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第二章 电机机械振动噪声的控制与改善本章主要对永磁微电机机械振动噪声的形成原理进行分析,对现有控制改善方法进行总结,进一步对现有生产的门镜马达存在的问题进行分析并提出控制和改善的方案,且采用试验方法以论证改良后的效果.2.1微电机机械振动噪声的形成原理分析2.1.1振动分析:在微电机中,转子应有四个自由度,一是绕轴的旋转自由度,二是轴向存在的间隙,还有两个是轴承径向存在的间隙.其中后两个间隙很小,通常只有几个微米.但由于这些因素的存在,即使是只有几微米的间隙,也影响着马达的振动噪声.(1)在N 、S 两磁极下产生的电磁力∑=n i Ni F 1与∑=n i Si F 1作用下,电动机转子产生旋转运动,旋转部件的每个单位质点受离心力作用,均产生一下径向旋转力矢.如图2-1,这些力矢合成后,大部分被相互抵消,没有被抵消的力矢,折算到电动机轴承A 、B 二端,分别为A F 和B F .这两个旋转力矢,持续作用在转子的轴承部位,引起受迫振动.振动通过轴承、端盖和铁壳,影响到整个电机产生振动与噪音.NF A ' F B ' 图2-1转子振动示意图(2)在马达内,电枢在轴向有一定的活动空间即间隙d,如图2-2所示,当电枢在旋转时,如电枢在该间隙内来回窜动,则会对轴承形成撞击,再传递到铁壳和端盖向外发出振动噪声.当马达内的垫圈以及定位圈的表面不平整,垂直度差时,以及磁场中心线设计不当时均易造成电枢窜动.(3)对马达两端轴承内孔而言,与电枢轴配合有一定的间隙,电枢在高速旋转时,由于电枢本身必定有一定的失平衡存在,且由于转子所受各种不同的电磁径向力,转子与轴承一动一静,两者间产生摩擦甚至是碰撞,严重时出现混沌运动,表现为复杂的震动,加重马达噪声.轴承与轴间的间隙配合情形可分为两种,一种为同心度差形成了轴向倾斜, 如图2-3,另一种为径向的碰摩,如图2-4.(4)电刷片振动分析:当电刷在换向器上高速滑动时,由于换向器表面并不十分光滑,而且换向片间存在槽隙,换向片间也存在跳动,故造成电刷的径向振动而产生噪声.其中换向器的圆度和片间跳动是影响噪声的关键因素.图2-3 轴孔配合示意图一图2-4 轴孔配合示意图二2.1.2影响机械振动噪声的原因:(1)转子不平衡产生振动;(2)转子产生轴向窜动;(3)电刷变形及换向器表面有伤痕引致转子受力不均;电刷压力不适;(4)轴与轴承摩擦产生噪声;(5)机壳端盖轴承加工精度差,中孔同轴度超差;(6)部件共振;(7)润滑油的影响;(8)操作工装的影响.(9)操作工人素质的影响2.2机械振动噪声的抑制和改善措施:在当前,对永磁直流微电机的振动噪声研究的结果,参见文献[1]、[2]、[3]、 [4],一般来说主要是控制以下几个方面的因素.(1)通过动平衡工艺,消除转子上不平衡的质量,将其有害振动压制在一定范围内.(2)控制转子在磁钢的位置,应保证轴向磁推力(或拉力)合适,并防止转子轴向窜动.(3)保证电刷无变形.增加适当的避震胶在电刷片上.(4)控制机壳与端盖轴承同心度,应严格于0.02mm以下,表面光滑无毛刺.轴承与机壳的同轴度控制在0.05mm以内.(5)当在轴承压入机壳和湍盖时,采用一根尺寸精度高的硬质合金芯轴,先把轴承套在芯轴上,然后再压进机壳或端盖的轴承室中.组合后会有一个较理想的间隙,且轴承内圈较平整.(6)提高支承转子的机壳和端盖的倔强强度,如加厚机壳和端盖的壁等.(7)含油滑动轴承含油量为18%以上.