电磁波食品分析

电磁波食品分析（精选8篇）

篇1：电磁波食品分析

室内电磁波污染的强度测量及分析

一、电磁波的简介

电场和磁场的交互变化产生电磁波，电磁波向空中发射或汇聚的现象，叫电磁辐射。电磁辐射能量(其大小用场强度表示)被控制在一定限度内时，它对人体、有机体及其他生物体是否有害主要取决于电磁辐射频率的高低和电磁辐射功率的大小。只有当这两个因素超过一定的允许值而造成辐射污染时，才有可能会对人体带来负面影响。

二、电磁波危害的最小值

为了保护人民的健康，世界各国对于电磁辐射都规定了强

度标准，要求公共设施的辐射强度必须低于这个标准值。在低于这个标准值以下的环境中生活，是不会影响人体健康的。

国际通用标准：ICNIRP(国际非电离辐射保护协会)给出的功率强度安全值为：在现行的900MHzGSM移动电话频率范围内每平方厘米450微瓦；在GSM1800频段，这一指标可以放宽至每平方厘米900微瓦；对于使用2000MHz频段的3G基站而言，这一指导性标准进一步放宽为每平方厘米1000微瓦。

美国标准：美国标准是每平方厘米3000微瓦，比我国要宽松75倍。

中国香港标准：一般市民所处的的环境电磁辐射不得超过每平方厘米200微瓦。

中国内地标准：GB8702—1988《电磁辐射防护规定》是原国家环保局发布的关于电磁辐射环境保护的国家标准。对于900MHz移动通信基站来说，此标准规定了公众照射导出限值，在一天24h内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足：电场强度小于每米12伏或者说功率密度小于每平方厘米40微瓦，这属于国家许可的、健康安全范围。此标准的防护限值不适用于为病人安排的医疗或诊断照射，此限值是可以接受的防护水平的上限，并包括各种可能的电磁辐射污染的总量值。一切产生电磁辐射污染的单位和个人，应本着“可合理达到尽量低”的原则，努力减少其电磁辐射污染水平

篇2：电磁波食品分析

2009-09-28 11:31:01|分类：|标签：无|字号 订阅

构成食品材料的粒子大都带有某种电荷，可以形成电势差或电动势，当食品材料在受到外界刺激时，就会产生抵抗，通常表现为食品材料的电导率、电容率、击穿电位、刺激电位等电学特性。因此，可以利用电磁场对食品进行有效地加工处理。电磁波处理和加工

电学特性在食品加工中的应用主要有两方面：一是通过对食品电学特性的把握来更好地对食品成分、组织和状态等品质进行分析监控；二是在食品加工中有效利用其电磁性质来进行加工处理。具体分为：利用电磁波加工、利用静电场加工和利用电阻抗加工等。电磁波加工按电磁波长分类为商用交流电、高频波、微波、红外线辐射、紫外线辐射等几类。食品加工中使用较广的是微波、红外线和紫外线。

1.1 微波在食品加工中的应用

微波是指波长在1mm-1m，频率在300MHz-30GHz之间的电磁波，在食品工业中可将其用于微波萃取、微波解冻、微波焙烤和微波杀菌等单元操作。根据用途，微波被分为两大类：一是在食品加工中作为一种加热手段，进行微波干燥、膨化、消毒、灭菌和热烫等；二是以各种形式的微波炉出现，作为辅助加热工具，进行肉的解冻、融化等，或者直接用于食品的加热烹调。

1.1.1 微波萃取

微波萃取是提取天然植物中有效成分的一项新型技术。微波能穿透萃取介质并渗透到物质细胞内部，使物料内部的极性分子随外电场变化而激烈碰撞摩擦，从而使其内部温度迅速升高，引起细胞破裂，使有效成分自由流出而被溶剂溶解。与传统有机溶剂萃取相比，它具有更高选择性，且可有效保护提取物中功效成分，耗能低，省时安全。

番茄红素具有很强抗氧化性，具有防癌、增强免疫功能的作用，但其稳定性较差，陈剑波等人利用微波对其进行提取，减少了番茄红素破坏，具有萃取速度快、产率高、产品品质好、色泽浅、无污染等优点。它比传统热提取提高了40%，较索氏提取省时，较CO2超临界萃取成本低，投资少。为天然色素的提取提供了很好的思路。

1.1.2 微波干燥

微波波长较一般食品物料短很多，但穿透力相对较强，热惯性小。相对于传统加热干燥，微波干燥在物料各个部位同时进行加热，避免了传统方法由外向内形成温度梯度而导致物料表面硬化或不均匀的负效应，所以干燥速度快，时间短，而且可以最大限度地保持食品的色、香、味，减少营养元素损失；其次，微波加热设备本身不耗热，热能绝大部分都用在物料上，所以热效率高，对环境几乎没有影响，同时设备占地少，目前，在食品加工中已被广泛应用。在低压或者真空条件下进行干燥可以避免温度、氧气等对食品产生不良的影响，进一步缩短热干燥时间，避免食品品质的恶化。如微波真空干燥技术在果汁生产上的应用，对Vc的影响很小，对果粉中挥发物质的影响也较喷雾干燥或冷冻干燥都要小。微波干燥可以降低压力和温度，使农作物尤其是谷物减少损伤。

1.1.3 微波杀菌

微波杀菌应用已相当广泛，其机理可用热效应和非热效应来解释。热效应是指微波产生的热量使微生物体内蛋白质、核酸等分子改性，从而达到杀菌效果；非热效应是指在电磁场作用下，微生物细胞壁破裂，致使细胞内核酸和蛋白外泄导致微生物死亡。微波杀菌已用于固体物料、保健品、乳制品、豆制品、淀粉类制品、饮料制品、蔬菜制品、调味品、水产品、水果等食品的杀菌保鲜及包装材料和容器的灭菌。

