電磁兼容概述及理論基礎

電磁兼容原理及應用教程 電磁兼容概述及理論基礎 電磁兼容原理及應用教程 第 1章 電磁兼容概述 電磁干擾會破壞或降低電子設備的工作性能（例） 雷電電磁脈沖會造成災難性后果（例） 電磁干擾會對航天系統造成災難性后果（例） 磁場對人體的危害 磁脈沖在軍事上的應用 電磁兼容原理及應用教程 認證 開展電磁兼容認證的重要性 電磁兼容認證的技術要求 增強電磁兼容認證意識，提高產品競爭力 電磁兼容原理及應用教程 第 2章 電磁兼容理論基礎 號的分類 信號分類多種多樣，從信號函數自變量和幅度的取值形式出發，基本上可以分為連續信號和離散信號兩大類。 電磁兼容原理及應用教程 連續時間信號 如果信號隨時間連續變化，也就是在觀測過程的連續時間范圍內信號函數有定義，則稱連續時間信號，用 表示，如圖所示： ()離散時間信號 若信號函數僅在規定的離散時刻定義，則稱離散時間信號，用 表示， 是某特定時刻，右圖表示每相鄰兩個時刻的時間間隔相等的離散時間信號，離散信號的時間間隔也可以不相等。 )( 工程中遇見的信號就其變化規律的特性來劃分，可粗略歸結為確定信號和隨機信號兩類，這是根據信號能否用明確的數學函數關系描述進行分類的。 電磁兼容原理及應用教程 確 定 信 號 如果信號的未來值可以用某個函數準確地描述，則這類時間信號稱為確定信號，如正弦信號，它可以用正弦函數描述，給定的某一時刻就可確定相應的函數值，所以在相同條件下能夠準確地重現。 電磁兼容原理及應用教程 隨 機 信 號 如果給定任一時刻，信號的值是隨機的，換句話說信號的未來值不能用精確的時間函數來描述，無法準確地預測，在相同條件下也不能準確地重現，則稱該信號為不確定信號或隨機信號。由于這類信號的未來值隨時間推移隨機地變化，因此只能用概率分布來描述，或用統計平均值來表征，所以又通稱為統計時間信號。隨機信號幅度的取值在任一時刻是隨機的，所發生的物理過程是個隨機過程，人們可以用實函數表示其樣本函數的集合， 如圖所示： 電磁兼容原理及應用教程 隨 機 信 號 電磁兼容原理及應用教程 綜 述 常見信號的分類可歸納如下： 信 號 確 定 信 號 隨 機 信 號 周 期 信 號 非周期信號 平穩隨機信號 非平穩隨機信號 簡諧周期信號 復雜周期信號 準周期信號 瞬變信號 各態歷經過程 非各態歷經過程 一般非平穩隨機過程 瞬變隨機過程 電磁兼容原理及應用教程 用不同的時間函數描述具有不同形式的信號波形稱為信號的時域分析。 頻域分析是對信號在頻率域內進行分析，將分析的結果繪成以頻率為坐標的各種物理量的譜線和曲線，可得到各種幅值譜、相位譜、功率譜和各種譜密度等。 信號的時域分析與頻域分析既相互獨立又密切相關，可以通過傅立葉變換把它們聯系起來并互相轉換，圖 電磁兼容原理及應用教程 電磁兼容原理及應用教程 數學上已經證明，具有周期 件，就可以分解為傅立葉級數。此條件下任一周期信號可以用三角函數 (正弦型函數 )的線性組合來表示，稱為三角形式的傅立葉級數展開，即 )s o s(2)( 0010 nn n )s i nc o s(2)( 0010 電磁兼容原理及應用教程 上式中 00/20/202( ) c o s d , 0 , 1 , 2x t n t t 2/2/0000d)(2 20/ 202( ) s in d 0 , 1 , 2x t n t t ， 電磁兼容原理及應用教程 也可寫成下述形式： 001( ) s )2 t A n t 式中 00221n n a 電磁兼容原理及應用教程 上述周期信號展開成傅立葉級數的物理意義是十分明確的，它表明一個周期信號可分解成直流分量與一系列諧波分量之和?