emÜ mõiste häiringu- ja müraallikad emÜ testimine emÜ ...vkravets/emc/emu1.pdfreference: ieee...

● EMÜ mõiste● Häiringu- ja müraallikad● EMÜ testimine● EMÜ sidetehnikas

Ajalugu

1920/1930 - esimesed raadiosaatejaamad

Tehnilised komiteed(National Electrical Manufactures Association (USA)National Electric Light Association (USA))

1933 –International Special Committee on Radio Interference(CISPR – Comite International Special desPerturbations Radioelectrique)(International Electrotechnical Commission (IEC) jaInternational Union of Broadcasting koostöö tulemus)

● 1940 – raadiomüra mõõtemeetodite Raport (USA)

● 1934 – 1939 CISPR Rapordid RI 1-8

● Raadiomüra mõõturite spetsifikatsioonid 0,15 – 18 Mhz

● Raadiosignaalide ja raadiomüra praktilised mõõtmised

● Juhitud raadiomüra möötemeetodite arendamine 160 – 1605 kHz

● Mõõteaparatuuri disain ja tootmine

● 1946 – Joint Army-Navy Specification JAN-I-225 C 63.1 (USA)Raadio interferentsi mõõtemeetodid kuni 20MHz1963 – C 63.2 kuni 30MHz1964 – C 63.3 kuni 1000MHz

● 1967 – MIL-STD-462 „ Measurement of EMI characteristics“

● 1968 – MIL-STD-461 „Electromagnetic emission and susceptibility requirements for the control of electromagnetic interference“

● 1967 – CISPR-4 „Measuring set specifications for the frequency range 300-1000MHz“CISPR-5 „Radio interference measuring apparatus having detectors other than quasi-peak“

Rahvuslikud ja rahvusvahelised organisatsioonid

● Saksamaa – Federal Communication Commission, Fernmelde Technisches Zentralamt (FTZ)

● Inglismaa – British Standards Institution

● Jaapan – Voluntary Control Council for Interference (VCCI)

● USA – National Aeronautics and Space Administration (NASA)National Telecommunication and Information Agency (NTIA)

● RahvusvahelisedInternational Civil Aviation Organization (ICAO)International Maritime Consultative Organization (IMCO)European Standards Commitee for Electrical Products (CENELEC – Comite European de Normalization Electrotechniques)

EMI liikumine

Elektrivälja tugevus kõrgepingeliini all

EMI näited

● Lülitud

● Analoogtelefonijaamad

● Raadioastronoomia

● Elavad organismid

● Lennundus

Näited

Mittelineaarsus

V v=∑k=1

n

ak V sk t

V st ={V 0cos ωt V N t }

V v t =∑k=1

2

ak {V 0cos ωt V N t }k

=a1 {V 0cos ωt V N t }a2 {V 0cos ωtV N t }2

=12

a2 V 02

12

a2 V 02cos 2ωt a1V 0cos ωt

2a2V 0 V N t cos ωt a2 V N2 t a1V N t

Sidestus

V 1=R1 jωL1 I 1− jωMI 2

0=− jωMI 1R2iωL2 I 2

I 2=V 1jωM

R1 jωL1R2 jωL2ω2 M 2

V 2=I 2 R2=V 1

jωMR2

ω2M 2

−L1 L2 jωL1 R2L2 R1R1 R2

kui R1≫ωL1 ja R2≫ωL2 ,

siisV 2ms=V 1

iωMR2

R1 R2

kui ωL1≫R1 ja ωL2≫R2 ,

siis V 2ks=V 1

MR2

jωL1 L2−M 2

Terminoloogia

● Elektromagnetiline ühilduvus (EMÜ) on aparatuuri võime toimida rahuldavalt elektromagnetilises keskkonnas, tekitamata elektromagnetilisi häireid teisele selles keskkonnas asuvale seadmele

● Elektromagnetiline interferents (EMI) on elektromagnetilise häringuga põhjustatud aparatuuri jõudluse degradeerumine

● Elektromagnetiline häiringutundlikkus on aparatuuri võimetus töötada ilma jõudluse degradeerumiseta elektromagenetilise häiringu olemasolul

● Elektromagnetiline immuunsus on aparatuuri suutlikkus töötada ilma jõudluse degradeerumiseta elektromagnetilise häiringu olemasolul

Soojusmüra

U n=4kTΔfR

I n= 4kTΔfR

k=1,38⋅10−23 [J /○ K ]

Kus:k – Boltzmani konstant

T-absoluutne temperatuur∆f – sagedusribaR – oomiline takistus

Kahe takisti paralleelühenduse korral:

P12=I n12 R2=

Un12

R1R22 R2

P21=I n22 R1=

U n22

R1R22 R1

Un12 =4kTΔfR1

U n22=4kTΔfR2

Soojusmüra

U n=4kTΔfR

I n= 4kTΔfR

k=1,38⋅10−23 [J /○ K ]

