社区首页
技术讨论创新帖
全部新帖
资料区
社区活动
联系管理员
★ 社区积分制度
★ 新手必读
★ 申请版主★
请
登录
后使用快捷导航
没有帐号?
注册
首页
|
电子技术
|
嵌入式
模拟电子
单片机
电源管理
传感器
半导体
电子应用
|
工业控制
物联网
汽车电子
网络通信
医疗电子
手机便携
测试测量
安防电子
家用电子
机器人
新能源
电子头条
|
社区
|
论坛
测评
博客
大学堂
|
下载
|
下载中心
电路图
精品文集
电路图
|
参考设计
|
Datasheet
|
活动
|
直播
datasheet
datasheet
文章
搜索
登录
注册
中文
En
论坛
切换旧版
电子工程世界-论坛
»
论坛
›
电子技术交流
›
模拟电子
›
电源线通讯系统在室外的电磁辐射
返回列表
发新帖
回复
阅
3604
|
回
0
fighting
当前离线
至上芯片
最后登录
2019-5-22
在线时间
3 小时
威望
52416分
芯积分
-435分
(兑换)
E金币
0枚
(兑换)
(兑换)
好友
0
fighting
1782
帖子
0
TA的资源
至上芯片
+ 好友
私信
楼主
发表于2006-7-17 10:17
只看该作者
电源线通讯系统在室外的电磁辐射
[复制链接]
电源线通讯系统在室外的电磁辐射
Outdoor radiated emission associated with power line communications systems
1 前言
最先在郊区开发PLC网。低压配电网中,用得越来越多的是埋地电缆。好处是可以避免电力网遭雷击和噪声,同时也保持了外部环境美观。
本文将集中研究注入到低压地下电缆上的PLC信号(频率1~30MHz)的电磁辐射。说明为什么要选择共模传播而不是差模,或者两者共同来表征电磁辐射。提出一个初始模型来讨论共模方式中的所有传播现像和地的性质。以天线理论为基础进行一些仿真,并用一些实验来验证。从所得结果可获知传播波的极化与衰减,地中的波长与自由空间比较,以及电缆与地之间的能量交换。
2 低压(LV)埋地电缆初始模型
图1表示HN33S33埋进电缆的结构。从图可见,HN33S33无对称面。并且其屏蔽钢带与中线有电连接。
正常条件下,在中线和相线之间差式注入信号。所建立的差模传播,并非唯一的考虑因素。钢带可看作屏蔽,可屏蔽来自差式信号注入的辐射。
低压配电网中,中线通过电连接接地,使PLC信号在由地组成的第二回路中循环。故可设想,多数辐射只来自共模传播。另外一个因素虽然作用比电连接小,是与用户终端负载有关的非对称效应。非对称也对辐射有影响。其证据之一例是,来自与地无任何电触点的非对称数字用户线(ADSL)网的辐射,由于是非对称终端负载,会受到共模传播的干扰。
考虑到PLC信号在由地形成的第二回路中循环,假定低压埋地电缆和地组成的系统比作同轴电缆:芯体为整体电缆,壳体(屏蔽)为地。这样,假定芯体为完全导体,地具有介电损耗特性。用CRP绝缘材料将芯体与屏蔽隔离。选择芯体半径为13mm,CRP厚度为2mm,且屏蔽半径约为10m、13mm相应于由钢带限定的等效电缆半径值:10m与地中空透深度δg有关。在频率范围为1~30MHz时,可用(1)式计算空透深度:
式中,μ0=4π×10-7H/m,为真空磁导率;
ω=2πf,为角频率;
δg=10-3s/m,为一般土壤的电导率。
将数字代入(1)式,在f=1MHz时,可得δg≈6.35m。即是地屏蔽半径选择为10m的原因。
图2为共模方式同轴电缆的截面图和侧视图。
3 以天线理论为基础理论的仿真
