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1.綜素
1.1?介紹
擾可以通過不同的方式耦合到電氣設備和散播開來。本節講述了不同的耦合方式，或者說耦合機理。本節還講述了哪些參數會決定耦合干擾信號的大小。在本文末尾，還給出了一個列表，用來說明對每一種耦合所應采取的措施。
清楚地了解各種耦合機理，影響耦合的參數，以及合適的基本解決方案，對于在工業設備中明確并正確選擇 EMC 措施來說，是非常必要的。
1.2 本文內容
干擾耦合機理；
電流耦合；
感性耦合；
容性耦合；
輻射耦合；
電磁波感應；
對各種耦合都應該采取哪些措施；
2.干擾耦合機理 2.1?綜述
為了在規劃和服務過程中使用正確的EMC措施，您需要了解耦合干擾的類型，效果以及傳輸方式。唯其如此，才能有效地處理相關問題。
一般來說，關于在電磁場中進行能量傳輸的物理定律都適用于耦合過程。
2.2?傳輸方式
干擾信號可以通過一根導線(定向的) 或者通過空間(非定向的/輻射的) 來進行傳輸。干擾信號通常以線路定向干擾和輻射干擾的形式同時出現，并且耦合到輸入，輸出，電源以及數據線。
2.3?波長“尺寸”
如果干擾變量的波長大于源和接收器的特征尺寸，電磁場傳輸機制被分別進行監控。
與公共阻抗在重要的電路(源和接收器)的電流耦合；
與源以及接收器的公共磁場的感性耦合(低通場耦合)；
與源與接收器之間的電場的容性耦合(低通場耦合)；
2.4?“短”波長
如果干擾信號的波長等于或者小于源和接收器的特征尺寸，則必須監控電磁場上的耦合。下面的機制在其中發揮作用：
和線路中的電磁波活動相伴的電磁波感應；
通過空間進行的輻射耦合；
2.5?耦合機理
通過以下機理發生干擾耦合：
3.電流耦合 3.1 機理
電流耦合屬于線路定向耦合。在線路段被不同的電路所共享的時候，會發生這種現象。每當其中一個電路的電流發生改變時，就會在公共線上產生電壓變化，這樣就?使得各個電路相互影響。
電流耦合通常發生在以下電路中：
不同電路到同一電源的耦合；
在工作電路和接地電路之間的耦合(大地電路耦合)；
通過一個公共參考導體系統來使不同的電路進行耦合；
3.2?舉例
下面給出了具有一個公共參考導體的兩個電路的圖示。
字符定義：
當一個電路按如上圖所示的方式進行接線時，開啟電路 1 中的接觸器會導致公共線?阻抗 ZL 上的壓降。這個壓降會以干擾信號的形式覆蓋電路 2 中的正常信號。
3.3?干擾的大小
干擾的強度取決于公共導體的阻抗和電流改變的程度。
注意：過高的瞬態干擾電流會產生極大的壓降。
在一個公共導體上因電流改變而產生的壓降：
字符定義：
?
（1）實際電阻 RL
直流歐姆電阻 RL 對頻率在千赫茲范圍內的電流有效。使用一個橫截面足夠寬的線路會解決這個問題。
（2）趨膚效應電阻 RSK
因為趨膚效應而增加的電阻，其變化值遵循以下公式：
字符定義：
（3）線路感應系數 LL
自感應系數 LL 取決于線路的幾何尺寸以及到地的距離，在使用了表面積更大的導體以后可以減少到原來的十分之一。在使用了標準的信號線路和配線的情況下，它的值約為：
（4）線路幾何尺寸的影響
在下面的圖示中，給出了線路幾何尺寸對取決于頻率的有效電阻 R 的影響。左面的圖表示具有圓形橫截面的導體的情況，右面的圖則對應具有矩形橫截面的導體的情況。
注意：可以通過采用表面積更大的導體來降低有效電阻，從而降低高頻干擾電流的影響。
4.感性耦合 4.1?機理
感性耦合-抑或有時被稱為變壓器耦合-是一種經由電磁場進行的耦合。這種耦合在彼此并行的線路之間發生。一條線路中的電流變化會引起電磁場的波動。電磁場會影響并行線路，并在其中引起感應電壓。這樣一來就會有電流流過，產生干擾信號，從而覆蓋掉原來的有用信號。
電感性耦合產生于電纜，線束和電纜管道中的并行線路。
眾所周知的干擾源包括：
具有較高的和波動的工作和干擾電流?(短路電流) 的導體和電氣設備；
雷擊放電電流；
電容開關；
焊接電流發生器；
下面的電路圖給出了電感性耦合的產生方式。由啟動較大的負載或者短路而造成的?電路 1 中的電流變化，引發了磁場的波動。
4.2?干擾的大小
由電感性耦合引起的干擾電壓，取決于兩個導體間的感應耦合系數MK，以及在電源線中的電流變化率di/dt：
4.3?感應耦合系數 MK
感應耦合系數MK取決于電路的布局。如果整個電路通過一個標準變壓器緊湊地排列在一起，在這種情況下耦合系數最大。
4.4?距離-電纜間距的影響
下面關于兩個電路之間發生的電感性耦合的計算，表明了電纜間距對感應干擾電壓量的影響：把兩根電纜之間的距離從 4 mm(緊湊結構)增加到10cm，在被干擾電路中的感應電壓下降了98%!