Kus:k – Boltzmani konstant

T-absoluutne temperatuur∆f – sagedusribaR – oomiline takistus

Kahe takisti paralleelühenduse korral:

P12=I n12 R2=

Un12

R1R22 R2

P21=I n22 R1=

U n22

R1R22 R1

Un12 =4kTΔfR1

U n22=4kTΔfR2

kuna

siis

P12=P21=4kTΔfR1 R2

R1R22

kui R1=R2

siis Pn=kTΔf ,[W ]

toatemperatuuril:

4⋅10−21[W /Hz ]=−174 [dBm /Hz]

=−121 [dBm/200kHz ]=−113 [dBm /1,25 MHz ]=−107 [dBm /5MHz]

Reference:RONALD B. STANDLER. Transients on the Mains in a Residential Environment.IEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, VOL. 31, NO. 2, MAY 1989

NäideNäideNäideNäideNäideNäide

E=−dl2πε0

1

c2 D

∂ i∂ t

=2

2π×1

36π×10−9

×1

3×108

2×1

200×103×100×103

0,5×10−3

= 4×10−4V /m

P=E2

η0

×Ae

=4×10−42×1

120π= 0,42 nW=−63,8dBm

Elektrostaatiline läbilöök

asbestatsetaatklaasnailonvillkarusnahksiidpaberpolüuretaanteraspolüesterpolüetüleenteflon


A t =1943 e−t /2,2−e−t /2

857e−t /22−e−t /20


Reference: IEEE Std C62.47-1992 IEEE Guide on Electrostatic Discharge(ESD): Characterization of the ESD Environment

Elektrivälja tugevus eluruumides

Elektrivälja tugevus

Magnetvoo tihedus

● Müra lülitites

● Mittelineaarsus ahelates

● Intermodulatsioon

● Läbikoste

Müra lülitites

Müra lülitites

f d=1

2πLg Cl

f d1=1

2π Ll C l

Müra lülitites

Reference: KEIICHI UCHIMURA, „Electromagnetic Interference from Discharge Phenomena of Electric Contacts“, IEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, VOL 32, NO 2. MAY 1990

Mittelineaarsus

f θ=I 0cosθ−cosθ0

I m=I 01−cosθ0

f θ=I m

cosθ−cosθ0

1−cosθ0

I dc=I m

π[sinθ 0−θ0cosθ0

1−cosθ0

] I f=I m

π[θ0−sinθ0cosθ0

1−cosθ0

]

I n=I m

π 1−cosθ0×[

sin n1θ0

n1

sin n−1θ0

n−1−

2cosθ0sin nθ0

n]

Mittelineaarsus

GSM900: 890MHz – 915MHz (TR); 935MHz – 960MHz (TJ). Kanalid 1-124 TR sagedus = 890,2+0,2(n-1)MHz . TJ sagedus = TR sagedus + 45MHz

DCS1800: 1710MHz – 1785MHz (TR); 1805MHz – 1880MHz (TJ). Kanalid 512 – 851. TR sagedus = 1710,2+0,2(n-512)MHz . TJ sagedus = TR sagedus + 95MHz

Intermodulatsioon

● Intermodulatsioon

● Ristmodulatsioon

● Passiivne intermodulatsioon

Passiivne intermodulatsioon

GSM900: 890MHz – 915MHz (TR); 935MHz – 960MHz (TJ). Kanalid 1-124 TR sagedus = 890,2+0,2(n-1)MHz . TJ sagedus = TR sagedus + 45MHz

DCS1800: 1710MHz – 1785MHz (TR); 1805MHz – 1880MHz (TJ). Kanalid 512 – 851. TR sagedus = 1710,2+0,2(n-512)MHz . TJ sagedus = TR sagedus + 95MHz

Läbikoste

V out=RL

R2RL

Lm

di1

dt

RL R2

R2RL

Cm

dv 1

dt

=RL

R2RL

Lm1R1

dv1

dt

RL R2

R2RL

Cm

dv 1

dt

Statistilised mudelid

F1iaλA=e−A A ∑m=0

∞ A Am

m!exp −σ mA

2 a2 λ2

2 ,kus

a2=[2Ω2A 1Г ' A]−1

2σmA2=

mA A

Г 'A / 1Г ' A

Г ' A=σG2 /Ω2A

Karakteristikfunktsioon:


,kus

Jaotusseadus:

P1 εε0=e−A A ∑m=0

∞ A Am

m!exp

−ε02

2σmA2

ε=E

2Ω2A1Г 'A

ε 0=E0

2Ω2A1Г 'A


Reference:DAVID MIDDLETON, Statistical-Physical Models of Electromagnetic InterferenceIEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, VOL. EMC-19, NO. 3, AUGUST1977

Jaotusseadus:


Tõenäosusetiheduse funktsioon:

w1ε A=e−A A ∑m=0

∞ A Am

m!

