电磁波的实际应用(精选8篇)

电磁波的实际应用篇1

[关键词]人工源极低频电磁波、地球-空气-电离层模型

中图分类号：P224、3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0070-01

引言

电磁波的频率范围及其命名根据国际电联（ITU）的规定，3～30的频率范围称为极低频（Extremely Low Frequency，简写为ELF），30～300的称为超低频（Super Low Frequency，简写为SLF），而发射机实际发射信号频率范围为0、1～300，其中实际包括了超低频、极低频和至低频（3以下）频段，为了方便，统一称为极低频[1]。

极低频电磁波的特点就是频率极低，波长极长，与其他频段的电磁波比较，极低频电磁波在传播中稳定，衰减小，穿透能力强。

1 人工源极低频电磁波技术原理

在ELF频段时，垂直架设的天线几何高度与波长相比较都太小，不能作为激励源。一般情况下，水平低架天线可以成为ELF发射天线。极低频发射天线的长度一般在几十千米到几百千米，仍然远远小于波长，因此极低频发射天线可以视为水平电偶极子源或垂直磁偶极子源。选择高电阻率的地区，在地面上架设一条或多条发射天线，用大功率无线电发射机通过天线和接地体向地下发送100A左右的正弦波大电流。随着发射源功率的增大，收发距可能达数千公里，较传统意义上的收发距大很多，这时必须考虑地球半径及电离层的影响[2]。因此该技术采用地球-空气-电离层模型来研究。

2 人工源极低频电磁波传播特点及分析

由电磁波趋肤效应，接地的有限长电流源注射到大地中的低频交变电流将会在另一个反向电极处流回而形成回路[3]。由电磁感应原理，回路内的交变电流感应产生交变电磁场。由电磁波的传播特征，极低频电磁波传播分为近区、远区和波导区三个区域。电磁场主要分布地面和电离层之间的波导中，电磁信号衰减小可以传播很远，直到上万千米。

电流环路的磁矩，计算公式为：

式中，为天线电流强度，为天线长度，为趋肤深度，电流环的磁矩与天线长度、天线电流和趋肤深度成正比。目前广泛采用球形空腔法进行研究，即地球-空气-电离层模型：

假设地球半径无限大，可以将地球看成水平均匀大地。经计算，得到如下的总场表达式[2]：

其中、、是球坐标系中径向变量、仰角、方位角。球形谐振腔中极低频水平电偶极子置于地表，源的发射电流为，源的长度为，发射电流和天线长度虽远小于实际情况，也能模拟电磁场的特征，因为计算的电磁场基本特征是一样的，只是幅度上有大小不同而已，长发射天线和大电流也是可以归一到一个单位的。本文研究测线垂直平分水平电偶极子的情形，测线方位角，第一个测点与源的距离，测点之间的距离为，计算400点，共20000，约半个地球周长。电离层高度取=80，电离层电导率取=，地球半径为，地球电导率为，对频率为1，10，100的电磁场的场强进行绘图。

在电离层-空气-地球之间的波导中，不同频率的电场在电离层中会激发出相应二次感应电流，二次感应电流激发相应的磁场，谐变的磁场又激发相应的电场，，电磁场就在波导中传播出去。如图2，电磁场强度和频率关系密切，频率越小时电磁场幅值也越小，频率越大时电磁场幅值也越大。当传播距离不断增加到10000左右时，电磁波存在一定的衰减，当传播距离继续增加至接近20000时，电磁场的幅值相对10000处有所增大，这是因为电磁波出现同相叠加导致电磁场幅值增强。

3 结论

本文从极低频电磁波的发射原理出发，通过在地球-空气-电离层模型下水平电偶极子激发的极低频电磁波的解，在给定参数下对不同频率极低频电磁场进行了计算，并分析了在不同频率下极低频电磁波的传播特性。极低频电磁波幅度非常稳定，衰减极小。在极低频电偶极子关于地球的对极点附近，电磁波出现了同相叠加现象，电磁场幅值增强。极低频电磁波技术是具有潜力的新技术，值得进一步深入研究。

参考文献

[1] 卓贤军，陆建勋、 极低频探地工程在资源探测和地震预测中的应用与展望[J]、2010，23（6）：3～7、

电磁波的实际应用篇2

江苏省宜兴中等专业学校江苏宜兴214206

摘要：在电磁环境中，电磁兼容与电磁防护是不可分离的有机整体，日益复杂的高集成电子设备对电磁防护提出了更高的要求，电磁防护在新型的智能系统的开发下得以快速的发展，其中，在磁约束核聚变装置（EAST）中的物理信号，是基于软X 射线和XUV 等辐射诊断电路系统诊断而成的，需要针对微弱信号处理系统进行电磁防护，以有效地达到满意的信噪比。在本文中，关键对微弱信号处理系统的电磁防护措施进行了阐述，并且在磁约束核聚变装置（EAST）的各诊断电路系统中得到了实际的应用。

关键词 ：电磁防护；EAST；微弱信号；电路系统

磁约束核聚变是将聚变材料在一种特殊的磁容器中进行加热，根据强磁场对带电粒子的物理约束特性，进行聚变反应，最终形成一个聚变反应堆。东方超环（EAST）的核聚变实验装置的成功建立使中国的磁约束聚变技术站到了世界前列，这种EAST 实验用探测器进行探测，在微弱的信号转换过程中极易引入噪声，因此，要采取适合的电路系统电磁防护措施，减弱噪声的引入，从而提高信噪比。由于X 射线诊断系统对电路系统要求更高的带宽、更低的噪声，因此，在微弱信号的电磁兼容设计中，通过最佳电磁防护措施，可以提高电路系统的稳定性。

1 电路系统中的电磁干扰简述

由于EAST 装置的电磁环境比较复杂，电磁干扰源的传播也比较多元化，电源、信号线等导线还有屏蔽体和接地导体都是干扰传播源，称之为传导干扰，另外还可以通过空间的电磁传播以及线缆等进行干扰传播，称之为辐射干扰。针对这些电磁干扰，运用EMC设计，其设计对象是针对低频的微小信号，可以使外界对微弱信号处理电路的干扰减小，抑制外界对电路系统的噪声干扰，增强其稳定性和安全性能。

2 电磁防护措施在信息处理电路系统中的有效应用

在复杂的EAST 装置的电磁环境中，主要针对上述的两种电磁干扰进行针对性的电磁防护措施：运用屏蔽措施可以有效针对处理辐射性电磁干扰，运用接地和滤波的措施，可以有效针对传导干扰。下面，主要介绍这几种电磁防护措施的具体应用：

2、1 针对辐射性电磁干扰的屏蔽措施

屏蔽的概念，即是指在复杂的EAST 装置的电磁环境中，采用特定的材料，对传输过程中的电磁干扰进行有效拦截，从而使电磁干扰的能量逐渐减弱，起到减小噪声的作用。

2、1、1 电屏蔽措施。这种措施的采用前提是必须进行良好的接地条件，在这一条件之下，选择由特定材料制成的屏蔽体，通过减弱一两组电路间的电场感应，起到屏蔽电磁干扰的作用。

