1、第二章 电磁兼容基本概念2.1 基本电磁兼容术语基本电磁兼容术语2.2 电磁干扰的产生条件电磁干扰的产生条件2.3 常用常用EMC单位及换算关系单位及换算关系 2.4 电缆的功率损耗与信号源特性电缆的功率损耗与信号源特性 2.5 电磁骚扰源电磁骚扰源 2.6 电磁骚扰的性质电磁骚扰的性质 2.7 电磁环境电磁环境 2.8 电尺寸与电磁波频谱电尺寸与电磁波频谱 2.1.1一般术语一般术语(1)设备（Equipment）：“作为一个独立单元进行工作，并完成单一功能的任何电气、电子或机电装置。”(2)分系统（Subsystem）：“从电磁兼容性要求的角度考虑，下列任一状况都可认为是分系统:作为单独整
2、体起作用的许多装置或设备的组合，但并不要求其中的装置或设备独立起作用；2.1 基本电磁兼容术语基本电磁兼容术语 作为在一个系统内起主要作用并完成单项或多项功能的许多设备或分系统的组合。以上两类分系统内的装置或设备，在实际工作时可以分开安装在几个固定或移动的台站、运载工具及系统中。”(3)系统（System）：“若干设备、分系统、专职人员及可以执行或保障工作任务的技术组合。一个完整的系统，除包括有关的设施、设备、分系统、器材和辅助设备外，还包括在工作和保障环境中能胜任工作的操作人员。”2.1.2噪声与干扰术语噪声与干扰术语(1)电磁噪声（Electromagnetic noise）：“一种明显不
3、传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。”电磁噪声通常是脉动的和随机的，但也可以是周期的。“Electromagnetic noise：A timevarying electromagnetic phenomena apparently notJP conveying information and which may be superimposed or combined with a wanted signal.”(2)自然噪声（Natural noise）：“由自然电磁现象产生的电磁噪声。”来源于自然现象而不是由机械或其他人造装置产生的噪声。“Natural(atmosphe
4、ric)noise：Electromagnetic noise having its source in natural(atmospheric)phenomena and not generated by manmade devices.”(3)人为噪声（Manmade noise）:“由机电或其他人造装置产生的噪声。”“Manmade(equipment)noise：Electromagnetic noise having its source in manmade devices.”(4)无线电噪声（Radio frequency noise）：“射频频段内的电磁噪声。”一般可以认为无线
5、电频率从10 kHz开始向上，而“电磁现象”则包括所有的频率，即除包括无线电频率之外，还包括所有的低频（含直流）电磁现象。“Radio frequency noise：Electromagnetic noise having components in the radio frequency range.”(5)电磁骚扰(Electromagnetic disturbance)：“任何可能引起装置、设备或系统性能降级或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。”“Electromagnetic disturbance：any electr
6、omagnetic phenomenonJP that may degrade the performance of a device，equipment，or system，or adversely affect living or inert matter.(An Electromagnetic disturbance may be electromagnetic noise，an unwanted signal or a change in the propagation medium itself.)”(6)电磁干扰（Electromagnetic interference）：“电磁骚
7、扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。”电磁骚扰仅仅是电磁现象，即客观存在的一种物理现象；它可能引起降级或损害，但不一定已经形成后果。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。过去在术语上并未将物理现象与其造成的后果划分明确，统称为干扰（interference）。只是进入20世纪90年代，IEC 50（161）于1990年发布后，才明确引入了disturbance这一术语。为了明确与过去惯用的干扰一词的区分，中译文称之为“骚扰”。这一标准还扩大了电磁骚扰的范畴，过去称之为电磁干扰的常仅指电磁噪声，现在电磁骚扰还包括了无用信号。例如，对于受寻呼台干扰的电视频道而言，该寻呼台信号对寻呼系统而言是有用信