；蛘哒f周期信號可看作是由一個直流分量和一系列諧波分量疊加而成。通常把時所得稱為基波，把時所得各項分量依次稱為二次諧波分量、三次諧波分量、 、 電磁兼容原理及應用教程 傅立葉級數展開式除用三角函數形式表示外，還可以用復指數形式表示。三角傅立葉級數和復指數傅立葉級數實質上是同一級數的兩種表現形式，將歐拉公式 2o i 電磁兼容原理及應用教程 代入式 (到復指數形式的傅立葉級數表示式可得： 0 0 0 0j j j ) e e e ( ) en t n t n t n tn n nn n n nx t c c c c X n w 它表明一個周期信號可以由無限多個復指數信號組成， 是基波頻率， 0 0n是 是 們的 振幅和相位由 中 2)j( 000/2 01( ) e d ( )T t t X ,2,1,0 總之，上述兩種不同形式的傅立葉級數均表明，任意波形的周期信號都可以分解為由兩種基本連續時間信號，即正弦信號或復指數信號所組成。所以都屬于用時間函數表示的時域分析范疇。不同形狀的周期信號，只是組成的各個諧波的頻率、幅度和初相位有所不同而已。 電磁兼容原理及應用教程 ),( t)()( 0凡信號波形在區間 不再重復出現， 時間非周期信號。從數學上可認為，它是周期趨于 即信號函數不存在 ，則該信號稱為連續 無限的周期信號。 根據周期信號的傅立葉級數表示式為 000( ) ( ) e l i m ( ) n t n t X n X 000) ( ) e l ) n t n t X n X 電磁兼容原理及應用教程 21)( j 21)( j 成一對傅立葉變換。它把連續頻譜 函數變換為連續時間函數，故稱之為頻譜密度 ()X 的傅立葉反變換。該式說明一個非周期信號是由無 限多個幅度 )2d)( t類似周期信號，通過傅立葉級數 把信號分解成無窮多的復指數或正弦信號的線性組 合，從而在時間域對信號進行分析。但在頻率域它 們卻有明顯不同，這主要表現在周期信號的頻譜是 電磁兼容原理及應用教程 離散的復頻域，表示的是每個諧波分量 (單一頻率 )的復振頻，而非周期信號的頻率是連續的頻譜，表示的是每單位帶寬內所有諧波分量合成的復振頻。 常用的傅立葉變換的性質見下圖： 電磁兼容原理及應用教程 電磁兼容原理及應用教程 常用的傅立葉變換對 電磁兼容原理及應用教程 電磁兼容原理及應用教程 電磁兼容原理及應用教程 3. 離散時間周期信號 (周期序列 )分析 離散時間信號是一個在離散時刻取有限值的信號。它可以是客觀存在的信號，也可以是一個時間連續的模擬信號 按一定時間間隔 然，取樣過程就是把一個連續時間函數的信號，變成為具有一定時間間隔才有函數值的離散信號過程。 )(一個連續時間周期信號是無限多個呈諧波關系的復指數信號的線性組合，即 考慮到周期序列在滿足 為有理數時，是連續周期信號在時間上的離散化，所以一個周期序列在時域也可以用復指數序列形式的傅立葉級數來表示， 將 t= k 0 e)(e)( e)(e)( 1)( 0 00 2/0電磁兼容原理及應用教程 j0 e)()( j0 e)()( 式中有 )(0000稱為離散域的基本頻率，單位為弧度， 0k是 里特別需要指出，當周期信號從連續域變換到離散域后，它的頻率 也是從 的無限范圍，映射到 電磁兼容原理及應用教程 從 2020的有限范圍內。因此，在連續域傅立葉級數 可表示為具有無限多個頻譜分量，而在離散域只含有有限個諧波分量，總共諧波數為 0/2由于 2(0 使上式求和的上下限僅有 N 項，即 10)( 是一個有限項級數，因此可 以認為，對離散時間周期信號，若用代表正交函數集的 復指數序列來表示，則該集合是有限的。 