2、1、2 磁屏蔽措施。因磁场耦合的作用，在电磁干扰源与电路设备中会产生电磁干扰，磁屏蔽措施就是采用分流的磁场效应，将内外磁场阻隔于屏蔽体内，仅提供低磁阻的通路来进行分流。

2、1、3 电磁屏蔽措施。这种措施是将特殊金属作为屏蔽体，特殊金属与电磁波之间必然会产生物理反应，因其特定的特性，对电磁波会产生反射和吸收的物理效应，将外界的干扰屏蔽，就可以有效地屏蔽来自电场和磁场的干扰分量。

在复杂的EAST 装置的X 射线诊断和XUV 诊断的微弱信号处理系统中，其屏蔽方式如图所示：

通常采用哑铃模型的分立屏蔽方式，对哑铃的两端：包括探测器、信号转接机柜和双铰传输线进行分别屏蔽，再用信号和电源线进行合理而安全的连接，这样就实现了电路系统的整体屏蔽效

2、2 针对传导性电磁干扰的接地措施

2、2、1 电缆屏蔽层接地措施。复杂的EAST 装置的X 射线诊断和XUV 诊断的微弱信号处理系统中，可以有效地将屏蔽与接地联合运用，采用特定材料的金属屏蔽层，并且用双绞线电缆进行微弱处理信号的传输，这种措施可以使工频噪声降到允许范围值内，大约在10mV 左右。

2、2、2电路系统接地措施。在进行电路系统接地的设计中，要考虑多个不同的电路，减小各不同电路之间的电流，断绝电路系统中各单元电路之间的耦合，采用串行单点接地和并行单点接地两种方式，缩减微弱信号处理回路，并消除地电位差，这两种方式都可以对传导性的电磁干扰产生影响，各有优缺点，因而也在实验测试中可以与在实际应用中互为补充。

2、3针对传导性电磁干扰的滤波措施

2、3、1微弱信号处理电路的滤波。在EAST 装置中，由于电磁环境复杂，一般采用有源2 阶的滤波器，它可以使电压产生增益放大功能，并且在稳定的带宽之内能实现低通滤波功能。

2、3、2微弱信号处理电路的电源滤波。微弱处理信号的电路设计中，由标准的机箱提供直流电源，但是在电流输出过程中呈现一定的纹波，这对微弱信号处理电路的影响不利，因此，要采用电源滤波措施，经实验得知，机箱电源自身产生的噪声值为2mV，而使用了电源EMI 滤波器的装置，其输出的噪声值为1mV，由此可以看出，在标准机箱的DC 电源下，采用电源EMI 滤波器可以明显地降低电源噪声，抑制了传导性电磁的干扰。

3 结束语

综上所述，在EAST 复杂的电磁环境中，仔细分析电磁干扰的不同干扰因素，区分辐射干扰和传导性干扰的具体情况，可以针对性地采用不同的屏蔽、接地和滤波等电磁防护措施，可以有效地产生电压增益放大功能，并实现稳定的带宽功能。这些电磁防护措施在微弱处理信号的电路系统中，可以成功地应用于EAST 的X 射线和XUV 系统当中，经过实践测试，获得合理的信号输出噪声比值，同时根据电路系统的实际需要，获得更多的物理相关信息，用稳定且较高的带宽处理电路，阻隔电磁干扰，获得较高的信噪比。

参考文献：

[1]曲兆明,雷忆三,王庆国,闫丽丽,秦思良、高效电磁屏蔽复合材料设计及其屏蔽效能测试[J]、高电压技术，2012(09)、

[2]肖冬萍,袁军,何为,简鑫,周小艳、高空核爆电磁脉冲对便携式监护仪的辐射效应[J]、高电压技术，2011(07)、

电磁波的实际应用篇3

【摘 要】电磁场理论作为电子信息类专业的一门专业基础课，其教学效果将直接影响到后续专业课程的学习。为了培养高质量的创新型工程技术人才，本文从教学内容和教学方法两方面对该课程进行探索与改革，以达到培养学生的工程能力与创新能力的目的，适应创新型工程技术人才的培养定位及满足信息产业对工程技术人才的需求。

【关键词】电磁场理论 教学内容 教学方法 教学改革

【中图分类号】G642、0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）20-0017-02

一 引言

随着中国信息科学技术的迅速发展，信息产业对电子信息工程技术人才的需求大量增加。2012年，教育部颁布了《普通高等学校本科专业目录（2012年）》（以下简称新目录），对学科专业结构进行了优化。随着教育部新目录的颁布，我校为进一步优化人才培养模式，进行了各专业培养计划的修订。电磁场理论课程作为电子信息类专业的一门专业基础课，在通信工程及电子信息工程等专业人才的培养过程中占据着重要位置。要做到培养一批适应经济社会发展需要、教育与行业同步发展的电子信息工程技术人才，需要及时在电磁场理论课程的教学过程中进行教学改革，优化教学内容，改进教学方法，不断提高人才培养质量，适应社会发展的需求。

二 教学内容及方法改革

电磁场理论课程是电子信息类专业本科生必修的一门重要专业基础课。课程以大学物理、高等数学及工程数学为基础，主要介绍电磁场与电磁波的基本特性及规律，其教学效果的好坏将直接影响到后续专业课程的学习。因此，对电磁场理论课程的教学内容及教学方法开展研究在通信工程及电子信息专业建设中有着重要的意义。

为了培养适应经济社会发展需要的高质量创新型工程技术人才，特别是强化培养学生的工程能力和创新能力，将

电磁场理论课程的培养目标定位为既要使学生理解和掌握电磁场与电磁波的基本特性及规律，更要注重学生的工程能力和创新能力的培养。为了达到上述培养目标，本文结合本专业人才培养模式的特点和学校实际情况，对电磁场理论课程的教学内容与教学方法进行了改革与探索。

1、教学内容改革

电磁场理论课程主要内容包括矢量分析、电磁场的基本规律、静态电磁场、时变电磁场和均匀平面波。为了避免与大学物理部分内容重复，本课程从场论出发，以电磁场的散度和旋度为主线介绍电磁场的基本规律，得到涵盖电磁场普遍规律的麦克斯韦方程。然后从麦克斯韦方程出发，介绍最简单的一种电磁波——均匀平面波在不同媒质中的传播规律及在不同媒质分界面的反射与折射。通过对课程的学习，使学生全面理解电磁场的散度、旋度及梯度等基本概念，掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程的物理意义及数学表达式，掌握时变电磁场的特点及其传播规律。培养学生正确的思维方法和分析解决实际问题的能力，使学生学会用“场”的观点分析工程中的电磁现象和电磁过程，对一些典型的场的问题能进行计算。为学习专业课程或进一步研究电磁场问题，准备必要的理论基础。

为了适应学生的工程能力培养的需要，在教学内容的设置上充分注重分析问题和解决问题的方法及手段的训练。在原有的内容基础上增加电磁场的规律在工程实践中的实际应用知识、典型例题和解题思路。如在时变电磁场介绍微波炉加热食物的原理，电磁波极化在雷达天线中应用，在均匀平面波的反射与折射部分介绍光纤通信中光纤的导光机理等。通过每章节中实际应用例子及例题的讲解，吸引学生的注意力，提高学生分析问题、解决问题的能力。

