《电磁场与电磁兼容》期末试卷10-11-2-B答案解读

1北京交通大学考试试题课程名称:《电磁场与电磁兼容》2010年-2011年度第二学期B卷(请考生注意:本试卷共有九道大题一、在抗扰度测试项目中,浪涌、电快速脉冲群、静电放电、射频辐射场、射频感应的传导骚扰主要是模拟现实生活中什么样的骚扰?(6分答:浪涌测试模拟感应雷击及电源系统的开关操作在电源线或信号线上产生的骚扰。电快速脉冲群模拟接感性负载的机械开关动作时产生的骚扰。静电放电测试模拟人体对设备的静电放电。射频辐射场测试模拟高频(=80MHz电磁场骚扰。射频场感应的传导骚扰测试模拟低频(=80MHz电磁场在设备电缆上感应的共模骚扰。二、请写出传输线的工作状态及其条件?(6分答:当传输线终端短路、开路、或接纯电抗性负载时,呈现纯驻波状态。当传输线特性阻抗与终端负载相同时,呈现行波状态。上述情况外,呈现混合波状态。三、电磁兼容滤波器有什么特点?如何正确安装电源滤波器?请画出安装示意图(8分答:电磁兼容滤波器通常为低通滤波器。安装时,1滤波器位于电源线进入机壳处,并与机壳360度焊接,或使用电磁密封衬垫;2滤波器的输入和输出分别在机箱金属面板的两侧,利用机箱的金属面板将滤波器的输入端和输出端隔离开;3滤波器外壳与机壳保持良好导电接触,所在学院………………班级………………姓名………………学号………………2同时接地线尽量短。四、接地有哪几方式?各有什么优缺点?(8分答:接地分串联单点接地、并联单点接地、多点接地和混合接地。串联单点接地简单,但存在共地线阻抗干扰。不适合大功率及小功率电路间的地线连接,以及高频电路。并联单点接地可以克服共地线阻抗干扰,但接地线过长,容易产生较高的接地阻抗。不适合高频电路。多点接地地线短,高频阻抗小,适合高频,同时避免无公共阻抗耦合。但容易形成地环路,可以辐射或耦合低频电磁骚扰。混合接地适用于复杂系统,可以针对系统内各部分工作特点,选择合适的接地方式。如低频电路可选择串联或并联单点接地,高频电路单元则应选择多点接地。五、考虑一根无耗传输线,(1当负载阻抗为Ω-=3040(jZL时,要使线上的电压驻波比最小,则传输线的特性阻抗应为多少?(2求出最小的电压驻波比及相应的电压反射系数。(12分解:(10ZZZZlll+-=Γ||1||1llVSWRΓ-Γ+=3当lΓ最小时,VSWR最小90040(90040(3040(3040(202000+++-=-+--=ΓZZjZjZl当090040(90040(,2020=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-ZZ时,lΓ最小,VSWR也最小。求得Ω=500Z(2Ω=500Z时,jjl3931---=Γ31=Γl2||1||1min=Γ-Γ+=llVSWR六、设发射半波偶极子由150MHz、100V(峰值、50Ω的信号源激励,接收半波偶极子天线距离发射偶极子1000m,两天线在最大接收方向上相互平行排列。求接收天线的最大接收功率,并估算接收天线在150MHz的天线系数。(15分解:半波偶极子天线的输入阻抗73.1+j42.5Ω,忽略天线损耗,发射天线的辐射功率为24.1(W3.17501.73100(212/22=+==AmTRIP已知,半波偶极子天线的增益为2.15dB,接收天线所在位置的电场为m/mV...d60PGE748100064112460=⨯⨯==根据Friis传输方程,则接收天线匹配负载所接收到的平均功率W...P.(..d4GGPPR2RTTRμππλ6411241081610816100042641641882=⨯⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=--天线系数是电场场强与在50Ω负载上电压之间的换算系数,4m/dB...lgVElgm/dB(AFV..PVR7140197482020100195010645036===⨯=⨯⨯==--七、用0.5mm厚的黄铜制成的屏蔽体(0.26,1rrσμ==来屏蔽某一高阻抗骚扰源,屏蔽体距离被屏蔽的骚扰源1m,求该屏蔽体对骚扰源发射的100kHz、30MHz和2GHz的电磁波的屏蔽效能。并请说明相应的屏蔽原理。(20分解:d=1m,100KHz时,m3100KHz103⨯=λπλ2d铜板在源的近场对于电场为主(高阻抗场的近场,反射损耗dB8.165dfulog(107.321dB(23rr≈+=σR吸收损耗dB56.1026.01005.031.1fub31.1dB(5rr≈⨯⨯⨯==σA总的屏蔽效能SE=A+R=176.4dB30MHz时,m10=30MHzλπλ2d铜板在源的近场对于电场dB91dfulog(107.321dB(23rr≈+=σR吸收损耗dB183dB(≈A总的屏蔽效能SE=A+R=274dB2GHz时,m50.12GHz=λπλ2d铜板在源的远场,铜板处的电磁波为平面波。反射损耗dB69fulog(10168dB(rr≈+=σR吸收损耗dB1493dB(≈A总的屏蔽效能SE=A+R=1562dB5八、一台个人计算机连有一条长度为2m的打印机电缆,而另一端悬空(未接打印机。如果将该电缆看作是一条单极天线,其与计算机的金属外壳(接地平面之间存在一个幅度为1mA,频率为3.75MHz的噪声,求3米测量距离处的最大辐射发射。可以采取哪些措施降低该电缆上的辐射发射?(15分解:λ=10*30/3.75=80mLλ/4,可以将该电缆看成短电偶极子天线。在自由空间其最大辐射场强35322rlf6-3-7c-710.71010I102E⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=ππ得m/mV71E.5=考虑地面反射,最大辐射m/mV14.3Emax=可以通过缩短电缆长度,降低骚扰频率的方法降低辐射发射。