3种电磁干扰传导耦合方式

一、传导干扰噪声耦合方式

在近区的感应场区，也就是在r﹤λ/（2π）的范围内，电磁干扰主要是通过传导耦合的途径发生作用的。传导耦合主要有3种类型：电容耦合（或称静电耦合）、互感耦合（或称为电磁感应耦合）、公共阻抗耦合（或称为阻性耦合）。

1、电容耦合

当两导体之间存在分布电容时，两根导线之间就会发生电容耦合。最常见、最基本的电容耦合的例子是两根互相靠近的平行导线，如下图所示：

导体1为干扰导体，在导体1上接有干扰源电压为U1，导体2为被干扰设备，导体2两端分别接有负载Z21和Z22。这种情形很普遍，例如导体1为高压输电线，而导体2为通信线；或者导体1为印制电路板上的时钟线，而导体2为印制电路板上的数据线。在这种情况下，由于导体1对地平面有分布电容，单位长度的分布电容为C1g；导体2对地平面也有分布电容，单位长度的分布电容为C2g；同时导体1和导体2之间也有分布电容，单位长度的分布电容为C12，C12称为耦合电容。显然分布电容C12把两根导体连在一个电路中，可以等效为如下电路：

2、互感耦合

互感耦合发生在两个回路之间，如下图所示：

当干扰回路1中有交变电流流过时，就会产生交变磁场。交变磁场通过回路2并在回路2中产生感应电动势，这个感应电动势是串联在回路2中的，这种情形与电容耦合的情况不同。等效电路如图所示：

在电容耦合的情形中，电磁干扰是以被影响导体和地之间存在噪声电流的方式起作用的。而在互感耦合中，电磁干扰是以噪声电动势或电压串联在被影响导体上起作用的，如下图所示：

电容耦合等效电路 

电感耦合等效电路

3、公共阻抗耦合

许多电气设备和电气元件都需要接地，但是地平面中充满着各种频率的杂散电流。有的设备或器件经接地向地中注入高频电流，因而在大地中形成电场分布，这样一来，在r1点和r2点同时接地的系统中就产生了感应电位差，在印制电路板上也有类似情况的发生。除了这种由于地中杂散干扰电流引起的电磁干扰的情形外，还可能因为接地导线在高频电流的情况下表现出很大的电感值，使本来可以忽略的阻抗表现出很大的数值，并且跨接在导线上的元件之间。电路由于流过公共阻抗的噪声或干扰电流而互相影响，产生了电磁干扰。

以上是最基本的电磁干扰耦合途径，在实际问题中还有许多各式各样的电磁干扰途径，对实际问题的分析也没有一成不变的模板，唯一的原则是具体问题具体分析。

二、电磁辐射耦合

1、静电场、感应电磁场和辐射电磁场

设在一根足够短的直线导线上流过电流I，则在导线的周围产生了磁力线，而在沿着导线方向产生了磁力线。也就是说，在这根导线的附近存在着电场与磁场。当电流I变化时，相应的在导线附近空间的电场与磁场也随之发生变化。该电场与磁场变化在空间的传播即形成所谓的电磁波。其传播速度为光速c，波长为λ。

2、波阻抗

空间中某点的波阻抗，定义为该点的电磁强度与磁场强度之比，用Zw表示，即：

Zw=E/H

(1)远场波阻抗

对于短直导线及偶极子源，可得：

Zw远=︱Eθ︳/︱HФ︳=120πΩ=337Ω

对于环形天线，可得：

Zw远=︱EФ︳/︱Hθ︳=120πΩ=337Ω

而自由空间的特征阻抗Z0等于自由空间的磁导率μ0和介电常数ε0的比值开平方，等于377Ω。

因此，不论是短直导线源还是环状天线源，它们在远场的波阻抗均为377Ω，与自由空间的特征阻抗Z0相等，与源的性质无关。

（2）近场波阻抗

对于短直导线及偶极子源，可得：

Zw近=120πλ/2πr=Z0λ/2πr﹥﹥Z0

对于环形天线，可得：

Zw近=120π2πr /λ =Z0 2πr /λ﹤﹤Z0

近场和远场波阻抗随距离的变化如图所示：

短直导线源的近场主要是电场，环形天线源的近场主要是磁场。综上所述，短直导线源的近场为高阻抗电场，而环形天线源的近场为低阻抗磁场，它们的波阻抗与传输介质无关，只与源的性质有关。