EMC作业复习题.docx
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EMC作业复习题
《电磁兼容原理与技术》复习题
一、填空题；
1.严格地说,只要把两个以上的元件置于同一环境中,工作时就会产生电磁干扰，在两个系统之间会出现系统间的的干扰，在系统内部各设备之间也会出现设备间的干扰,称为系统内的干扰。
2.电磁兼容学是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下,各种用电设备或系统（广义的还包括生物体）可以共存,并不致引起性能降级的一门学科。
3.辐射干扰通过空间传播的电磁干扰。
4.传导干扰是指通过传输线传播的电磁干扰。
5.抗扰度是指设备、装置或系统面临电磁干扰不降低运行性能的能立。
6.传导骚扰可以通过电源线、信号线、互连线和接地导体等进行耦合。
7.一个电子产品若想满足其性能指标，降低通常是降低干扰影响的唯一途径。
8.反射式滤波器是指由电感器和电容器组成的，能阻止无用信号通过，并把它们反射回信号源的滤波器。
9.吸收式滤波器是指由有耗原件构成的，它通过吸收不需要频率成分的能量（转化为热能）来达到抑制干扰的目的。
10.当高频信号通过铁氧体时，电磁能量以热能的形式耗散掉。
11．铁氧体抑制元件选择的原则是在使用空间允许的条件下，选择尽量长、尽量厚和内孔尽量小的铁氧体抑制原件。
10.电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用，而这些作用是与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流与极化现象密切相关的。
11.金属屏蔽体接地是静电场屏蔽的必要条件。
12.电屏蔽的实质是在保证良好接地的条件下,将干扰源发生的电力线终止于由良导体制成的屏蔽体,从而切断了干扰源与受感器之间的电力线交连。
13.电场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于存在电场耦合而产生的干扰。
14.磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰，铁磁材料起到磁场屏蔽作用,其实质是对骚扰源的磁力线进行了集中分流。
15.金属盒的高频磁场屏蔽效能与高频磁场在磁场上产生的涡流大小有关。
16.屏蔽材料的电阻越小产生的涡流越大，屏蔽效果越好，所以高频磁场屏蔽材料应该用导电性能强的良导体。
17.在实际使用中的金属屏蔽体都要求接地,因为这样可以同时屏蔽高频磁场也能屏蔽电场。
18.计算和分析屏蔽效能的方法主要有解析方法、数值方法和近似方法。
19.磁屏蔽是利用由高导磁材料制成的磁屏蔽体,提供低磁阻的磁通路使得大部分磁通在磁屏蔽体上的分流,来达到屏蔽的目的。
20.各种电磁干扰源与敏感设备间的耦合途径有传导、感应、辐射，以及它们的组合。
21.抑制电容性耦合的有效方法：
是减小耦合电容C
22.评价敏感器件最重要的两个参数是电磁敏感度和抗扰度。
23.屏蔽电缆的屏蔽层只有在接地以后才能起到屏蔽作用。
24.防护传导干扰的主要措施是使用滤波器。
25.通过辐射途径造成的骚扰耦合称为辐射干扰。
26.辐射耦合是以电磁波的形式将电磁能量从骚扰源经空间传输到敏感设备。
27.辐射骚扰通常的4种主要耦合途径为:
天线耦合、导线感应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合。
二、问答题
1.什么是电磁兼容？
P5
一般指电气和电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备能正常工作又互不干扰，达到“兼容”状态。
换句话说，电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响，从电磁角度具有相容性的状态。
2.构成电磁干扰的三个要素是什么？
P6
电磁骚扰源、途径和敏感设备。
3.电磁干扰（骚扰）源的分类有哪些？
P7
4.电磁干扰的危害程度分为几个等级?