2、教学方法与手段改革

针对电磁场理论课程较难掌握的特点，从如何提高课堂教学质量和如何更好地培养学生的工程能力和创新能力出发，在教学中逐步形成多样化教学方法与教学手段，强化场与波的基本概念及其在工程中的应用，并充分注重分析问题和解决问题的方法及手段的训练，达到创新型人才的培养目标。

第一，学习兴趣的培养。在教学中通过各种方法充分调动学生的学习积极性，引导学生认识课程的重要性，把学生的主观能动性发挥出来。由于电磁场理论课程理论深奥，因此调动学生对本课程的学习兴趣非常重要。在教学开始的绪论课上介绍电磁场理论的重要性和广泛的应用，如电磁场（或波）作为当今世界最重要的能量形式，是人们日常生活用到的主要能源。电磁波作为信息的载体，更是当今社会传播信息和获取信息的主要手段。电磁波在军事上也有重要的应用，如雷达、电磁干扰等。

第二，可视化手段的应用。在教学过程中，进一步丰富完善多媒体课件，对疑难知识点采用多种方式、多种媒体、从多个不同角度进行讲解，使学生理解透彻。在教学手段上，注重传统教学与多媒体教学相结合。利用多媒体课件和Flash对电磁场理论课程的重难点内容采用直观、生动和形象的多媒体动画进行演示，把抽象的概念形象化，加强学生对基本概念的理解与掌握。如在介绍电磁波的极化时，可以通过Flash将电磁波的不同极化状态进行立体演示，方便学生理解和掌握。

第三，对比式教学的应用。根据电磁场的电场与磁场的相似性和对偶性，在教学过程中注重启发学生对电场和磁场的概念、规律及分析方法等进行对比分析，使学生更深刻地认识和理解电磁场的基本规律，同时掌握电磁场问题的分析方法。如静电场与恒定电场的对比、静电场与恒定磁场的对比、电磁波在导电媒质与非导电媒质中的传播特性的对比，平行极化波与垂直极化波对介质分界面斜入射时的对比等。

第四，互动式教学的应用。教学过程中采用回忆式提问、理解式提问、应用式提问等互动方式，引导学生积极主动思考，由被动学习变为主动学习。根据教学内容，适时组织一些讨论、思考活动，教师针对学生在讨论中反映出的问题进行适当的引导和讲解。充分调动学生的学习积极性，促进学生分析、思考、解决问题能力的培养。在教学过程中注重采用课堂提问、课堂小练习等方法对所学知识进行巩固。

第五，创新意识的培养。在教学过程中，结合实际应用介绍电磁场的基本概念和规律，注重创新意识和创新能力的培养。如在教学过程中提出一些问题，让学生边学习、边思考，如在讲到不同介质的边界条件时，让学生思考如何利用电磁参数不同的介质层，设计出性能优良的电磁波吸收材料，使其能用于军用隐形飞机涂层。在讲解均匀平面波的全反射时，让学生思考如何设计两种介质的电磁参数，使电磁波能被约束在其中一种介质中传播等。

第六，网络教学。在教学过程中，充分利用计算机网络资源，逐步建立较完善的网络课堂，为学生创建自主学习的环境。学生可通过多媒体网络课件进行自学和通过习题库进行自测，达到课前预习、课后复习的目的。借助多媒体网络课件，学生的自学、自测基本不受时间和地点的限制，方便了学生的自主学习。同时，利用仿真软件将很多抽象、难以理解的问题直观地表现出来，以提高学生的学习兴趣，达到很好的教学效果。

第七，强化实践环节。结合本课程内容，设计实验项目，通过实验过程，加深学生对本课程基本理论和基本方法的理解，使学生了解常用仪器设备的使用和操作方法，增强学生的实验技能和基本操作技能，在提高学生学习电磁场理论课程兴趣的同时，有效培养和提高学生的动手能力和理论知识的工程应用能力。鼓励学生积极参与教师的科研工作，通过科研促进教学，加深学生对所学知识的理解，提升学生对所学知识的综合应用能力。

三 结束语

通过以上实践探索，笔者认为在教学中采用多样化的教学方法与教学手段，激发了学生的求知欲，提升了学生的学习兴趣。工程实例在教学中的引入，培养了学生的工程能力和创新能力。通过科研促进教学，提升学生的综合能力。已有多名学生申请并成功获得教育部大学生创新创业训练计划项目。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部高等教育司、普通高等学校本科专业目录和专业介绍[M]、北京：高等教育出版社，2012

电磁波的实际应用篇4

关键词：变频器 电磁流量计 信号失真 信号隔离

中图分类号：TH814、93 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0069-01

随着电力电子技术的进步，变频调速[1]技术得到飞速发展，变频调速以其良好的调速性能、显著的节能效果、启动时对电网冲击小等优点在流量控制与调节、换热系统中得到了广泛的应用，同时，在流量测量中电磁流量计测量准确、可靠，因而他们被广泛的应用在一起。但是在应用中发现，变频器对周围的电磁流量计及其他监测监控设备存在着污染现象，表现为：当变频器在变频工况运行时，电磁流量计的信号严重失真，变频器停止运行时，监测数据恢复了正常。笔者为了解决流量在线监测系统在变频工况下信号受干扰[2]的问题，对在线监测系统本身的抗干扰进行了一些探讨，结合自己的工程实践，提出了在流量信号采集的输入端加入信号隔离装置[3]的方法，在实际应用中效果明显。

1、变频器的变频干扰

变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，输人和输出电流中都含有很多的高次谐波成分。有资料表明，输人电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的，分别是50Hz基波的70%和80%，它们以各种方式把自己的能量传递出去，其中以电磁波的方式为主，对电网内的其他电子电气设备产生谐波干扰，引起测控系统、监控系统失准失灵，严重破坏了系统的稳定性，其中对电磁流量计的干扰更为严重；另外变频器的逆变器大多采用PWM[4]技术，当作高速切换时产生大量的耦合噪声，对电子设备也产生严重的干扰。

变频器的高次谐波传输方式与一般的电磁干扰途径比较类似，主要有电路藕合、感应藕合和空中辐射几种方式。其中电路藕合是因为输人电流为非正弦波，使网络电压产生畸变，影响其他设备正常工作；感应藕合是因为当变频器和其他设备距离比较近时，电感产生的电磁感应或电容产生的静电感应通过线间感应的方式传播，谐波以感应方式藕合到其他设备中去；空中辐射是以电磁波方式向空中辐射，这是高频率谐波的主要传播方式。