此外，微波还可用于酒类、发酵调味品的催陈、绿茶的杀青，蔗糖汁的减色等工艺过程。微

波灭酶在谷物制品和果树加工过程中应用比较广泛，其效果不比传统的沸水或蒸汽烫漂差，由于微波加热时间短，升温速度快，对食品品质影响更小。研究表明对平菇采用微波灭酶处理，终温度只需达到90℃，传统热烫在100℃下5min才能达到同样的效果。当然，微波灭酶技术的应用还应考虑制品的性质。

1.1.4 微波膨化

微波加热速度快，物料内部气体温度急剧上升，由于基质传热速率慢，受热气体处于高度受压状态，达到一定强度时就会发生膨化。高水分含量物料中，水分在干燥初期大量蒸发，使制品表面温度下降，膨化效果不好；当水分低于20%时，物料粘性增加，其内部空隙中的水分和空气较难泄出而影响膨化效果。微波加热过程辅以降低体系压强的办法，可有效地加工膨化产品。

1.1.5 微波解冻

传统解冻时热量首先作用在冻结制品表面，然后再向制品内部传导，熔融表面导热差、内部升温慢，造成熔融周期长，品质恶化，汁液损失增加，甚至可能导致不良化学反应、产生毒素等。

微波解冻是指将制品温度由冻藏温度提高到一个较高的温度（仍然低于冰点），而不升到环境温度。此时，制品虽是硬的，但不再是冻结固体。在冻牛肉的微波解冻操作中发现：低温范围内，微波能的穿透深度较深，保证了冻结制品受热均匀。915Hz的微波穿透力较强，适用于较厚的冻结制品的解冻；2450Hz的微波穿透力较弱，在对较厚制品进行解冻时，必须同时使表面降温，才能保证深层解冻。但是，微波解冻传热快、均匀，解冻所需温度低，很好地抑制不良物理化学变化和腐败微生物的侵染。

1.2 红外线在食品加工中的应用

红外线是指波长在0.78-1000um之间的非电离电磁波。根据波长又把它分为近红外线(0.78-1.4um)、中间红外线(1.4-3um)和远红外线(9um-1mm)。实际应用中，使用的波长范围为2-25um。远红外线近年来在食品加工中应用地十分广泛，主要是因为与热风加热或热风干燥相比，远红外的能量可以直接被食品物料吸收，减少能量的损失。热辐射效率最大的理想物体称为黑体。普通食品加工所使用的加热温度范围大都在300-500K。因此，远红外线有较高的辐射效率；另一方面水中羟基键伸缩振动的固有频率与波长2.7u m的电磁波相同，所以当接受远红外线辐射时，水和其他含有羟基的食物成分与远红外线发生共振，引起物料温度上升，从而使物料得以加热。

远红外线波长较长，对物料的穿透性强，其光子能量级小，一般只产生热效应，不会引起物质的化学变化，对食品营养成分和色泽不会造成影响，远红外线被物料吸收的程度也不受物料色泽影响，所以使用远红外热加工，物料受热均匀，加工品质优良。远红外线在食品加工中可用于点心、肉制品等的烘烤，烹调食品的保温、冷藏食品的快速加热，谷物、大豆、咖啡、茶叶等的干燥，油炸食品如炸鱼、炸虾、炸土豆片等的炸制，无水煮食品的加工，酒类、调味品、水果的催熟，肉类制品、谷物、面粉的杀菌等。

1.3 紫外线在食品加工中的应用

波长在200-400nm的电磁波通称为紫外线，根据波长把紫外线分为短波紫外线（波长200-280nm）、中波紫外线（波长280-320nm）、长波紫外线（波320-340nm）。其中，短波杀菌效果最好。

食品工业中，紫外线多应用在杀菌上，也可应用于果蔬保鲜及对加工食品性能的改善上。紫外线杀菌主要用于三个领域：表面杀菌、空气杀菌和液体杀菌。表面杀菌常用于包装材料的消毒，如在牛乳的生产中，用紫外线对包装材料消毒，可使其货架期延长到两周。据报道，面包在出炉后先进行紫外照射可明显延长其货架期；空气杀菌主要用于食品加工环境的消毒，如果蔬的去皮操作中，用紫外线处理过的气流流过去皮单元，产品质量会显著提高。同

样的技术也用于孵化室和冷藏室；紫外线处理可有效进行液体杀菌，杀灭水中大部分微生物和减少环境污染。紫外线消毒不改变水的颜色、味道和p H 值，在日本，紫外线辐射已用于天然矿泉水的消毒。

1.3.1 紫外线技术在果蔬保鲜中的应用

紫外线在果蔬保鲜中也有极大的潜在市场，如萝卜采摘后，用紫外线对其处理，发现植物抗毒素得到了一定积累，增加了萝卜对霉菌的抵抗能力。用紫外线处理过的新鲜草莓可延长货架期4-5天。除紫外线可杀灭其表面微生物外，研究发现紫外线处理后果实的呼吸强度减低，酸度增加，而且经处理的果实硬度也比未经处理的果实要高。结束语

近年来，食品加工技术不断革新，有关电磁波在食品中的应用越来越受到重视，其应用也越来越广泛。利用食品电学特性对食品进行加工不仅改变了传统烹调方式，而且可以进行有效、安全的杀菌，是食品加工业中一个新的发展领域，它具有很多优势。

篇3：混凝土的电磁波反射特性分析

1 惠更斯-菲涅尔原理

惠更斯-菲涅尔 (Christiaan Huygens和Augustin-Jean Fresnel) 原理是研究波传播问题的一种分析方法, 其表述为:波阵面上的每一点可以认为是产生球面子波的一个次级扰动中心, 而以后任何时刻的波阵面则可看作是这些次级子波的包络。菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充, 给出了关于位相和振幅的定量描述, 提出子波相干叠加的概念;从同一波面上各点发出的子波, 在传播到空间某一点时, 各个子波之间也可以互相迭加而产生干涉现象。这个经菲涅尔发展的惠更斯原理称为惠更斯-菲涅耳原理。