[exp −ε2/2σmA

2]ε

σmA2

Varjestamine

Varjestamine

[ ]KE

EdBneeldE

= 20 0

1

lg

[ ]KH

HdBneeldH

= 20 0

1

lg

Varjestamine

[ ]KE

EdBneeldE

= 20 0

1

lg

[ ]KH

HdBneeldH

= 20 0

1

lg

kus E0 - varjele langeva elektrivälja tugevus;E1 - varjest läbiva elektrivälja tugevus;H0 - varjele langeva magnetvälja tugevus;H1 - varjest läbiva magnetvälja tugevus.

Varjestamine

E E e

H H e

t

t

1 0

1 0

==

−

−

/

/ ,

δ

δ [ ] [ ]δω µ σ µ σ

= =2 66

a a r

mf

mm .

[ ]µ µ µ µ πa r r H m= = ⋅ −0

74 10 /

[ ]σ σ σ σr Cu mS m= = ⋅/ / . /582 107

- absoluutne magnetiline läbitavus

- suhteline juhitavus

Ag Cu Al Au Ni Sn Fe Pbσ r

1.05 1.0 0.61 0.7 0.2 0.15 0.1 0.08

µ r1 1 1 1 1 1 1000 1

Varjestamine

[ ]Kt

et

dBneeld = =20 8 69δ δ

lg . K t fneeld a r= 0131. µ σvõi

Varjestamine

Γ ΓE H

z z

z z

z z

z z' '=

−+

=−+

1 2

2 1

2 1

2 1

ja

E E H Hp E p H= =Γ Γ' '

0 0ja

( )( )

E E E E

H H H H

p E

p H

1 0 0

1 0 0

1

1

= − = −

= − = −

Γ

Γ

'

'

Varjestamine

Γ ΓE H

z z

z z

z z

z z'' ''=

−+

=−+

2 1

2 1

1 2

2 1

ja

E E H Hp E p H2 1 2 1= =Γ Γ'' ''ja

( ) ( )( ) ( )

E E E E E E

H H H H H H

p E E E

p H H H

2 1 2 1 1 0

2 1 2 1 1 0

1 1

1 1

= − = − = − −

= − = − = − −

Γ Γ Γ

Γ Γ Γ

'' ' ''

'' ' ''

( ) ( )E Ez z

z zH H

z z

z z2 0

1 2

1 2

2 2 0

1 2

1 2

2

4 4=

+=

+ja

( )K

E

E

z z

z zpeegelE= =

+0

2

1 2

2

1 24

( )K

H

H

z z

z zpeegelH= =

+0

2

1 2

2

1 24

Varjestamine

kui z1 >> z2 siis Kz

zpeegel = 1

24

[ ]Kz

zdBpeegel

v

= 204

lg

kui z z E H= = =0 120/ π zv

a=ω µ

σja

( ) [ ]Kz

f dBpeegel

v

r= = −2094 25

168 10lg.

lg /µ σsiis

Varjestamine

Varjestamine

Kui r << λ π/ 2

siis

[ ]Kr z

dBpeegelEa v

= 201

8lg

π ε

[ ]Kf r

z z

frdBpeegelE

a

v v

r

r

= =⋅

= +−

202

420

196 1014 6 10

6 2

lg lg.

. lgπ µ σ

µ

zf rE

a

=1

2π ε z f rH a= 2π µja

Varjestamine

Varjestamine

Multipeegelduakaod:

( ) [ ]K e dBmp

t= − −20 1 2lg /δ

Mahtuvuslik sidestus


( )[ ]( )U

j C C C

j R C CUm =

+

+ +⋅

ω

ω12 12 23

12 23

11

/

/

( )Rj C C

<<+

1

12 23ωkui

siis U j RC Um = ω 12 1

kui( )R

j C C>>

+1

12 23ω

siis UC

C CUm =

+12

12 231


R=∞Kui

siis UC

C CUE

E

E E

=+

⋅1

1 31

Kuna I C2 E=0

siis U Um E= Um=U E=0

UC

C C CUm

E

=+ +

⋅12

12 23 21

( )Rj C C C E

<<+ +

1

12 23 2ωKuna reeglina

siis Um = j RC Uω 12 1

Induktiivne sidestus


Ut

B SmS

= − ⋅∫∂∂

∂

U j BSm = ω θcos


U j MI Mi

tm = =ω∂∂1

1


U j M IE E= ω 1 1

LIE

E

=Φ

MIE

=Φ

M LE=


U j MIm E= ω

IU

L j R LE

E

E E E

= ⋅+

1

ω /

Uj

j R LUm

E EE=

+⋅

ωω /


Uj

j R LUm

E EE=

+⋅

ωω /


I IE1 = ( )0 1= + −I j L R I j ME E Eω ω M LE=kus

I Ij

j R LI

j

jEE E l

=+

=+1 1

ωω

ωω ω/

emÜ mõiste häiringu- ja müraallikad emÜ testimine emÜ ...vkravets/emc/emu1.pdfreference: ieee...

Documents