电磁兼容理论基础课件.ppt

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1、第2章电磁兼容理论基础2.1各种信号的频谱分析2.1.1信号的分类信号分类多种多样，从信号函数自变量和幅度的取值形式出发，基本上可以分为连续信号和离散信号两大类。连续时间信号如果信号随时间连续变化，也就是在观测过程的连续时间范围内信号函数有定义，则称连续时间信号，用表示，如图所示：离散时间信号若信号函数仅在规定的离散时刻定义，则称离散时间信号，用表示，是某特定时刻。右图表示每相邻两个时刻的时间间隔相等的离散时间信号，离散信号的时间间隔也可以不相等。工程中遇见的信号就其变化规律的特性来划分，可粗略归结为确

2、定信号和随机信号两类，这是根据信号能否用明确的数学函数关系描述进行分类的。确定信号如果信号的未来值可以用某个函数准确地描述，则这类时间信号称为确定信号，如正弦信号，它可以用正弦函数描述，给定的某一时刻就可确定相应的函数值，所以在相同条件下能够准确地重现。随机信号如果给定任一时刻，信号的值是随机的，换句话说信号的未来值不能用精确的时间函数来描述，无法准确地预测，在相同条件下也不能准确地重现，则称该信号为不确定信号或随机信号。由于这类信号的未来值随时间推移随机地变化，因此只能用概率分布来描述，或用统计平均值

3、来表征，所以又通称为统计时间信号。随机信号幅度的取值在任一时刻是随机的，所发生的物理过程是个随机过程，人们可以用实函数表示其样本函数的集合，如图所示：随机信号综述常见信号的分类可归纳如下：信号确定信号随机信号周期信号非周期信号平稳随机信号非平稳随机信号简谐周期信号复杂周期信号准周期信号瞬变信号各态历经过程非各态历经过程一般非平稳随机过程瞬变随机过程2.2信号的时域分析与频域分析用不同的时间函数描述具有不同形式的信号波形称为信号的时域分析。频域分析是对信号在频率域内进行分析，将分析的结果绘成以频率为坐标的

4、各种物理量的谱线和曲线，可得到各种幅值谱、相位谱、功率谱和各种谱密度等。信号的时域分析与频域分析既相互独立又密切相关，可以通过傅立叶变换把它们联系起来并互相转换，图2.3表明了这种关系。1.连续时间周期信号分析数学上已经证明，具有周期T的周期信号在任意起始时刻起的一个周期内满足狄里赫利(Dirichlet)条件，就可以分解为傅立叶级数。此条件下任一周期信号可以用三角函数(正弦型函数)的线性组合来表示，称为三角形式的傅立叶级数展开，即上式中也可写成下述形式：式中上述周期信号展开成傅立叶级数的物理意义是十分

5、明确的：它表明一个周期信号可分解成直流分量与一系列谐波分量之和。通常把n=1时所得称为基波，把n=2,3,……n时所得各项分量依次称为二次谐波分量、三次谐波分量、……、n次谐波分量。2.2电路与磁路2.2.1电路电路是由若干电气器件或设备，按一定的方式和规律组成的总体，它构成电流的通路。随着电流的流通，电路实现了电能的传输、分配和转换；或者实现各种电信号的传递、处理和测量。电路的基本组成为4部分：电源、负载、连接导线和开关。在对电路进行分析时，往往在一定条件下，对实际电气器件加以理想化，略去其次要性质，

6、用一个足以表征实际器件主要性质的理想元件来表示。即先用理想元件建立在一定条件下反映实际电路基本特性的模型，使问题得到合理的简化，然后对该电路模型进行定量分析。理想元件就是可精确定义并能表征实际器件的主要电磁性质的一种理想化元件。理想电源实际电路中，电源向各种用电设备提供能量。实际电源种类繁多，但在一定条件下构成电路模型时，电源通常有理想电压源和理想电流源两种，它们均属有源二端理想元件。理想电压源理想电压源无论外部电压如何，其端电压总能保持定值或一定的时间函数。理想电压源的端电压与通过它自身的电流大小无关

7、，其电压总保持定值或为某给定的时间的函数。理想电压源的电压与外接电路无关，其电流自然随外电路元件阻值的大小而改变，电流越大，理想电压输出的能量越大。若将理想电压源两端短接，则两端电阻为零，根据欧姆定律，电流将为无穷大。理想电压源理想电流源理想电流源无论外部电路如何，其输出电流总保持定值或一定的时间函数。理想电流源两端的电压则由其电流及外接电路所共同决定。由于理想电流源的电流与外电路无关，其电压就随外电路元件阻值的大小而改变。理想电流源电感元件电感元件是实际电感器的理想化元件，它体现了元件储存磁场能量的性

8、质。表征电感元件产生磁通储存磁场能量的参数为电感量L。如果电感元件的韦安特性是一条过原点的直线，则称之为线性电感元件。对于线性电感元件，其自感L为一正值实常数。电感元件其值为自感磁链与电流之比，即电感元件上任意时刻的电压与电流有下列关系：这就是电感元件的特性方程。由特性方程知，某一时刻电感线圈的电压取决于该时刻电流的变化率。电感元件，感应电势为零，电压为零，所以，在直流电路中理想电感元件相当于短路。当电感线圈中通以直流电流时，电容元件电容元