Transcript EMC基本单位及常用计算

EMC基本单位及常用计算
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1
EMC培训讲座系列
1 测量单位
在电磁兼容（EMC）测量中常用不同的量纲，单位也不尽相同。
1.1 功率 P
功率的基本单位为瓦（W），即焦耳/秒（J/s）。EMC测量中常用分贝（dB）为单
位。
PdB  10 lg
P2
P1
dB 是两个量比值，无量纲。
测量单位
dBW:
以带有功率量纲的dB表示 P2，即以1W为0dB：
PdBW  10 lg
天 线
PW
1W
dBmW:若以1mW为0dB，则此时的P2亦应以mW为单位，即：
PdBm  10lg
显然：
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0dBm
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PmW
1mW
103 W
 10 lg
 30dBW
1mW
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1.2 电压 U
对于纯阻性负载，
U2
P
R
以dB表示为：
PdBW
测量单位
P2
U 22 / R 2
U
R
 10lg
 10lg 2
 20lg 2  10lg 2
P1
U1 / R1
U1
R1
上式中右端第一项即为电压的分贝值。用V做单位时，
U dBV  20lg
天 线
U V
U2
 20lg
U1
1
显然：
106 V
0dBV  20lg
 120dBV
1V
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1.3电流 I
对于纯阻性负载，
P  I2R
以dB表示为：
PdBW
测量单位
P2
I 22 R 2
I
R
 10 lg
 10 lg 2
 20 lg 2  10 lg 2
P1
I1
R1
I1 R 1
上式中右端第一项即为电流分贝值。用A单位时，
I dBA
天 线
I A
I2
 20 lg  20 lg
I1
1A
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1.4 功 率 密 度 S
物理意义：在微波波段，常用空间的功率密度S来表示电磁场强度，
因为在微波波段，测量功率比电压容易，也更具有实际意义。
单位： W/m2，mW/cm2或者 W/cm2。
测量单位
换算关系：
1 W/m2 = 10-1mW/cm2 = 102W/cm2
显然，
天 线
0dB(W/m2) = 10dB(mW/cm2) = -20dB(W/cm2)
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1.5 磁 场 强 度 H
H A/m 
E V /m
Z
用分贝表示：
H dB ( A / m )  E dB ( V / m )  20 lg Z 
测量单位
当 Z= 120 时：
H dB ( A / m )  E dB ( V / m )  51.5dB
天 线
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1.6 磁通密度 B
磁通密度的基本单位为特斯拉（T），定义为：
1T = 1 Wb/m2
BT = HA/m
 ：介质的绝对导磁率，H/m,在真空中 0 = 410-7(H/m)；
如磁通密度用T做单位，在真空中：
测量单位
BT  0.4HA / m  1.26HA / m
用分贝表示：
BdBT  20lg BT  20lg 0  20lg HA / m  HdB( A / m) 118dB
天 线
BdBT  HdB( A / m) 118dB
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
2 .1 天线系数 AF的计算
由：
测量单位
V
Pout  L
Z
Pout  Pd Ae
G r 2
Ae 
4
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9.73
 Gr
用dB表示： AF  19.8  20lg( )  10lg(G r )
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
E
VL
当Z为50欧姆时，直接计算AF得到： AF 
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
VL2
E 2 G r 2


Z 120 4
E2
Pd 
120
因为： AF 
天 线
2
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m 
1
E
480 2

VL
Z2G r
2.2 发射天线系数TAF的计算
由：
测量单位

Pd 
Pt G t
4r 2
V2
Pt 
R

V 2G t
E2

4r 2 R 120
E2
Pd 
120
因为： TAF 
E
V
当Z为50欧姆时，直接计算AF得到：
AF 
1
0.6G t
r
用dB表示：
天 线
TAF Gt (dB)  2.22  20lg(rm )
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
120G t
E

V
4r 2 R
2.3 天线增益 G
在观察点获得相同辐射功率密度时，方向性天线的输入功率小于均匀辐射天线的输
入功率的倍数。
天线增益除包含天线的方向性特征外，还包含天线由输入功率转化为场强的转换效
率。
G dB  20log(f MHz )  AFdb ( m1 )  29.79
测量单位
2.4 TAF 和 AF 的转换计算
T AF 20log(f MHz )  AFdb ( m1 )  32.0  20lg(r( m) )
天 线
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3 EMC计算常用公式
3.1
远场条件

r
2
或者： r 
2D 2

3.2 功率与电压转换
P = V2 / R
测量单位
在EMC测量中，常用 mW 和V做单位，电阻通常为50时，由
PdBW= UdBV- 10lg(R/1)
PdBW = PdBm – 30
天 线
UdBV= UdB - 120
可得到：
PdBm – 30= UdB - 120- 10lg50
常用计算
所以：U
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dB
= P
dBm
+ 107
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3.3 功率与电流转换
P = I2 R
在EMC测量中，常用 mW 和V做单位，电阻通常为50时，由
PdBW= IdBA+10lg(R/1)
PdBW = PdBm – 30
IdBA =IdB  120
测量单位
可得到：
PdBm – 30= IdB - 120+10lg50
所以：
天 线
IdB = PdBm + 73
3.4 电压与电流的转换
由3.2和3.3可知：
常用计算
IdB = U
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dB
- 34
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3.5 电场强度与磁场强度的转换（远场）
HdB( A / m)  EdB( V / m)  51.5dB
3.6 磁场强度与磁通密度的转换（真空）
BT = HA/m
B：磁通密度，特斯拉（T）；
H：磁场强度，A/m；
测量单位
 ：介质的绝对导磁率，亨（H/m）,在真空中 0 = 410-7亨；
用分贝表示：
BdBT  20lg BT  20lg 0  20lg HA / m  HdB( A / m) 118dB
天 线
BdBT  H dB( A/ m) 118dB
BdBpT  H dB ( A / m)  2dB
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3.7 功率密度与场强的转换（远区场）
由公式：
S  EH
Z = E/H
Z0 = 120
得到：
测量单位
S = E2/120
其中：
S ：功率密度，W/m2;
天 线
E ：电场强度， V/m;
H ：磁场强度，A/m；
Z ：空间的波阻抗，；
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Z0：自由空间波阻抗，120；
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用分贝表示：
10lgSw/m2 = 20lgE v/m – 10lg120
即：SdB( W / m2 )  EdB( V / m)  25.8dB
SdB( mW / cm2 )  10dB  EdB( V / m)  120dB  25.8dB
SdB( mW / cm2 )  EdB( V / m)  155.8dB
SdB( W / m2 )  E dB( V / m)  125.8dB
测量单位

3.8 接收天线与发射天线的功率转换
天 线
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E 2 G r 2
Pt  Pd A e 

120 4
Pr G 2t
Pd G 2t
Pd 
 Pr 
2
4r
4r 2
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Pt G t G r 2
Pr 
4r 2
3.9 场强与发射功率转换公式（远区场）
E ( V / m)
30PtGt

r
其中：
测量单位
Pt：发射功率， W；
Gt：发射天线增益；
r：远离发射点距离，m；
天 线
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