1、第第3 3章章 辐射干扰及其性质辐射干扰及其性质主要内容：主要内容：辐射干扰源及其数学模型辐射干扰源及其数学模型辐射干扰频谱辐射干扰频谱辐射干扰传输通道及其数学模型辐射干扰传输通道及其数学模型接收器接收器减少辐射干扰的有效措施减少辐射干扰的有效措施常见电磁干扰对的计算常见电磁干扰对的计算辐射干扰实例分析辐射干扰实例分析电磁辐射干扰指以电磁波形式传播的干扰电磁辐射干扰指以电磁波形式传播的干扰第第1 1节节 辐射干扰源及其数学模型辐射干扰源及其数学模型辐射干扰三要素辐射干扰三要素辐射干扰源向外辐射能量的特性辐射干扰源向外辐射能量的特性，如：方向性、，如：方向性、极化、调制特性、带宽等极化、调制特性
2、、带宽等辐射干扰传输通道辐射干扰传输通道，即介质（包括自由空间），即介质（包括自由空间）对电磁波能量的损耗程度对电磁波能量的损耗程度敏感设备：敏感设备：辐射干扰接收器的敏感度、方向性、辐射干扰接收器的敏感度、方向性、极化、选择性、带宽等极化、选择性、带宽等一、电磁辐射干扰源一、电磁辐射干扰源1 1、构成辐射干扰源的两个条件：、构成辐射干扰源的两个条件：（1 1）有产生电磁波的源泉；）有产生电磁波的源泉；（2 2）能把这个电磁波辐射出去：）能把这个电磁波辐射出去：（3 3）减少接收器接收干扰的无用信号或噪声）减少接收器接收干扰的无用信号或噪声注意：不是任何装置都能辐射电磁波！而是必须注意：不是任
3、何装置都能辐射电磁波！而是必须满足辐射条件的装置：满足辐射条件的装置：必须必须有着开放结构！有着开放结构！几何尺寸与电磁波必须在同一量级！几何尺寸与电磁波必须在同一量级！比如：各种天线；或者不限、结构件、元件、部件满足辐射条件时，比如：各种天线；或者不限、结构件、元件、部件满足辐射条件时，起着发射和接收天线的作用，即能产生天线效应。起着发射和接收天线的作用，即能产生天线效应。1）信息辐射干扰源：）信息辐射干扰源：发送设备、本地振荡器、设备功能的非线性、核电磁脉冲辐射等等发送设备、本地振荡器、设备功能的非线性、核电磁脉冲辐射等等2 2）电磁噪声辐射干扰源：）电磁噪声辐射干扰源：银河系无线电辐射、
4、太阳无线电辐射、大气中的无线电辐射；银河系无线电辐射、太阳无线电辐射、大气中的无线电辐射；闪电和雷暴的电场、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场、大气中的电流电场、大地表面的电场；大地表面的电场；大地内部的电场、大地内部的电场、大地表面的磁场、大地磁层、（大地表面的磁场大地表面的磁场、大地磁层、（大地表面的磁场与大地磁层统称为自然磁场）；与大地磁层统称为自然磁场）；电力线路辐射干扰源、荧光灯辐射、电力线路辐射干扰源、荧光灯辐射、降物静电放电辐射干扰；降物静电放电辐射干扰；人体静电放电辐射干扰、机动车干扰源、周围介质的非线性效应；人体静电放电辐射干扰、机动车干扰源、周围介质的非线性效应；信息技术设
5、备辐射干扰、工业、科学和医疗设备的辐射干扰信息技术设备辐射干扰、工业、科学和医疗设备的辐射干扰2 2、电磁干扰源分类电磁干扰源分类3、辐射干扰源的数学模型辐射干扰源的数学模型1 1）基本辐射形式：电偶极子（电流元）和磁偶极子（磁流元）基本辐射形式：电偶极子（电流元）和磁偶极子（磁流元）电偶极子电偶极子辐射数学模型辐射数学模型电子设备中的电路连接线和印制板上的每根金属线，他们的长电子设备中的电路连接线和印制板上的每根金属线，他们的长度与电磁波的波长在同一数量级以上，这时可以起着发射和接度与电磁波的波长在同一数量级以上，这时可以起着发射和接收天线作用收天线作用电偶极子电偶极子 与电磁波波长相比足够
6、短的电流元（与电磁波波长相比足够短的电流元（l，lr）第第2 2章章 电磁干扰源性质与传输电磁干扰源性质与传输 电偶极子（电流元）辐射的数学模型电偶极子（电流元）辐射的数学模型电偶极子由带有电流向量电偶极子由带有电流向量I，长度为，长度为dl 无穷小电流元组成。根据电磁场理论，无穷小电流元组成。根据电磁场理论，电偶极子在球座标下表示为：电偶极子在球座标下表示为：电偶极子（电流元）示意图电偶极子（电流元）示意图sinrrjkjkreIdljEcosrjkreIdljEsinrjkrIleHjkrjkrrjkr22020141214上述公式中：上述公式中：r观察点到源的距离（观察点到源的距离（m）
