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淺析頻譜利用及潛在的干擾

作者: 時間:2012-07-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

日常生活中常用的頻率范圍,包括交流電源頻率、音頻、長、中、短波收音機占有的頻段、調(diào)頻及電視廣播、蜂窩電話常用的900MHz 及1.8GHz。但實際的遠比這擁擠得多,9KHz 以上的頻段幾乎都被用于特定的場合。隨著微波技術(shù)廣泛應(yīng)用于日常生活,該圖中所示的頻率也很快將擴展至10GHz(甚至100GHz)。圖15 在圖14 上覆蓋了一些大家不太熟悉的,這些是普通電氣及電子設(shè)備所發(fā)射的。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/190086.htm

圖 15 疊加我們產(chǎn)生的后的頻譜
交流電源整流器件在基頻至相當高的諧波頻率范圍內(nèi)均可發(fā)射開關(guān)噪聲,具體情況取決于這些器件的功率。5 千伏安左右的電源(線性或開關(guān)模式)由于其50 或60Hz 橋式整流所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲,通常在數(shù)MHz 頻率以下不能滿足傳導發(fā)射的限制要求??煽毓柚绷麟姍C驅(qū)動裝置及交流移相控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲也大致如此。這些噪聲極易中長波和部分短波廣播。
開關(guān)電源的工作基頻一般在2kHz 至500kHz 之間。開關(guān)電源在其工作頻率1000 倍的頻率處仍具有很強的發(fā)射是常見的。圖15 給出了個人計算機中常用的頻率為70kHz 的開關(guān)電源的發(fā)射頻譜。這將包括調(diào)頻廣播在內(nèi)的廣播通信。圖15 中還給出了由16MHz 時鐘微處理器或微控制器產(chǎn)生的典型發(fā)射頻譜。這些器件的發(fā)射通常會在200MHz 甚至更高的頻率超過發(fā)射極限值。目前,由于個人計算機采用400MHz 甚至1GHz 以上的時鐘頻率,因此數(shù)字技術(shù)必然會對高端頻譜產(chǎn)生干擾。
之所以會發(fā)生以上各種現(xiàn)象,是因為所有導體都是天線。它們把傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)變成電磁場,然后泄漏到廣闊的環(huán)境中。同時,它們也能把其周圍的電磁場轉(zhuǎn)變成傳導電信號。這是放之四海而皆準的真理。因此,導體是信號產(chǎn)生輻射發(fā)射的主要原因,也是外來場使信號受到污染的原因(敏感度和抗擾度)。

2.2 導體的泄漏與天線效應(yīng)
電場(E)由導體上的電壓產(chǎn)生,磁場(M)由環(huán)路中流動的電流產(chǎn)生。導體上的各種電信號均可產(chǎn)生磁場和電場,因此,所有導體都可將其上的電信號泄漏至外部環(huán)境中,同時也將外部場導入信號中。

在遠大于所關(guān)心頻率的波長(λ)的1/6 處,電場和磁場匯合成包含電場和磁場的完整電磁場(平面波)。例如:對于30MHz,平面波的轉(zhuǎn)折點在1.5m;對于300MHz,平面波的轉(zhuǎn)折點在150m;對于900MHz,平面波的轉(zhuǎn)折點在50m。因此隨著頻率的增加,僅僅把導體視為電場或磁場的發(fā)射和接收器是不夠的,如圖16 示。

隨頻率增加的另一個效應(yīng)是:當波長(λ)與導體的長度比擬時,會發(fā)生諧振。這時信號信號幾乎可以 100%轉(zhuǎn)換成電磁場(或反之)。例如,標準的振子天線僅是一段導線,但當其長度為信號波長的1/4 時,便是一個將信號轉(zhuǎn)變成場的極好的轉(zhuǎn)換器。雖然這是一個很簡單的事實,但對于使用電纜及連接器的技術(shù)人員而言,認識到所有的導體都是諧振天線這一點很重要。顯然,我們希望它們都是效率很低的天線。如果假定導體是一個振子天線(很適合我們的目的),我們就可以利用圖17 來幫助我們分析。

圖 17 電纜長度與天線效率


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