8、号，但对被干扰的电视频道而言则为无用信号。此外，电磁骚扰还包括了传播媒介自身的变化，这属于无源骚扰。例如：短波通信电离层的变化，空气中雨、雾等对微波通信的影响。“Electromagnetic interference(EMI)：degradation of the performance of a device，equipment，or system caused by an electromagnetic disturbance.”(7)无线电干扰（Radio interference）：“由一个电磁骚扰所引起的，对接收有用无线电信号的损害。”“Radio frequency interf
9、erence(RFI)：Degradation of the reception of a wanted signal caused by radio frequency disturbance.”(8)工业干扰：“由输电线、电网以及各种电器和电子设备工作时引起的电磁干扰。”（9）宇宙干扰:“由银河系（包括太阳）的电磁辐射引起的电磁干扰。”(10)天电干扰：“由大气中发生的各种自然现象所产生的无线电噪声引起的电磁干扰。”(11)辐射干扰：“由任何部件、天线、电缆或连接线辐射的电磁干扰。”(12)传导干扰：“沿着导体附近传输的电磁干扰。”(13)窄带干扰：“一种主要能量频谱落在测量接收机通带之内
10、的不希望有的发射。”(14)宽带干扰:“一种能量频谱相当宽的不希望有的发射。当测量接收机在2个脉冲带宽内调谐时，它对测量接收机输出响应的影响不大于3 dB。”2.1.3发射术语发射术语(1)（电磁）发射（Electromagnetic emission）：“从源向外发出电磁能的现象。”即以辐射或传导形式从源发出的电磁能量。“Emission：radiation produced or the production of radiation，by a radio transmitting station.(For example，the energy radiated by the local
11、oscillation or a radio receiver would not be an emission but a radiation.)Note：However in the field of EMI/EMC，the term emission is used to describe the electromagnetic interference(both radiated and conducted)generated by an apparatus or appliance.”此处的“发射”与通信工程中常用的“发射”含义并不完全相同。电磁兼容中的“发射”既包含传导发射，也包含
12、辐射发射；而通信工程中的“发射”主要指辐射发射。电磁兼容中的“发射”常常是无意的，因而并不存在有意制作的发射部件，一些本来做其他用途的部件（例如电线、电缆等）充当了发射的角色；而通信中则是由无线发射台产生并精心制作发射部件（例如天线等）。通信中的“发射”也使用emission，但更多的是使用transmission。（）(电磁)辐射(Electromagnetic Radiation)(电磁)辐射是“由不同于传导机理所产生的有用信号的发射或电磁骚扰的发射”。Electromagnetic Radiation：Thephenomenon by which energy in the form o
13、f electromagnetic waves emanates from a source into space.Energy transferred through space in the form of electromagnetic waves.)注意“发射”与“辐射”的区别，“发射”指向空间以辐射形式和沿导线以传导形式发出的电磁能量，而“辐射”指脱离场源向空间传播的电磁能量(Radiation：The outward flow of energy from any source in the form of radio waves)，不可将两者混淆。(3)辐射发射(Radiated
14、 Emission)辐射发射是“通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量”。(4)传导发射(Conducted Emission)传导发射是“沿电源、控制线或信号线传输的电磁能量”。(5)宽带发射(Broadband Emission):能量谱分布足够均匀和连续的一种发射。当电磁干扰测量仪在几倍带宽的频率范围内调谐时，它们的响应无明显变化”。(Broadband Emission：An emission that has a bandwidth greater than that of a particular measuring apparatus or receiver.)(6)窄带发射