2、变频工况下流量信号失真的解决

隔离器实现了输入对输出、对电源的隔离电路设计，因此无需系统接地线路，也正是由于这种信号线路无需共地的设计，使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强，同时，隔离电路中还增加了滤波功能，能滤出高次谐波，从而提高了整个系统的可靠性。信号隔离器分为有源和无源，有源隔离器是需要外接电源，无源不需要外接电源，只需要接信号源，本文用的就这是这种无源隔离器。图（一）是隔离器的内部结构与外界连接图，对于输出4-20mA电流的电磁流量计信号隔离的话，只要把电磁流量计的输出端接入信号隔离器的输入端，信号隔离器的输出端接入信号采集系统输入端就可以完成隔离，接线简单、快捷，同时信号隔离器在其输入端装有滤波电容，具有滤波的功能，将可能会对输入端的信号产生干扰的谐波给滤除掉，减小外界谐波对信号的干扰，增强测试数据和控制的精确度。

表（一）是通过对量程为30L/min电磁流量计接入隔离器前后流量电压信号的对比表，从表中四组数据可以清晰的得出三个结论：

（1）变频器未启动时，电磁流量计的电压信号有波动，也说明了周围环境的确会影响电磁流量计的信号传递，但干扰很小，可以忽略不计。

（2）当变频器接通时，电磁流量计的电压信号波动很大，说明变频器确实对电磁流量计干扰比较大，且随着变频器频率加大而加大，频率越高干扰越大。

（3）当接通变频器且在采集系统输入端加信号隔离时，干扰明显被抑制，达到了抑制变频器产生的干扰信号的目的。

3、结语

用变频技术控制和调节流量，是现在流量监测系统常用的方法，但变频谐波干扰对流量在线监控技术产生了不利的影响，如果能有效解决变频干扰，变频技术将会在要求更精确的场合广泛使用，本文是笔者根据自己的工程实践，提出的抗变频干扰方法，在实际应用中效果明显。

参考文献

[1]罗雪莲、变频调速系统的抗干扰设计[J]、低压电器，2005（12）：51-53、

[2]李飞，王保良，黄志尧、对电磁流量计中干扰问题的讨论[J]、仪器仪表学报，2005，26（8z）：727-729、

电磁波的实际应用篇5

关键词：工程教育专业论证 电磁场与电磁波 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（b）-0181-02

2016年中国正式成为《华盛顿协议》正式成员国[1]，工程教育专业论证是我国高等教育改革的重要举措，也是实现工程教育国际化的重要标志[2]，通过专业论证的学生可以在相关的国家或地区按照职业工程师的要求，取得工程师职业资格。我国十三五规划指出，世界各国在经济、政治、军事等方面的竞争力取决于其科技和人才，要推动一批高水平大学和学科进入世界一流行列或前列，提升高等教育综合实力和国际竞争力，培养一流人才，产出一流成果[3]。而科技和人才归根结底取决于其教育质量，尤其是大学的水平。因此，专业课程的国际化成为国际化教育的重要内容。

“电磁场与电磁波”这门课包含了电磁场和电磁波两个部分的内容[4]，是电类专业的一门专业基础课程，课程的内容对后续课程的学习至关重要，在学科建设中发挥着承上启下的作用；而且在电磁场与电磁波课程中采用的独特思维方法的训练对学生今后处理实际问题具有非常重要的作用，因此提高该课程的教学质量显得非常必要。

1 目前课程的现状与存在的主要问题

“电磁场与电磁波”是工科电类专业的一门必修的专业基础课程，课程的基本理论是从事电类专业领域工作的科技工作者应必备的知识。该课程概念抽象、公式多、理论性强，也是工科学生公认的本科最难学的课程之一。同时，该课程涉及的理论在光纤通信、生物电磁学、电磁兼容、导波光学、微波技g等前沿学科领域有着举足轻重的作用，而且它还是其它边缘学科、交叉学科的基础；然而，这门课程却总被反映是一门“老师难教、学生难学”的课程。究竟课程难在何处，通过分析总结我们认为有以下几点原因：第一、“电磁场与电磁波”课程本身概念抽象，公式繁多，课程内容涉及到太多的数学和物理基础理论，学生入门学习困难，难以进行深入的理解；第二，学校重视培养“应用型”人才，理论基础课时一再的被压缩，在有限的课时内要把课程的内容讲解透彻，显然不是一件容易的事情。而学生要在这么短的时间内完全理解教学的内容，也是很困难的事情了；第三，高校的扩招，生源的整体素质普遍下降，这是一个现实的问题，学生的数学、物理基础本身比较薄弱，这就给该课程的学习带来了很大的困难。针对上述情况，课程组对该课程的教学工作进行了大胆的尝试和有益的探索，取得了良好的效果。

2 课程教学内容的改革

“电磁场与电磁波”教学大纲要求学生通过本课程的学习，掌握电磁场与电磁波两个方面的基本概念与基本理论，为今后学习其它后续课程或在电磁场与电磁波方面进一步深入学习打下必要的基础；在熟知一些基本物理概念和物理量的基础上，全面掌握课程中的基本原理及数值分析计算手段：同时培养学生严密的理论推导和分析计算能力，为后续课程的学习打下良好的基础。

该课程包含了“电磁场”和“电磁波”两个部分的内容，其中场的部分在大学物理的“电磁学”部分已经详细的讲述，但是学生接触到的一般是一维的即标量的问题。对这部分内容的讲解，比较好的方法是通过简单的回顾并把知识引申到二维三维的情形，再深入一点就是能合理地选择坐标系来处理问题；对于磁场，利用电磁场的对偶性，许多问题都可以用电场相类似的方法来处理。再如边界问题，只需要讨论电场强度矢量和电位移矢量在分界面的行为就可以了，磁场强度和磁感应强度的处理方法和电场情况类似。这样以电场的讲解为重点，举一反三，从而大大简化教学的内容。电磁波是学习的重点和难点，我们也可以采取与机械波类比的方法来讲解。对位函数的运算，只需要讲解标量场的位函数，求解标量场位函数的泊松方程或者拉普拉斯方程。矢量场的方程形式和结果采用类比方式进行讲解，这样既节省了学生宝贵的学习时间，也可以使学生在完全弄清楚了一个知识点以后会激发自己强烈的学习欲望，从而愿意钻研更深层次的内容。

3 课程教学方法的改革

“电磁场与电磁波”课程一般安排在大学二年级的第一个学期，学生刚刚学习了“大学物理”和“高等数学”，已经有了一定的数学和物理基础，对该课程的内容有一定的认识。传统的教学采用全部板书的形式不利于学生对物理图像的深刻理解，而显得教学内容的枯燥无味；完全的多媒体教学则容易忽视了基础理论的推导过程。我们认为应当采取板书与多媒体结合的方式教学，对物理概念、理论的演算过程尽量使用板书，借助直观的多媒体动画展现物理图像，便于学生理解抽象的物理概念。

对物理图像的演变过程，课程组经过长期的经验积累，认为应适当地让学生自己对物理结果利用计算机软件进行模拟仿真。仿真物理图像需要学生至少掌握一门计算机软件如C语言、MATLAB等，而这些大型的软件学习起来也有一定的难度，许多学生不一定都能熟练运用，我们推荐利用大家熟知的Excel软件来对物理图像进行模拟。物理图像很好地反应了物理过程，通过自己的模拟结果，形象地展示了物理图像，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。

