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1、 题目：电磁干扰测试接收机电磁干扰测试接收机- -传感器的设计传感器的设计 电磁干扰测试接收机-传感器的设计摘 要目前我国的电磁兼容设备基本依赖进口。这些进口设价钱昂贵，操作复杂，使用不便。所以开发一种针对生产，研发部门使用的 EMI 测试接收机将大有可为。本课题就是在这样的背景下提出的，主要任务是结合国情自行设计出操作简单、价格便宜的 EMI 测试接收机。 本文首先介绍了 EMI 的来源、传播途径、抑制方法，以及 EMI 的机理和测试方法；然后结合 EMI 测试接收机的结构特点，详细阐述了作者对其中传感器这部分的设计，传感器是用来采集电磁信号的，转化成电压信号输入接收机，本课题是在室外进行的
2、，对信号的采集主要通过天线来采集，而本课题要求的频率范围在 30MHz 到 3GHz 之间，偶极子天线符合 30MHz 到 3GHz 之间的频率，根据这个要求设计天线的尺寸，然后选用 ADS 软件对其进行仿真设计和分析。关键词:EMC 测试；EMI 测试接受机；偶极子天线；ADS 软件Electromagnetic Interference Test Receiver - the Design of the SensorABSTRACTAt present, Chinas dependence on imports of basic electromagnetic compatible dev
3、ices. Let these imports are expensive and complicated to operate, inconvenient to use. Therefore, for the development of a production, research and development departments of EMI test receiver will be promising. This issue is raised in this context, the main task is to design a combination of condit
4、ions is simple, inexpensive EMI test receiver. This paper describes the sources of EMI, transmission, suppression methods, as well as the mechanism of EMI and test methods; EMI test receiver and then combined with the structural characteristics, the author elaborates on this part of the design in wh
5、ich the sensor, the sensor is used to collect electromagnetic signal, converted into a voltage signal input receivers, the subject is in the outdoors, the acquisition of the signal via the antenna to collect primarily, and the requirements of the subject in the frequency range between 30MHz to 3GHz,
6、 30MHz to a dipole antenna in accordance with frequencies between 3GHz, according to the requirements and design the antenna size, and then use its ADS software simulation design and analysis.Key words：EMC test; EMI test receiver; dipole antenna; ADS software目目 录录1 绪论.11.1 电磁干扰(Electromagnetic Inter
7、ference)的来源 .11.2 电磁干扰的国内外发展状况 .12 EMI 相关介绍 .22.1 EMI 中电磁干扰的传播途径.22.2 EMI 的抑制方法.22.3 EMI 的基本原理.32.4 EMI 中传感器的作用.33 偶极子天线仿真设计与分析.53.1 偶极子天线的简介 .53.2 偶极子天线的原理 .53.3 偶极子天线的技术指标 .53.4 偶极子天线的结构和理论分析 .64 利用 ADS 软件对偶极子天线进行仿真 .94.1 ADS 软件简介.94.2 版图仿真工具 Momentum .94.3 对偶极子天线进行仿真 .105 总结与心得 .18参考文献 .19致谢 .200
8、1 绪论1.1 电磁干扰(Electromagnetic Interference)的来源电磁干扰(以下简称 EMI)一般的来源分内部和外部两种： 内部干扰电子设备内部各元件之间的互相干扰： 工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电而造成的个干扰； 信号通过地线、电源和传输导线的三抗互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰； 设备或系统内部某些元件发热，影响元件本身或其他元件的稳定性造成的干扰； 大功率和高电压部件产生的磁场、电厂通过耦合影响其他部件造成的干扰。 外部干扰电子设备或系统以外的因素对电子线路、设备或系统的干扰： 外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统； 外部大功
9、率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统； 空间电磁对电子线路或系统产生的干扰； 工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元件参数改变造成的干扰； 由工业电网供电的设备和由电网电压通过电源变压器所产生的干扰。1.2 电磁干扰的国内外发展状况 早在三十年代，国外对电磁骚扰的问题予以关注。随着科学技术的发展，大量技术含量高、内部结构复杂的电工、电子产品的安全与可靠性产生影响与危害，而且对人类也产生直接影响。由于电磁骚扰致使电工、电子产品的性能下降，而无法工作的现象时有发生，严重的可造成质量事故和设备损坏或其它事故。特别是欧共体成员国关于电磁兼容法律性指令 （89/
10、336/EMC 指令）颁发以来，各国政府开始从商业贸易的角度来考虑 EMC 问题，采取措施，加强 EMC 标准认证及有关法律的制定、贯彻和实施工作。正如国外一些专家认为，今后的发展趋势是 EMI 认证将会像安全认证一样普及1。电磁兼容作为我国目前的一个新兴技术领域，其核心的测试设备（如 EMI 测试接收机）基本依赖进口。这些进口设备不仅价钱昂贵，而且在设计中没有考虑到国内的使用习惯，操作过于复杂，使用不够方便。由于设备的原因，许多可以由生产，设计部门自己完成的预测试工作不得不交由专业的测试机构来完成，这样不仅提高了开发的成本延长可开发的周期，而且也使专业的电磁兼容设计人才无法从实践中快速的成长
11、起来。基于上述的分析，开发一种针对生产，研发部门使用的 EMI 测试接收机将大有可为。根据目前国内专业的电磁干扰测试人员还相对比较缺乏的现状，开发出来的接收机必须具备操作简单，性能稳定的特点。另外，取消一些过于专业而繁琐的测试功能还可以大大降低产品的价格和设计难度，使得产品更加具有针对性。12 EMI 相关介绍2.1 EMI 中电磁干扰的传播途径EMI 中有两种传播途径：传导和辐射，即电磁干扰分为传导性电磁干扰和辐射性干扰两种。电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音，相应地，噪音亦分为传导性噪音和辐射性噪音：a、当电磁干扰波的频率小于 30MHz 时，电磁干扰主要是以传导方式在电子设备中产生传导性噪
12、音，可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度；b、当电磁干扰波的频率高于 30MHz 时，电磁干扰主要以辐射方式在电子设备中产生辐射噪，以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度。 无论传导噪音还是辐射噪音，都分为共模噪音和差模两种。通常共模噪音比差模噪音更难控制4。2.2 EMI 的抑制方法根据电磁基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感系统计等三个要素。可采用硬件和软件抗干扰措施，而最基本和最重要的抗干扰措施是硬件抗干扰。主要措施是：隔离、滤波、屏蔽、接地等方法5。（1）隔离把干扰源和易受干扰的部分从电路上隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动
13、系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器（如噪声隔离变压器） ，以免传导干扰。（2）滤波设置滤波器抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪志和损耗，在变频器输出侧可以设置输出滤波器；为减少电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器；若线路中有较敏感电子设备，系统的抗干扰要求较高，为减少对电源的干扰，可在电源线上设置电源噪声滤波器。（3）屏蔽屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法，通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为 20m 以内） ，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。（4）接地2接地是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力，变频器的扫地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。2.3 EMI 的基本原理测试接受机是 EMI 测试的核心部分，其电路框图如图 2-1 所示：图 2-1 EMI 结构框图接收机测量信号时，先将仪器调谐