15、(NarrowbandEmission)窄带发射是“带宽比电磁干扰测量仪带宽小的一种发射”。(Narrowband Emission：An emission that has a bandwidth less than that of a particular measuring apparatus or receiver.)(7)乱真发射(Spurious Emission)乱真发射是“在必要发射带宽以外的一个或几个频率上的电磁发射。这种发射电平降低时不会影响相应信息的传输。乱真发射包括谐波发射、寄生发射及互调制的产物，但不包括为传输信息而进行的调制过程在紧靠必要发射带宽附近的发射。”(Sp
16、urious Emission(of a transmitting station)：Emission on a frequency or frequencies that are outside the necessary bandwidth and the level of which may be reduced without affecting the corresponding transmission of information.)2.1.4 电磁兼容性术语电磁兼容性术语(1)(性能)降低(Degradation of Performance)(性能)降低是“装置、设备或系统的
17、工作性能与正常性能的非期望偏离”。应注意，此种非期望偏离(向坏的方向偏离)并不意味着一定会被使用者觉察，但也应视为性能降低。(Degradation(of Performance)：An undesired departure in the operational performance of any device,equipment,or system from its intended performance.(The term degradation can apply to temporary or permanent failure.)(2)电磁环境(Electromagnetic
18、Environment)电磁环境是“存在于给定场所的所有电磁现象的总和”。“给定场所”即“空间”；“所有电磁现象”包括了全部“时间”与全部“频谱”。(Electromagnetic Environment：The totality of electromagnetic phenomena existing at agive location.)(3)无用信号(Unwanted Signal,Undesired Signal)无用信号是“可能损害有用信号接收的信号”。(Unwanted Signal；Undesired Signal：A signal that may impair the re
19、ception of awanted signal.)(4)干扰信号(Interfering Signal)干扰信号是“损害有用信号接收的信号”。比较术语“无用信号”和“干扰信号”可见，差别仅在于无用信号是“可能损害”，而干扰信号是“损害”，表明无用信号在某些条件下还是无害的，而干扰信号在任何情况下都是有害的。(Interfering Signal：A signal that impairs thereception of awanted signal.)(5)(对骚扰的)抗扰度(I mmunity to A Disturbance)(对骚扰的)抗扰度是“装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行
20、性能的能力”。(I mmunity(to A Disturbance)：The ability of a device,equipment,or system to perform without degradation in the presence of an electromagnetic disturbance.)(6)抗扰度电平(I mmunity Level):抗扰度电平是“将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平”。也就是说，超过此电平，该装置、设备或系统就会出现性能降低。而“敏感性电平”是指刚刚出现性能降低的骚扰电平。所以对
21、某一装置、设备或系统而言，抗扰度电平与敏感性电平是同一个数值。(I mmunity Level：The maximum level of agiven electromagnetic disturbance incident on a particular device,equipment,or system for which it remains capable of operating at a required degree of performance.)(7)抗扰度限值(I mmunity Limit)抗扰度限值是“规定的最小抗扰度电平”。“限值”是人为规定的参数，而“电平”是装置