4 课程考核方式的改革

工程教育提出应注重学生创新精神和实践能力的培养，因此，在教学中应鼓励学生从教材中走出来，积极探索电磁场与电磁波在实际生活和工程中的应用，拓宽学生的知识面，提升学生的创新和动手能力；进一步认识电磁场与电磁波的物理本质和基本规律及其分析方法，培养学生分析和解决电磁问题的能力。

传统的考核方式就是开卷考试或者闭卷考试。对于开卷考试，试卷题目难度肯定增加了，学生如果一个知识点没有掌握好，可能整个题目就做不出来；如果是闭卷考试，很多东西靠记住。这都不能很好的反应学生的实际水平。我们采用一页纸开卷的方式，这样可以使学生全面地复习该课程，公式不需要死记硬背，试题可以更加灵活和综合，能较好地反应学生的学习效果。另外，我们对考试的分值比重做了改革，鼓励学生利用现有知识解决一些实际的工程问题，比如手机信号对钢筋水泥结构的大楼、水、电梯等场景进行模拟，鼓励学生撰写学术论文，这些都可以作为考核的一部分。

5 结语

在工程教育专业论证和国际化教育的背景下，讨论了电类专业“电磁场与电磁波”课程的教学现状，从课程内容、教学方式、考核方式等方面对课堂教学进行了有益的改革，取得了良好的效果。改革的成果对推动高校工科电类专业的电磁场与电磁波课程的教学具有一定的理论和实践指导意义。

参考文献

[1] 中国工程教育认证协会、工程教育认证标准[R]、2015、

[2] 方峥、中国工程教育认证国际化之路――成为《华盛顿协议》预备成员之后[J]、高等工程教育研究，2013（6）：72-76、

电磁波的实际应用篇6

[关键词]稀土永磁同步发电机气隙磁场电压波形正弦性畸变率

电机的气隙磁场是由定子磁场和转子磁场偶合而成的,它在电机进行机电能量转换过程中起了主要的作用,决定了机电能量转换的能力和运行的技术性能。因此,分析与研究电机气隙磁场是电机设计者的重要研究的课题。

稀土永磁凸极同步发电机(以下简称稀土永磁发电机)的转子磁场是由永磁体提供的,与电励磁凸极同步发电机(以下简称电励磁发电机)相比,无需励磁电流,节省了励磁损耗,具有效率高、结构简单、运行可靠等优点。但是,凸极同步发电机的极靴形状直接影响了气隙磁场的分布波形,为了力求稀土永磁发电机的空载气隙磁场接近于正弦形分布、降低电压波形正弦性畸变率Ku、提高稀土永磁发电机的运行性能,对稀土永磁发电机的气隙磁场进行分析与研究,探讨稀土永磁凸极同步发电机极靴形状的设计是非常必要的。

1稀土永磁发电机气隙磁场的特点

由于凸极永磁发电机的气隙磁场性质与凸极电励磁发电机的气隙磁场性质不同,电枢反应产生的效果也有所不同,因此,磁极的极靴形状的设计参数选择也有所不同。

首先,电励磁发电机的电枢反应是可逆的,当电机卸载后,气隙磁场可以恢复到起始时的空载状态,随着电子技术的发展与应用,电励磁发电机的励磁可以采用电子电路可控励磁,对负载的变化实现励磁自动补偿供给,而永磁发电机在运行过程中,随着负载的变化,电枢反应使永磁体的工作点在磁化曲线的退磁回复线上变化,永磁体工作点的变化引起永磁体发出的磁能积随之变化,因此,永磁体提供的气隙磁场具有动态特性,当发电机卸载后(特别在突然短路状态后),电枢反应可能会使永磁体造成不可逆的去磁反应。

其次,电励磁发电机为了减小磁极间的漏磁,一般极弧系数αp(αp=bp/τ,bp为极弧长度,τ为极距)选取0、68～0、72为最佳值,而永磁发电机为了增强抵抗电枢的去磁反应能力,极弧系数要选得比电励磁发电机的极弧系数大得多,这样,就增大了磁极间的漏磁通,减少了气隙有效磁通。

第三,电励磁发电机极靴采用整块钢,或者在磁极表层增设阻尼绕组,可以起阻尼作用,而永磁发电机磁极表面如果带有软铁极靴的结构也可以起阻尼作用,如果没有带软铁极靴的结构,永磁磁钢直接面对着气隙,电枢反应直接作用于永磁体,因此,磁极表面应采取形成阻尼作用的措施,这样,就加长气隙长度。

第四,在永磁发电机磁路计算中,计算磁位差的方法和计算公式与电励磁发电机基本相似,但是,各个修正系数大小的选取,直接关系到磁路计算的准确与否。所以凸极永磁发电机与凸极电励磁发电机的转子极靴形状的设计存在着异同点。

永磁体提供一个沿着磁极极靴表面是不随时间变化的矩形波磁场,含有谐波分量比较大,气隙长度与最小气隙长度的比值、极弧系数、磁路饱和度、电枢齿槽效应、漏磁现象等等。为了力求空载气隙磁场波形接近正弦分布,尽量削弱谐波分量,对凸极稀土永磁发电机极靴形状的设计进行了探讨。

2极靴形状设计方案

为了便于定性分析与研究永磁发电机气隙磁场,假定电枢表面光滑,铁的导磁率μFe为无穷大,忽略磁路饱和度等影响的因素。本文结合一台2极、3kW稀土永磁发电机的典型样机,采用不同磁极极靴形状结构、不同极弧系数αp、均匀气隙和不均匀气隙情况,实测出气隙磁场波形图和实测出空载电压波形正弦性畸变率,分析稀土永磁凸极同步发电机极靴形状对气隙磁场波形分布的影响。样机采用高矫顽力的稀土永磁(钕铁硼)瓦片形永磁体,磁极表面不带有软铁极靴的结构,磁极表面采取阻尼作用的措施。

2、1 均匀气隙

定子电枢内径与转子磁极极靴表面直径为同心圆,极靴表面到电枢表面之间的气隙长度δ为恒值,称为均匀气隙,如图1所示,由于极靴表面气隙磁导相等,永磁体提供的磁场在气隙中产生的磁感应分布规律B=f(x)是一个矩形波,如图2所示,均匀气隙中非正弦规律分布的磁感应B(x)含有较大的谐波分量。图3为一台2极、3kW均匀气隙的稀土永磁发电机样机的磁极结构截面示意图,磁极表面不带有软铁,由于定子冲片单边齿槽效应,使得齿和槽下的气隙磁导不一样,空载气隙磁场分布为锯齿形波,图4所示为利用示波器测出极弧系数αp分别为0、64和0、81时,样机的空载气隙磁场分布实际波形曲线,用波形畸变率测量仪测出电压波形正弦性畸变率Ku见表1。

