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1、1目目 录录 实验一 差模干扰和共模干扰的研究.1实验二 电磁干扰传输路径的研究.5实验三 电磁干扰抑制的研究.122实验一实验一 差模干扰和共模干扰差模干扰和共模干扰的研究的研究一、实验目的一、实验目的理解差模和共模干扰的产生，如何区分差模和共模干扰。掌握差模干扰和共模干扰的的测量方法二、实验原理二、实验原理差模和共模干扰是电磁兼容技术中的一对基本概念。（1）差模干扰差模干扰 Ucg出现于电流回路的去和来引线之间，即干扰系统的输入接头之间，在对称电流回路（不接地的运行线路或线路的电位中点接地，图 2.1（a） ），差模干扰表现为对称电压，在非对称电流回路（单边接地电流回路，图2.1（b） ）
2、 ，表现为不对称电压。（a） （b）a） 对称运行的电流回路b） 不对称运行的电流回路图 2.1差模干扰的定义差模干扰电压的产生大多来自磁耦合或共模差模转换（见下） 。它和有用信号是串联的，并引起测量误差、误动作等。差模干扰电压 Ucg通过图2.1（a）中的电流回路驱动一个差模电流如 IGg，它是造成发射机和接收机的阻抗上电压降的原因，因为（2.1）EGgQGgGgZIZIU按分压器公式可以计算出接收机上的干扰电压为：（2.2）EEQStorGg ZZZUU在最常见的情况下，UGg()全部作为接受机的干扰电压（和有EQZZ用信号串接） 。3（2）共模干扰 共模干扰 UG1出现于单根信号芯线和中
3、性线(例如测量接地线)之间。它的产生由于在中性线和讨论的电流回路之间插入了一个干扰电压源 UGi，例如一个瞬态地电位的提高，见图 2.2。a） b）a） 对称运行的电流回路b） 不对称运行的电流回路图 2.2 共模电压的定义在对称工作的电流回路中共模干扰出现于线路的电中性点和接地点之间，所以被认为是非对称电压，来去引线对地具有相同的电压。在不对称的电流回路中共模电压出现于单根线芯和接地点之间，它被称为不对称电压，在来去的引线上的不对称电压在它们的大小上对信号电压来说是不同的（差模电压） 。 共模电压不形成与有用信号串联的干扰电压，大的共模电压有可能在信号线和仪器外壳或线路中心点间引起表面闪络，
4、一般情况下将造成永久性的损害。在阻抗不相等场合共模电压在来去的引线中驱动出不同的电流，它们在阻抗上引起不同的电压降。去和来的引线具有不同的对地电压，这就出现了共模/差模转换。不同阻抗造成共模电压完全或部分转为差模电压，它的大小等于去的和来的引线上不同的对地电压之差。差模电压表示电流同相位，共模电压表示电流有相位差。（3）降低差模干扰电压的方法1 对于平衡导线（1（以绞线代替平衡导线（2（在导线的一端加上网状屏蔽层，并将屏蔽层的一端接地。（3（在导线的另一端加上第二个网状屏蔽层，并将屏蔽层的一端接地。（4（加上第三个网状屏蔽层，并将屏蔽层的两端都接地。（5（以实心的均匀的屏蔽层取代网状屏蔽层。4
