频率单位是怎么计算的(频率与波长 (Frequency & Wavelength))

100次浏览     发布时间:2024-11-05 13:45:39    

EMC领域专业工程师必须了解信号频率f[Hz]和波长λ[m]的基本知识:

电磁兼容与频率(EMC & Frequency)

波长的计算(Wavelength Calculation)

波长:裸线 vs电缆/PCB走线(Wavelength:Blankwire vs Cables & PCB Trace)

电磁兼容与频率

通常,频率f>9kHz的信号会出现EMC问题。这就是为什么大多数EMC标准不考虑f<9kHz的信号的原因。

l 传导干扰往往发生在f<30MHz。

l 辐射干扰往往发生在f>30MHz。

波长的计算:

正弦信号的频率f及其波长λ[m]具有以下关系:

而v[m/sec]是信号的传播速度,f[Hz]是信号频率。

Wavelength = 波长

Amplitude = 幅度

Angle = 角度

波长:裸线 vs电缆/PCB走线

信号传播的速度v[m/sec]取决于电磁场通过的传输介质。因此,相同的信号(频率一样)在裸线(被空气包围)与在电缆/PCB走线(被绝缘材料包围)中波长λ[m]不同。 波长λ[m]的计算方法如下:

其中v是信号传播速度,单位为[m/sec],c是光速(3E8[m/sec]),f频率 [Hz],εr是相对介电常数,μr是电磁场传播通过的介质的相对磁导率。VF称为速度系数。

裸线中的波长:

频率为f的信号沿裸线(或被空气包围的天线)的波长λ仅取决于光速c和信号频率f(v=c,因为εr=1和μr=1,因此VF=1):

电缆和PCB走线中的波长:

沿绝缘铜线或电缆或印刷电路板(PCB)走线的频率为f的信号的波长λ为:

其中c是光速(3E8[m/sec]),f是信号频率[Hz],εreff是电磁波传播通过的有效介电常数(相对介电常数)。有效介电常数εreff定义为传输线的均匀等效介电常数,即使存在不同的电介质。当绝缘材料是非磁性的,电缆和PCB的相对磁导率μr等于1.0,。因此,速度系数VF主要取决于绝缘或PCB材料的有效相对介电常数(也称为有效介电常数)εreff。

因为不同介质中电场线的数量取决于传输线的几何结构(如下图展示的微带线),有效介电常数εreff的计算取决于绝缘材料和传输线的几何形状(例如带状电缆、微带线、共面波导等),。

传输介质的速度系数VF是电磁信号的波前通过介质时的速度v[m/sec]与真空中的光速c[3E8m/sec]的比值:VF=v/c。因此,速度因子VF越小,波长λ[m]越小。下表显示了不同绝缘和PCB材料以及不同传输线类型的近似速度系数。

下表显示了与自由空间(空气)相比,不同导体(电缆、PCB)中波长的大致近似值。PCB(FR-4)和电缆中波长λ的可能假设如下:

印刷电路板:λPCB≈0.5*λ空气(假设εreff≈3.0…4.5→ VF≈0.5)。

电缆:λ电缆≈0.7*λ空气(假设εreff≈1.5…3.0→ VF≈0.7)。

*内容来自于电磁兼容学院 Academy of EMC


相关文章
  • 鸡蛋为什么白双层(鸡蛋分几层??)
    鸡蛋的结构,可能很多朋友都觉得那还不简单,不就是蛋壳、蛋清、蛋黄三部分组成吗?还真不是,首先鸡蛋的外面有一层天然的保护膜,这个膜是从蛋鸡的身体里带来的,膜的下面就是我们看得见的蛋壳,蛋壳的主要成分是碳酸钙。蛋壳再往里有两层像白纸一样的膜,一层紧贴着蛋壳,是蛋壳的内膜,另外一层紧贴着蛋清,它叫蛋清膜。
    2025-05-05 06:02:16
  • 红木为什么会掉色(红木家具褪色了怎么办?)
    红木家具有优良的木材,但当他们第一次听到红木会褪色时,大多数刚接触过红木的消费者会认为他们买的不是红木质地或材料差的红木家具木材感觉。事实上,其他硬木和软木通常不会褪色,深红酸枝、大叶红木和小叶红木依次褪色程度较深。褪色是木制家具的材料特性,属于正常现象。随着使用年限的增长,褪色现象会减弱甚至消失。
    2025-05-05 03:41:17
  • 为什么造下沉式庭院(卧室放盆栽,会影响睡眠吗?)
    卧室里适合养什么样的植物?有人认为,在卧室内养花会使夜间空气混浊,含氧量降低,由此而造成的弊端会影响人的寿命,因此主张不应在卧房中养花。其实,这不过是一般的推论,既忽略了对植物生命活动过程中物质变换的量的分析,又忽略了花卉在夜间还会放出一些有益人类健康的物质的现象。原来,一切植物包括花卉在内,它们虽
    2025-05-04 07:12:14
  • 香皂是用什么做的(自制香皂秘籍大公开)
    在日常生活中,香皂是我们必不可少的清洁用品。然而,市面上的香皂种类繁多,质量参差不齐,有些甚至含有对皮肤有害的化学成分。为了追求更天然、更健康的清洁体验,越来越多的人开始尝试自己动手制作香皂。今天,就为大家分享一种简单的民间香皂制作方法,让你在家就能轻松制作出属于自己的天然香皂。材料准备:橄榄油-
    2025-05-04 03:33:01
  • 为什么零线带电(零线带电的原因有哪些?)
    零线带电的原因有哪些?你知道吗?一分钟让您搞懂零线带电原因!建议收藏备用起来!以备不时之需!学无止境活到老,学到老!
    2025-05-03 04:33:08