2 混凝土的电磁波反射特性分析

混凝土对于电磁波的反射特性可遵循菲涅耳定律。考虑均匀平面电磁波由空气斜入射到混凝土表面的最一般情形, 电磁波总可以分解成两个正交的线极化波, 一个是极化方向与入射面垂直, 称为垂直极化波;另一个是极化方向在入射面内, 称为平行极化波。当视混凝土为均匀、理想介质材料时 (非磁性、无损耗即介电常数E为实数) , 电磁波在混凝土表面的反射系数分别为采用式 (1) , (2) 进行计算。

在平行极化波的情况下, 界面的反射系数:

在垂直极化波的情况下, 界面的反射系数:

式 (1) 、 (2) 中,

θi、θt分别为电磁波的入射角和折射角。

η1、η2分别为空气和混凝土的波阻抗。

而入射角θi和和折射角θt具有以下关系:

μ、ε分别是介质的磁导率和介电常数, 它们也可通称为材料的电磁参数。下标1, 2分别代表空气和混凝土。

由公式 (1) ~ (5) 可见, 界面反射系数不但与电磁波入射角、极化方式有关, 还受到材料电磁参数的影响。对于理想材料 (如无损耗型介质μ1=μ2=μ0, 而E为实数) , 采用上述公式可以定量分析界面反射系数随材料性能、入射角的变化特性。

电磁波由空气介质斜入射到水泥砂浆表面, 属于空气向理想介质平面入射问题。采用上述公式 (1) ~ (5) , 代入实测水泥砂浆电磁参数的实部 (由于属于非磁性物质, 其磁导率虚部接近于0, 由于含有少量的水分, 其介电常数虚部存在) , 分别得到平行极化、垂直极化电磁波入射时混凝土表面反射系数随入射角变化的曲线 (见图1, 图2) 。

从图1可以看到, 平行极化电磁波入射条件下, 水泥砂浆表面将对入射电磁波发生较强烈反射, 在入射角处于0°~80°附近, 反射系数为0.998, 几乎呈直线状, 说明反射系数与入射角关系不大。直至入射角为90°, 反射系数突变为-1, 此时反射电场的振幅同入射电场, 但相位相反。从图2看, 水泥砂浆对垂直极化的电磁波也发生反射, 尽管随着入射角的增大, 反射系数曲线呈下降趋势, 但下降值非常小, 而且由于反射系数为负值, 说明电场相位相反, 因此, 可以认为反射系数接近-1, 即反射电场的振幅同入射电场, 但相位相反。

3 结论

(注:图1、2纵坐标为反射系数, 横坐标为入射角度, Rv, Rp分别为垂直和水平极化条件下的反射系数。)

因为水泥砂浆表面的电磁参数接近无损耗型介质的电磁参数, 对于高频段的电磁波具有较高的反射系数, 无论是水平极化还是垂直极化的电磁波入射, 其反射系数的绝对值接近1。在水平极化状态下, 反射系数为1, 而且随着入射角的逐渐增大, 其变化不大, 只是当入射角接近90°, 反射系数突变为-1。在垂直极化状态下, 反射系数接近-1, 而且与入射波的频率关系不大。

摘要：水泥材料资源丰富, 具有环境适应性强、施工简便、成型构筑物强度高、稳定性好、耐久性优、造价低等优点, 所以已经具有100多年历史的混凝土, 当前还是世界上应用最广、用量最大的建筑材料, 且大量用于工程的构筑。本文运用电磁场基本理论, 研究混凝土-空气界面对微波的反射系数。

篇4：电磁波食品分析

关键词：电磁场理论；教学方法；教学内容；教学效果

作者简介：张平娟（1981-），女，安徽怀远人，安徽科技学院机电与车辆工程学院，讲师。（安徽　蚌埠　233100）

基金项目：本文系安徽科技学院教研项目（项目编号：X201095）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）30-0048-01

一切电现象都会产生电磁场，而电磁波的辐射与传播规律更是一切无线电活动的基础。电磁场与电磁波广泛应用于现代电子通信技术领域。“电磁场与电磁波”是多种学科的交叉点，它不仅是微波、天线、电磁兼容的理论基础，而且各种现代通信方式，如光纤通信、移动通信、卫星通信以及电视、雷达等各种专门学科都是以电磁波携带信息的方式来实现的。广泛应用的超小超薄的大规模集成电路更是充满了电磁场的问题。由于“电磁场与电磁波”是众多学科的理论基础，从而成为相关专业课程建设非常重要的环节。

“电磁场与电磁波”课程理论性、系统性很强，逻辑严谨，学习它不仅可以获得场和波的理论，而且有助于培养正确的思维方法和分析问题的能力。

但是就是这样一门课程历来被公认为是一门难教、难学的课，电磁场与电磁波课程教学现状：电磁场与电磁波课程主要涉及电磁场的源与场的关系，电磁波在空间传播的规律，电磁波的产生、辐射、传播、电磁干扰、电磁兼容以及电磁理论在各方面的应用。主要有以下几个特点：该课程理论性强，概念抽象，数学推导繁多；教学计划修订后该课程的教学学时被压缩，既要在教学计划学时内完成教学内容，这就会使每节课的上课内容增加；课程涉及的知识点多，包括时域、频域、空域和极化，相应的物理量需用复数来表示。这就要求学生有复变函数、矢量分析和场论的基本知识。