7、角频率，角频率，2f，f是频率（是频率（Hz）；）；k相位常数，相位常数，k2/，是波长是波长l电偶极子的长度（电偶极子的长度（m）；I电流（电流（A）0自由空间介电常数，自由空间介电常数，08.85421012F/m其他场量为零其他场量为零 磁偶极子（磁流元）的数学模型磁偶极子（磁流元）的数学模型 磁偶极子磁偶极子是面积为是面积为a2 和电磁波的波长相比足够小的电和电磁波的波长相比足够小的电流环流环不论观察点到干扰源相距多远，观察点总的场不论观察点到干扰源相距多远，观察点总的场强均可用下式表示：强均可用下式表示：磁偶极子示意图磁偶极子示意图sin)(r4acos)1(r2asin)1(r4a
8、2022222krjeIErjkeIHkrjkreIHjkrjkrrjkra磁偶极子的半径（磁偶极子的半径（m）其他符号的意义与电偶极子其他符号的意义与电偶极子相同相同其他场量为零其他场量为零l 当当r变大时，场分量含有变大时，场分量含有r1项是主要的，表示辐射场；项是主要的，表示辐射场；l 场分量含有场分量含有r2项是主要的，表示感应场；（电场按项是主要的，表示感应场；（电场按r2衰减衰减）l 场分量含有场分量含有r3项是主要的，表示静态场；（磁场按项是主要的，表示静态场；（磁场按r3衰减衰减）l 这三种场都可以传输大量的电磁能量；这三种场都可以传输大量的电磁能量；l 在描述电磁辐射周围场时
9、，波阻抗是重要分量：在描述电磁辐射周围场时，波阻抗是重要分量：l 电磁辐射周围场中某点的波阻抗定义为该点的总电场和总磁场之比。电磁辐射周围场中某点的波阻抗定义为该点的总电场和总磁场之比。l 电偶极子和磁偶极子的波阻抗可以先由前面电偶极子和磁偶极子的波阻抗可以先由前面6个公式给出的场分量求出个公式给出的场分量求出该点的总电场和总磁场，然后在求出二者之比波阻抗该点的总电场和总磁场，然后在求出二者之比波阻抗l波阻抗是一实数，表示电场与磁场同相，电场变化达到最大时，磁场变波阻抗是一实数，表示电场与磁场同相，电场变化达到最大时，磁场变化也达到最大，反之亦然。化也达到最大，反之亦然。（P58）磁偶极子的辐
10、射磁偶极子的辐射 电磁辐射场区的划分电磁辐射场区的划分sin14cos12sin1422020rrjkjkreIdljErjkreIdljErjkrIdleHjkrjkrrjkr电流元在空间的场可分为：近区场；中区场；远区场电流元在空间的场可分为：近区场；中区场；远区场sin)(r4acos)1(r2asin)1(r4a2022222krjeIErjkeIHkrjkreIHjkrjkrrjkr 电磁辐射场区的划分电磁辐射场区的划分A.A.近区场（感应近区场）近区场（感应近区场）当当r r/2/2的区域，呈现感应场性质，且电场与的区域，呈现感应场性质，且电场与磁场相位相差磁场相位相差9090，呈
11、电抗场，是一个谐振的波，与静，呈电抗场，是一个谐振的波，与静电偶极子相似，为感应场；电偶极子相似，为感应场；在电子设备之间或者内部之间，如果两个系统距离足在电子设备之间或者内部之间，如果两个系统距离足够小，电磁辐射的干扰场就是感应场，其电场按照够小，电磁辐射的干扰场就是感应场，其电场按照r r3 3关系衰减，其磁场按照关系衰减，其磁场按照r r2 2关系衰减，关系衰减，B.B.远区场远区场 （辐射场）（辐射场）EEerkIdljHerkIdljerkIdljEjkrjkrjkr120sin4sin60sin30当当 r r/2/2的区域，场随的区域，场随r r1 1向外辐射，称为辐射场，场分量
12、简化为：向外辐射，称为辐射场，场分量简化为：对自由空间，下式为波阻抗对自由空间，下式为波阻抗：电磁辐射场区的划分电磁辐射场区的划分377120/HE 波阻抗是一个实数，表示电场与磁场同相，电场变化最大时，波阻抗是一个实数，表示电场与磁场同相，电场变化最大时，磁场变化也达到最大，反之亦然。故代表一个向磁场变化也达到最大，反之亦然。故代表一个向r r方向的行波，方向的行波，能流矢量能流矢量 S=ES=EH H 由由E E转到转到 H H方向，根据右手定则，母指方向，根据右手定则，母指方向即为能流方向，与方向即为能流方向，与r r径向一致径向一致 场量场量 E E、H H 正比于因子正比于因子e e
