电磁干扰和空间混叠效应

2023-11-08

电磁干扰

定义
电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音,EMI通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生。

种类
电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference),有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。

干扰源的分类
1、一般说来电磁干扰源分为两大类:自然干扰源和人为干扰源。
自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。人为干扰源是由机电或其他人工装置产生电磁能量干扰,其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置,如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备,称为有意发射干扰源。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射,如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。因此这部分又成为无意发射干扰源。

2、从电磁干扰属性来分,可以分为功能型干扰源和非功能性干扰源。
功能性干扰源系指设备实现功能过程中造成对其他设备的直接干扰;非功能性干扰源是指用电装置在实现自身功能的同时伴随产生或附加产生的副作用,如开关闭合或切断产生的电弧放电干扰。

3、从电磁干扰信号频谱宽度,可以分为宽带干扰源和窄带干扰源。
他们是相对于指定感受器的带宽大或小来加以区别的。干扰信号的带宽大于指定感受器带宽的成为宽带干扰,反之称为窄带干扰源。

4、从干扰信号的频率范围来分
可以把干扰源分为工频与音频干扰源(50Hz及其谐波)、甚低频干扰源(30Hz以下)、载频干扰源(10kHz300kHz)、射频及视频干扰源(300kHz)、微波干扰源(300MHz100GHz)

途径
电磁干扰传播途径一般也分为两种:即传导耦合方式和辐射耦合方式。
传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接,干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器,发生干扰现象。这个传输电路可包括导线,设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件等。
辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播,干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种:1. 甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受,称为天线对天线耦合;2. 空间电磁场经导线感应而耦合,称为场对线的耦合;3.两根平行导线之间的高频信号感应,称为线对线的感应耦合

混叠

混叠定义
当采样频率设置不合理时,即采样频率低于2倍的信号频率时,会导致原本的高频信号被采样成低频信号。如下图所示,红色信号是原始的高频信号,但是由于采样频率不满足采样定理的要求,导致实际采样点如图中蓝色实心点所示,将这些蓝色实际采样点连成曲线,可以明显地看出这是一个低频信号。在图示的时间长度内,原始红色信号有18个周期,但采样后的蓝色信号只有2个周期。也就是采样后的信号频率成分为原始信号频率成分的1/9,这就是所谓的混叠:高频混叠成低频了。对连续信号进行等时间采样时,如果采样频率不满足采样定理,采样后的信号频率就会发生混叠,即高于奈奎斯特频率(采样频率的一半)的频率成分将被重构成低于奈奎斯特频率的信号。这种频谱的重叠导致的失真称为混叠,也就是高频信号被混叠成了低频信号。

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