基于现状，笔者结合自身教学实践，就教学内容和教学方法的改进方面提出了一些见解，希望和同行进行交流。

一、教学内容优化

1.根据课程需要，合理进行学时分配

电磁场与电磁波是在公共课程大学物理基础上开设的，大学物理的下册电磁学理论部分已经包括了真空和介质中的静电场、恒定电流场和恒定磁场、电磁感应现象，并做了详细的讲解，对麦克斯韦方程组也进行了简单介绍。与“电磁场与电磁波”相比较发现两门课程在内容上有较多的重复，但是大学物理侧重于静态电磁场以及电磁场的物理性，应用对象以物理为主，而“电磁场与电磁波”在内容上有了较大的扩展，不仅包括静态场还有时变场以及电磁波的发射传播、传播和接收，更注重时变的场和波，应用对象以通信、电视、雷达遥感等和电磁波的发射、传输和接收相关的技术领域。在课程的讲解过程中还要根据实际情况调整各章节的学时，静电场部分在大学物理中详细介绍，在这里可以适当压缩，由于时变场是本课程的重点，应当增加学时，使学生能够更加深入理解电磁波传播的特性，掌握时变场的分析方法。无线传输的在现代自动化控制系统中的应用越来越广泛，这就使得电磁波的发射和接收成为其中主要的部件之一。天线是完成电磁波发射和接收的功能元件，因此应增加此部分内容的讲解力度，保证与后续的专业课程衔接。

2.注重矢量分析与场论知识的讲解

在课程的开始，教材一般会安排矢量与场论部分的知识，因为这部分知识是用来研究电磁场的重要工具。学生虽然在“电磁场与电磁波”课程之前也有过矢量分析、场论以及电磁场理论分析中使用的一些特殊函数，但是学得不够深，有的已差不多忘记，所以在介绍电磁场内容之前要把这部分知识讲透彻，这样才能使学生后面的学习轻松些，而不是开始就一头雾水，之后就完全跟不上。

二、教学方法探讨

教学过程是课程教学效果的关键。长期以来，对于“电磁场与电磁波”这样理论性较强的课程教学都是老师在台上讲、学生在下面听，为了在有限的课堂教学时间内完成教学计划的全部内容，教师基本上是满堂灌，但是实际效果往往不是很理想，就个人教学的实际得到一些教学方法上的体会。

1.教学手段更新

“电磁场与电磁波”之所以让教师感觉难教、学生感觉难学，是因为本课程基本上用数学语言来描述物理现象，讲解过程中用到拉普拉斯方程、泊松方程、散度、梯度、旋度等大量的数学知识。在传统的板书教学中，公式推导就会占用大量的时间，降低课堂讲授效率，也使得学生感到枯燥、乏味，而且板书教学不能把抽象的物理概念、模型很好地显示出来，现代多媒体技术能够弥补板书教学的缺陷。首先，可以把重要的理论推导事先通过公式编辑器编辑好，在上课时重点讲解难点，这样就可以节省了课堂时间，提高了效率。另外，还可以借助一些软件，比如MATLAB、FLASH来画点位分布、时变场分布图等，还可以进行一些仿真。把抽象的概念变得直观，增加了学生学习的兴趣。在教学上采用板书和多媒体的有机结合，使课堂教学快慢有序，更好地提高教学效果。

2.增加应用背景介绍

随着科技的发展，电磁场理论在工程实践、科学研究和家庭生活中应用越来越广泛，在教学的过程中若能有意识地利用好这些教学实例，在课堂上提出一些问题：飞机为什么可以隐身？微波炉为什么不能用金属器皿？短波收音机为什么在晚上收到更多的台、电磁炉的工作原理等，就可以让学生带着问题学习，充分认识课程的重要性，提高学习的主动性，让他们在理解基本点的同时激发学生学习的兴趣。另外，在教学过程中也可以让同学们通过一些实际应用课题及时了解学术动态，提高自学能力和学习效果。

3.简化数学推导，及时归纳总结

当学生拿到教材看到尽是数学推导时就会产生厌恶感，另外，有的同学会从高年级同学那里得知这门课程很“难”，便会在心理上排斥。针对这种情况，笔者采用的是简化数学推导、重思路分析和结果的方法。这样就不会有繁琐的数学公式推导。在教学内容上对一些知识点，比如恒定电磁场部分的静电场和恒定磁场以及恒定电流场、静态场中的极化和磁化、時变场的中的时变电场与时变磁场之间有些对偶知识点要及时总结归纳，并与相对应的一些知识点比较，这样可以增加记忆效果。

4.增加习题训练，提高分析能力

在教学过程中，经常会听学生说“老师上课讲的都懂，可是不会做题”，这是历届学生中普遍存在的现象。因为电磁场不是单纯的数学问题。在教学中老师要及时掌握学生的学习情况，并调整教学进度。讲解知识点的时候要及时进行总结，讲解例题并归纳解题方法，多做课后习题，及时辅导。电磁场这门课程还存在教学内容多而教学学时少的矛盾，可以借助网络来进行交流。

5.提高教师的自身素质和教学水平

在教学中提倡互动，但教师仍然是占主体地位的。只有教师的自身素质提高了才能有效地改善教学效果。首先，教师要热爱所从事的教育事业，把全部精力投入到教学工作中。教师要经常通过进修的方式提高自己的知识水平，通过和学生互动以及教师间的交流发现教学中的不足并能够及时改正。教师还应在教学中加强教学管理，不断地完善教学资料，建立习题和试题库，注重教学研究和与兄弟院校间的交流，不断地提高教学水平。

三、结束语

电磁场是电类专业的一门核心课程，教学过程特点鲜明，如何组织教学非常重要。教学改革就是要重点提高学生的学习兴趣，在内容上使复杂的问题简单化，方便学生理解，互动地组织教学，有效提高学生应用所学电磁场理论知识解决问题的能力。

参考文献：

[1]谢处方.电磁场与电磁波[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]任宇辉，等.电磁场与电磁波课程教学方法研究[J].陕西师范大学学报，2008，（6）：188-190.