5、2 对于非平衡导线（1（选用低转换阻抗的同轴电缆（2（使用双屏蔽的电缆，并将外屏蔽层的一端接地（3（使用含实心的均匀屏蔽层的同轴电缆。 三、实验内容实验内容1 .采用图 2.1（b）线路接线图进行差模干扰信号测量。测出差模干扰产生的电压波形2. 采用图 2.2(b)线路接线图进行共模干扰信号测量，测出共模干扰产生的电压波形3 . 改变信号源电压、干扰源电压及频率，记录其波形。 （通常信号源频率取 50Hz。四、实验步骤实验步骤1、 按实验回路接线， ZQ=56, ZE=10k，然后在示波器上观测 其波形。2改变信号源电压、干扰源电压及频率，重新测量、记录。3进行共模干扰信号测量时，信号源和示波
6、器电源采用隔离变压器供电。五、报告要求五、报告要求1. 画出所测量的波形。2. 绘出测量原理图。3记录各参数值。5实验二实验二 电磁干扰传输路径的研究电磁干扰传输路径的研究一、实验目的一、实验目的1.了解电阻、电容、电感耦合路径的传输路径2.了解电阻、电容、电感耦合路径的传导特点二、实验原理二、实验原理（一）电容性干扰及电感性干扰1电容性耦合机理两个电路中的导体，当它们靠得比较近且存在电位差的时候，一个电路中导体的电场就会对另一个电路中的导体产生感应，反之亦然。两者相互作用、相互影响使它们的电场发生变化，这种交链称为电场耦合。两个导体电场耦合的程度取决于导体的形状、尺寸、相互位置和周围介质的性
7、质，也就是取决于两导体的分布电容 C。由电场分析可求得两导体的电位1和2以及导体的电量 Q，根据，从而计算各种结构导体间的电容。UQC 图 3.1 表示电路 A 和电路 B 通过两根导线间电容 Ct引起电容性耦合的情况。电路 A 中有干扰电压 Us，被称为干扰源电路。电路 B 为接受电路。通过图 3.2 的等效电路计算可以得到传导耦合到接受电路的电压 UC。(3.1) s CLL CUjxRRU式中，。ttCLLLfCCxRRR211/21，(3.2) s LtLt CURfCjRfCjU 212 一般导体间的耦合电容 Ct都很小，有12fCtRL，可以认为，UC正比于 fCtRL，因此干扰源
8、频率 f 越高电容耦合越明显，同时表明接受电路的阻抗 RL越高，产生电容耦合越大。Ct越小，干扰耦合就越小。图 3.10 电容耦合模型6在射频电路，多根导线的电缆中，一根导线上的干扰可以耦合传输到其他所有的导线上。因此，高频信号线都要加以屏蔽。在高频放大三极管的管脚间最容易产生分布电容耦合，应尽量缩短管脚的引线长度。（3.3）xldhd rhdhdCr222 222 10)4ln()2(ln4ln101 . 1 式中，l 为两平行导线的重合长度，d 为线间距离，r 为圆导线半径。 由等效电路可见，产生于导体 2 及地间的干扰电压 VN可表示为（3.4）)(1)(20121 21212CCjRR
9、VCCCVG N图 3.1 两导线电容性干扰模型 图 3.2 等效电路若 R 低阻抗，且小于分布电容 C12及 C20之和，)(1212GCCjR则式（3.4）可化为（3.5）112VRCjVN若负载电阻较大，且)(1212GCCjR（3.6）1 21212)(VCCCVGN72. 电感性耦合机理电感性耦合比较容易察觉，当一个回路中流过变化电流时，在它周围的空间就会产生变化的磁场，这个变化磁场又在相邻回路中产生感应电压，这样就把一个干扰电压耦合到接收电路中去了。图 3.4（a）为产生电感耦合的两个电路。图 3.3（b）为电感性耦合的等效电路，根据电磁感应原理得到接收电路中的感应电压等于 （3.