(8)改善提高总装工具的工序能力.(9)加强提高操作工人的技术水平和品质意识.2.3门镜马达机械振动噪声的分析和采取的抑制改善方法对于本文作者所在的德昌公司生产的门镜马达而言,马达噪声是目前要改善的重要项目.一些型号噪声制程能力(capability)的不足,已极大地影响了客户信心和马的生产.因此,需专门针对门镜马达的振动噪声作进一步的分析探讨,提出抑制改善方法.2.3.1门镜马达振动噪声的分析探讨在现有生产的门镜马达中,一些型号的噪声制程不足,受到了客户的投诉.对生产的取样及客户投诉的样板进行比较分析发现,这些马达噪声包含多种情况.一是马达运转时声音太大,dB(A)值超过规格;二是异常的声音,虽然此时运转声不大, dB(A)值未超过规格,但引致人耳听时感觉马达运转时声音较差,即声品较差,其中一种异常的杂声主要是电枢在马达内来回窜动撞击轴承引起的.因此对于门镜马达的噪声主要可以划分为两种情况,一种是声音大,另一种是存在不纯的杂声.其中以第二种尤为严重.主要是要对第二种情况进行改善.2.3.2电枢失平衡的关键因素及改善控制方法:在现有的门镜马达电枢结构中,芯片为三辨.电枢的失平衡会造成马达在运转时轴与轴承内孔的摩擦加剧产生碰摩,进而产生噪声.由电枢结构性决定它主要影响着1倍频、3倍频等低频段的强度.要降低马达的噪声,就须控制电枢的失平衡量.比较发现,影响电枢失平衡的主要因素主要集中在以下几个因素中:a)冲芯片时芯片本身引致的失平衡;b)电枢绕线时的排线;c)加焊圆形压敏电阻时引致的失平衡.1)对芯片厚度不均影响的改善:现生产的门镜马达均采用0.5mm厚硅钢片材料,铁芯厚度为5.930.050.0+-mm.在芯片生产工艺中,采用的是高速冲床,每一片芯片相对位置是不变的.当来料厚度出现偏差时,一般是来料中间部份厚度均匀,两边变薄,存在一定坡度,厚度变化有一定的规律性.受这些因素的影响,冲芯叠加时铁芯同样会出现在某一方位上出现厚薄,从而引致铁芯失平衡.如采用扭片的工艺,则可将芯片中失平衡质点分散在不同圆周角上.如图2-5所示,将芯片相互之间转动一瓣,即120度,由此可使原来处于相同位置的失平衡质点相互之间错开120度空间位置,每3次则形成一周,相互抵消,在一定基础上使质心回归中心位置,在一定程序上减少铁芯的失衡量.图2-5 扭片平衡示意图在现有的生产中,对于整个电枢而言,如采取每一芯片相互之间转动120度,则需转动18次,那对生产的效率将有较大影响.为提高效率,生产中原本采用每次扭转2片,现有更改为采用每次扭4片.通过研究电枢的总芯片数与扭片次数的关系,以及抵消失平衡的原理,可发现如下的关系:表2-1由此可以看出,采用单次扭转1,2,3,6片时,最终未中和抵消的片数均为0片,而单次扭转为4片时,未中和抵消的片数达到2至4片,单次扭转为5片时,未中和抵消的片数达到3片.由此看来在同样的效果中,采用单次扭转6片时,生产效率最高.采用试验测量单次扭转2、4、6片时的失平衡数作比较:型号:10918马达; 失平衡量测试机:HOEMANN HP7实验时采用同一条芯片来料进行扭片，其中单次扭片2片和4片采用扭片机进行，由于没有6片扭片机，故采用人手扭片代替。