頻率分量，這就是連續時間與離散時間周期信號用傅立 葉級數表示的一個重要區別。此外，區別還表現在表示 各諧波復振幅的傅立葉系數上。 電磁兼容原理及應用教程 設已知在一個周期 0時間間隔 共得樣點 N。將 0 d 0010T 1)( 0 00 得 101)( 1,0 n 為時間離散變量， N/2離散域基頻。所以 )( 0量的復振幅，反映了各諧波分量的幅度和相位。用 它可以表示離散時間周期信號的頻譜。 電磁兼容原理及應用教程 離散時間周期信號的頻譜是一個以 )2(周期性離散頻譜，各譜線之間的間隔為 20 ，而且存在著諧波的關系。 電磁兼容原理及應用教程 4. 離散時間非周期信號 (非周期序列 )分析 離散時間傅立葉變換就是離散時間信號從時域變換到頻域和從頻域變換到時域的一對線性變換。由于在時間上是連續的，因此它的頻譜變化規律如前面所討論的，時域取樣信號是以取樣頻率為周期的周期連續頻譜，即 )(電磁兼容原理及應用教程 即所謂離散時間傅立葉變換，它是以 或 2 為周期的周期函數，即 為整數 由于離散時間非周期信號可以看作是離散時間周期信號當周期 的極限情況，因此離散時間傅立葉變換的定義式同樣也可以用離散時間傅立葉級數當 時來求得。 ss )( s N 2/2/e)(1e)(1)( ，各諧波分量的復振幅 趨于無限 小，因此如同連續時間傅立葉變換，可以采用頻譜 密度來描述頻譜的分布規律。為此，定義離散時間 非周期信號的頻譜密度函數，即離散時間傅立葉變 換為 N )( 0j0 e)()( ， ， 所以上式可寫為 N N d)/2(0 0)e(e)( 電磁兼容原理及應用教程 顯然， 表示一個離散時間信號，即非周期序列的頻譜密度函數，當 為有限長度 的序列時，有 同理，當周期 時，即 )e( e)()e( 10 n )(e)()e(10 Ne)(1 0 電磁兼容原理及應用教程 按 得 ， 故得 與 構成離散時間非周期傅立葉變換對。離散時間非周期信號的頻譜是連續的以 為周期的周期性頻譜，當 為實數時，幅度頻譜是 的偶函數，相位頻譜是 的奇函數。 20 2 N 2 N 2010n 21)( 20j )( n 21)( 20j 2)(離散時間傅立葉變換 (離散傅立葉級數( 的極限情況，它們的共同點是：在時域時間是離散的，在頻域頻譜都是以 為周期，周而復始。不同點是：離散時間周期信號的頻譜是離散的具有諧波性， 是諧波的復振幅，適于用計算機計算，而離散時間非周期信號的頻譜則是離散的，不具有諧波性， 表示頻譜密度是連續變量 的函數，所以不便于利用計算機對頻譜進行分析計算。 0X)(離散時間傅立葉變換 (連續時間傅立葉變換 (著密切的內在聯系。它們的共同點是：在時域波形均為非周期，在頻域 與 均表示頻譜密度，分別為連續變量 及 的函數，所以都是連續頻譜。而且在滿足取值定理的約束條件下， 保存 的全部信息。不同點是： 是周期性而 是非周期的頻譜，因而在求 的綜合公式中只在頻譜的一個周期區間 內積分，而在求 的綜合公式中積分區間為 。再則由于離散時間信號時間是 )()(X )(X )(2,0 )( 電磁兼容原理及應用教程 離散的，所以 的表示式是求和式，而不同于 的表示式是求積分的變換式。 )(X)(傅立葉變換的應用 根據以上分析可以清楚地認識到，傅立葉變換是信號分析和處理中將信號由時間域轉換到頻率域而進行頻譜分析的基本數學工具。運用傅立葉反變換，可將信號由頻域的頻率函數變換成時間域的時間函數。因此傅立葉正反變換給出了信號特性的時間域和頻率域的對應關系?，F舉例說明傅立葉變換在信號分析和電磁兼容工程中的應用。 