灾难性的、非常危险的、中等危险的、严重的和使人烦恼的五个等级。
5.电磁兼容性分析方法有几种？
它们各有什么特点？
P10
6.电磁兼容性研究的基本内容包括哪些？
P11
7.什么是辐射干扰？
辐射干扰是指通过空间传播的电磁干扰。
即电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备
8.什么是传导干扰？
传导干扰是指通过传输线传播的电磁干扰，
即电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰.
9.什么是设备的敏感度？
设备的抗干扰能力用电磁敏感度来表示,设备的电磁干扰敏感性电平阈值越低,即对电磁干扰越灵敏,电磁敏感度越大,抗干扰能力越差,或称抗扰度性能越低。
10.什么是设备的抗扰度？
抗扰度（民用）：
装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。
敏感性（军用）高，抗扰度低。
抗扰度电平、抗扰度限值、兼容性电平、发射限值、发射电平、设计裕度、抗扰度裕度、发射裕度、兼容性裕度。
11.已知u=1mV,请用udBmV、udBμV、udBnV和udBpV单位表示。
12.某一功率信号发生器,最小输出功率为10－8mW,最大输出功率为27W,请换算成dBm。
13.当频谱分析仪和频率合成信号发生器采用阻抗为50Ω、75Ω和300Ω时,推导dBp和dBn之间的换算公式。
14.什么是传导耦合？
在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰通过连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备。
15.什么是辐射耦合？
电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播、骚扰电磁能且按电磁场的规律向周围空间发射。
16.电容性耦合模型与电感性耦合模型区别是什么？
P45toP50
电容性耦合是用电容做耦合元件。
电感性耦合是用电感做耦合元件
17.题图1中两导线间的分布电容为50pF,导线对地分布电容为150pF,导线1一端接100kHz、10V的交流信号源,如果RT为:
（a）无限大阻抗;（b）1000Ω阻抗;（c）50Ω阻抗。
求导线2的感应电压为多少？
题图1
18.设在题图1中的导线2外面有一接地屏蔽层,导线2与屏蔽层之间的电容量为100pF,导线1与导线2间的电容为2pF,导线2与地间的电容为5pF,导线1上有一个频率为100kHz、10V的交流信号,设RT分别为:
（a）无限大电阻;（b）1000Ω;（c）50Ω时。
试求导线2上的感应电压各为多少？
19.什么是感应近场区?
感应近场区有什么特点?
20.什么是辐射近场区?
辐射近场区有什么特点?
21.什么是远场区?
远场区有什么特点?
在电磁屏蔽领域中，通常把离开偶极子源距离r>入/2pi的区域称为远场区。
近区场特点：
近场区电场与磁场相差90度,近场区波阻抗为虚数;电偶极子场波阻抗大于磁偶极子场波阻抗;场强r-3，r-2变化;电磁场能量在传播方向上往返振荡
远区场特点：
远场（辐射场）区电场与磁场相位相同;远场区波阻抗为377Ω;只是与传播方向垂直，没有传播方向的电磁波（横电磁波）；电磁场能量在坡印亭矢量方向传播。
场强与离场源的距离成反比。
22.感应近场区、辐射近场区及远场区中的电磁能量哪个大?
为什么?
感应近场区的电磁能量最大，该区与辐射体的距离最近，能量衰减最小。
23.感应近场区、辐射近场区及远场区中哪个场的电磁能量容易辐射出去?