环保行业工业噪声治理方案第一章工业噪声治理概述 (2)1.1 工业噪声治理的背景与意义 (2)1.2 工业噪声治理的目标与原则 (3)1.2.1 目标 (3)1.2.2 原则 (3)第二章工业噪声源识别与评估 (4)2.1 工业噪声源分类 (4)2.2 工业噪声源识别方法 (4)2.3 工业噪声源评估标准 (4)第三章工业噪声治理技术 (5)3.1 隔声技术 (5)3.2 吸声技术 (5)3.3 减振降噪技术 (6)第四章工业噪声治理方案设计 (6)4.1 治理方案设计原则 (6)4.2 治理方案设计流程 (6)4.3 治理方案设计要点 (7)第五章噪声治理设施选型与安装 (7)5.1 噪声治理设施选型 (7)5.1.1 选型原则 (7)5.1.2 设施选型要点 (7)5.2 噪声治理设施安装 (8)5.2.1 安装准备 (8)5.2.2 安装流程 (8)5.3 噪声治理设施维护保养 (8)第六章工业噪声监测与评估 (9)6.1 工业噪声监测方法 (9)6.2 工业噪声评估指标 (9)6.3 工业噪声监测与评估结果分析 (10)第七章工业噪声治理项目管理 (10)7.1 工业噪声治理项目策划 (10)7.1.1 项目背景与目标 (10)7.1.2 项目范围与内容 (10)7.1.3 项目预算与投资 (10)7.1.4 项目进度计划 (11)7.2 工业噪声治理项目实施 (11)7.2.1 前期准备 (11)7.2.2 噪声源识别与评估 (11)7.2.3 治理方案设计 (11)7.2.4 施工与验收 (11)7.3 工业噪声治理项目验收 (11)7.3.1 验收标准 (11)7.3.2 验收程序 (11)7.3.3 验收结果处理 (12)第八章工业噪声治理法律法规与政策 (12)8.1 工业噪声治理相关法律法规 (12)8.1.1 法律层面 (12)8.1.2 行政法规层面 (12)8.1.3 地方性法规层面 (12)8.2 工业噪声治理政策解读 (12)8.2.1 国家政策层面 (12)8.2.2 部门政策层面 (12)8.2.3 地方政策层面 (13)8.3 工业噪声治理法律法规执行与监督 (13)8.3.1 法律法规执行 (13)8.3.2 监督管理 (13)8.3.3 社会监督 (13)第九章工业噪声治理案例分析 (13)9.1 成功案例分析 (13)9.1.1 项目背景 (13)9.1.2 治理措施 (13)9.1.3 治理效果 (14)9.2 失败案例分析 (14)9.2.1 项目背景 (14)9.2.2 治理措施 (14)9.2.3 治理效果 (14)9.3 案例总结与启示 (14)第十章工业噪声治理发展趋势与展望 (14)10.1 工业噪声治理技术发展趋势 (14)10.2 工业噪声治理市场需求分析 (15)10.3 工业噪声治理行业前景展望 (15)第一章工业噪声治理概述1.1 工业噪声治理的背景与意义我国工业化的快速发展，工业噪声污染问题日益凸显。
电磁波传播中的信号噪声分析第一章信号和噪声的概念信号是指一种能够用来传输信息的物理量，例如声、光、电等。
在电磁波传播中，信号一般指无线电信号，它是一种电磁波，可以在空气中传输。
噪声是指在信号传输过程中混入的各种干扰信号，例如电磁干扰、放射性干扰等。
在电磁波传播中，噪声是指无线电信号中的各种干扰信号。
第二章信号噪声比的定义和计算方法信噪比是指信号的强度和噪声的强度之比，它反映了信号和噪声在无线电信号中的相对大小，是衡量无线电信号质量的重要指标。
信噪比的计算方法是将信号的功率和噪声的功率进行比较。
信号的功率可以通过接收信号的强度和接收天线的增益来计算。
噪声的功率可以通过接收天线的背景热噪声温度、接收机的噪声系数和带宽来计算。
信噪比通常以分贝为单位表示，公式为：SNR=10*log10(PS/PN)，其中PS为信号的功率，PN为噪声的功率。