[3]邱关源，等.新编《电路》和《电磁场》教材的一些设想[J].电工教学，1997，19（2）：28-30.

篇5：机载天线电磁兼容分析

学号：2011201270

专业：电磁场与微波技术

机载天线的电磁兼容性分析

姓名：周慧

学号：2011201270 摘 要：天线布局和电磁兼容是机载系统设计的关键性问题。针对机载天线的特点，本文对机载天线的电磁兼容性的核心问题和主要解决途径进行了简要介绍，对常用的有限元法、物理光学、几何光学等天线电磁兼容技术分析方法进行了比较，结合机载天线的布局问题综合分析机载天线的电磁兼容技术。关 键 词：机载天线 ；电磁兼容 ；天线布局

一、引言

随着当今科学技术的不断进步，航空军用电子设备已成为C3I 系统实施指挥和获取情报的重要手段。预警机是情报、通讯、指挥和控制中心，要实现这些战术指标，就必然要在飞机这么一个有限的空间里布置大量的电子电气设备。飞机作为一个指挥控制单元，其工作频谱覆盖范围从甚低频（VLF）到超高频（UHF），在大功率高频（HF）和超高频（UHF）设备产生并通过天线辐射的电磁环境中，保证机载设备的兼容性是相当重要而复杂的问题。在飞机系统的研制、生产和安装过程中有必要研究其变化后的电磁环境，对其兼容性状态进行分析，从而保证机载系统的正常工作。

机载通信系统中，由于系统中无线通信设备比较多，而且还要综合考虑飞机的飞行性能，安放天线的位置就受到一定的局限，因此系统中EMC 的问题尤为突出，在无法摆脱自身设备EMC的前提下，要降低这种干扰只能通过天线布局的方法，通过降低各天线对间的耦合度达到减小干扰的目的。

研究飞机天线系统的电磁兼容性的关键就是确定机载天线的辐射特性，得到其辐射方向图。确定机载天线的辐射特性可以通过实验的方法，如利用暗室和飞机模型测试数据，但是这样会浪费大量的人力、物力和财力，因此研制机载天线系统电磁兼容预测分析软件己成为当务之急。EMC预测分析的目标是评估全机的电磁兼容性状态，分析是否存在电磁干扰，以便于总体采取措施排除，尽量减少干扰问题的出现，确定关键性区域和关键性设备，确定干扰测试的重点，并为今后系统及设备设计和系统使用提供数据。

二、机载天线电磁兼容的基本理论

天线的电磁兼容，指天线或天线系统在共同的电磁环境中，其自身性能既不下降又不影响其它天线性能的一种共存状态。即某一设备上的天线既不会由于受

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姓名：周慧

学号：2011201270

专业：电磁场与微波技术

到处于同一电磁环境中的天线布局、载体、邻近散射体和其它天线的影响而遭受不允许的性能降低，也不会使同一电磁环境中其它天线性能遭受不允许的性能降低。值得指出的是，电磁环境除了包括安装天线的平台、平台上的其它天线、遮挡物、突出金属物以外，在这里还特别增加了一项“邻近散射体”。这里所说的邻近散射体，包括了邻近载体、地形地物和海面等。

从广义上讲，机载天线的电磁兼容性包含有两个基本概念，辐射限制和抗扰度限制。辐射限制是指在不需要的空间和不需要的频段上其辐射量的控制。抗扰度限制是指天线自身对恶意发射与难以避免的反射、散射、漏射、绕射、杂乱漫射、传导等电磁能量的响应能力。

三、机载天线电磁兼容的技术重点

机载天线对整个系统的电磁兼容性能影响非常明显。这主要是因为天线具有如下两个特点：

1、天线的功能是完成电磁能量从“场”到“路”的双向转换，即将空间中的电磁场能量接收至传输线内成为导波，或将传输线内的导波辐射至空间形成电磁波。

2、多数天线辐射能量大、接收灵敏度高。相对于导线、设备、孔缝等无意辐射源，天线辐射能量要大若干个数量级。

本质上讲，机载天线的电磁兼容的核心问题就是辐射限制和抗扰度限制。因此解决天线的电磁兼容应从以下三个方面着手：电磁兼容实现手段、电磁兼容效果计算分析和天线布局优化设计。

1、电磁兼容实现手段

目前实现天线之间电磁兼容的主要手段，是通过增加天线之间的隔离度削弱天线间的相互影响，而衡量天线之间相互影响强度的指标即天线的隔离度，机载天线之间的隔离度是描述天线之间耦合的一种方式，它充分反应了天线的方向性、增益、极化状态、带内带外特性和天线之间的空间对收发天线间能量耦合的贡献。为准确表达天线间的隔离程度，将发射天线的发射功率Pta与接收天线所接收的功率Pra的比值定义为天线隔离度（Pra为Pta经过各种衰减后被接收天线所接收的功率值），通常在工程应用中，以dB 为单位表示，即：

L(dB)10lgPta

（1）Pra当2个天线均处于彼此远区场的情况下，其能量耦合主要通过辐射场实现。

设发射天线发射功率为P ta，增益为Gt，接收天线的接收功率为Pra，增益

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姓名：周慧

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专业：电磁场与微波技术

为Gr。接收天线与发射天线间的距离为D，一般情况下，收发天线直视时的天线隔离度可由公式（1）所表达的物理意义求解。当收发天线外形尺寸与D 相比较小时，收发天线均可近似被认为是具有一定方向性的点源，则发射天线发出的电磁波可被近似为球面波，且在接收天线处可视作平面波，此时天线隔离度可表示为：