電磁兼容原理及應用教程 例 非周期信號矩形波 為 0 ，其余 應用傅立葉變換分析其頻譜函數。 )(2 (2 ,電磁兼容原理及應用教程 通常 的頻譜函數可直接應用傅立葉變換公式計算。根據傅立葉變換性質的線性特性和時頻展縮特性來獲得 的頻譜函數。其頻譜函數為 ： 頻譜曲線如下圖所示 )(2 2 tf)s i n(2)j( 電磁兼容原理及應用教程 電路與磁路 電路 電路是由若干電氣器件或設備，按一定的方式和規律組成的總體，它構成電流的通路。 隨著電流的流通，電路實現了電能的傳輸、分配和轉換；或者實現各種電信號的傳遞、處理和測量。 電路的基本組成為 4部分：電源、負載、連接導線和開關。 電磁兼容原理及應用教程 在對電路進行分析時，往往在一定條件下，對實際電氣器件加以理想化，略去其次要性質，用一個足以表征實際器件主要性質的理想元件來表示。即先用理想元件建立在一定條件下反映實際電路基本特性的模型，使問題得到合理的簡化，然后對該電路模型進行定量分析。理想元件就是可精確定義并能表征實際器件的主要電磁性質的一種理想化元件。 電磁兼容原理及應用教程 理 想 電 源 實際電路中，電源向各種用電設備提供能量。實際電源種類繁多，但在一定條件下構成電路模型時，電源通常有理想電壓源和理想電流源兩種，它們均屬有源二端理想元件。 電磁兼容原理及應用教程 理 想 電 壓 源 理想電壓源無論外部電壓如何，其端電壓總能保持定值或一定的時間函數。理想電壓源的端電壓與通過它自身的電流大小無關，其電壓總保持定值或為某給定的時間的函數。然而，流經理想電壓源的電流則是由其端電壓及外接電路所共同決定的。由于理想電壓源的電壓與外接電路無關，其電流自然隨外電路元件阻值的大小而改變，電流越大，理想電壓輸出的能量越大。若將理想電壓源兩端短接，則兩端電阻為零，根據歐姆定律，電流將為無窮大 電磁兼容原理及應用教程 理 想 電 壓 源 電磁兼容原理及應用教程 理 想 電 流 源 理想電流源無論外部電路如何，其輸出電流總保持定值或一定的時間函數。理想電流源的輸出電流與其兩端電壓大小無關，其電流總保持定值或為某給定的時間函數。但理想電流源兩端的電壓則由其電流及外接電路所共同決定。由于理想電流源的電流與外電路無關，其電壓就隨外電路元件阻值的大小而改變。 電磁兼容原理及應用教程 理 想 電 流 源 電磁兼容原理及應用教程 電 阻 元 件 電阻元件是從對電流呈現阻力而且消耗電能的實際電氣器件中抽象出來的理想化元件。任何兩端元件，如果在任何時刻，其兩端電壓和通過元件的電流之間的關系可以在伏安特性平面上用曲線表示，則稱為電阻元件。用來描述電阻元件性能的參數是電阻或電導，其關系為。線性電阻元件的伏安特性曲線是通過坐標原點的直線，電阻元件上兩端的電壓與流過它的電流成正比，服從歐姆定律。 電磁兼容原理及應用教程 電 阻 元 件 非線性電阻元件的伏安特性不是一條過原點的直線，或者說非線性電阻的電壓與電流之間不滿足歐姆定律，即元件的電阻值隨電壓或電流改變而改變。計算非線性電阻的阻值時必須表明它的工作電壓或電流，即表明是伏安特性某點上的阻值，此點稱為工作點。 電磁兼容原理及應用教程 電 感 元 件 電感元件是實際電感器的理想化元件，它體現了元件儲存磁場能量的性質。任意兩端元件，如果在任意時刻，其電流和由它產生的磁鏈 之間的關系可以在 平面上用曲線來表示，則稱其為電感元件。表征電感元件產生磁通儲存磁場能量的參數為電感量 L。如果電感元件的韋安特性是一條過原點的直線，則稱之為線性電感元件。對于線性電感元件，其自感 i電磁兼容原理及應用教程 電 感 元 件 其值為自感磁鏈 與電流 之比，即 電感元件上任意時刻的電壓與電流有下列關系： 這就是電感元件的特性方程。