第三章信号和噪声对无线电通信的影响信号和噪声对无线电通信的影响是很大的，在信号强度不够大的情况下，噪声会对信号产生干扰，使得接收信号变得困难。
当信号强度大于噪声时，接收方仍然能够收到信号，但是噪声会使得信噪比降低，从而影响接收信号的质量。
因此，在进行无线电通信时，需要注意信号和噪声的关系，尽可能使得信号的强度大于噪声的强度。
第四章信噪比提高的方法为了提高信噪比，从而提高无线电信号的质量，在实际应用中可以采用以下几种方法：（1）增加信号的强度：通过使用更高功率的发射机或调整天线的方向来增加信号的强度。
（2）降低噪声的强度：在接收机前面增加低噪声放大器，或使用低噪声接收机等设备来降低噪声的引入。
（3）带宽的优化：根据信号频率和带宽进行匹配，减小带宽可以减小噪声引入，同时可以提高信号噪声比。
（4）改善信道环境：例如调整天线的高度和方向，消除干扰源等，从而减小信号受到的干扰。
第五章总结综上所述，无线电信号中的信号和噪声是对无线电通信质量有着重要影响的两个关键因素。
通过计算信噪比并采用合适的提高信噪比的方法，可以有效的提高无线电通信的质量，从而使得通信变得更加顺畅。
噪音产生原理
噪音是指频率、振幅和时域上无规律变化的声音信号。
噪音的产生原理可以归纳为以下几个方面：
1. 机械震动：机械设备的运作会产生震动，通过传导、辐射或者通过空气或固体传播出去，从而产生噪音。
例如，汽车发动机的工作引起的震动会产生排气噪音。
2. 涡流噪音：气体或液体在流动过程中会与不规则表面或障碍物发生摩擦，产生脉动并形成涡流。
这些涡流会导致气体或液体周围的压力变化，进而产生噪音。
例如，风扇的运转会引起空气的涡流噪音。
3. 燃烧噪音：燃烧过程中的爆炸和燃烧产生的高温高压气体会引发声波的传播，形成燃烧噪音。
例如，火焰的吱吱声就是燃烧噪音。
4. 电磁干扰噪音：电子设备中的电流和电磁场变化会引起电磁波的辐射，如果没有合适的屏蔽，这些辐射可能会干扰到其他电子设备，产生噪音。
例如，手机接近音箱时会出现噪音。
综上所述，噪音的产生可以归结为机械震动、涡流噪音、燃烧噪音和电磁干扰噪音等多种原理。
不同的噪音源有着不同的产生机制和特点。
输、变电设备电磁辐射、噪声相关规定和标准一．电磁辐射1.1有关电磁辐射的规定国家及有关部门有关电磁辐射的规定如下：国家环保总局1997年18号令《电磁辐射环境保护管理办法》国家环保总局HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中华人民共和国标准GB 9175-88《环境电磁波卫生标准》中华人民共和国标准GB 15707-1995《高压交流架空送电线无线电干扰限值》中华人民共和国标准GB16203-1996《作业场所工频电场卫生标准》中华人民共和国标准GB/T12720-1991《工频电场测量》电力行业标准DL/T799.6-2002《电力行业劳动环境监测技术规范第6部分：微波辐射监测》电力行业标准DL/T799.7-2002《电力行业劳动环境监测技术规范第7部分：极低频电磁场监测》1.2电磁辐射限制值国内暂未制定有关居民区工频电场评价标准，可引用国家环保总局HJ/T24-1998《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》中规定的推荐值作为指引标准。
规范中“推荐暂以4kV/m作为居民区工频电场评价标准，推荐暂以应用国际辐射保护协会关于对公众全天辐射时的工频限值0.1mT作为磁感应强度的评价标准。