用NEC4码对低压电缆的共模电磁辐射进行仿真。NEC4也如NEC2一样是以天线理论为基础的。NEC2与NEC4的主要差别是研究的辐射结构镶嵌于那种介质内。采用NEC4,可假设整个介质并非由真空而是由损耗性材料组成,其性能由相对介电常数和有限电导率或介电损耗角表示。计算时用严格的Sommerfeld积分或Fresnel反射系数近似法对损耗进行计算。本文仿真用的是严格的Sommerfeld积分。
以薄线为假定前提时,一直怀疑用NEC4所作的假设简直与NEC2的一样。实际上,对一个用薄线的模型结构,可以设想,每条薄线代表一个半径,其数值远小于在结构中伟播的信号的波长。作为模型结构,须将它离散成许多整齐的单块。设离散级数为δ,注入信号在自由空间的波长为λo。则只有满足(2)式时,所有远场和近场电磁计算才是正确的:
式中α为加权系数,其典型值在10和20之间。
用NEC4对100m长图2所示低压埋地电缆辐射仿真,考虑了两种不同的方案。一种是埋地电缆10m深,电缆周围的地极不确定。第一种是埋地电缆深度为80cm,一般也是实际情况下的典型值。两种情况下的土质不同:第一种的土很湿;第二种的土正常。
所有仿真中,用单色信号发生器发出大小如Eocos(2πfot)的信号,其中Eo=5V,fo [1MHz…30HMz]。给发生器加100Ω的内阻抗。逐个计算电磁场和其幅值,以仿真辐射功率与注入功率相比较。对每种仿真,均要明确对电磁场和研究频率下的所选观察点。
3.1不确定的地中电缆的辐射
首先选用图3模型进行仿真。发生器及其内部阻抗置于X=-49m和X=-48.75m之间,终端负载插入X=-48.75m和X=-49m之间。认为地是一种不确定介质。图4表示根据观察线(OL)所得的在1MHz和30MHz下的电场。观察线按(3)式写成笛卡尔坐标形式,其单位为m。在同样频率下在空间位置ρ1(10m,0,-10m)处研究发电场的极化。 考虑土壤很湿的情况。表1列出土壤特性。图5为研究结果。
OL1={(x,y,z) R31-60≤x≤60,y=0,z=-10}(3)
从图4可明显看出,电波是非横向(TE)传播模式。横向传播式表示在每个传播轴点,所得电场与传播方向正交,因此X分量远没有另两个分量大。观察表明,电波为非横向传播模式,也证明了采用严格的天线理论进行计算是正确的。
研究电波极化还有两个补充理由。首先,通过极化的两维表达式,可以设想,电场的y分量相比于其它两个分量可以忽略。这点已由y=0m的观察线(OL1)定义所证实。其次,可以看出电场椭圆极化中频率和观察点影响。1MHz和30MHz的椭圆几何特性之间差异很大。
通过1MHz和30MHz下电场的三个空间方向分量,来决定电波在地中的衰减量。土壤还是用很湿的那种。对100m长电缆,从求出的电场计算两个典型频率1MHz和30MHz下的平均衰减AE。结果列于表2。很容易看出,电波衰减对频率变化非常敏感,频率越高,衰减越大。
有趣的是,从图4可求得注入信号在地中的波长。两个终端线上的可见振荡,很好地说明子有驻波存在。这种现象的一个重要物理特性是,两个最大振荡之间距离,等于介质中波长之一半,此处的介质是地。因此,通过测量这个距离,可求出PLC信号在地中波长的数值,可推导出速度系数。为了仿真,把观察面设于10m深处。这样,传播现象大多数在结构中心部分绝缘材料中进行,因此,通过考察给定频率下两下终端线的情况,可得到在绝缘材料中和地中的PLC信号波长值。参照图4,设在绝缘材料中和地中的波长分别为λi和λg。根据图4,频率为30MHz时,可得到λi≈6m且λg≈2m。在真空中,波长λ0应为10m。由此可得绝缘材料中和地中的速度因数分别是为
和
。