13、jkrjkr/r/r，表示从电流元发出的波，在，表示从电流元发出的波，在远区场时，是一个球面波。因为在等距离远区场时，是一个球面波。因为在等距离r r各点具有相同的相位，各点具有相同的相位，等相位面是一个球面，当等相位面是一个球面，当r r时，球面即为平面，因此辐射时，球面即为平面，因此辐射场具有平面波的各种性质。场具有平面波的各种性质。远区场中任何电流分布的场远区场中任何电流分布的场dllIILdleLIrjedllIrjEllejkrejkrll220022)(1)0(,sin60)(sin60上式中：上式中：I0在天线中心的电流；在天线中心的电流；Le天线的有效长度，天线的有效长度，天线
14、的有效长度在确定一个接收天线两端的开路电压时很有天线的有效长度在确定一个接收天线两端的开路电压时很有用，它有时用来表示发射天线的有效性。用，它有时用来表示发射天线的有效性。当一个天线有效长度为已知时，天线的辐射电阻可由式子：当一个天线有效长度为已知时，天线的辐射电阻可由式子：R Rr r2020（kLkLe e）2 2求出；求出；辐射电阻的大小，意味着断天线辐射电辐射电阻的大小，意味着断天线辐射电磁波能量的本领。辐射电阻越大，辐射功率越大！磁波能量的本领。辐射电阻越大，辐射功率越大！C.C.中区场中区场在近区场与远区场分界处附近，即在近区场与远区场分界处附近，即r=/2r=/2的区域附近，的区
15、域附近，场的各项均不能忽略，这一区域既有感应场也有辐射场。场的各项均不能忽略，这一区域既有感应场也有辐射场。电磁辐射场区的划分电磁辐射场区的划分右边干扰对象，它的两根导线右边干扰对象，它的两根导线3 3和和4 4就像天线，接就像天线，接收电磁场收电磁场E E、H H。这两根导线可能连成一个环，这两根导线可能连成一个环，也可能其中一根导线接地，或者就是地本身也可能其中一根导线接地，或者就是地本身。1 1）物理模型）物理模型4、辐射干扰的物理模型、辐射干扰的物理模型当当 r/2（远区场）时，（远区场）时，E/H=E/H=，120120（自由空间）；干（自由空间）；干扰干扰源场的普遍表达式为以下三式
16、：扰干扰源场的普遍表达式为以下三式：但在干扰源附近（但在干扰源附近（r/2）时，如果干扰源具有大电流低电压，则磁）时，如果干扰源具有大电流低电压，则磁场场H起主要作用起主要作用，如果干扰源具有高电压小电流，则电场如果干扰源具有高电压小电流，则电场E起主要作用起主要作用，120（自由空间）（自由空间）1 1）物理模型）物理模型4、辐射干扰的物理模型、辐射干扰的物理模型sinrrjkjkreIdljEcosrjkreIdljEsinrjkrIleHjkrjkrrjkr22020141214高阻抗场高阻抗场自由空间远区场的自由空间远区场的 波阻抗波阻抗120，而在近区场，而在近区场，对于以对于以电偶
17、极子电偶极子作为干扰作为干扰源的感应场区，则将出现源的感应场区，则将出现高阻抗场，并且干扰场主高阻抗场，并且干扰场主要是电场发生源起主要作要是电场发生源起主要作用用发生源种类与电磁场强度之间的关系概念图发生源种类与电磁场强度之间的关系概念图低电流相当于低电流相当于高阻抗高阻抗以电偶极子为例：以电偶极子为例：sinrrjkjkreIdljEcosrjkreIdljEsinrjkrIleHjkrjkrrjkr22020141214当当r r时，称为近场，这时上面时，称为近场，这时上面3 3式可以简化为：式可以简化为：jkrjkrjkrrjkreIdlreIdljEeIdlrjEeIdlrHsin4
18、cos121sin41303022 2、高阻抗场与低阻抗场、高阻抗场与低阻抗场阻抗推导阻抗推导此时：此时：H H正比于正比于1/r1/r，E E正比于正比于1/r31/r3，而此时的波阻抗：，而此时的波阻抗：37712020000ZrjZHEZ此时：波阻抗为此时：波阻抗为容性高阻抗容性高阻抗，正比于，正比于1/r1/r，Z Z0 0为自由空间波阻抗为自由空间波阻抗单极天线的近场又称为高阻抗场，以电场为主单极天线的近场又称为高阻抗场，以电场为主单极天线称为高电压、小电流高阻抗源单极天线称为高电压、小电流高阻抗源对于以对于以磁流极子磁流极子为干扰为干扰源的感应场区，即磁场源的感应场区，即磁场源发生
19、器近距场区间，源发生器近距场区间，则将出现低阻抗场，以则将出现低阻抗场，以ZH表示表示，干扰场主要是，干扰场主要是磁场发生源起主要作用磁场发生源起主要作用发生源种类与电磁场强度之间的关系概念图发生源种类与电磁场强度之间的关系概念图低阻抗场低阻抗场高电流相当于低高电流相当于低阻抗阻抗当当r r时，称为远场，这时上面时，称为远场，这时上面3 3式可以简化为：式可以简化为：jkrjkreIdlkjEerIdljHsin4sin20可见：可见：H H和和E E都正比于都正比于1/r1/r，而此时的波阻抗：，而此时的波阻抗：3771200000ZkHEZ此外，对小环天线，也可以得到类似公式，但近场此外，