”根据中华人民共和国标准GB16203-1996《作业场所工频电场卫生标准》规定“作业场所工频电场强度8h最高容许量为5kV/m”；根据电力行业标准DL/T799.7-2002规定“0.1mT作为作业场所工频磁场的最高容许量”。
1.3 什么是电磁辐射电磁辐射是指电磁能量从辐射源放射到空间并以电磁波的形式在空间传播的现象，电磁辐射能量的大小与波源的频率有关，频率越高，即波长越短，越容易产生电磁辐射并形成电磁波。
电磁辐射在我们的生活中却很普遍。
能制造电磁辐射污染的污染源无处不在，有电视广播发射塔、雷达站、通信发射台、变电站，高压电线、还有电脑、手机、微波炉、电磁灶，甚至我们乘坐的地铁列车等等都能制造电磁辐射污染。
声音的利用1.声音能够传递信息。
人们说话进行交流，医生用听诊器查病，敲击铁轨判断故障等，都是声音传递信息的例子。
2.声音可以传递能量。
飞机起飞时，旁边建筑物玻璃被振响、爆炸声震碎玻璃、雪山中不能高声说话、超声波碎石机振碎人体内结石等现象，都说明声音在传播过程中伴随着能量传播。
声的利用是声现象的主要内容，同样也是声现象重要内容，声的利用和生活联系紧密。
在中考题中，声的利用有关问题出现频率也较高。
在声的利用考题中，主要考察方向是声音传递信息、声音传递能量两个方面。
1.在声音传递信息方面，出现频率较高的内容有：B超利用B型超声遇到障碍物反射回来成像原理，利用声音反射测距，听诊器利用声音信号诊病，蝙蝠利用超声辨别物体和障碍物，倒车雷达利用超声测距，听声辨识人或物，利用超声波探伤等。
2.在声音传递能量方面，出现频率较高的考题内容有：利用超声波碎石为病人治病，利用超声波清洗牙齿污物，利用超声波清洗首饰，爆炸声震碎玻璃、雪山中不能高声说话等。
3.在有关声现象考题中，出现声音传递信息和能量的题目出现也较多，但以此考点作为单独一个题目的不多，更多的是与声现象其他考点结合。
只要考生熟悉以上常见现即可很好地回答对此知识点的考查。
4.中考题型分析本部分中考题常以选择题和填空题出现，选择题出现更多，分值在1.5分~2分之间（一般出现一两个相关知识点）。
无论是哪类题型，声的利用考题一般与社会生活和实践相结合，平时多积累生活知识对于解答此类问题大有益处。
5.考点分类：考点分类见下表★考点一：声音传递信息◆典例一：（xx•广东）关于声现象说法正确的是（）。
A.利用超声波排除人体内的结石是利用声波传递信息；B.调节小提琴琴弦的松紧程度主要目的是改变音色；C.房间窗户安装双层玻璃是在声源处减弱噪声；D.声音由物体的振动产生【解析】利用超声波排除人体内的结石是利用超声波的能量大，故A错；调节小提琴琴弦的松紧程度会改变小提琴振动频率，即音调，不是音色，故B错；房间窗户安装双层玻璃是防止噪声传入房间，是在传播过程中减弱噪声，不是在声源处，故C错。
2021—2022学年人教物理八上第2章声现象含答案第2章声现象一、选择题。
1、如图所示，将一手机悬挂在密封的玻璃瓶内，拨通该手机时能听到其发声且屏幕闪烁．现逐渐抽出玻璃瓶内的空气，发现铃声逐渐变弱直至消失但闪烁的光依然存在．则下列判断正确的是A. 密封的玻璃瓶能阻止电磁波的传播B. 声音的传播需要介质C. 抽出瓶内空气后，手机停止了振动发声D. 电磁波不能在真空中传播2、在欣赏国庆70周年《奋斗吧中华儿女》文艺晚会时，正在洗手的小明单凭声音就知道是张杰正在演唱，他分辨张杰的声音主要是依据声音的（）A.音调B.响度C.音色D.频率3、超声雾化器是将药物(溶液或粉末)分散成微小的雾滴或微粒，使其悬浮于气体中，并进入呼吸道及肺内，达到治疗目的的一种仪器。