入损耗性介质的复数指数η。它可由相对介电常数εr和电导率σ表示。其定义如(4)式。速度因数θ可通过关系式θ=|η|来表示成η的函数。表3此较了仿真所得的和根据(4)式计算的速度因数。
最后,预算一下埋地电缆与地之间的功率转换,结果列于表4。与电波衰减相反,由于大多数辐射在地中,效率因数与频率无关。
3.2确定的地中电缆的辐射
本节讨论与前面一样的共轴模型,埋地深度为80cm,此为实际深度,由于这种情况更能代表实际工作条件,介绍较为完整的仿真结果,并给予解释。图6示出用NEC4码仿真的结构模型。显而易见,其与先前模型的唯一差别是埋地深度:此处为80cm,先前为10m。发生器和其内阻抗仍放于X=-49m和X=-48.75m之间,终端负载还是插入X=-49m和X=-48.75m之间。观察线OL2与(5)相对应,其单位为m:
OL2={(x,y,z) R31-70≤x≤70,y=2,z=5}(5)
对此观察线,再次计算4MHz,10MHz和17MHz三个典型频率下的电磁场分布。其结果分别示于图7和图8。
表5列出仿真模型的辐射功率。从表5看出,辐射功率与输入功率之比随频率增高而下降。这个结果在电缆线之间差模传播中很可能是错的。实际上,此处研究的注入只是共模。在功率预算中,地的非线性特性起了关键作用,因此辐射功率与输入功率的比值随频率增高而下降。还要注意,与先前仿真相反,效率随频率变化很大。其主要原因与此处的埋地深度小于地下穿透深度有关。
最后,表6给出根据(5)式观察线计算的平均电磁场和磁场衰减AE和AH。可以看出衰减与频率列关。另外,磁场衰减比电场衰减约大3dB。
4 实验验证
在郊区埋100m长的HN33S33电缆,用单色信号发生器激励。地点选择在不与其它电缆和管线(长途通讯电缆、水管、电缆…)产生寄生耦合。在中线和金属导体(长1m,如图9所示)之间注入信号,激励共模传播。电缆另一端放置100Ω电阻负载。将HFH2Z1棒形天线(或HFH2Z2环形天线)接到HP4395A频谱分析仪,测量电场(或磁场)垂直分量。
根据(6)式定义的ML测量线进行测量,以比较仿真结果和实验数据。
ML={(x,y,z) R3|5m≤x≤90 m,y=0m,z=1.4m}(6)
图10为注入功率为16dB时电场垂直分量的仿真和实验结果比较。从图10可见,仿真数据与实验数据的最大差值为5dB。产生差值部分原因是通过电缆注入信号的途径,由于要与电缆阻抗匹配,而在发生器注入端口上加耦合器件。耦合器件由可调电感和电容构成,阻抗并不完全匹配。
参考文献
IEEE Int Symp EMC,2001年D3-A2-02
文章作者:
杨仁富 译 水玉 校编
Copyright@ 2005 EDAdesign.com.cn 版权所有 不得转载
沪ICP备05000346号
关于驿站
驿站声明
网站介绍
网站推广
意见反馈
此帖出自
模拟电子论坛
点赞
关注
(0)
模拟技术论坛
模拟电子技术基础
回复
分享
扫一扫,分享给好友
复制链接分享
链接复制成功,分享给好友
举报
提升卡
变色卡
千斤顶
返回列表
发新帖
回复
您需要登录后才可以回帖
登录
|
注册
发表回复
回帖后跳转到最后一页
活动
更多>>
Microchip 直播|多相降压电源控制技术的发展与探讨 报名中!
安世半导体智能工业应用探索站,闯关赢好礼!
PI 电源小课堂:集成式半桥驱动IC BridgeSwitch 2, 助力高效永磁同步电机逆变器的设计
Microchip喊你探索dsPIC33A 芯片,70份好礼等你赢!
【瓜分2500元红包】票选2024 DigiKey “感知万物,乐享生活”创意大赛人气作品TOP3!