20、对小环天线，也可以得到类似公式，但近场时，时，H H正比于正比于1/r31/r3，E E正比于正比于1/r21/r2，而波阻抗：，而波阻抗：37712020000ZrjZHEZ此时：波阻抗为此时：波阻抗为感性低阻抗感性低阻抗，正比于，正比于r r，Z Z0 0为自由空间波阻抗为自由空间波阻抗小环天线的近场又称为低阻抗场，以磁场为主小环天线的近场又称为低阻抗场，以磁场为主小环天线称为低电压、大电流低阻抗源小环天线称为低电压、大电流低阻抗源即：对于以磁流元为干扰源的感应场区间，即磁场源发生器即：对于以磁流元为干扰源的感应场区间，即磁场源发生器近距场区间，则将出现低阻抗场，近距场区间，则将出现低阻抗
21、场，电场源近区场的空间阻抗电场源近区场的空间阻抗高阻抗场高阻抗场磁场源近区场的空间阻抗磁场源近区场的空间阻抗低阻抗场低阻抗场两种天线辐射空间波阻抗与距发生源的距离两种天线辐射空间波阻抗与距发生源的距离r r的关系的关系三、三、漏泄场的数学模型漏泄场的数学模型金属板上的电磁漏泄金属板上的电磁漏泄无限长缝隙漏泄的磁场强度无限长缝隙漏泄的磁场强度HgH0et/gH Hg g、H H0 0金属板前后两侧面上的磁场强度金属板前后两侧面上的磁场强度t t金属板的厚度金属板的厚度g g金属板缝隙宽度金属板缝隙宽度可见：缝隙越深越窄，电磁漏泄就越小可见：缝隙越深越窄，电磁漏泄就越小无缝隙时，由于金属板的吸收损
22、耗，通过金无缝隙时，由于金属板的吸收损耗，通过金属板后的干扰场强为：属板后的干扰场强为：HtH0et/Ht金属板后侧面的磁场强度金属板后侧面的磁场强度集肤深度（集肤深度（m）和和为金属板的磁导率和电导率为金属板的磁导率和电导率 2 金属板有金属板有n个相同尺寸的圆孔、方孔和矩形孔，圆孔面积个相同尺寸的圆孔、方孔和矩形孔，圆孔面积S、方孔面积方孔面积S，金属板为，金属板为F，设：设：SF，SF，圆孔直径，圆孔直径D ，矩形孔长边，矩形孔长边b ，金属板外侧表面磁场强度为，金属板外侧表面磁场强度为H0,通过空洞漏泄到空间的磁通过空洞漏泄到空间的磁场强度为场强度为Hh则：圆孔则：圆孔Hh4n（S/F
23、）3/2H0 注意：矩形孔按最不利原则考虑，即在长边注意：矩形孔按最不利原则考虑，即在长边b切断电流通路，切断电流通路，破坏了金属板上表面电流分部的情况下，用下式估算：破坏了金属板上表面电流分部的情况下，用下式估算：矩形孔矩形孔 Hh4n（kS/F）3/2H0 ,Sab四、辐射干扰的标准形式的数学模型四、辐射干扰的标准形式的数学模型天线天线是辐射和接收电磁波的专用设备，它具有标准的电磁场数是辐射和接收电磁波的专用设备，它具有标准的电磁场数学模式；学模式；所有天线按照一定需要向空间辐射电磁波，对不需要的方面就所有天线按照一定需要向空间辐射电磁波，对不需要的方面就会形成辐射干扰；会形成辐射干扰；天
24、线辐射和接收电磁波是有方向性的天线辐射和接收电磁波是有方向性的，即在不同方向上其辐射，即在不同方向上其辐射和接收电磁波的能力是不同的；和接收电磁波的能力是不同的；天线的方向特性天线的方向特性描述天线定向辐射和定向接收电磁波的描述天线定向辐射和定向接收电磁波的能力的参数，包括：方向图、主瓣宽度、副瓣电平、前后比和能力的参数，包括：方向图、主瓣宽度、副瓣电平、前后比和增益等指标；增益等指标；（见天线原理，这里不作赘述）（见天线原理，这里不作赘述）3 3、辐射干扰的频谱、辐射干扰的频谱第第2 2节节 电磁辐射干扰传输通道电磁辐射干扰传输通道1 1、辐射电波传播的两个方面的因素：、辐射电波传播的两个方
25、面的因素：（1 1）电磁波本身的特性：频率、波长、方向、极化等）电磁波本身的特性：频率、波长、方向、极化等（2 2）传输通道的介质特性介质、自由空间、土地、海水、森林、山等；）传输通道的介质特性介质、自由空间、土地、海水、森林、山等；不同的电磁波在不同的介质里传输的方式绝对不同。不同的电磁波在不同的介质里传输的方式绝对不同。2 2、电波传播的基本概念：根据、电波传播的基本概念：根据GB9175-88GB9175-88长波长波100kHz100kHz300kHz300kHz，又称地波，又称地波中波中波300kHz300kHz3MHz3MHz，短波短波3MHz3MHz30MHz30MHz，又称天波