22、、设备或系统本身的特性。(I mmunity Limit：The specified minimum immunity level.)(8)抗扰度裕量(Immunity Margin)抗扰度裕量是“装置、设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值”。(Immunity Margin：The difference between the immunity limit of a device,equipment,or system and the electromagnetic compatibility level.)(9)电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibili
23、ty,EMS)电磁敏感性是“在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力”。实际上，抗扰度与敏感性都反映的是装置、设备或系统的抗干扰能力，仅仅是从不同的角度而言。敏感性高，则抗扰度低，反之亦然。(Electromagnetic Susceptibility：The inability of adevice,equipment,or system to perform without degradation in the presence of an electromagnetic disturbance.(susceptibility is a lack of immunit
24、y.)(10)辐射敏感度(Radiated Susceptibility)辐射敏感度是“对造成设备降级的辐射干扰场的度量”。(11)传导敏感度(Conducted Susceptibility)传导敏感度“当引起设备不希望有的响应或造成其性能降级时，对在电源、控制或信号引线上的干扰信号电流或电压的度量”。(12)电磁兼容电平(Electromagnetic Compatibility Level)电磁兼容电平是“预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最大电磁骚扰电平”。(Electromagnetic Compatibility Level：The specified maximum
25、 electromagnetic disturbance level expected to be impressed on a device,equipment,or system operated in particular cond-itions.)(13)电磁兼容裕量(Electromagnetic Compatibility Margin)电磁兼容裕量是“装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值”。(Electromagnetic Compatibility Margin：The radio of the immunity level of a device,equi
26、pment,or system to the reference disturbance level.)(14)骚扰抑制(Disturbance Suppression)骚扰抑制是“削弱或消除电磁骚扰的措施”，是施加于电磁发射源上的措施。(Disturbance Suppression：Action that reduces or eliminates electromagnetic disturbance.)(15)干扰抑制(Interference Suppression)干扰抑制是“削弱或消除电磁干扰的措施”。(Interference Suppression：Action that r
27、educes or eliminates electromagnetic Interference.)(16)(时变量的)电平(Level of Time-varying Quantity)(时变量的)电平是“用规定方式在规定时间内求得的诸如功率或场参数等时变量的平均值或加权值”。(17)骚扰限值(允许值)(Limit of Disturbance)骚扰限值(允许值)是“对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平”。限值是人为制定的一个电平，在规定限值时一定要规定测量方法。“允许值”一词是我国过去对limit一词的译法。按国家标准应首选“限值”这一译名。(Limit of Disturbance
28、：The maximum permissible electromagnetic disturbance level,as measured in a specified way.)(18)干扰限值(允许值)(Limit of Interference)干扰限值(允许值)是“电磁骚扰使装置、设备或系统最大允许的性能降低”。干扰限值是性能降低的指标，不是电磁现象的指标。(Limit of Interference：Maximum permissible degradation of the performance of adevice,equipment,or system due to an