24.什么是电磁波的极化？
电磁波极化是指电磁波电场强度的取向和幅值随时间而变化的性质，在光学中称为偏振。
如果这种变化具有确定的规律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。
）如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。
电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名
25.什么是垂直极化波？
电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。
如果电波传播时电场矢量的空间描出轨迹为一直线，它始终在一个平面内传播，则称为线极化波。
线极化波又有水平极化波和垂直极化波之分。
当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。
26.什么是水平极化波？
凡是极化面与大地法线面垂直的极化波称为水平极化波。
其电场方向与大地相平行。
27.什么是椭圆极化波？
若无线电波极化面与大地法线面之间的夹角从0～2π周期地改变，且电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个椭圆时，称为椭圆极化。
28.什么是圆极化波？
电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。
如果电场矢量的方向随时间变化，矢量端点的轨迹是一个圆，这种波称作圆极化波。
圆极化波分为左旋圆极化波和右旋圆极化波，顺着电波传播方向看去，电波的电场矢量顺时针旋转的是右旋圆极化波，反之是左旋圆极化波。
29.什么是主动屏蔽？
P96
30.什么是被动屏蔽？
P96
31.试阐述电磁干扰滤波器的作用和工作原理。
P68
32.试列举两种低通滤波器的结构并给出其幅频特性。
P70
33.铁氧体磁珠常串接在导线上抑制高频噪声,如题3图所示。
图中负载RL=10kΩ,设磁珠在100MHz时的阻抗为200Ω,求其插入损耗。
如果在磁珠后面再并接一个电容器μF。
求两者构成的低通滤波器的插入损耗。
34.设计合适的低通滤波器以满足下列要求:
（1）截止频率为kHz,在5kHz以后的最低衰减为40dB,容许通带波动为dB,Rg=RL=1000Ω。
（2）截止频率为1kHz,在2kHz以后的最低衰减为20dB,Rg=RL=600Ω。
（3）截止频率为100kHz,在300kHz以后的最低衰减为58dB;Rg=1kΩ,RL=100kΩ，电感器在100Hz时的品质因数Q为11。
35.设计满足下列要求的滤波器:
⑴对称带通滤波器,上下截止频率分别为4MHz及MHz,通带最大波动为1dB,40dB带宽不超过5MHz,Rg=RL=50Ω。
⑵截止频率为8MHz及12MHz的带阻滤波器,500MHz带宽的最小衰减为50dB,Rg=RL=300Ω。
36.试给出实际电容器的等效电路和频率特性图,并分析其在实际应用中对滤波特性的影响。
P79
37.试给出实际电感的等效电路和频率特性图,并分析其在实际应用中对滤波特性的影响。
P86
38.试列出克服电感寄生电容的方法。
P88
39.对滤波器的安装应注意什么问题。
P93
在实接地目的有三个：
（1）接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地干作。
（2）防止外界电磁场的干扰。
机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。
另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。
（3）保证安全工作。
当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。
此外，很多医疗设备都与病人的人体直接相连，当机壳带有110V或220V电压时，将发生致命危险。
际工程中,我们经常看到滤波器的外壳上有一个接地端子,试分析其作用。
40.在实际工程中,我们经常看到滤波器的外壳上有一个接地端子,试分析其作用。
41.屏蔽效能由哪几部分组成?
由吸收损耗、反射损耗和多次反射损耗组成。
42.当要屏蔽的磁场很强时,怎样才能达到比较好的屏蔽效果?