由特性方程知，某一時刻電感線圈的電壓取決于該時刻電流的變化率，當電感線圈中通以直流電流時， 磁兼容原理及應用教程 電 感 元 件 ，感應電勢為零，電壓為零，所以，在直流電路中理想電感元件相當于短路。 0d/d 電 容 元 件 電容元件是實際電容器的理想化元件，它體現了元件儲存電場能量的性質。任意兩端元件，如果在任意時刻，其極板上的電荷和元件兩端的電壓之間的關系可以在 平面上用曲線來表示，則稱其為電容元件。在 平面上的關系曲線稱為庫伏特性。表征電容元件聚集電荷和儲存電場能量的參數為電容 C。如果電容元件的庫伏特性曲線是一條過原點的直線，則稱之為線性電容元件。 電磁兼容原理及應用教程 電 容 元 件 對于線性電容元件，其電容值 值為電容任一極板上積累的電荷量 與其上的電壓 的比值，即 。電容元件的特性方程為 從特性方程可知，在某一時刻電容器的電流取決該時刻電容器兩端電壓的變化率。電壓隨時間變化 (如交流 )越快，電流就越大；如果電壓不隨時間變化 (即直流 )，則 ，電流為零，這時電容器相當于開路。故電容器有隔 “ 直 ” 通“ 交 ” 之說。 qu d/d 路 磁通 (磁力線 )所通過的閉合路徑稱為磁路。線圈中通以電流就會產生磁場，磁力線將分布在線圈周圍的整個空間。如下圖： 電磁兼容原理及應用教程 如果我們把線圈繞在鐵芯上如下圖所示，則由于鐵磁物質的優良導磁性能，電流所產生的磁力線基本上都局限在鐵芯內。不僅如此，在同樣大小的電流作用下，有鐵芯時磁通將大大增加。也就是說，用較小的電流可以產生較大的磁通。這就是在電磁器件中采用鐵芯的原因。 電磁兼容原理及應用教程 在通常情況下，空氣是不導電的，電流只在銅線中流動。導電材料的電導率一般比電路周圍絕緣材料的電導率大幾千億倍，因此，漏電流是極其微弱的。而鐵磁材料的磁導率一般比非磁性材料(空氣、銅、鋁、紙等 )大幾千倍。因此，我們只能說磁通基本上在鐵芯里，空氣中仍然還會有少量的漏磁通。工程上常用近似方法去處理它們，作初步分析時可略去不計。 電磁兼容原理及應用教程 磁路中的基本單位 在磁場中畫一些曲線，使這些曲線上任何一點的切線都在該點的磁場方向上，這些曲線就稱為磁通。磁場的強弱和方向可用灑鐵屑的方法以磁力線的形式表示出來。磁通 (磁力線 ) 的單位在國際單位制中為韋伯，簡稱韋，單位符號 體周圍的磁力線方向，規定從北極出來，通過空間進入南極，走最近的路線，且優先通過磁導率高的物質。 電磁兼容原理及應用教程 除了用磁通外，我們還要用到磁通密度 這一物理量，它是在與磁場相垂直的單位面積內的磁通，在均勻磁場中 式中 就是與磁場相垂直的面積 通密度是表示磁路中某一點的磁場性質的。在國際單位制中，磁通密度 簡稱特，單位符號 T。特斯拉即韋 /米 2。 電磁兼容原理及應用教程 磁場是由電流產生的。在磁路中，電流越大，線圈匝數越多，產生的磁場強度越強。即取決于電流與線圈匝數的乘積 。這一乘積叫做磁動勢 (磁通勢。以 磁動勢是磁路中產生磁通的 “ 推動力 ” 。磁動勢的國際制單位為安 (A)。 電磁兼容原理及應用教程 磁場的強弱用磁場強度 于粗細均勻的磁路來說，若磁路的平均長度 (即磁路中心線的長度 )為 l，則 即，磁場強度是磁力線路徑每單位長度的磁動勢。在國際單位制中 米 ( ) 磁場強度是這樣規定的：一個向量磁場中某點磁場方向為磁場中小磁針受磁場力的作用，發生偏轉停止后小磁針的北極所指的方向就是小磁針 m/電磁兼容原理及應用教程 所在磁場強度的方向。而磁場中某點的磁場強度果單位磁極所受的力正好是一達因，那么這點的磁場強度 磁力線從 極的途徑稱為磁路，在磁路中阻止磁力線通過的力量稱為磁阻。