L(dB)LGG

（2）

dtr4D式中，L20lg为收发天线直视情况下的空间隔离，Ld由收发天线间的距d离D和分析波长λ等因素决定，Gt为发射天线在接收方向的天线增益，应根据收发天线的相对位置从机载发射天线增益方向图中读取；Gr为机载接收天线在发射方向的天线增益，应根据收发天线的相对位置从天线增益方向图中读取。

当收发天线之间的极化不完全匹配时，还要考虑极化失配带来的隔离度LP这一项，即总的天线隔离度为：

L(dB)LGGL

（3）

dtrp如果天线不能同时满足位于彼此的远区场，则2天线之间的相互干扰主要不是通过辐射场进行的，而是通过近区束缚场或近区感应场实现。

工程上圆极化对垂直极化或水平极化的损耗为3dB左右，垂直极化和水平极化间的失配损耗为20-35dB，由于机身表面天线的安装方位比较复杂，极化失配损耗要比以上2个值要小。

2、电磁兼容效果计算分析

机载天线的电磁兼容实施过程中一个重要的环节，就是以计算机为工具，利用电磁场理论和计算电磁学的相关知识，对天线电磁兼容性的效果进行仿真计算和分析。通常情况下，对单个天线结构的阻抗特性和辐射特性的分析往往采用数值方法，而对于天线之间耦合特性（隔离度）的分析（该文中仅指远场情况下），往往采用高频方法。

随着计算机性能的快速提高，电磁场数值计算技术日益成为应用电磁学领域内的一个研究热点。由于数值计算方法直接以数值的形式代替解析表达式描述和求解电磁场问题，故在理论上只要计算机配置足够高，等待足够的时间，就可以得到以任意精度逼近准确值的几乎所有电磁场问题的解答。常用的数值计算技术包括有限元方法（FEM）、时域有限差分方法（FDTD）和矩量法（MOM）等。

有限元法是非常具有代表性、应用范围广泛的频域数值方法。该方法以变分原理和剖分插值为基础，能处理任意形状的场域、多介质和复杂交界面等情况。其所形成的代数方程系数矩阵具有对称、正定和稀疏性的特征，因而收敛性好，3 / 6

姓名：周慧

学号：2011201270

专业：电磁场与微波技术

容易求解。由于具有这些优点，有限元法成为国内外学者的一个研究热点。但是有限元法虽然是一种灵活性强的数值计算方法，但它只适合于最大尺寸约为几个波长以下的物体。所以使用范围也受到一定的局限。

机载天线工作频率一般很高，而飞机一般有十几米到几十米长，因此机载天线系统是电大尺寸系统，对此系统的分析需要应用高频近似技术。高频近似技术是在相当严格的理论基础上发展的一系列近似方法和渐进的高频解析方法，一般可归纳作2 类：一类基于射线光学，包括几何光学（GO）、几何绕射理论（GTD）以及在基础上发展的一致性绕射理论（UTD）等；另一类基于波前光学，包括物理光学（PO）、物理绕射理论（PTD）、等效电磁流方法（ECM）以及增量长度绕射系数法（ILDC）等。

物理光学法是通过对表面感应场的近似和积分来求解散射场的，它克服了平表面和单弯曲表面所出现的无限大的问题。由于感应场保持有限，散射场也就同样有限。

几何光学是研究射线传播的一种理论，它是适用于计算电磁场零波长近似的高频方法。但是几何光学只研究直射、反射和折射问题，它无法解释绕射现象。当几何光学射线遇到任意一种表面不连续的情况，例如边缘、尖顶，或者在向曲面掠入射时，它将不能进入到阴影区。按几何光学理论，阴影区的场应等于零，但实际上阴影区的场并不等于零。为了解除几何光学场的不连续性问题，并对几何光学场计为零的场区中作出适当修正，引入了一种新的射线—绕射线，其对应的理论即几何绕射理论。

几何绕射理论的基本概念可以归结为以下3 点：

1绕射场是沿绕射射线传播的，这种射线的轨迹可以用广义费马原理确定。○2场的局部性原理：在高频极限情况下，反射和绕射这一类现象只取决于○反射点和绕射点临近域的电磁特性和几何特性。

3离开绕射点后的绕射射线仍遵循几何光学的定律。○

3、天线布局优化设计

布局设计首先是天线自身的仿真与设计，其性能指标以能否满足应用要求为先决条件，但这往往还不够。实际中常会遇到这样的情况，单独看这个天线，其各项性能指标均合格，一旦配置到载体上，其主要参数幅度方向图和相位特性将有程度不等的劣化，此时必须对天线进行必要的修改，有时甚至需要重新进行方案论证与选择。

机载天线的布置应遵循如下的4个原则：

1飞机电子系统中各分系统的天线布置应充分发挥各分系统的战技性能，○完成各自所担负的任务。

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2分系统天线间辐射干扰影响尽量小，即尽量减少辐射耦合。○3要充分利用载体的遮档。○4实际天线布局设计是一个综合性的反复调整过程。○下面以一个实际的飞机来综合考虑分析其各天线的布置情况

图 1 某飞机的机载天线布局

1探测雷达天线布置 ○考虑飞机气动力学影响，可采用共形相控阵天线型式，并将天线置于机身两侧和前后。

2GPS天线布置 ○GPS 接收天线，它用于接收卫星信号，因此要安装在机身上方，且尽量远离探测雷达。

3ESM天线布置 ○无源探测（以ESM 为例）频带宽，接收灵敏度高，因此ESM 天线要远离那些落于其工作频带的发射源，故ESM 天线应安装于机身前后位置。

4JTIDS天线布置 ○对JTIDS天线布置考虑应空对空、空对地通信，因此将它安装于机身上下方。5通信天线尤其是V/UHF 天线数量多，频段宽，要考虑减少相互影响，合○理布局。