26、又称天波超短波超短波30MHz30MHz300MHz300MHz，微波微波300MHz300MHz300GHz300GHz，一、电磁辐射干扰传输通道一、电磁辐射干扰传输通道一、电磁辐射干扰传输通道一、电磁辐射干扰传输通道3 3、电波传播的损耗：、电波传播的损耗：不管电波在地表面绕射，还是经电离层反射，或是在自由空间直不管电波在地表面绕射，还是经电离层反射，或是在自由空间直射，在传播过程中都会发生能量的损耗射，在传播过程中都会发生能量的损耗（1 1）地波传播损耗）地波传播损耗（2 2）天波传播损耗天波传播损耗（3 3）超短波传播损耗超短波传播损耗（3 3）超短波传播损耗超短波传播损耗 几何视距之
27、内超短波传播损耗几何视距之内超短波传播损耗 几何视距附近超短波传播损耗几何视距附近超短波传播损耗 有效视距超短波传播损耗有效视距超短波传播损耗 山岭屏蔽损耗山岭屏蔽损耗 超短波在对流层里散射的传播损耗超短波在对流层里散射的传播损耗4、微波传播损耗、微波传播损耗二、电磁辐射干扰传输通道数学模型二、电磁辐射干扰传输通道数学模型1 1、地波传播损耗：要判别干扰源与接收器之间的距离是在极限距、地波传播损耗：要判别干扰源与接收器之间的距离是在极限距离之内，还是在离之内，还是在极限距离极限距离之外。之外。极限距离的判别标准：极限距离的判别标准：d0极限作用距离极限作用距离（km）f辐射干扰源的频率辐射干扰
28、源的频率在极限距离之内，在极限距离之内，地波传播损耗为：地波传播损耗为：3080fd 参量距离参量距离，xxxxL26.0232在极限距离之内，在极限距离之内，地波传播损耗为：地波传播损耗为：l参量距离由于电波传播的两个分量分为相应的两个，参量距离由于电波传播的两个分量分为相应的两个，地波传播地波传播损耗也相应损耗也相应分为两种：垂直极化波损耗、分为两种：垂直极化波损耗、水平极化波损耗水平极化波损耗l要分别计算：要分别计算：l垂直极化波垂直极化波参量距离：参量距离：l水平极化波水平极化波参量距离：参量距离：d d干扰源与接收器之间的距离干扰源与接收器之间的距离、相对节点常数相对节点常数 大地电
29、导率大地电导率 、干扰源工作波长干扰源工作波长 在极限距离之外，地波传播损耗要考虑地球曲率的影响，一在极限距离之外，地波传播损耗要考虑地球曲率的影响，一般为实测。般为实测。参量距离参量距离，xxxxL26.0232 22221)60()60()1(dx 222)60(11 ）（dx二、电磁辐射干扰传输通道数学模型二、电磁辐射干扰传输通道数学模型2 2、天波传播损耗：、天波传播损耗：L=LL=L1 1+L+L2 2+L+L3 3+L+L4 4L-L-短波天波传播损耗（短波天波传播损耗（dBdB）L L1 1-自由空间电波能量扩散传播损耗（自由空间电波能量扩散传播损耗（dBdB）L L2 2电波落
30、地反射损耗（电波落地反射损耗（dBdB）L L3 3额外损耗（额外损耗（dBdB）L L4 4电离层吸收损耗（电离层吸收损耗（dBdB）四种天波传播损耗分量的计算：四种天波传播损耗分量的计算：L L1 1-自由空间电波能量扩散传播损耗（自由空间电波能量扩散传播损耗（dBdB）D D电波传播的长度，电波传播的长度，干扰源工作波长干扰源工作波长 DlgL4201D D电波传播的长度，计算公式为：电波传播的长度，计算公式为：23.637121802223.6371)2cos(2sin(220lg20 dRdRdkmdkmRRdRdRlgD的夹角的夹角源到地球中心连线之间源到地球中心连线之间地球中心的
31、连线和干扰地球中心的连线和干扰电离层反射点到电离层反射点到射线仰角射线仰角）地球大圆的距离（地球大圆的距离（射线一次反射的射线一次反射的地球半径地球半径）四种天波传播损耗分量的计算：四种天波传播损耗分量的计算：L L2 2电波落地反射损耗（电波落地反射损耗（dBdB）的模，的模，电波水平极化反射系数电波水平极化反射系数的模，的模，电波垂直极化反射系数电波垂直极化反射系数 HVHVRRRRlgL2102222 2、天波传播损耗：、天波传播损耗：L L3 3额外损耗（额外损耗（dBdB）只能经过实验得出统计规律数据：只能经过实验得出统计规律数据：4 4时至时至1010时，时，L L3 316.61