而導磁的力量則稱為磁導。實際上，即使幾何尺寸完全相同的磁路，在相同的磁動勢的作用下，磁場的強弱程度也有大的差別，這是由于不同的物質導磁能力不 電磁兼容原理及應用教程 同的緣故，用來衡量物質導磁能力的物理量稱為導磁率 (用 來表示。 所有物質根據磁性分為三大類：即順磁質、反磁質和鐵磁質。磁性大小則根據物質的磁導率 (不同物質被磁化的程度 )的大?。?）來表示。規定真空時 。 順磁質的導磁率略大于真空 反磁質的導磁率略小于真空 鐵磁質屬于順磁質，但它們的磁導率很大，在外加磁場作用下極易被磁化，是良好的磁性材料 。 1電磁兼容原理及應用教程 磁導率與磁場強度的乘積稱為磁感應強度 B， 即 在相同的磁場強度的情況下，物質的磁導率越高，整體的磁場效應將越強，由前述可知，磁場強度的，因此，磁感應強度 (磁通密度 )體現磁性材料性質的一個反映整體磁場強弱的物理量。 電磁兼容原理及應用教程 磁性材料的磁性能 磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金。它們的磁性能主要由其磁化曲線，即 曲線或由其磁導率 來表示。 磁性材料在磁場中被磁化后，其磁感強度（ B）和磁場強度（ H）的關系可用一條曲線表示，即磁化曲線 （ 當外磁場磁感強度 （ H） 增加時，磁通密度 （ B）增加的很少，說明材料進入 “ 飽和域 ” (此時的磁感強度叫做該磁性材料的飽和磁感強度 單位為高斯。使某磁性材料達到飽和磁感強度所需要的磁場強度稱為飽和磁場強度 單位為奧斯特。 磁路的基本定律 (1) 磁路的歐姆定律 磁動勢是磁路中產生磁通的根源。當磁路中有磁 動勢存在時，便有磁通通過，其大小為 當磁通通過由某種磁性材料組成的磁路時，將受到該材料對磁通的阻礙作用。如用磁阻 (來表示這一阻礙，上式可以寫成 電磁兼容原理及應用教程 由磁滯回線可知， 此，由 的比值定義的磁導率 不是常數。由于磁性材料磁導率不是常數，使用磁阻來計算磁路并不方便。磁阻這一概念一般只用于定性說明問題。式中 ，磁阻是一個與磁路的長度、截面積以及磁性材料的性質有關的物理量。當磁路由不同材料或不同截面積的幾部分組成時，整個磁路中的磁阻將由這幾部分的磁阻串聯而成，其總磁阻為各部分磁阻之和。磁阻的國際制單位是 1/H。 電磁兼容原理及應用教程 安培環路定律 如圖： N 銜鐵 2 3 1 I 電磁兼容原理及應用教程 磁路里的磁通 經過變換可以寫成 333222111333222111 333222111 332211電磁兼容原理及應用教程 稱為安培環路定理。式中 和 式說明，磁路中任一個閉合路徑上的磁壓降的代數和等于總磁動勢。此式與電路中的基爾霍夫電壓定律相似，故又稱為磁路的基爾霍夫定律。 電磁兼容原理及應用教程 電磁場原理 當電荷和電流隨時間變化時，在周圍空間會發現變化的電場和磁場，并且電場和磁場間存在著不可分割的聯系，形成統一的電磁場。在靜電場中，電場是由電荷引起的，這個電場是符合守恒性的。但是，在時變場中，當場量隨時間變化時，不僅電荷產生電場，而且磁場的變化也會產生電場。后者便是普通物理學中已經討論過的電磁感應現象。 電磁兼容原理及應用教程 按照法拉第電磁感應定律，設有導線構成的閉合回路 l， 當穿過以這個回路為周界的曲面的磁通 隨時間變化時，在回路中將引起感應電動勢 如圖所示： S e 電磁兼容原理及應用教程 感應電動勢和磁通的參考方向成右螺旋關系。式中的 “ ” 號表示，感應電動勢及其所產生的電流方向總是企圖阻止回路鏈的磁通的變化，其中 的變化可能是由于回路的形狀和位置的變化引起的，也可能是由于磁場隨時間變化引起的。