43.求距频率为10kHz电流环2.5cm处的0.015cm厚铜屏蔽层的屏蔽效能。
若铝屏蔽层位于远场,屏效为多少？
44.求距频率为10kHz电流环1cm处的0.032cm厚铜屏蔽层的屏蔽效能。
若屏蔽层位于远场,屏效为多少？
45.计算在频率为1kHz的磁场中,铜屏蔽层的厚度分别为0.02cm、0.04cm、0.06cm时的屏蔽效能。
46.一个空间尺寸为4.5m×3m×3m的机箱,用0.1mm厚铜板制成,求对频率f为1MHz电磁波的屏蔽效能。
47.一个屏蔽桶由铁丝编成,网孔每边长w=12mm,孔的直径d=1mm,屏蔽筒的半径r0=4m,求对频率f=105Hz电磁波的屏蔽效能。
48.一铜质屏蔽层,其厚度d=0.1mm,离干扰源的距离r=1m,试求对频率f=10kHz，f=10kHz电磁波的屏蔽效能。
49.简述PCB中的主要辐射源。
P128
50.试列举PCB设计中系统级电磁干扰产生的原因。
P133
形成干扰的基本要素有三个：
（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：
du/dt，di/dt大的地方就是干扰源。
如：
雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。
（2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
（3）敏感器件，指容易被干扰的对象。
如：
A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。
抗干扰设计的基本原则是：
抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。
（类似于传染病的预防）
51.简述PCB布线的一般原则。
P136
52.在印制电路板的电源线输入端常把一个大容量电容（如10μF）和一个小容量电容（如μF）并联使用对电源滤波。
设10μF电容的引线电感为5nH,μF的引线电感为2nH,如题4图所示,画出两电容的并联阻抗Z与频率的对应关系草图。
53.阐述3-W原则。
P149
简述安全地和信号电压参考地的概念。
信号地指信号或功率传输电路的参考电位基准线或基准面。
实际上地线上各点电位不同。
电磁兼容问题中，信号地定义为：
信号回信号源的低阻抗路径。
.安全接地分为保护接地和防雷接地。
安全接地的目的：
（1）确保人身安全
（2）防静电（3）检测接地故障（4）防设备漏电（5）防止设备感应带电造成的电击（6）确保雷击时的安全
54.简述安全地和信号电压参考地的概念。
55.简述PCB设计中去耦电容的配置原则。
去耦电容的配置原则如下：
1电源分配滤波电容电源输入端跨接一个10μF~100μF的电解电容器，如果pcb抄板的位置允许，采用以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。
1μF,10μF电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频率噪声的效果要好一些。
在电源进入抄板的地方和一个1μF或10μF的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。
2芯片配置去耦电容为每个集成电路芯片配置一个μF的陶瓷电容器。
数字电路中典型的去耦电容为μF的去耦电容有5nH分布电感，它的并行共振频率在7MHz左右，也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
如遇到电路板抄板空间小而装不下时，可每4~10个芯片配置一个1μF~10μF钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1μF~10μF而且漏电流很小（μA以下）。
去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f计算，即10MHz取μF。
对微控制器构成的系统，取μF~μF之间都可以。
3必要时加蓄放电容每10片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选10μF。
通常使用的大电容为电解电容，但是在滤波频率比较高时，最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用钽电容或聚碳酸酯电容
56.基本接地技术有哪些？
57.接地技术可分为哪几类？
①工作接地——在正常或发生事故的情况下，可保证电器设备可靠地运行。
②保护接地——可防止电器设备漏电而造成人身及设备事故。
③防雷接地——可防止雷害的接地。
④屏蔽接地——对设备起屏蔽作用，从而使设备工作正常
58.信号接地与安全接地有哪些不同?
安全接地是指高工作电压的设备外壳等需要连接在大地上，防止静电以及耦合的电压造成生产事故，损坏设备和击伤人体信号接地是指信号的负极接地，防止因为耦合到了工频信号而造成误差等
59.简述悬浮地和信号隔离的关系。
信号浮地：
（1）电子设备浮地：
设备的地线与建筑的接大地系统绝缘；可以防止建筑接地系统上的电磁干扰
（2）电路单元浮地：
设备机壳接大地，电路单元的信号地与机壳绝缘；可以防止机箱上的干扰信号直接耦合到电路上
缺点：
容易产生静电积累；雷电时会产生很高的感应电压；当电网相线与浮地的机箱短路时有引起触电的危险.
60.下列论断是否正确,简要地证明你的答案。
1良好的EMC接地也是良好的安全接地,但良好的安全接地未必是良好的EMC接地。
2对良好的EMC接地而言,垂直埋入地中的金属棒和与其紧邻的土壤间的电阻通常比周围土壤的电阻率更重要。
32m正方的接地栅的接地电阻与直径为5cm、长度为2cm、彼此间隔2m的两根垂直接地棒构成的线状接地系统的接地电阻相同。
4对电缆接地来说,当入射磁场激励时将电缆两端接地会更好。
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