关于雾化治疗，下列说法错误的是()A. 利用了声传递能量B. 人耳能听到的声是超声波C. 超声波可以在液体中传播D. 超声也是由于振动产生的4、要控制和减弱噪声的危害，下列不可行的措施是（）A．在公路两旁种植花草树木B．在人耳里塞棉花团C．减小噪声振动的频率D．给发动机安装消声器5、在探究“声是怎样产生的”实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的乒乓球，发现乒乓球被多次弹开，这样做是为了A. 使音叉的振动尽快停下来B. 把音叉的微小振动放大，便于观察C. 延长音叉的振动时间D. 使声波被多次反射形成回声6、如图所示，小秦改变了尺子伸出桌面的长度，用大小相同的力拨动尺子，尺子振动的快慢不同，他听到的声音不同。
这表明（）A.音色与声源振动的幅度有关B.音调与声源振动的频率有关C.响度跟人与声源的距离无关D.声音只能在空气中传播7、下列声现象中能说明声音传递能量的是()A.烛焰晃动B.钢尺振动C.蝙蝠靠超声波发现昆虫D.倒车雷达8、如果你家附近建筑工地施工，影响你的学习和休息，为了减小噪声的干扰，下列做法不合理的是（）A. 打开门窗，让空气加快流通B. 关紧门窗C. 用棉花塞住耳朵D. 告知有关部门督促施工单位合理安排施工时间9、下列说法正确的是A.只要物体振动人们就能听到声音B. “闻其声而知其人”是根据音调来辨别的C. 远离平面镜时，人在镜中的像逐渐变小D. 池水看起来比实际更浅一些，是因为光发生折射形成的10、下列关于声音的说法正确的是（）A.发声的物体不一定都在振动B.超声波、次声波是人耳不能听到的声音C. “脆如银铃”是指声音的响度大D.我们调节电视机的音量改变的是声音的音调11、关于声现象，下列说法正确的是()A．只要物体振动我们就可以听到声音B．声音在真空中的传播速度为340 m/sC．市区内禁止鸣笛是在传播过程中减弱噪声D．用超声波击碎人体内的结石利用了声波具有能量12、如图所示，纺纱工人工作时戴着防噪声的耳罩，这是为了（）A．防止噪声产生B．监测噪声强弱C．防止噪声进入耳朵D．减小噪声传播速度二、非选择题。
株式会社村田制作所产生电磁噪声的机制[阅读所需平均时间: 约47分钟]2-4. 数字信号中的谐波如章节2-3所述，谐波是数字电路产生的一种噪声源。
如果能够很好地控制谐波，便能有效抑制数字电路产生的噪声。
本章节将讲述数字信号所包括谐波的基本性质。
2-4-1. 谐波的本质（就噪声而言）(1) 数字信号是由谐波组成的通常而言，具有恒定循环周期的所有波形都可以分解为包括循环频率和谐波的基波，其中谐波的频率为循环频率的整数倍。
[参考文献 2]基波的倍数称为谐波次数。
在精确重复波的情况下，除此之外没有任何其它频率成分。
数字信号有很多循环波形。
因此，在测量频率分布（称为“频谱”）时，可以精确分解为谐波，显示出离散分布的频谱。
(2) 测量时钟脉冲信号的谐波图2-4-1显示了频谱分析仪测量的33MHz时钟脉冲信号谐波的示例。
像针一样向上突起的部分为谐波，其出现的间隔正好为33MHz。
可以发现奇次谐波和偶次谐波的趋势不一样。
最下面部分约为40dB或更低，指示频谱分析仪的背景噪声。
图2-4-1 谐波的本质(3) 如何从噪声频率中找出噪声源上面提及的谐波性质有助于根据噪声频率找出噪声源。
通过测量噪声频谱间隔，可以类比推导出造成噪声的信号循环频率。