DigiKey应用探索站重磅上线!潮流应用,硬核技术探秘,N多干货,一站get!
验证并选择心仪MOSFET,探寻选型奥秘!注册、体验双重好礼等你拿~
免费申请测评 | 泰坦触觉 TITAN Core开发套件
开源项目
更多>>
HK32F103C8T6 核心板
CLOCK_12
数字电位器芯片TPL0501 验证板
L7824A 高输入输出稳压器的典型应用
使用 Semtech 的 EZ1585I 的参考设计
#第五届立创电子设计大赛#智能宿舍改造
TSX-3225_CC257x,用于无线应用的 CC257x 系列射频网络处理器的外部振荡电路
4.2V、1 节、便携式锂离子电池充电器
可变可调电阻
NCV78M15BDTG 15V可调输出稳压器的典型应用
随便看看
读书活动入围名单:《ROS2智能机器人开发实践》
感谢网友关注《ROS2智能机器人开发实践》阅读活动,以下是入围网友信息。入围的网友请注意,请在2025年1月22日12:00前:(1)核对邮寄信息:点此查看您的论坛个人信息中姓名、电话、地址;(2)确认阅读计划:看下方您提交的阅读计划;(3)以上确认后,请跟 ...
【B-G431B-ESC1-无刷电机板】3-开环VF强拖
无线一体化改造!焦化四大车无线联锁再升级
告诉大家一个良好习惯
EEWORLD大学堂----东南大学电力电子基础
滤波电路
TT50短信透明收发模块
有些关于LM358的中文资料
查找数据手册?
搜索
EEWorld Datasheet 技术支持
热门标签
源代码
单片机
放大器
TI
ST
电源
分立器件
传感器
测试测量
模拟
电容式加速度传感器
可控硅电压调整器
并联服务器系统
三相升流器
图腾柱电路
阴极射线管
ARM9处理器
码间串扰
OrangeEdit
电介质
相关文章
更多>>
苹果M4 Mac mini曝出USB-C接口问题!随机间歇性断开连接
1月17日消息,苹果M4 Mac mini自2024年底发布以来,收获了不少好评,然而近期一些用户在使用过程中发现,该设备的USB-C接口似乎存在连接性问题,给使用带来了不便。 有用户反映M4 Ma
消息称 SK 海力士有望 2 月启动业界最先进 1c nm 制程 DRAM 内存量产
1 月 17 日消息,韩媒 MT(IT之家注:全称 MoneyToday)当地时间今日报道称,SK 海力士近日已成功完成内存业界最先进 1c 纳米制程 DRAM 的批量产品认证,连续多个以 25 块
未经同意出售用户数据,通用汽车遭美国 FTC 处罚
1 月 17 日消息,当地时间周四,美国联邦贸易委员会(FTC)宣布通用汽车及其子公司 OnStar 因未经用户同意出售用户位置和驾驶行为数据,因此将对其进行处罚,包括在五年内禁止向消费者报告机构披
日本三井住友银行推出半导体设备抵押贷款,铠侠已率先获益
联想宣布收购Infinidat,扩充高端企业存储业务
台积电董事长:我们不是美积电 最先进制程不会搬到美国
曝台积电拒绝代工三星Exynos处理器:理由是怕泄密
SK 海力士被曝上半年削减 10% NAND 闪存产量
苹果加入UALink联盟 成员含AMD、英特尔、谷歌等公司
英特尔宣布将逐渐停产第 12 代 Alder Lake 移动处理器,覆盖酷睿、奔腾及赛扬
新帖速递
STM32和无源蜂鸣器播放声音的问题
车规级AECQ200介绍,混合铝电解电容器的选择
嵌入式教程_DSP技术_DSP实验箱操作教程:2-28 搭建轻量级WEB服务器实验
OPA847IDBVR运放器国产替代
AG32VF407测试UART
【得捷电子Follow Me第二期】第一章 收到货物的分享
请问这个红外接收头是什么型号?能用哪个型号代替?谢谢
出售全新未拆封ZYNQ 7Z020 FPGA核心板
用在锂电池供电的水表设置上的LORA模块,当有100块水表集中安装在一个楼道内时,节能
请问一下,当某个端口被设置为 RX0后,这个端口的输入输出方向还有必要设置吗
今年怎么这么难,比疫情时还难,三十了面临失业好迷茫
请教稳压管测试问题
【小华HC32F448测评】关于小华半导体的UART中断发送和PRINTF构造和重定向
【BIGTREETECH PI开发板】 HDMI输出测试
【BIGTREETECH PI开发板】+08.音频测试(zmj)
安世半导体智能工业应用探索站,闯关赢好礼!