32、6.6（dBdB）1010时至时至1616时，时，L L3 315.415.4（dBdB）1616时至时至2222时，时，L L3 316.616.6（dBdB）2222时至时至4 4时，时，L L3 31818（dBdB）2 2、天波传播损耗：、天波传播损耗：L L4 4电离层吸收损耗（电离层吸收损耗（dBdB）二、电磁辐射干扰传输通道数学模型二、电磁辐射干扰传输通道数学模型3 3、超短波传播损耗：、超短波传播损耗：几何视距之内超短波传播损耗几何视距之内超短波传播损耗几何视距：可目视到的直线距离几何视距：可目视到的直线距离 几何视距附近超短波传播损耗几何视距附近超短波传播损耗 有效视距超短波
33、传播损耗有效视距超短波传播损耗有效视距：超短波传播的截止距离，等于有效视距：超短波传播的截止距离，等于1.15倍几何视距倍几何视距 山岭屏蔽损耗山岭屏蔽损耗 超短波在对流层里散射的传播损耗超短波在对流层里散射的传播损耗 几何视距之内超短波传播损耗几何视距之内超短波传播损耗几何视距：可目视到的直线距离几何视距：可目视到的直线距离 几何视距附近超短波传播损耗几何视距附近超短波传播损耗例题1：有一辐射干扰源天线高度有一辐射干扰源天线高度h140m，接收器天线，接收器天线高度高度h230m，辐射干扰源天线到接收器天线相，辐射干扰源天线到接收器天线相距为距为45km，辐射干扰源的工作频率，辐射干扰源的工
34、作频率f200MHz，请计算电波传播损耗。请计算电波传播损耗。解：工作频率工作频率f f200MHz200MHz，是超短波，是超短波，ABAB 42.1278km42.1278km，与，与45 km45 km相比相比为几何视距附近；因此为几何视距附近的超短波传播损耗；为几何视距附近；因此为几何视距附近的超短波传播损耗；天线有效高度：62.3359m62.3359m 辐射天线、接收天线的有效高度：t1=40/62.3359=0.6416,t2=30/62.3359=0.4812 即：h1=0.6416h0,h2=0.4812h0 求衰减因子的对数值：利用h1、h2查找附图135得：衰减因子的对数
35、值27db 因此：几何视距附近的超短波传播损耗几何视距附近的超短波传播损耗F F（t1t1，t2t2）101027/2027/202332208.4721Rh)22(2)21(1RhhRhh 有效视距超短波传播损耗有效视距超短波传播损耗有效视距：超短波传播的截止距离，等于有效视距：超短波传播的截止距离，等于1.15倍几何视距倍几何视距 L=Y(t1)+Y(t2)+Y(x)Y(t1):辐射干扰源天线高度函数（辐射干扰源天线高度函数（dB）Y(t2)：接收器天线高度函数（：接收器天线高度函数（dB）Y(x)：辐射干扰源天线到接收器天线的距离函数（：辐射干扰源天线到接收器天线的距离函数（dB）t1：
36、辐射干扰源天线相对高度、：辐射干扰源天线相对高度、t2：接收器天线相对高度：接收器天线相对高度X：辐射干扰源天线到接收器天线的相对距离：辐射干扰源天线到接收器天线的相对距离X=S/S0S:辐射干扰源天线到接收器天线的地球大园距离（辐射干扰源天线到接收器天线的地球大园距离（m）S0：标准距离（：标准距离（m）：辐射干扰源工作波长：辐射干扰源工作波长c/f 例题例题2：有一辐射干扰源天线实际高度有一辐射干扰源天线实际高度h120m，接收器，接收器天线实际高度天线实际高度h230m，辐射干扰源天线到接收，辐射干扰源天线到接收器天线相距为器天线相距为40km，辐射干扰源的工作频率，辐射干扰源的工作频率
37、f600MHz，请计算有效视距电波传播损耗。，请计算有效视距电波传播损耗。解：工作频率f600MHz，是超短波频率范围，几何视距AB35.5158km，其1.15AB40.8432 km，与40 km距离相比，说明接收器设在干扰源的有效视距上；因此为有效视距上的超短波传播损耗；计算标准距离：因为600 MHz的波长0.5m；所以标准距离S0：22.5710km相对距离：XS/S040.8432/22.57101.7721 根据X查附图31得：Y（x）10db 计算干扰源和接收天线的有效高度：29.9680m；则：辐射天线、接收天线的有效高度t1、t2为：t1=20/29.9680=0.6673