例如，我们在电子设备中观察到了如图2-4-2所示的噪声。
出现强烈噪声的频率的间隔似乎是33MHz。
因此，可以认为噪声是与33MHz时钟同步运行的电路造成的。
即使此电子设备当前使用的电路具有非常接近的循环频率，如33.3MHz或34MHz，如果可以精确测量噪声频率和间隔，就可分离出这样的频率。
例如，如果在图2-4-2中330MHz处存在噪声，则可以假设噪声是由33.0MHz的电路而不是33.3MHz的电路所造成的。
这是因为33.3MHz或34MHz信号都不包括330MHz谐波。
(4) 只包括整数倍频率此外，循环波形并不包括低于基频的任何频率成分。
例如，100MHz信号绝不会产生20MHz、50MHz或90MHz的噪声。
如果出现此种频率，则噪声是由分频信号而不是源信号所导致的。
数字电路通常与时钟脉冲信号同步运行，而且很多数字电路的运行频率为时钟脉冲信号的1/N（称为“分频”）。
在这种情况下，谐波是分频信号频率的整数倍。
但是，如果两个或更多电路以经过分频的相同时钟脉冲信号运行，时钟脉冲信号的谐波会与分频信号的谐波相互重叠，导致难以对其进行区分。
图2-4-2 明确显示谐波的噪声测量结果的示例2-4-2. 谐波的复合波形(1) 与正弦波叠加接近数字波形数字信号波形及其包括的谐波是如何相互关联的？图2-4-3显示了将低次谐波与基波相加时波形的变化。
可以发现，随着加上各个谐波，原基波的正弦波形越来越接近矩形波。
(2) 高次谐波对波形的影响小相反，当从理想的矩形波减去高次谐波时，波形越来越接近正弦波。
但是，变化很小。
例如，图2-4-4显示了从叠加到第17次谐波上的波形中依次减去最高谐波后的波形。
(3) 占空50%的波形具有很强的奇次谐波当形成占空比为50%的波形时，仅叠加奇次谐波。
如果形成的波形不具有50%的占空比，也需要章节2-4-5所述的偶次谐波。
此处的占空比指的是一个循环中信号电平“高”的比例。
在现实世界的波形中，占空比不可能正好为50%。
所以，偶次谐波也包括在内了，如图2-4-1所示。
图2-4-3 谐波和信号波形(1): 加上低次谐波图2-4-4 谐波和信号波形(2): 减去高次谐波(4) 通过减去高次谐波降低噪声前已述及，数字信号谐波中相对较低的频率（低次）成分对保持信号波形很重要，而较高的频率（高次）成分则不太重要。
但是，如章节2-3-6“信号中的谐波”所述，高次谐波具有更高的频率，因而具有容易发射和造成噪声的性质。
因此，通过在不对信号波形造成任何问题的范围内消除高次谐波来抑制噪声。
通常最多保留第3倍到第7倍的谐波，并消除比这大的所有谐波。
图2-4-5显示了使用低通滤波器消除谐波时波形和噪声的测量结果。
去除谐波之后，数字信号的波形具有这样的圆角而不是合适的方角。
(5) 通过信号EMI静噪滤波器消除谐波信号EMI静噪滤波器正是用于此目的的滤波器。
在图2-4-5中，20MHz信号使用了截止频率为150MHz的EMI静噪滤波器。
因此，图(b)中的波形最多包括7次谐波(140MHz)。
EMI静噪滤波器将在后续章节中进一步讲述。
图2-4-5 已通过EMI静噪滤波器消除谐波的信号波形和噪声的示例2-4-3. 谐波频率的趋势(1) 梯形波谐波的性质我们来看下数字信号中所包括谐波电平的趋势。
如果数字信号的电压波形有一个如图2-4-6所示的完美梯形波，可以发现几个趋势。
图2-4-6(b)显示了梯形波所包括谐波的包络线。
如图所示，如果在对数轴上描出频率，谐波的包络线组成一个简单的折线，具有(A,B)两处拐点。