29、electromagnetic disturbance.)(19)(骚扰源的)发射电平(Emission Level of A Disturbanc Source)(骚扰源的)发射电平是“用规定的方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平”。所谓“特定装置”是根据particular一词译出的，实际上是指“某一个”的意思。“某给定电磁骚扰电平”指的是某种电磁现象的量，例如功率、电压、场强等，也包括频率在内。(20)(来自骚扰源的)发射限值(Emission Limit from A Disturbance Source)(来自骚扰源的)发射限值是“规定电磁骚扰源的最大发射电平”。
30、此术语应按其解释去理解，也就是说，是人为规定的，而不是骚扰源本身的特性。所以，此术语中的“来自”二字不应译出。(21)试样或受试设备(EUT)试样或受试设备是“待试验或正在试验中的装置、设备、分系统或系统”。(Equipment Under Test(EUT)：A device or system used for evaluation that is representative of a product to be marketed.)(22)关键点 关键点是“分系统中对干扰最敏感的点，它与灵敏度、固有的敏感度、任务目标的重要性以及所处的电磁环境等因素有关。实际上这是一个电气点，通常处于分
31、系统输出级之前”。(23)电磁干扰测量仪 电磁干扰测量仪是“测量各种电磁发射电压、电流或场强的仪器。它实质上是一种按规定要求专门设计的接收机”。(24)敏感度门限 敏感度门限是“使试样呈现最小可辨别的、不希望有的响应的信号电平”。(25)电磁干扰安全系数 电磁干扰安全系数是“敏感度门限与出现在关键试验点或信号线上的干扰之比”。(26)电磁兼容性故障 电磁兼容性故障是“由于电磁干扰或敏感性原因，使系统或有关的分系统及设备失灵，从而导致使用寿命缩短、运载工具受损、飞机失事或系统效能发生不允许的永久性下降”。2.1.5 相关术语之间的关系相关术语之间的关系 上述相关术语之间的关系如图2-1和图2-2
32、所示。图2-1 发射设备和敏感设备的限值与电平和独立变量(例如频率)的关系图2-2 各个限值、电平、裕量与独立变量(例如频率)的关系2.2.1 电磁干扰三要素电磁干扰三要素 在现代高技术战争中大量使用了电子信息装备，显示了信息战的优势。信息战电磁信号类型众多、影响各异、无形无影、无处不在、变幻莫测、密集交叠、无限宽广、密度不均、数量繁多、波形复杂。电子信息装备不仅数量庞大、体制复杂、种类多样，而且功率大，使得战场空间的电磁信号非常密集，形成了极为复杂的电磁环境。电磁环境效应直接影响着武器装备的战斗效能发挥和战场生存能力。图23为战斗机的电磁环境效应试验及电子器件的电磁毁伤。2.2 产生电磁干扰
33、的条件产生电磁干扰的条件 图23电磁环境效应示例 图24电磁干扰源的耦合途径 一般地，电磁干扰源发出的电磁能量通过某种耦合通道传输至敏感设备，导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果，这一作用过程及其效果称为电磁干扰效应。电磁干扰效应普遍存在于人们周围，如果电磁干扰效应表现为设备或系统发生有限度的降级，这就是电磁兼容性故障。图2-5 电磁干扰源作用于敏感设备的耦合途径不论复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰效应必须具备三个基本条件：首先应该具有电磁干扰源，即要有产生电磁能量的物体或现象，如日光灯的开关、汽车的点火系统、雷达、大功率用电设备、处理数字信息的设备、雷电放电等；其次要有传输干扰能量
34、的途径(或通道)；第三还必须有被干扰对象(敏感设备)的响应。在电磁兼容理论和实践中，敏感设备是被干扰对象的总称，它可以是一个很小的元件或一个电路板组件，也可以是一个单独的用电设备，甚至可以是一个大系统。电磁干扰源是指产生电磁干扰的任何元件、器件、设备、系统或自然现象。使电磁干扰能量传输至敏感设备的通路或媒介则被称为干扰传播途径(或耦合途径、耦合通道)。电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备称为电磁干扰三要素。图2-6是电磁干扰三要素的示意图。如果用时间t、频率f、距离r和方位的函数S(t，f，r,)、C(t，f，r,)、R(t，f，r,)分别依次表示电磁干扰源、电磁能量的干扰耦合、敏感设备的敏感性
35、，则产生电磁干扰时，必须满足如下关系：S(t,f,r,)C(t,f,r,)R(t,f,r,)图2-6 电磁干扰三要素的示意图从上式可以看出，形成电磁干扰时，电磁干扰源、耦合途径、敏感设备这三个要素缺一不可。这就是说，能产生巨大电磁能量的干扰源，如大功率雷达、核爆炸、雷电放电等，未必一定能够形成电磁干扰，只能说它们是潜在的电磁干扰源。同样，对电磁能量比较敏感的设备，如计算机、信息处理设备、通信接收机等，也未必一定能够受干扰，也只能说它们是潜在的电磁敏感设备。此外，上式也表明,要想抑制电磁干扰，排除电磁干扰故障，使用电设备或系统在工作时电磁兼容，必须使SCR。事实上，任何一台用电设备，既可能是电磁