10、7）dtdIMUN1如果 I1是正弦交流电流则有1MIjUN（3.8）其中，I1为干扰源回路中电流； 为干扰电流的角频率；M 为两个回路之间的互感。应该看到在干扰源电压一定的情况下，干扰回路阻抗 R1越小，干扰电流 I1就大，磁场也大，于是电感耦合越强。因此电感耦合也称磁场耦合。靠近地面的两根平行导线的互感 M 取决于两根线之间的距离 d、离地的高度 h、有效耦合长度 l 及线间介质的磁导率。(空气04107 Hm)，于是上述两平行导线的互感 M 为（H） （3.8）dhdlM22 04ln2感应电流除了频率即系统内电流的变化速率外，还正比于互感 MI和相关面积 A。由此可直接提出预防措施：
11、减小 MI/，尽可能缩短导线的平行段； 增大回路间距离； 回路正交放置； 绞紧系统的导线(减小 A或I) 将系统屏蔽起来；（a）实体图 （b）等效电路图 3.15 电感性耦合电路8 放置补偿导线。绞紧导线是最经济和有效的减小感应电压的措施。如果因绝缘要求而保留的面积仍然太大而出现了干扰电压，则引入附加的屏蔽作为进一步的措施。ZC2干扰回路之负载（）M12两导线间互感（H）L2受干扰线路的自感（H）ZV1受干扰回路信号阻抗（）ZV2受干扰回路负载阻抗（）l导线长度（m）图 3.3 两线路间电感性干扰示意图 图 3.4 等效电路（1） 管状屏蔽体当图 3.4 中的导体 2 有一管状屏蔽体时，如图
12、3.5 所示。9图 3.5 导体 2 带有屏蔽体的电感耦合设导体 1 与屏蔽体间的互感为 M1S，则导体 1 上的电流 I1在屏蔽体上感应干扰电压（3.9）11IMjUSS&当屏蔽体两端接地时，屏蔽体与中心导体的等效电路如图 3.6 所示，图中M 为中心导体与屏蔽体间的互感，Ls 为屏蔽体的自感，由于管状屏蔽体上的电流 Is 产生的磁通存在于管状屏蔽体外，则（3.10）MLS图 3.6 屏蔽导体的等效电路屏蔽体上的电流 Is 在中心导体上感应的干扰电压为（3.10）SNIMjU&式中，屏蔽体上的电流 IS为（3.12）SSS SLjRUI&式中，Rs 为屏蔽体的电阻。因为 ，则MLS（3.13
13、）SSSNULRjjU& 令，则当C时， 。SS CLRSNUU&当或时，。也就是说，当屏蔽体SS CLRSS LRff20SNUU5 . 0上有电流 IS时，中心导体上感应的干扰电压小于屏蔽体上的感应电压。当10时，。SS LR5SNUU&（2） 导体 1（干扰源）带有一管状屏蔽体时，其干扰耦合与屏蔽体的接地方式有关，若屏蔽体两端同时接地，如图 3.7 所示。由图中接地回路可知，（3.14）SSSIRLjIMj&)(1（a）实际电路 （b）等效电路图 3.7 屏蔽体与接地面间的分流由 LS=M，得（3.15）111IjjILRjjIRLjLjICSSSSS S& 式中，。SS CLR当C（例
14、如5C）时，ISI1。即屏蔽体上的 IS大小与中心导体上的电流 I1相同，而方向相反。故 IS产生的磁场与中心导体上 I1产生的磁场相抵消。此时，屏蔽体外不再有磁场存在，从而抑制了磁（感性）耦合，但此时要求 f较高（5C） ，否则。1IIS为解决这一问题，可将屏蔽体的一端不接地而与负载连接，则而方向相反，使屏蔽体外不存在磁场，从而抑制了磁（感性）耦合。1IIS如图 3.8 所示。11图 3.8 屏蔽体单端接地三、实验内容三、实验内容1电容性干扰的测量在在导线 1 加有干扰源，其电压V110V，干扰源 f3MHz，受干扰电路导线 2接有一负载 R10k，测量负载 R 上的干扰电压2电感性干扰的测
15、量在在导线 1 加有干扰源，其电压V110V，干扰源 f3MHz，受干扰电路导线 2接有一负载 R56，测量负载 R 上的干扰电压四、实验步骤四、实验步骤1按图 3.1（a）接好回路接线图，进行电容干性扰的测量。2按图 3.4（a）接好回路接线图，进行电感性干扰的测量。五、报告要求五、报告要求1. 画出所测量的波形。2. 绘出测量原理图。图 3.11 两导线电容性干扰原图图 3.11 两导线电容性干扰原图123记录各参数值。13实验三实验三 电磁干扰抑制的研究电磁干扰抑制的研究一、实验目的一、实验目的1了解各种抑制措施的特点与适用范围2掌握各种常见抑制干扰的措施3掌握各种抑制措施的抗干扰效果二、实验原理二、实验原理接地、屏蔽和滤波是抑制电磁干扰的三大技术。接地是抑制电磁干扰、提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一。正确