图1图2

图3图4

2、2 非均匀气隙

转子磁极极靴表面到电枢表面之间的气隙长度不均匀,磁极中心处气隙长度最小,沿着磁极两边气隙长度δ(x)按一定规律连续增大,磁极两端气隙长度最大δmax,称为非均匀气隙。此时由于极靴表面气隙长度不相等,故气隙磁导也不相等。为了力求永磁体提供的磁场在气隙中分布规律B=f(x)接近于正弦形波,采用合适的非均匀气隙的转子磁极极靴形式,有利于减小谐波分量,改善永磁发电机的电压波形,降低电压波形正弦性畸变率Ku。

2、2、1 偏心圆弧形极靴

采用偏心圆弧形极靴,稀土永磁发电机转子磁极极靴表面为磁极直径DP与定子内径Di成偏心的偏心圆弧形结构,磁极中心处气隙长度最小为δ,磁极两端气隙长度最大δmax, 极靴偏心距H为;

(1)

极靴表面圆弧半径;(2)

由于非均匀气隙中极靴表面气隙磁导不相等,永磁体提供的磁场在气隙中产生的磁感应分布规律B=f(x)是一个接近于正弦形波,利用电励磁凸极发电机推荐的最佳气隙长度比系数 δmax÷δ=1、5, 图5所示为一台2极、3kW偏心圆弧形结构的稀土永磁发电机样机的磁极极靴截面示意图,磁极表面不带有软铁,图6所示为利用示波器测出极弧系数αp分别为0、64和0、81时,样机的空载气隙磁场实际波形曲线,用波形畸变率测量仪测出电压波形正弦性畸变率Ku见表1。

图5

图6

2、2、2 气隙长度按正弦规律变化

采用气隙长度按正弦规律变化的偏心圆弧形极靴,在磁极中心处气隙长度最小为δ,沿着磁极两边气隙长度按正弦规律变化,磁极两端气隙长度最大δmax,转子磁极极靴表面到电枢表面之间的气隙长度不均匀。

空载气隙磁场分布;

(3)

空载气隙磁场基波幅值;

(4)

把(4)代入(3)可以求出;

(5)

根据公式(5)计算,当极弧系数αp选0、64和0、81时, ,,这样δmax太大,根据电励磁凸极发电机推荐的最佳气隙长度比系数,选择δmax÷δ=1、5,当,,当,,取δmax=1、5δ,则气隙长度按下式规律变化;

(6)

当极弧系数αp选0、64和0、81时,磁极两端气隙长度分别为δmax=1、45δ和δmax= 1、48δ。此时非均匀气隙中正弦规律变化的磁感应B(x)波形如图7所示。一台2极、3kW稀土永磁发电机样机的磁极极靴表面结构与图5所示相似,磁极表面不带有软铁,利用示波器测出极弧系数αp为0、81时的空载气隙磁场实际波形曲线如图8所示,用波形畸变率测量仪测出电压波形正弦性畸变率Ku见表1。

2、3 不同设计方案性能分析

从不同设计方案样机的实测空载气隙磁场的波形图和实测数据表可以看出,稀土永磁发电机的空载气隙磁场的波形、电压波形正弦性畸变率以及稳态电压调整率都受到磁极极靴形状和极弧系数的影响。可以得出:

2、3、1当磁极极靴形状一样时,极弧系数αp为0、81时电压波形正弦性畸变率和稳态电压调整率比极弧系数αp为0、64时小;

2、3、2当极弧系数αp为一样时,非均匀气隙时的电压波形正弦性畸变率和稳态电压调整率比均匀气隙时小,表明非均匀气隙的磁极极靴形状优于均匀气隙的磁极极靴形状;2、3、3当气隙长度比系数 δmax/δ一样时,非均匀气隙的磁极极靴存在选取最佳的极弧系数的问题,比较电压波形正弦性畸变率和稳态电压调整率,由表1可知,气隙长度按公式(6)规律变化的样机与偏心圆弧形极靴比较接近。

3结束语

本文结合典型规格的稀土永磁凸极同步发电机样机的实测空载气隙磁场的波形和实测数据,来阐述稀土永磁凸极同步发电机极靴形状的设计,对空载气隙磁场的波形、电压波形正弦性畸变率以及稳态电压调整率的影响,由于永磁体励磁与电励磁的不同,决定了气隙磁场性质的不同,使得稀土永磁凸极同步发电机与电励磁凸极同步发电机的极靴形状设计存在着异同点,探讨稀土永磁凸极同步发电机极靴形状的优化设计,选择最佳系数,力求达到稀土永磁凸极同步发电机气隙分布最接近于正弦波形,有利于减小谐波分量,减小电压波形正弦性畸变率,以改善永磁发电机的电压波形。

参考文献:

[1] 唐任远、现代永磁电机理论于设计[M]、 北京:机械工业出版社,1997、

[2] 陈俊峰、永磁电机[M]、北京:机械工业出版社,1983、

[3] 汤、电机内的电磁场(第二版)[M]、北京,科学出版社,1998、

电磁波的实际应用篇7

【关键词】等离子体;HPM;传播特性;影响

一、引言

HPM作为一种特殊的电磁波，在其传播过程中要想提高其传播质量，满足其传播要求，就要对其概念和传播特性有全面深入的了解，并选择合适的载体进行传播。基于HPM电磁波的传播需要，等离子体对HPM传播具有较大的促进作用，从目前等离子体的发展来看，等离子体已经成为促进HPM传播的重要载体，在HPM传播过程中起到了积极的作用，保证了HPM的整体传播效果。为此，我们应对HPM和等离子体的特性有全面深入的了解，并做好HPM传播特性的研究工作。

二、HPM的定义和传播特性

电磁脉冲持续纳秒级的时间，―指单个脉冲中一个小脉冲的持续时间。

频谱范围从300MHZ到30GHZ―频谱主要分布在特高频（UHF）到超高频（SHF）间。

脉冲功率从100MW到10GW，或平均功率为1MW以上。―秒冲功率指辐射源的波峰脉冲，由于功率是功对时间的导数，且波峰处场强值很大、波峰的持续时间为一个点，所以，实际中的脉冲功率是对峰值的一个临域内的功率的平均。平均功率是一个小脉冲内的平均功率。但基本所有问题采用的功率均是脉冲功率。另外一个用功率电平定义功率的方法，以一毫瓦为零分贝的计数单位。

HPM的传播特性主要表现在以下几个方面：

1、HPM作为一种电磁波，在传播过程中容易受到周围环境的影响

从HPM的定义来看，HPM是电磁波的一种，在传播过程中，容易受到外界因素的影响，如果环境中存在干扰因素，将会导致HPM传播受到较大影响。因此，HPM对传播环境要求较高。

2、HPM对传播载体的要求较高

通过HPM的实际传播来看，HPM需要传播载体具有一定的传播能力，同时还需要传播载体能够在实际传播中减少其他干扰。由此可见，HPM对传播载体的要求相对较高，需要特殊的传播载体才能适应实际需求。

3、HPM的电磁脉冲频率与其他电磁波存在一定差异

电磁波在传播过程中不但容易受到环境影响，同时也会影响周边环境。但是HPM电磁脉冲在频率和功率方面都与其他电磁波存在一定的区别，因此，HPM电磁波作为一种特殊的电磁波，在传输过程中与其他电磁波存在一定差异。