在初步确定了天线在载体上的布局后，就可进行机载天线耦合干扰及天线方向图的计算机预测与分析，通过不断的调整天线的位置，最终找到最佳的天线布局方案。

四、国内外机载天线布局和EMC的发展动态

西方发达国家早在二战后就对飞机的EMC做了大量的研究工作，特别是美

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专业：电磁场与微波技术

国在六七十年代中期对电磁兼容性研究所做的工作，比较全面和系统地考察了航空、航天、航海领域中的电磁兼容机理，并进行了研究和分析，获得了大量的资料和经验，取得了较好的效果。如美军先后研究出F-4，F-15系列飞机EMC分析方法和数学模型，并将其应用于飞机的设计、研制和维修中，取得了许多技术成果和显著的经济效益。海湾战争、科索沃战争及近期的反恐战争等，使各国对美国等西方各种武器的先进性有了更直观的认识，而战争中美国飞机的卓越性能都体现了研究飞机天线系统EMC的价值。

我国在这方面研究起步很晚，与国外相比水平还远远落后，直到70年代后才开始着手研究，而且发展速度缓慢，导致我国与发达国家拉下很大距离。目前，我国已经有一些部门和单位开始重视并从事这方面的工作，实现技术的跨越式发展，可望在不远的未来赶上先进发达国家的水平，从而能够利用EMC控制，使系统和设备与环境相融合，完成对电子设备的一体化设计。

参考文献

篇6：雷电电磁脉冲分析及研究

雷电电磁脉冲分析及研究

雷电是一种危险现象,雷电过程所产生的强大闪电电流,将产生电磁场变化和丰富的电磁辐射,不仅干扰无线电通讯,严重时甚至使通讯中断.雷电电磁脉冲屏蔽及电磁防护问题是现在航空航天所面对的一个重要问题.本文介绍了闪电的成因,分析了雷电电磁脉冲对金属板的作用.先是分析了雷电电磁脉冲通过薄金属板的.场,并依据Bruce和Golde给出的双指数经验公式计算了雷电电磁脉冲通过金属薄板的场的分布.

作 者：唐远瞩 温浩 作者单位：五邑大学,信息学院,江门,529020刊 名：仪器仪表用户英文刊名：ELECTRONIC INSTRUMENTATION CUSTOMER年，卷(期)：16(4)分类号：V244关键词：雷电电磁脉冲 闪电 金属板

篇7：商用电磁炉行业分析总结

商用电磁炉行业分析总结

解决商用电磁灶产品销售问题，不能仅仅依靠订单的增加，还需站在全局高度，着眼于调整原材料供应结构、经济增速、生产结构与成本控制等因素，把我们的增长速度控制在能够承载的区间，加快结构调整，加快厨房设备企业增长方式转变。

商用电磁灶趋向微利的时代，不少品牌已经开始寻求新的市场生存之道。像买地建厂，开发整体家居系列；卖商用电磁灶的也生产商用电磁炉产品„„开发更加多元化的产品。从东部到中西部的浙江，江西、湖南、重庆、陕西等多地发展。面对现状，我国建材行业到底经历着怎样的“受困”局面呢?

十二五期间，企业都开足马力，一心要大干快上，来他个开门红。而“以大项目带动大投资，以大投资拉动GDP”，几乎成了各地政府迅速提高本地经济实力的不二法门。在如此巨大的投资拉动下，酒店设备装修需求便有增无减。需求一涨，供给跟不上，烹饪设备企业要想方设法突破困局。

受地产市场的限购令、人民币升值、国际经济因素等市场影响，商用电磁灶品牌的终端市场较往年同期有明显的回落；内部市场而言，各种原材料、生活用品价格大幅涨价、终端卖场租金高涨、员工工资大幅高涨等因素，也让经销商的压力剧增。企业利润的下降已经成为乐观的经济增速下最大的阴影，让下游行业的企业叫苦不迭。

篇8：电磁波食品分析

随着电子技术和信息技术的迅速发展, 现代电子设备的广泛使用导致空间的电磁环境 (EME) 日益恶化, 而由核爆炸[1]、高功率微波武器以及自然界雷电所产生的瞬态电磁波更是一种强烈的电磁干扰源。另外, 随着数字电路和超大规模集成电路的广泛应用, 电子设备对电磁干扰的灵敏度愈来愈高。在强烈的瞬态电磁波作用下, 通常会对电子设备和系统造成严重的电磁干扰, 甚至烧毁电子元器件, 造成电子系统的永久性损坏。系统中电子设备之间以及电子设备内部的各种互连电缆是耦合电磁脉冲能量导致系统电磁干扰和损坏的重要途径。瞬态电磁波对电子设备的互连电缆激励耦合产生干扰电流, 然后沿着导线回路传导进入设备电路造成危害。因此, 为保证电子系统安全可靠的工作, 研究瞬态电磁波对电子设备互连电缆的电磁耦合带来的不良影响, 对于实现整个电子系统的电磁兼容性[2]具有十分重要的指导意义。

1瞬态电磁波对电缆的电磁耦合模型

当电缆处于瞬态电磁波环境场中时, 由于外皮上产生感应电流, 通过皮芯之间的转移阻抗, 在芯线上必然产生电流、电压干扰信号, 这样必然影响电缆所连接的电子设备的正常工作。受干扰的电缆通常是电子设备间的信号电缆或电源电缆。瞬态电磁波对电缆的耦合包括共模耦合和差模耦合2种耦合形式。共模耦合是交变电磁场在电缆与地平面组成的闭合回路中感应的电压, 该共模电压通过地回路耦合路径, 部分耦合到受害接收器的输入端。电磁场对电缆的差模耦合, 是从电磁环境到电缆的一条直接辐射耦合途径。该耦合在受害放大器、数字电路等接收器的输入端直接形成差模电压。