38、,t2=30/29.9680=1.001根据t1、t2查附图136得：Y（t1）5db，Y（t2）0db 该有效视距上的超短波传播损耗L=Y（x）+Y（t1）+Y（t2）=15db312014159.30005.08500 S第第3 3节节 减少辐射干扰的措施减少辐射干扰的措施（a a）辐射屏蔽：在干扰源与干扰对象之间距干扰源）辐射屏蔽：在干扰源与干扰对象之间距干扰源r r处插入一金属屏蔽物，处插入一金属屏蔽物，以阻挡干扰的传播以阻挡干扰的传播辐射屏蔽辐射屏蔽示意图：示意图：（b b）极化隔离：干扰源与干扰对象在布局上采取极化隔离措施，）极化隔离：干扰源与干扰对象在布局上采取极化隔离措施，即：
39、一个为垂直极化时，另一个为水平极化，以减小其间的耦合即：一个为垂直极化时，另一个为水平极化，以减小其间的耦合（c c）距离隔离：拉开干扰源与被干扰对象之间的距离，由于场在）距离隔离：拉开干扰源与被干扰对象之间的距离，由于场在近场区，场量强度与距离近场区，场量强度与距离r r-2-2或者或者r r-3-3成比例，当距力增大时，场衰成比例，当距力增大时，场衰减很快。减很快。（d d）方向性隔离：利用天线方向性的特点，让干扰源方向性最小）方向性隔离：利用天线方向性的特点，让干扰源方向性最小点对准被干扰对象，以达到减小干扰目的点对准被干扰对象，以达到减小干扰目的（e e）应用吸收涂层法：被干扰对象有时
40、可以涂复一层吸收电磁波）应用吸收涂层法：被干扰对象有时可以涂复一层吸收电磁波的材料，以达到减小干扰目的）的材料，以达到减小干扰目的）五、电磁干扰对的计算（1）电磁干扰对定义：）电磁干扰对定义：一个干扰源对一个接收器（被干扰对象）进行干扰一个干扰源对一个接收器（被干扰对象）进行干扰电磁干扰对的计算就是电路和电磁波的计算电磁干扰对的计算就是电路和电磁波的计算1、辐射场点（观察点）与源点（干扰源所在点）之间的距离、辐射场点（观察点）与源点（干扰源所在点）之间的距离r和干扰波长的关系：和干扰波长的关系：当当 r/2（0.15915）时，为感应近区场；）时，为感应近区场；当当/2（0.15915）r 1
41、00倍倍/2（15.915）时，为辐射近区场）时，为辐射近区场；当当 r 100倍倍/2（15.915）时，为远区场；）时，为远区场；2、感应近区场的特点：、感应近区场的特点：场为一次源，电场由电荷产生，磁场由电流产生，电场和磁场是场为一次源，电场由电荷产生，磁场由电流产生，电场和磁场是互为独立的，可以分别加以讨论和研究。互为独立的，可以分别加以讨论和研究。电场和磁场与距离的平方成反比，衰减比远区场快；电场和磁场与距离的平方成反比，衰减比远区场快；在传播方向上不是横电磁场了，在传播方向上有场分量；在传播方向上不是横电磁场了，在传播方向上有场分量；波阻抗是时间和位置的函数，已不是常数。波阻抗是时
42、间和位置的函数，已不是常数。3 3、感应近区场的计算服从静态场的计算方法：、感应近区场的计算服从静态场的计算方法：给定边界条件后，给定边界条件后，电场和磁场的解是唯一的电场和磁场的解是唯一的a a、如果边界的几何形状是标准的、或特殊的，如板、球、圆柱体、如果边界的几何形状是标准的、或特殊的，如板、球、圆柱体等，可用严格的数学分析方法：分离变量法、格林函数法、镜像法、等，可用严格的数学分析方法：分离变量法、格林函数法、镜像法、复变函数法等求出精确解复变函数法等求出精确解b b、如果边界的几何形状是任意的，只能用数值分析法求解：迭代、如果边界的几何形状是任意的，只能用数值分析法求解：迭代法、张弛法
43、、矩量法、有限元法等法、张弛法、矩量法、有限元法等c c、最后一种是实验模拟法：通过实地测量和实验对获得的理论计、最后一种是实验模拟法：通过实地测量和实验对获得的理论计算结果加以验证，这在电磁干扰对计算中很重要。算结果加以验证，这在电磁干扰对计算中很重要。第第4 4节节 感应近区场干扰的计算感应近区场干扰的计算当当 r r/2/2（0.159150.15915）时，为感应近区场；分为：）时，为感应近区场；分为：强场：强场：E E场强度为场强度为10V/m10V/m，H H场强度为场强度为1A/m1A/m，功率密度在，功率密度在50uW/cm50uW/cm2 2以上以上弱场：弱场：E E场强度为
44、场强度为1V/m1V/m，H H场强度为场强度为1mA/m1mA/m，功率密度在，功率密度在1uW/cm1uW/cm2 2以下以下中强场：中强场：强场与弱场之间的场强场与弱场之间的场产生强场的源：产生强场的源：强电力线、高频感应加热设备、高频焊机、强电力线、高频感应加热设备、高频焊机、高频淬火机、发电厂一次系统操作或故障等等高频淬火机、发电厂一次系统操作或故障等等强电力线是干扰最广的源，我国目前已建成多条强电力线是干扰最广的源，我国目前已建成多条500kV输电系统：输电系统：强电力线包括：三相三线中性点直接接地方式、三相三线中性点强电力线包括：三相三线中性点直接接地方式、三相三线中性点不直接接