由此可见，HPM作为一种特殊的电磁波，在整体传输上与其他电磁波存在明显差异，为了保证HPM能够提高传播质量，满足HPM的传播需要，我们应立足电磁波研究实际，重点研究HPM的传播特点，保证HPM的传播效果。

三、等离子体特性分析

等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量，其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本的参量。对于实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要是由电子、离子、中性粒子或粒子团组成的。因此，描述等离子体的密度参数和温度参数主要有：电子的密度ne和温度Te、离子的密度ni和温度Ti以及中性粒子的密度ng和温度Tg。在一般情况下，为了保证等离子体的宏观电中性，要求等离子体处在平衡状态时，电子密度近似地等于离子密度ne ni=n0。可以用参量“电离度”来描述等离子体的电离程度。低气压放电产生的等离子体是一个弱电离的等离子体对于实验室中采用低气压放电产生的等离子体，电子的温度Te约为10eV（1eV=11600K），远大于离子的温度Ti（只有数百K，基本上等于中性粒子的温度）。有时称这种等离子体为冷等离子体（Cold Plasma）。

等离子体作为当前一种特殊的传播载体，在电磁波传输中得到了全面应用，从等离子体的成分来看，等离子体主要在化学成分上与其他载体存在明显差别，同时在粒子密度和粒子温度等方面与其他载体存在一定的差别。因此，等离子体作为一种新型材料，在电磁波传输中得到了重要应用，不但提高了电磁波的传输效果，同时也减少了电磁波在传播过程中的损失，提高了电磁波的传输效果。对于HPM而言，等离子体起到了重要的保障作用，保证了HPM的传输效果。

等离子作为一种新型的传播介质，对HPM的传播起到了积极的促进作用，不但提高了HPM的传播效果，还解决了HPM传播过程中电磁波损失和干扰问题，满足了电磁波传播需要，为HPM传播提供了新的参考和帮助。

四、等离子体对HPM传播特性的影响

由于等离子体在化学成分、粒子密度以及粒子温度上都较其他介质有明显的优点，因此等离子体对HPM的传播起到了积极的促进作用。结合HPM在等离子体中的实际传播来看，等离子体对HPM传播特性的影响主要表现在以下几个方面：

1、等离子体改变了HPM的传播方式

等离子体的出现，为HPM提供了新的传播方式，从等离子体的化学成分和粒子特性来看，等离子体对HPM的传播起到了积极的促进，不但使HPM的传播方式得到了改变，还减少了HPM的传播损失，为HPM传播提供了有力的手段支撑，保证了HPM传播能够在传播方式上满足实际要求，为HPM传播提供了有力的手段支持。

2、等离子体提高了HPM的传播质量

由于等离子体在成分和粒子特性上不同于其他的载体，因此等离子体对HPM传播质量的提高提供了有力的支持，不但在传播形式上达到了HPM的要求，还在传播环境和载体强度上给与了充分的保证。由此以来对HPM的传播也形成了有力的促进，保证了HPM传播质量达到预期要求，确保了HPM的传播质量满足实际需要。

3、等离子体满足了HPM的传播需要

在HPM传播过程中，要想达到传播技术指标，就需要传播载体在载体成分、传播特性和传播方式上满足实际需要。通过对等离子体的分析，等离子体具有这样的特点，对满足HPM传播需要起到了积极的作用，保证了HPM的传播效果，给了BPM传播以新的手段，促进了HPM的发展，使HPM的发展质量得到全面提高。

五、结论

通过本文的分析可知，HPM作为一种特殊的电磁波，在传播过程中对传播介质和传播环境要求较高，等离子体由于在化学成分和粒子特性上有利于HPM的传播，因此等离子体成为促进HPM传播的重要手段，保证了HPM的传播质量。因此，我们应对等离子体的特性及其对HPM传播特性的影响进行深入研究，保证HPM传播取得积极效果。

参考文献

[1]莫锦军，刘少斌，袁乃昌、等离子体隐身机理研究[J]、南京：现代雷达，2012，5、

[2]В、Л、金兹堡、电磁波在等离子体中的传播[M]、北京：科学出版社，2012、

电磁波的实际应用篇8

各种形式的电磁干扰是影响电子设备电磁兼容性的主要因素，因此，它是电磁兼容性设计中需要研究的重要内容。

2－1内部干扰

内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰，包括以下几种。

（1）工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰；(与工作频率有关)

（2）信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰；

（3）设备或系统内部某些元件发热，影响元件本身或其它元件的稳定性造成的干扰；

（4）大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。

2－2外部干扰

外部干扰是指电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰，包括以下几种。

（1）外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统；

（2）外部大功率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统；

（3）空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰；

（4）工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰；

（5）由工业电网供电的设备和由电网电压通过电源变压器所产生的干扰。

3干扰的传递途径

当干扰源的频率较高、干扰信号的波长又比扰的对象结构尺寸小，或者干扰源与扰者之间的距离r>>λ／2π时，则干扰信号可以认为是辐射场，它以平面电磁波形式向外副射电磁场能量进入扰对象的通路。

（2）干扰信号以漏电和耦合形式，通过绝缘支承物等（包括空气）为媒介，经公共阻抗的耦合进入扰的线路、设备或系统。

如果干扰源的频率较低，干扰信号的波长λ比扰对象的结构尺寸长，或者干扰源与干扰对象之间的距离r<<λ／2π，则干扰源可以认为是似稳场，它以感应场形式进入扰对象的通路。

（3）干扰信号可以通过直接传导方式引入线路、设备或系统。

4电磁兼容性设计的基本原理

4－1接地

接地是电子设备的一个很重要问题。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。

因此，接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面，是电路或系统的基准电位，但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全，电子设备的机壳和机房的金属构件等，必须与大地相连接，而且接地电阻一般要很小，不能超过规定值。

电路的接地方式基本上有三类，即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中，只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。接地平面，可以是设备的底板，也可以是贯通整个系统的地导线，在比较大的系统中，还可以是设备的结构框架等等。混合接地是将那些只需高频接地点，利用旁路电容和接地平面连接起来。但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。

4－2屏面

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。

因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

屏蔽体材料选择的原则是：

（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率（高电导率）的金属材料中产生的涡流（P=I2R，电阻率越低（电导率越高），消耗的功率越大），形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。

（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。

（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

4－3其它抑制干扰方法

（1）滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显著地减小传导干扰的电平，因为干扰频谱成份不等

于有用信号的频率，滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力，从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。所以，采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合，或是增强接收设备的抗干扰能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开，消除电路之间的耦合，并避免干扰信号进入电路。对高频电路可采用两个电容器和一个电感器（高频扼流圈）组成的CLCMπ型滤波器。滤波器的种类很多，选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。

（2）正确选用无源元件

实用的无源元件并不是“理想”的，其特性与理想的特性是有差异的。实用的元件本身可能就是一个干扰源，因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