点击页面内“开始探索”按钮,填写并提交表单;
请根据序号依次完成3个安世半导体智能工业应用的探索,并根据给出的资料完成共计9题(每个应用3题),答对5题以上的玩家即可获得抽奖资格;
每人仅有一次参与答题的机会,请慎重作答,活动结束后,我们将抽取30位玩家赠送礼品。
查看 »
Microchip 直播|多相降压电源控制技术的发展与探讨 报名中!
直播主题:多相降压电源控制技术的发展与探讨
直播时间:2025年2月25日(星期二)上午10:30-11:30
快来报名!
查看 »
回帖赢好礼 | 关于无线技术的那些事儿
【活动时间】即日起—2025年1月31日
【活动好礼】50元京东卡
查看 »
答题赢好礼,PI电源小课堂第3期来啦!
本期内容:集成式半桥驱动IC BridgeSwitch 2, 助力高效永磁同步电机逆变器的设计
活动时间:即日起-2月28日
看视频答题即可赢取京东卡!
查看 »
Microchip喊你探索 dsPIC33A 芯片,70份好礼等你赢!
活动时间:即日起-1月26日
活动奖励:随身Wi-Fi、家用多功能电烤箱、20000mAh充电宝、50元京东卡
查看 »
DigiKey应用探索站重磅上线!潮流应用,硬核技术探秘,N多干货,一站get!
当月好物、热门技术资源、潮流应用技术、特色活动、DigiKey在线实用工具,干货多多~
查看 »
本周精选下载推荐:电源管理基础Dummies
本周小编给大家带来一本超简单、超干货的电子书——《电源管理基础Dummies》!内容深入浅出,排版舒服简洁,分分钟能get到电源管理最核心的知识内容。
查看 »
下载资料赢好礼!看Vicor模块化电源解决方案如何推动创新
活动时间:即日起-2024年12月31日
如何参与:点击活动页内您想了解的模块,找到资料下载即可参与抽奖,活动结束后统一发奖!
查看 »
关闭
站长推荐
1
/8
电子工程世界版权所有
京B2-20211791
京ICP备10001474号-1
电信业务审批[2006]字第258号函
京公网安备 11010802033920号
Copyright © 2005-2025 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
快速回复
返回顶部
返回列表
论坛首页
版块列表
专业技术中心
TI技术论坛
ST传感器与低功耗无线技术论坛
ADI参考电路
DigiKey得捷技术专区
ADI · 世健工业技术
电子技术交流
嵌入式系统
单片机
国产芯片交流
电机驱动控制
FPGA/CPLD
模拟电子
电源技术
PCB技术
RF/无线
传感器
综合技术交流
下载中心专版
大学堂专版
测评中心专版
创意与实践
电子竞赛
DIY/开源硬件专区
淘e淘
创意市集
行业应用
汽车电子
移动便携
医疗电子
工控电子
安防电子
休息一下
聊聊、笑笑、闹闹
工作这点儿事
为我们提意见&公告
EEWorld颁奖专区
信息发布
最新帖子
最新帖子
最新回复
精华
消灭零回复
测评中心
活动中心
积分兑换
E金币兑换
芯积分
厂商专区
TI技术论坛
ST传感器与低功耗无线技术论坛