45、地方式的各种输电线；不直接接地方式的各种输电线；310kV的高压配电线、线电压为的高压配电线、线电压为380V的用户配电网；的用户配电网；供电为供电为25kV的交流电气化接触网（采用单相制、以铁轨为回归导的交流电气化接触网（采用单相制、以铁轨为回归导体的不对称强电力线）体的不对称强电力线）1、强电力线的电场对通信线路的影响、强电力线的电场对通信线路的影响 强电力线的电场对在绝缘通信线路上的感应电位近似计算公式：强电力线的电场对在绝缘通信线路上的感应电位近似计算公式：ugnLHHdHHLVKVNmmP 2211221201V V通信线路上的感应电压（通信线路上的感应电压（v v），），V V0
46、0强电力线上的电压（强电力线上的电压（v v）K K1 1系数，三相三线中性点不直接接地的输电线发生一相接地故障时，系数，三相三线中性点不直接接地的输电线发生一相接地故障时，K K1 10.250.25；两线一地制输电线正常运行时，；两线一地制输电线正常运行时，K K1 10.320.32；一线一地制输电；一线一地制输电线正常运行时，线正常运行时，K K1 10.240.24；双轨；双轨交流电气化铁路接触网交流电气化铁路接触网正常运行时，正常运行时，K K1 10.60.6；单轨；单轨交流电气化铁路接触网交流电气化铁路接触网正常运行时，正常运行时，K K1 10.40.4；对称单相的；对称单相
47、的输电线发生一根导线接地故障时，输电线发生一根导线接地故障时，K K1 10.20.2；N N通信线和输电线接近的间隔不等的斜接近段数目通信线和输电线接近的间隔不等的斜接近段数目d dm m第第m m个斜接近段的平均间距个斜接近段的平均间距H H2 2输电线平均悬挂高度（输电线平均悬挂高度（m m），），H H1 1通信线悬挂高度（通信线悬挂高度（m)m)L L通信线全长度（通信线全长度（m m），），LPLP通信线和输电线接近的接近段长度通信线和输电线接近的接近段长度（m m）u u输电线路上架空地线的屏蔽系数，有架空地线输电线路上架空地线的屏蔽系数，有架空地线u u0.750.75，无架空
48、地线，无架空地线u u1 1g g树木屏蔽系数，有树木屏蔽树木屏蔽系数，有树木屏蔽g g0.750.75，无树木屏蔽，无树木屏蔽g g1 1n n当杆上当杆上m m条通信线路中，条通信线路中，n n条接地，（条接地，（m-nm-n）条对地绝缘。）条对地绝缘。例例1 1：通信线全长：通信线全长L L100km100km，悬挂高度，悬挂高度H H1 1=8m=8m，其中接地线数，其中接地线数n n5 5，此通，此通信线与一条三相三线中性点不直接接地的信线与一条三相三线中性点不直接接地的45kv45kv三相对称输电线平行接近；三相对称输电线平行接近；输电线平均悬挂高度输电线平均悬挂高度H H2 2=
49、13m=13m，输电线路无架空地线，接近段内有成行树，输电线路无架空地线，接近段内有成行树木屏蔽。试计算当输电线发生一相接地故障时，求通信线路上的感应电木屏蔽。试计算当输电线发生一相接地故障时，求通信线路上的感应电压压V V例例2 2：通信线全长：通信线全长L L100km100km，悬挂高度，悬挂高度H H1 1=6m=6m，通信线都没有接地，故通信线都没有接地，故接接地线数地线数n n0 0，此通信线与，此通信线与50Hz50Hz、25kv25kv双轨交流电气化铁路双轨交流电气化铁路平行接近；接平行接近；接触网高度触网高度H H2 2=8m=8m，无架空地线和成行树木屏蔽。试计算当，无架空
50、地线和成行树木屏蔽。试计算当双轨交流电气化双轨交流电气化铁路铁路通信线路上的感应电压通信线路上的感应电压V V 在强电力线影响下，接地通信线内诱生感应电流在强电力线影响下，接地通信线内诱生感应电流 导体在电场作用下，带电粒子在袋内场方向运动要导体在电场作用下，带电粒子在袋内场方向运动要形成电流，因而接地通信线内的电力线在电场作用下，形成电流，因而接地通信线内的电力线在电场作用下，将诱生感应电流。将诱生感应电流。感应电流的幅度近似近似公式为：感应电流的幅度近似近似公式为：6122120210)(2(2 HHdnHHLVKImPI在通信线内感应电流的幅度（在通信线内感应电流的幅度（A），），K2系