（3）电路技术

有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求，可以结合屏蔽，采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路，对地或对其它导线都具有相同的阻抗。其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。这时的干扰噪声是一个共态信号，可在负载上自行消失。另外，还可采用其它一些电路技术，例如接点网络，整形电路，积分电路和选通电路等等。总之，采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。

5电磁兼容性问题的规范和标准

干扰特别委员会（CISPR），主要研究无线电系统中干扰噪声的测量。1976年，CISPR开始制订电磁干扰的EMI标准。1900年10月在几经修订基础上公布再版标准，随后该委员会还与国际无线通信资询委员会一起审议，为电子产品电磁兼容性的检测制订数据要求及具体方法。制订了以信息技术装置噪声为对象的“工业、科学及医疗用无线电仪器的干扰特性允许值及其测量方法”（标准11号）；“车辆、机动船和火花点火发动驱动装置无线电干扰特性的测量方法及允许值”（标准12号）；“无线电和电视接收机的无线电干扰特性的测量方法及允许值”（标准13号）等。直至1992年中期，国际EMI标准才最终完善起来。CISPR推荐的容限已为世界上许多国家所采纳，并作为其国家条例的基础。

无线电发射机功率电平是影响周围无线电电子设备，产生干扰电平的一个重要因素。因此无线电发射机功率电平应该受到限制。例如，根据无线电通信咨询委员会357-1号建议，在卫星通信系统和地面微波中继通信线路共同使用的（5800～8100MHz）频段上，当给到天线上的功率不超过13dBW时，应该限制微波中继通信线路的发射机有效辐射功率（即发射机功率和天线增益的乘积）数值为55dBW。建议同时限制卫星通信的地面站的功率及通信卫星辐射功率通量密度。许多其它的无线电业务，例如业余无线电爱好者的，移动通信系统等的发射机功率的最大值也应该受到限制。

频率规划在全国和全世界范围内已被广泛采用，是提高射频资源利用率的一种途径，也是保证无线电电子设备电磁兼容性的重要措施之一。因此应严格按照国际协议（无线电频率分配表）和全国文件，实行国家、地区的频带划分和业务之间的频带分配。根据频率—空间分配的原理进行无线频道分配。频率规划必须保证每个无线电电子设备干扰电平最小，或消除干扰，由国家无线电管理委员会负责协调。

近年来，我国许多部门都在开展电磁兼容性的试验研究和有关技术标准的制定工作，制定了一系列标准和规范。例如，国家标准GB3907-83为工业无线电干扰基本测量方法；GB4824、1-84为工业、科学和医疗射频设备无线电干扰允许值；GB6279-86为车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置无线电特性测量方法及允许值等。国家无线电管理委员会对工、科、医等电子设备的使用频率、带宽和最大辐射场强都作出了具体规定。这对保证电子设备的正常工作和人民的正常生活以及促进现代科学技术更迅速发展，都起了重要的作用。

6一些典型电磁兼容性问题的解决

由于电子技术在各行各业中的广泛应用，在人类活动的空间无处不充斥着电磁波，因此，电子设备不解决电磁波干扰问题，就不能兼容工作。在实际应用中，人们在研究抗干扰技术方面也积累了大量的经验，不断地研究出许多实用的方法来消除电磁干扰。

实验发现汽车工作时，电磁干扰相当突出，严重时会损坏电子元器件。因此，汽车电子设备的电磁环境最为恶劣，汽车电子设备的电磁兼容性问题也特别受到人们的重视。汽车点火所产生的高频辐射最为突出。日本和美国等先进国家的环保部门为防止汽车电气噪声对环境的污染，规定只能使用带阻尼（如碳芯）的屏蔽线作为点火线，实践表明这是很有效的措施。

为了解决微电技术，尤其是计算机在汽车上的应用和推广，根据需要和实际要求，可以设计出效果良好的滤波电路，置于前级可使大多数因传导而进入系统的干扰噪声消除在电路系统的入口处；可以设置隔离电路，如变压器隔离和光电隔离等解决通过电源线、信号线和地线进入电路的传导干扰，同时阻止因公共阻抗、长线传输而引起的干扰；也可以设置能量吸收回路，从而减少电路、器件吸收的噪声能量；或通过选择元器件和合理安排电路系统，使干扰的影响减小。

微机设备的软件抗干扰主要是稳定内存数据和保证程序指针。微机是一个可编程控制装置，软件可以支持和加强硬件的抗干扰能力。如果微机系统中随机内存RAM主要用于测量和控制时数据的暂时存放，内存空间较小，对存放的数据而言，若将采集到的几组数据求平均值作为采样结果，可避免在采集时因干扰而破坏了数据的真实性；如果存放在随机内存中的数据因干扰而丢失或者数据发生变化，可以在随机内存区设置检验标志；为了减少干扰对随机内存区的破坏，可在随机存储器芯片的写信号线上加触发装置，只有在CPU写数据时才发。软件抗干扰的措施也很多，如数字滤波程序、抗窄脉冲的延时程序、逻辑状态的真伪判别等。有时候，必须采用软件和硬件相结合的办法才能抑制干扰，常用的办法是设置一个定时器，从而保护程序正常运行。

近年来，电子仪器向着“轻、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向发展。塑料机箱、塑料部件或面板广泛地应用于电子仪器上，于是外界电磁波很容易穿透外壳或面板，对仪器的正常工作产生有害的干扰，而仪器所产生的电磁波，也非常容易辐射到周围空间，影响其它电子仪器的正常工作。为了使这种电子仪器能满足电磁兼容性要求，人们在实践中，研究出塑料金属化处理的工艺方法，如溅射镀锌、真空镀（AL）、电镀或化学镀铜、粘贴金属箔（Cu或AL）和涂覆导电涂料等。经过金属化处理之后，使完全绝缘的塑料表面或塑料本身（导电塑料）具有金属那样反射（如手机）。吸收、传导和衰减电磁波的特性，从而起到屏蔽电磁波干扰的作用。实际应用中，采用导电涂料作屏蔽涂层，性能优良而且价格适宜。在需要屏蔽的地方，做成一个封闭的导电壳体并接地，把内外两种不同的电磁波隔离开。实践表明，若屏蔽材料能达到（30～40）dB以上衰减量的屏蔽效果时，就是实用、可行的。

由于电子技术应用广泛，而且各种干扰设备的辐射很复杂，要完全消除电磁干扰是不可能的。但是，根据电磁兼容性原理，可以采取许多技术措施减小电磁干扰，使电磁干扰控制到一定范围内，从而保证系统或设备的兼容性，例如，通信系统最初设计时，就应该严格进行现场电波测试，有针对性地选择频率及极化方式，避开雷达、移动通信等杂波干扰；高压线选择路径时，应尽量绕开无线电台（站）或充分利用接收地段的地形、地物屏蔽；接收设备与工业干扰源设备适当配置，使接收设备与各种工业干扰源离开一定距离；在微波通信电路设计中，为了减少干扰，可采用天线高低站方式调整微波电路反射点，并利用山头阻挡反射波，使之不能对直射波形成干扰。另外，微波铁塔是独立的高大建筑物，应采用完善的接地、屏蔽等避雷措施。