當回路運動時，還應加上回路切割磁場產生的電動勢 則回路中的總感應電動勢為 l d)( l d)( d)(電磁兼容原理及應用教程 通過上式可見，出現感應電動勢 是時變電磁場本身屬性的一種表現，它的大小與回路 l 的導電性能無關。又因對閉合回路而言，其感應電動勢等于感應電場沿回路的線積分。 故得 上式說明，時變電磁場的電場強度不符合守恒性，因為除了電荷引起的電場外還有電磁感應引起的電場，而后者是不符合守恒性的?？梢?，時變電磁場的電場是和其磁場的變化密切聯系的。 e l d 電磁兼容原理及應用教程 按照恒定磁場中安培環路定律的表達式 沿任一閉合回路 l 的磁場強度的積分，等于穿過以l 為周界的曲面的電流。但是我們將該式應用到下圖所示情況，便發生了困難，如果我們取 面作為以 因穿過 的電流為 I, 故 如果我們取 面作為以 因無電流穿過 ，固有 。顯然兩種情況矛盾的由來，在于電流的不連續。事實上，在時變場情況下的電流連續性原理，要由更為普遍的規律 電荷守恒定律導出。 d 1d l 0d)(s 磁兼容原理及應用教程 這里 表示電流密度， 項具有電流密度的量綱，并和 處于相同的地位，稱為位移電流密度。以 表之，則 稱為全電流密度。上式表示由任何閉合曲面流出的全電流恒等于零，也叫全電流連續性原理。將恒定磁場中安培環路定律表達式的右方換成全電流。 d0 該式稱為時變電磁場的安培環路定律，又叫全電流定律。它說明不但傳導電流引起磁場，位移電流 (即電場的變化 )也引起磁場。時變電磁場的磁場，是與電場的變化密切聯系的。 電磁兼容原理及應用教程 麥克斯韋通過時變電磁場的基本方程，即 安培環路定律： 法拉第定律： 高斯定律： 高斯定律： 將它們化為對應的微分形式，并加上考慮媒介電磁性能的方程，便得到 全電流定律： 電磁感應定律： 電通量定律： 磁通量定律： 7個公式，全面表達了時變電磁場的基本規律，稱為電磁場的完整方程組，也叫麥克斯韋方程組。 E 電磁兼容原理及應用教程 電磁兼容的單位及換算 電磁干擾場強的基本單位 高頻、微波電磁干擾場強有 3種基本單位：電 場強度 V/m、磁場強度 和功率通量密度 。 在測量電場時，若儀器的表頭刻度用的是電場 強度單位，則用 V/干擾場強小 于 1V/用 、 V/使 用環天線、框天線或磁性天線等來測量磁場， 且儀器的表頭刻度采用磁場強度單位 A/mA/刻度時，則可用 A/m， mA/A/電磁場頻率高至微波段時，由于對電場、磁場的單獨測量在技術上有一定困難，或者功率密度測量比電場、磁場測量要方便，所以可采用功率通量密度測量，功率通量密度的單位為 W/外生產的全向寬帶場強儀、輻射危險計，因其工作頻率范圍極寬，從 260 26 測試電路中實現 、 較為方便。因此，大多采用功率通量密度測量，并以 mW/ 2E 2H電磁兼容原理及應用教程 場強儀測得的功率通量密度值是矢量模的時間平均值，即代表電磁場的強度。它的單位 W/、磁場強度單位 A/們的地位是等同的。 在一般情況下， V/m、 A/m和 mV/有在被測場為平面波情況下，三者間才能相互換算。否則，只能 “ 等效換算 ” 。 電磁兼容原理及應用教程 平面波，即遠離發射天線，在自由空間中傳播的電磁波。 根據電磁場理論，在平面波情況下， 在自由空間中， 代入上式后可得： 式中，單位為 ， 單位為 。 0220 61 2 00 6V/m S 2m W /c 電磁干擾場強的分貝制單位 在電磁干擾場強的測試中，往往會遇到量值相差非常懸殊 (甚至達千百萬倍的信號 )。為了便于表達、敘述和運算 (變乘除為加減 )，常采用對數單位 分貝 (。分貝表示兩個參量