接， 达到电流回路间电路去耦的目的。,强弱电隔离 继电器 变压器 光电耦合,d、电气隔离。,电阻性干扰的抑制方法,33,2.4 电容性耦合,电容性耦合的干扰电压,干扰电压：,34,低阻（或低频）,高阻（或高频）,耦合电压公式的简化,35,电容性耦合的频率特性,36,【解】,【例】已知：U110V、f10MHz、导线半径 r1mm、线间距 d20mm、导线离地高度h10mm、线长l1m。(1) R 50；(2) R1M。分别求导线2上的干扰电压。,耦合系数： , 则：（1）90dB；（2）9.5dB。,37,三、传导骚扰测试目的,2.1 传导骚扰检测的基础内容,传导骚扰测试是为了衡量信号通过设

11、备从电源端口、信号端口向电网或信号网络传输所受到的骚扰。,38,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,一、频谱分析仪,39,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,一、频谱分析仪,在很多时候需要对信号进行分析，针对不同观察域，分别用示波器、频谱分析仪和矢量分析仪观察信号。 示波器只能观察信号的幅度、周期和频率；但频谱分析仪还可以分析信号的频率分布信息、频率、功率、谐波、杂波、噪声、干扰和失真，而矢量分析仪可以在频谱分析仪基础上分析数字调制信号调制质量。,40,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,早期的信号观察，主要依赖示波器在时域内观察信号；傅立叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由一个或多个不同频率、不同幅度

12、和不同相位的正弦波组成的，但应用示波器无法观察到频域内信息，只能在时域内观察；应用频域测量，就能以频谱的形式显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情况,一、频谱分析仪,41,一、频谱分析仪,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,42,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,一、频谱分析仪,上图是信号在时域和频域内观察的结果，由此可以清楚看出信号在频域观察的必要性：时域得到的是信号的波形信息，不能测量混合信号，如果存在干扰或失真信号，在时域上无法区分有用信号和无用信号。 在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的各种参数。,43,频谱分析仪的类型 频谱分析仪主要有傅立叶频谱分析仪和超外差式频谱分析仪 FFT频谱分

13、析仪：被分析的信号通过模数转换器采样，变成离散信号，采样值被保存在一个存储器中，经过离散FFT变换计算，计算出信号的频谱。 FFT频谱分析仪不足之处：FFT分析仪不适合脉冲信号的分析，而且由于A/D转换器速度的限制，FFT分析仪仅适合测量低频信号。,44,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,这种频谱分析仪对输入信号的分析，并不是从时间特性计算得来的，而是由频域分析直接决定的。对于这样的分析，必须把输入频谱分成各个独立的部分。可调带通滤波器就是为此目的而使用的。,超外差频谱分析仪,45,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,超外差频谱分析仪内部结构图,46,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,信号分析过程如下

14、：被测信号经过滤波和衰减后，和LO信号进入混频器混频转换成中频信号，因为LO频率可变，所以输入信号都可以被转换成固定中频，经放大后进入中频滤波器（中心频率固定），然后进入一个对数放大器，对中频信号进行压缩，然后进行包络检波，所得信号即视频信号，为了平滑显示，在包络检波之前通过可调低通滤波器，即视频滤波；视频信号在阴极射线管内垂直偏转，即显示出在信号的幅度，同时，由于显示的频率值是扫频发生器电压值的函数，所以对应被测信号的频率值，于是，被测信号的信息显示在LCD上。,47,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,参数指标,48,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,参数指标,49,2.2 传导骚扰检测的仪器配

15、置,参数指标,50,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,设备的一般标记,普通信息,51,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,二、测量接收机,接收电路应该具有以下四方面的功能：,（1）选频作用,（2）抑制干扰信号的作用,（3）放大作用,（4）解调作用,52,接收电路的主要技术性能指标如下:,（1）信噪比,接收机输出信号中的有用信号功率电平与噪声信号功率电平的比值，称为接收机信噪比，用符号SNR(Signal-noise ratio)表示，信噪比是衡量接收机输出信号质量的重要指标.,用分贝表示,（2）接收灵敏度,接收机输出信号信噪比达到一定要求且输出功率不小于音频额定功率的50%的情况下，输入端所需的最小

16、信号电平称为接收机的灵敏度。,（3）选择性,53,常用的接收电路可分为： * 直接放大式接收电路; * 超外差式接收电路; * 二次变频接收电路; * 放大器顺序混合型接收电路,其中，直接放大式接收电路又可以分为： （1）直接检波式接收电路 （2）高放式接收电路 （3）超再生式接收电路,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,54,测量接收机与场强仪的区别,2.2 传导骚扰检测的仪器配置,测量接收机与频谱仪的区别,* 带宽; * 检波方式; * 脉冲响应特性,* 频谱仪没有预选器; * 灵敏度不够完成限值的测量; * ,55,2.3 传导骚扰检测方法,检波方式的特点,不同的检波方式在显示屏上会有不同的数据处理，频谱分析仪主要有以下检波方式： 最大峰值检波 最小峰值检波 自动峰值检波 取样检波 RMS检