并行電纜的長度l=100m；
電源線的開關電流I=100A；
電流浪涌的持續時間t=10μs；
在被干擾電路中的感應電壓取決于：
? 5.?電容性耦合 5.1?機理
電容性耦合是通過電場進行的耦合。它發生于相鄰電路之間-比如在較大的電源線電流和信號線電流之間。在這兩個電路之間，如果電位差發生波動，那么就會有電流流過位于它們之間的絕緣介質，比如說空氣。彼此相臨近的兩條線路可以看作是一個電容器的兩極，用耦合電容CK表示。
對于這種耦合來說，眾所周知的干擾源包括：
關斷電源線；
感應開關；
雷擊放電；
靜電放電；
下面的電路給出了電容性耦合的形成過程。電路1代表一個具有較高電流的電源線，電路2是一個模擬測量線路。當高電流的電源線關斷時，在兩條相鄰的線路之間的電位差發生了變化。干擾電流iK從耦合電容上流過。
字符定義：
5.2?干擾大小
由電容性耦合所引起的干擾電流 ISt，其大小取決于位于兩個導體之間的耦合電容CK，以及電源線上電壓變化 du/dt 所持續的時間。
在敏感設備 ( 電路 2) 中產生的干擾電壓取決于：
注意：在敏感設備中產生的干擾電壓和該設備中的阻抗值成正比。與此同時，這個阻抗又隨著干擾信號頻率的增加而增加。這樣就使得雙方之間存在著彼此影響的關系。
帶有高值阻抗的傳輸線路，和低阻抗線路相比，對干擾更為敏感一些。
如果“連接夾”處干擾電容上的電壓頻率增加，那么干擾電流會隨之而增加。
在高頻干擾中，比較大的耦合電容會引起彼此間互相感應的電路之間的短路。
5.3?耦合電容CK
耦合電容 CK 隨著線路之間并行長度的增加而線性增加，與此同時，根據相應的計?算方法，耦合電容隨著線路之間距離的增加而減小。
注意：當線路間距離為 20 cm 時，CK發生變化的程度很小。
6.?輻射耦合 6.1?機理
當一些系統部件被與該部件尺寸相匹配波長的電磁波所激發時，就會輻射能量，并通過電磁場向接收器傳播。由環路，偶極子或者單地線構成的天線就屬于此類敏感部件。
在這種情況下，眾所周知的干擾源包括：
屏蔽不夠充分的高頻設備；
無線電廣播和電視廣播設備；
熒光燈；
無線電話機，蜂窩電話(移動電話)；
6.2?干擾的大小
激發和輻射的強度，取決于部件尺寸和波長的比例。接收的電壓量可以通過如下公式來進行估算：
字符定義：
注意：
在干擾信號的頻率達到30兆赫茲或者更高時，輻射耦合會比較顯著。
如果“天線”的長度是波長的整數倍，那么干擾效果會最強。
7.?電磁波感應 7.1?機理
如果信號波長小于部件的尺寸，也就是說信號為高頻的情況下，電磁波感應是并行線路的容性耦合與感性耦合的結合形式。
在這種情況下，運動的電磁波會產生一個電場和一個磁場，從而成為干擾源。在線路中的電流和電壓分布，取決于下面給出的其他各種因素：
線路的波阻；
線路的終接電阻；
如果在連接點的波阻發生了變化，或者波阻和終接電阻不一樣大的話，在線路中或者末端就會發生信號反射。這種反射會把原來進入的電磁波覆蓋掉。
在漫游場范圍內的線路屬于敏感設備。在個體線路之間的耦合，通過線路各自的局部波阻力來實現。
7.2?干擾大小
耦合干擾的大小，取決于被干擾線路的阻抗。在相關的導體理論中，已經有關于比率計算可以用來參考。
8.?對各種耦合都應該采取哪些措施
根據干擾傳播(耦合)的類型，可以相應地采取各種措施來弱化或者消除干擾。關于各種措施的詳細說明，會在下一篇給出：
審核編輯：黃飛
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