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EMI/EMC的基本原理
EMI/为何如此重要? |
原因是电气装置同时作为 EMI 来源与接受器,造成了双重问题。 因为穿透装置的电磁辐射会引起电子故障,所以制造商必须保护他们产品的操作完整性。 其次,制造商必须遵守减少发射电磁辐射到大气中的规章。 |
「法拉第笼」 (Faraday Cage) 原理 |
屏蔽,此术语用于描述有效的 EMI「防护」,藉由一个导电的遮断物﹐将电的干扰没有伤害性的反射或传送到地面。 密闭导电场所内的电场为零,这观念最早是在公元 1821 年由 Michael Faraday 提出,并且形成今日屏蔽技术的基础。 这个原理就是大家所知的「法拉第笼」。 有个例子在示范「法拉第笼」原理时非常有用。 图 2 说明了从一个分析装置中的电源变压器放射出的 EMI 如何影响相关的测量装置。 在输出轨迹中,期望的波峰被干扰而变得很不明显。 此问题藉由将变压器附上一个接地的金属「笼子」而得以解决。 EMI 被阻塞了且输出轨迹的波峰现在就清楚可见。 |
没有防护的设备受到 EMI 干扰而变得很不明显的过渡波峰 图2
有防护的设备轨迹之过渡波峰清楚可见图3
屏蔽理论 |
产生的电磁能以一特定方向「移动」,并由两个互相垂直的波组成,一个是电波,另一是磁波,就如图 4 所描述。这些波在结合时,即是我们所知的电磁辐射。
电磁辐射
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电场 (E) 对磁场 (H) 的比率称为波阻 (Zw) 而且测量单位是欧姆 (W )。 |
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Zw = E/H = 每公尺之伏特数/每公尺之安培数 |
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在靠近辐射来源﹝以波长测量﹞的一点上,波的阻抗主要是由来源特性所决定。 远离来源时,波阻抗则是主要取决于传送波的介质。 |
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因此,辐射来源周围的空间被打破成两个区域。 |
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靠进来源则受接近场的影响。 在接近场的地方,E/H 比率是由发射来源的特性所决定。 如果来源是高电流而低电压﹝波阻抗 = E/H <377 欧姆﹞,则波中磁分量高。 相反的,如果来源是低电流而高电压﹝E/H >377 欧姆﹞,则波中电分量较高。 在靠近场的地方,当两者﹝电场和磁场﹞的比率﹝也就是波阻抗﹞不为常数,电场和磁场必须被视为分别的两者。 |
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在距离大于波长的六分之一时是远场影响。 在离场较远的地方,电场和磁场结合成一个平面波,并且有一个波阻抗常数为 377 欧姆。 此值是空气特性的阻抗。 图 5 描述了这两个场。
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