36、干扰源，又可能是电磁敏感设备。在电磁兼容性设计中，电磁兼容性工程师通常对电磁干扰源的特性、电磁敏感设备的性能提出具体的电磁兼容技术要求，由器件、设备供应商考虑这些电磁兼容性技术要求，并按要求提供器件、设备。电磁干扰耦合的分析、预测，系统的电磁兼容性，则主要由电磁兼容性工程师依据系统的组成、布局和系统的电磁兼容性技术要求，从总体上进行系统设计。1.电磁干扰安全系数电磁干扰安全系数 为了说明电磁骚扰源是否对敏感设备造成干扰，人们引入了电磁干扰安全系数M，它被定义为敏感度门限与出现在关键试验点或信号线上的干扰电平之比。设I表示出现在关键试验点或信号线上的干扰电平，N表示敏感设备的噪声电平(因为只有外
37、来信号或骚扰电平超过其噪声电平时，敏感设备才能有响应，因此N一般可看成受感设备的灵敏度或敏感度门限值)，所以电磁干扰安全系数(安全裕量)可写为INM 2.2.2 敏感设备敏感设备显然，当IN时，M1,表示存在潜在电磁干扰；当IN时，M1，表示电磁兼容；当IN时，M1，表示处于临界状态。电磁兼容工程中，通常采用分贝(dB)表示电磁干扰安全系数，即 M(dB)N(dB)I(dB)M0 dB，表示电磁兼容；M0 dB，表示处于临界状态。为了保证设备、系统的电磁兼容性，一般取M36 dB，对于军用设备还需提出更高的要求。值得注意的是，不能认为只要M0 dB，设备或系统就能兼容地工作，而是M大于一定数值
38、时，设备或系统就会以一定概率兼容地工作。M值越大，设备或系统兼容工作的概率就越大。2.模拟电路的敏感度模拟电路的敏感度 模拟电路的敏感度通常表示为式中：SU为以电压表示的模拟电路敏感度；NU为热噪声电压；B为模拟电路的频带宽度；K为与干扰有关的比例系数。为了比较各类敏感设备的相对敏感性能，取K1，这样)(BfNKSUU)(1BfNSUU模拟电路的敏感度与频带宽度B的依赖关系f(B)，随干扰源的性质不同而不同。当干扰源的干扰信号特性在相邻的频率分量间做有规则的相位和幅度变化时(例如瞬变电压或脉冲信号等)，模拟电路的敏感度与频带宽度B的依赖关系f(B)是线性关系。设f(B)B，则有当干扰源的干扰信
39、号特性在相邻的频率分量间的相位和幅度变化是无规则的随机变化时(例如热噪声、非调制的电弧放电等)，模拟电路的敏感度与频带宽度B成正比。UUNBS设 ,则有 模拟电路的灵敏度GU与热噪声NU之间常有依赖关系NU2GU，因此，常用灵敏度表示敏感度：或UUUUGBSGBS22UUNBSBBf)(模拟电路的敏感度还可以用功率表示，记为SP,它与以电压表示的敏感度SU成平方关系，即由于以电压度量的热噪声NU可以转换成以功率表示的热噪声NP，所以上式可以表示为式中R是模拟电路的输入阻抗。,/RGN2UP2224UUPGBSSPPRNBS423.数字电路的敏感度数字电路的敏感度 数字电路的敏感度通常可以表示为
40、式中：Sd为数字电路的敏感度；B为数字电路的频带宽度；Ndl为数字电路的最小触发电平。一般地，数字电路的最小触发电平远比模拟电路的噪声电平大得多，因此数字电路的敏感度值比模拟电路的敏感度值要小得多，这表明数字电路具有较强的抗干扰能力。dldNBS 在电磁兼容工程中，敏感度常常以分贝(dB)表示，这样，模拟电路与数字电路的敏感度还可以依次表示为dldBddBVBVdlg20lg20)(lg20lg20)(lg20lg20NBSNBfNBfSSUU2.3常用常用EMC单位及换算关系单位及换算关系 测量单位的特殊性是电磁兼容学科的主要特点之测量单位的特殊性是电磁兼容学科的主要特点之一。一。在电磁兼容
41、测量中，在电磁兼容测量中，常用不同的单位表示测量值常用不同的单位表示测量值的大小。的大小。EMC问题中人们主要感兴趣的量是传导发射问题中人们主要感兴趣的量是传导发射（电压，以伏特（电压，以伏特（V）为单位；电流，以安培（）为单位；电流，以安培（A）为）为单位）和辐射发射（电场，以伏特每米（单位）和辐射发射（电场，以伏特每米（V/m）为单）为单位；磁场，以安培每米（位；磁场，以安培每米（A/m）为单位）。与电压、）为单位）。与电压、电流、电场和磁场相联系的就是以瓦特（电流、电场和磁场相联系的就是以瓦特（W）为单位）为单位的功率和以瓦特每平方米（的功率和以瓦特每平方米（W/m2）为单位的功率密度。
42、）为单位的功率密度。EMC领域中这些量的取值范围相当大。领域中这些量的取值范围相当大。例如，例如，电场可以从电场可以从1 V/m到到200 V/m，这意味着电场幅值，这意味着电场幅值的动态范围达到了的动态范围达到了8个数量级（个数量级（108）。因为）。因为EMC领域中以领域中以V、A、V/m、A/m、W和和W/m2为单位表示的量的范围相为单位表示的量的范围相当大，所以当大，所以EMC单位常采用分贝（单位常采用分贝（dB）来表示。）来表示。数量以数量以分贝（分贝（dB）表示的单位，不是它的绝对单位，它具有能够）表示的单位，不是它的绝对单位，它具有能够将较大的数量压缩成较小数量的特性。为了在将较
43、大的数量压缩成较小数量的特性。为了在EMC领域领域中变换、中变换、理解和使用以理解和使用以dB表示的单位，表示的单位，回顾对数运算是回顾对数运算是非常必要的。非常必要的。以m为底的对数运算定义为 logmAn（21）A为以m为底的n次幂，即 nmA（22）其他对数运算的主要特性为 log()loglogmmmA BAB（23）loglogkmmAkA（24）log()loglogmmmAABB（25）注意:log()loglogmmmABAB 分贝起初是为了描述电话机电路中的噪声影响而引入，因为人的听力趋于对数形式，所以很自然地以dB为单位来描述噪声影响。考虑如图2-7所示的放大器电路，开路电