1.1共模耦合

共模耦合是一种常见的电磁耦合形式。电子设备之间信号的传输是通过电缆来实现的, 电缆分别通过共同的地构成相应的回路。共模耦合 (Common Mode Coupling, CMC) 是指空间的干扰电磁场在电缆中感应出大小相等、且相位相同的开路电压, 因为通常这2个回路基本上是重合的, 它们面积相等, 且回路间距与回路面积相比数值很小, 因此, 2个回路的感应电压是相等的, 此感应电压被称为是电磁场感应的共模电压。由电路阻抗确定的地回路耦合将共模电压转变成放大器或逻辑电路输入端上的差模电压, 这样就对电子设备构成了潜在的电磁干扰。

在确定了回路面积之后, 即可求解感应共模电压, 若定义共模耦合CMC为单位场强感应的电压, 则电场的共模耦合为:

undefined。 (1)

磁场的共模耦合为:

undefined

由式 (1) 和式 (2) 可知, 在确定的电缆长度及离地面高度的情况下, 共模耦合CMC随频率增加而增加。在同样的电磁场频率条件下, CMC正比于电缆与大地构成的耦合回路面积hl, hl越大, CMC也越大。

1.2差模耦合

差模耦合 (Differential Mode Coupling, DMC) 是指电路或磁场在连接两电子设备的传输线路中由于线对有较大间隙或取向不一致, 因而2根传输线对电磁场的耦合条件不一样, 这样, 在这2根传输线之间就感应出一个差模电压, 该电压出现在源阻抗和受害放大器或逻辑电路的输入阻抗上, 对受害的电子设备造成潜在威胁。

电子设备间互连电缆的差模耦合计算与共模耦合的计算方法类似, 只是将式中回路的平均高度h改成构成回路的两连接线的间距s。线对中感应的差模电压DMC大小取决于耦合回路的面积s及频率f, 即DMC与耦合回路的面积及电磁波的频率成正比。

电场的差模耦合为:

undefined。 (3)

磁场的差模耦合为:

undefined。 (4)

在耦合回路面积确定的情况下, 频率每提高10倍频程, 差模耦合DMC增加20 dB。降低差模耦合的方法除了减小构成回路的两连接线的间距外, 还可以用绞线代替平行线, 在导线外边加上屏蔽层等。

2数值结果分析

下面分别对高斯型脉冲、三角形脉冲和双指数型脉冲这3种瞬态电磁波[3]对电子设备互连电缆的电磁耦合进行预测分析[4]。仿真模型的结构参数为:高度h=0.5 m, 长度l=12 m, 终端负载阻抗Z=1 kΩ, 电缆平行于地面, 电缆采用两端接地, 因为通常两端接地引入的干扰要比单端接地小。为了便于对计算结果的分析比较, 不同瞬态电磁脉冲入射幅度相同, 均取为10 kV/m, 入射方式相同, 电场极化方向平行于电缆长度方向, 电缆直径和长度均相同, 总的分析时间取40光米 (即133.4 ns) 。

3种脉冲的数学表达式和时域波形分别为:

① 高斯型脉冲的表达式为:

u1 (t) =u0e-a2 (t-t0) 2。

其时域波形从略;

② 三角形脉冲的表达式为:

undefined。

其时域波形从略;

③ 双指数型脉冲的表达式为:

undefined。

其时域波形从略。

当入射脉冲分别为高斯型脉冲、三角形脉冲和双指数型脉冲时, 电缆的电磁耦合响应曲线分别如图1～图2所示。

由3种耦合响应曲线可看出, 在互连电缆的端接负载上耦合的电流波形与入射的瞬态脉冲波形是类似的, 并且端接负载上的耦合电流具有周期性。该数值分析结果与理论和实际情况吻合良好, 对有效抑制和减小电磁波对电子设备互连电缆的电磁耦合有一定的指导意义。

结合数值分析结果以及实际的工程经验, 为减小瞬态电磁波对电缆的共模耦合和差模耦合可采取以下有效措施:

① 对于平衡传输系统的平行线对要尽量减小两导线间的间距, 以减小两导线所形成的耦合回路面积;

② 对平行线对最有效的减小差模耦合的方法是采用双绞线传输线波[5];

③ 为了进一步降低差模耦合, 可以在采用双绞线对的基础上再加一层编织线屏蔽套。

3结束语

瞬态电磁波对电子设备互连电缆的电磁耦合预测分析, 是电子设备的电磁兼容性预测与分析的重要方面。本文提出了电磁波对电缆的电磁耦合模型, 分析了共模耦合和差模耦合的耦合机理, 介绍了电磁耦合的数学计算公式, 并对3种瞬态电磁脉冲对电缆的电磁耦合进行了预测分析, 数值分析结果表明对于不同的瞬态电磁波, 电子系统的响应特性有较大差异, 应针对不同的电磁脉冲干扰采取相应的抑制和防护措施, 这对有效抑制和减小电磁波对电缆的电磁干扰有一定的参考价值和指导意义。

参考文献

[1]SAID E, KHAMY EL, SHAWKI S E, et al.The Penetration of Nuclear Electromagnetic Pulses through Shielded Communication Cables[C].15th National Radio Science Conference.Helwan, Cairo, Egypt, 1998:1124-1365.

[2]胡以镛.电子设备间的电磁兼容性预测和分析[J].通信与广播电视, 1992 (2) :9-17.

[3]AGUET M, LANOVICI M, LIN Chungchi.Transient Electromagnetic Field Coupling to Long Shielded Cables[J].IEEE Trans.On Electromagn.Compat., 1980, EMC-22 (4) :278-286.

[4]王园.互连电缆的电磁兼容性分析[J].电子科技大学学报, 1996, 25 (6) :599-605.