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전기와주변생활

전기전자 노이즈 생기는 원인 전자기장 계산법

by G햄스 2023. 9. 22.

AC와 DC가 혼합되어 있는 케이블 덕트안에 어떻게 노이즈가 생기는지 노이즈를 계산하는 방법과 전자기장의 세기를 계산하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

 

 

전기전자 노이즈가 생기는 원인

전기전자 노이즈는 전기적 신호나 전자기파가 원하지 않는 방식으로 다른 회로나 기기에 영향을 미치는 현상입니다.

 

노이즈는 다양한 원인과 경로로 발생하고 전달될 수 있으며, 노이즈의 종류와 특성에 따라 적절한 분석 방법과 저감 대책이 필요합니다.

 

 

1. 통신케이블의 노이즈

5v이하 통신 케이블은 통신 신호의 진폭이 작기 때문에 노이즈에 취약합니다. 노이즈 최대 피크는 노이즈 신호의 최대 진폭을 의미합니다.

 

 

노이즈 최대 피크를 알기 위해서는 노이즈 신호를 측정하고 분석해야 합니다. 노이즈 신호를 측정하고 분석하는 방법은 다음과 같습니다.

  • 노이즈 신호를 측정하기 위해서는 적절한 측정기기와 측정 방법을 선택해야 합니다. 측정기기로는 오실로스코프, 스펙트럼 분석기, 네트워크 분석기 등이 있습니다.
  • 측정 방법으로는 직접 측정, 간접 측정, 시뮬레이션 측정 등이 있습니다.
  • 노이즈 신호를 분석하기 위해서는 적절한 분석 기법과 분석 도구를 사용해야 합니다.
  • 분석 기법으로는 푸리에 변환, 웨이블릿 변환, 통계적 분석, 시간-주파수 분석 등이 있습니다. 분석 도구로는 MATLAB, LabVIEW, SPICE, HFSS 등이 있습니다.

 

2. AC DC 케이블이 같이 혼용되어 깔려 있을 때

  • ac dc 케이블의 양단에는 ac 전원과 dc 전원이 각각 연결되어 있습니다. ac 전원은 주파수와 진폭이 변하는 전압과 전류를 가지고 있으며, dc 전원은 일정한 전압과 전류를 가지고 있습니다.
  • ac 전원은 ac dc 케이블을 통해 dc 전원으로 변환되는 과정에서 스위칭 노이즈를 발생시킵니다. 스위칭 노이즈는 ac 전원의 주파수와 관련된 고조파 노이즈와 스위칭 소자의 동작에 따른 스파이크 노이즈로 구성됩니다.
  • dc 전원은 dc dc 케이블을 통해 다른 dc 전원으로 변환되는 과정에서도 스위칭 노이즈를 발생시킵니다. 스위칭 노이즈는 dc 전원의 변환 비율과 스위칭 소자의 동작에 따른 스파이크 노이즈로 구성됩니다.
  • ac dc 케이블은 노이즈의 발생과 전달에 영향을 미치는 요소로서, 케이블의 길이, 굵기, 재질, 형태, 배치, 차폐 등이 중요합니다.
  • 케이블의 길이가 길면 노이즈의 감쇠가 적고, 케이블의 굵기가 작으면 노이즈의 임피던스가 커집니다. 케이블의 재질은 노이즈의 저항과 유도에 영향을 주고, 케이블의 형태는 노이즈의 용량과 유도에 영향을 줍니다.
  • 케이블의 배치는 노이즈의 결합과 전파에 영향을 주고, 케이블의 차폐는 노이즈의 차단과 접지에 영향을 줍니다.

 

노이즈 계산방법

노이즈 계산법은 노이즈의 종류와 특성에 따라 다양하게 존재합니다. 노이즈 계산법의 목적은 노이즈의 발생 원인과 전달 경로를 파악하고, 노이즈의 크기와 주파수를 측정하고, 노이즈의 영향을 평가하고, 노이즈의 저감 효과를 예측하는 것입니다.

  • 노이즈 전압과 전류의 푸리에 변환을 통해 노이즈의 스펙트럼을 분석하는 방법
  • 노이즈의 결합 모드와 임피던스를 이용하여 노이즈의 전달 특성을 분석하는 방법
  • 노이즈의 전력 밀도와 전자기장 강도를 이용하여 노이즈의 방사 특성을 분석하는 방법
  • 노이즈의 신호대 잡음비와 총 고조파 왜곡률을 이용하여 노이즈의 영향도를 평가하는 방법
  • 노이즈의 저항, 용량, 유도, 차폐 등을 이용하여 노이즈의 저감 효과를 예측하는 방법

-푸리에 변환이란?

푸리에 변환은 시간이나 공간에 대한 함수를 시간 또는 공간 주파수 성분으로 분해하는 변환을 말합니다. 이 변환으로 나타난 주파수 영역에서 함수를 표현한 결과물을 가리키는 용어로도 종종 사용됩니다.

 

푸리에 변환은 조제프 푸리에가 열전도에 대한 연구에서 열 방정식의 해를 구할 때 처음 사용되었습니다.

 

 

전자기장의 세기를 계산하는 방법

전자기장의 쎄기는 전자기장의 강도나 자기장의 강도라고도 하며, 전자기장이 미치는 공간 내 임의의 점에서의 단위 길이당 기자력을 의미합니다.

 

 

전자기장, 자기장의 쎄기는 자기장에서의 자속 밀도를 그 점에서의 매질 투자율로 나누어서 구할 수 있습니다. 등방성 매질의 경우에는 자속 밀도와 같은 방향을 갖는 벡터량입니다.

 

전자기장, 자기장의 쎄기를 계산하는 방법의 예로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

  • 푸리에 변환을 통해 스펙트럼으로 분석하는 방법
  • 자기장의 결합 모드와 임피던스를 이용하여 전달 특성으로 분석하는 방법
  • 전력 밀도와 전자기장 강도를 이용하여 방사 특성으로 분석하는 방법
  • 신호대 잡음비와 총 고조파 왜곡률을 이용하여 영향도로 평가하는 방법
  • 저항, 용량, 유도, 차폐 등을 이용하여 저감 효과로 예측하는 방법

 

 

 

자동제어 노이즈원인 노이즈필터 종류 대책

대전류에서 무시해도 될만한 수준의 전압변화 또는 유도전류 또는 자기장이 미세전류의 세상에서는 매우 큰 영향을 미칩니다. 노이즈필터(NOISE FILTER)는 이러한 전기적인 노이즈를 없애고 깨끗

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