44、压VS和源电阻RS组成信号源，信号源发送一个信号通过放大器传送到负载RL。图27分贝定义和使用举例 放大器的输入电阻用Rin表示，信号源传送到放大器输入端的功率为 2inininuPR（26）式中,输入电压表示为有效值（均方根(RMS)），不同于正弦电压的峰值Upeak，。RMSpeak2UU有两种表示电压和电流的方法：峰值和有效值。如果将正弦电压表示为u=U sin(t+)，那么其波形的最大值或者峰值为U。如果该电压施加于电阻R两端，那么馈给电阻的平均功率为Pav=(1/2)（U2/R)；另一方面，测量设备几乎都以有效值（RMS）来校准，而不是以峰值来校准。这种情况下，馈给电阻的平均功率为P
45、av=U2RMS/R，不需要因子1/2。放大器的输出功率，即负载上获得的功率为 2outoutLuPR(27)则放大器的功率增益GP为 22outoutinininLPvRPvR功率增益（28）以dB表示的功率增益GP（dB)定义为 1010lgoutinPPPG(dB)（29）类似地，放大器的电压增益GU、电流增益GI分别定义为 outinuuUGoutiniiIG（210）（211）以dB为单位定义的GU(dB)、GI（dB)分别为 20lg20lgoutinoutinuuiiUIG(dB)G(dB)（212）（213）显然，如果放大器的输入电阻等于输出电阻，即Rin=RL，那么式（28）
46、变为 inL2222inLoutoutinoutininLinRRRRPuRuPuRuPG（214）对应的以dB为单位的功率增益为 1020loginLoutinRRvv功率增益（215）2.3.1功率功率电磁兼容测量中，干扰的幅度可用功率来表述。功率的基本单位为瓦(W)，即焦耳/秒(J/s)。对于变化范围很宽的数值关系，常常应用两个相同量比值的常用对数(以“贝尔”(B)为单位）来表示。但是贝尔是一个较大的值，为使用方便，常以贝尔的1/10，即分贝(dB)为单位，这样功率可用分贝(dB)表示为 2dB1PPP(216)式中P1和P2应采用相同的单位。必须明确分贝仅为两个量的比值，是无量纲的。随
47、着分贝表示式中的基准参考量的单位的不同，分贝在形式上也带有某种量纲。比如基准参考量P1为1 W，则P2/P1是相对于1 W的比值，即以1 W为0 dB。此时是以带有功率量纲的分贝dBW表示P2的，所以有 WWdBWPWPPlg101lg10（217）式中：PW是实际测量值，以W为单位；PdBW是用dBW表示的测量值。功率测量单位通常用分贝毫瓦(dBmW)来表示，更常用dBm来表示。它是以1 mW为基准参考量，即以1 mW为0 dBm，即 mWPPmWdBm1lg10（218)显然dBWdBm300（219）类似地，以1 W作为基准参考量，表示0 dBW，称为分贝微瓦。dBW、dBm、dBW与W
48、的换算关系为 10lg()10lg()3010lg()60dBWWdBmWdB WWPPPPPP（2-20）因为310101010310log10log10log1010log3010功率功率功率可以将功率值通过10 lg运算变换为dBW（相对于1 W的dB值），然后加上30得到dBm值。电磁兼容工程中，除了功率习惯用分贝单位表示外，电压、电流和场强也都常用分贝单位表示。2.3.2电压电压 电压的分贝单位表示为电压的分贝单位表示为 20lg20lg;20lg;20lg111VVmVdBVdBmVdB VVVVVVVVVmVV（221）电压以V为单位和以dBV、dBmV、dBV为单位的换算关系为
49、 120lg2010lg2060lg2010lg20lg201lg2063VVVVVVVVVVVVdBVdBmVVdBV（222）功率与电压间的单位换算需要考虑测量设备的输入阻抗，对于纯电阻有 2PUR式中：P表示功率，单位为W；U表示电压，单位为V；R表示电阻，单位为。若以分贝表示，上式可以写为 121212lg10lg20lg10RRVVPPPdBW（223）式(223)中右端的第一项为电压分贝值，通常以dBV为单位。显然，0 dBV=-120 dBV。考虑到式（223），则有关系：1lg1012030RVPVdBdBm（224）式中表示以为单位的电阻值。对于50的系统，则满足下式：501
50、2030 10lg1071dBmdB VdB VPVV（225）2.3.3电流电流 电流常以dBA为单位，即 AIIAAdB1lg20（226）式中,IA表示以A为单位的电流；IdBA表示以dBA为单位的电流。2.3.4功率密度功率密度 有时用功率密度表示空间的电磁场强度。功率密度定义为垂直通过单位面积的电磁功率，即坡印廷矢量S的模。坡印廷矢量表示电场强度矢量E、磁场强度矢量H之间的关系，即 HES（227）式中：S表示坡印廷矢量，以W/m2为单位；E表示电场强度矢量，以V/m为单位；H表示磁场强度矢量，以A/m为单位。而空间任意一点的电场强度与磁场强度的幅度关系可用波阻抗描述为 HEZ/（2