[参考文献 2]A是信号脉冲宽度tp决定的频点。
脉冲宽度越窄，A就会越朝向较高频率侧偏移。
B是信号升（降）时间tr决定的频点。
此时间段越短，B就会越朝向较高频率侧偏移。
（为简化趋势，假设上升和下降时间一致）(2) 控制谐波电平谐波的包络线在DC到A点之间（区域a），具有恒定的电平，但在A点至B点之间（区域b）却以20dB/dec（每十倍频率为20dB）的频率速率下降，然后在B点到较高频率侧（区域c）以40dB/dec的速率急剧下降。
因此，从抑制噪声的视点出发，需要将A点和B点向较低频率侧移动。
请参见参考资料[参考文献 2]，其阐释了表现这一趋势的理论公式。
图2-4-6 谐波的包络线(3) 对比理论曲线与实际测量结果上述频率特性仅表明了一般趋势。
各个谐波电平可能受占空循环等因素的影响，而且可能略小于包络线（个别谐波可能非常小）。
图2-4-7提供了一个对比图2-4-6与实际测量结果的示例。
图2-4-7 (a)显示了占空比为50%的情况，而(b)显示了占空比为20%的情况。
示波器测量的电压波形显示在图片的左侧，而频谱分析仪测量的频谱显示在中间。
观察到了如图2-4-1指示的谐波。
在图2-4-7(b)中占空比为20%的情况下，可以发现偶次谐波的电平几乎等于奇次谐波的电平。
在图片的右侧，中间频谱的频率轴被转换为对数轴，以便与图2-4-6中的包络线进行比较。
方便您参考，红色线表示理论包络线。
可以说，图2-4-6的包络线充分符合频率范围低于100MHz的实际测量结果。
在200MHz以上的更高频率范围内，实际测量值小于理论值。
这是因为试验中使用的信号发生器因其频率生成的上限而无法输出精确的梯形波。
图2-4-7 谐波包络线实际测量结果示例(4) 设计噪声更小的电子设备以下趋势是从图2-4-6(b)所示的包络线形状推导出来的。
1. (i)信号的循环频率越大，脉冲宽度就越窄。
因此，A点向较高频率侧偏移，产生更多噪声。
2. (ii)随着上升时间变短，信号速度变快，B点朝较高频率侧偏移，产生更多噪声。
要设计噪声更少的电路，应避免这些情况并使A点和B点向低频侧偏移是比较有利的。
如果无法在设计中避免上述情况，但信号线附带了安装EMI静噪滤波器的垫子，就更容易抑制噪声了。
当观察实际数字信号的谐波时，难以注意到区域a。
这是因为很多数字信号都具有接近50%的占空比，使A点靠近基频的较低频率侧。
2-4-4. 信号上升时间的影响(1) 改变10MHz时钟脉冲信号的上升时间图2-4-6显示了减缓波形上升速度会使B点朝较低频率侧移动，从而抑制谐波电平。
图2-4-8提供了通过计算确认这个趋势的示例。
此处的谐波是以10MHz循环频率、50%占空比和1V电压大小为基础进行计算的。
图片左侧显示了假设的信号波形，中间显示了谐波频谱的计算结果。
就像图2-4-7一样，右图显示了将频率轴转换为对数轴的结果。
右图以点的形式显示了每个频谱，并叠加了图2-4-7所示的包络线。
假设使用频谱分析仪测量频谱电平，并使用有效值进行计算。
下列所有数据也同样如此。
(2) B点出现在30MHz处（上升时间为10ns）图2-4-8(a)显示了快速上升的情况(tr =0.1ns)，而(b)显示了缓慢上升的情况(tr =10ns)。
根据图2-4-6中的公式计算出来的包络线B点在条件(a)下大约为3GHz，其明显偏离了图表的显示范围（最大1GHz）。
在条件(b)下B点大约为30MHz。
图2-4-8(a)的计算结果表明，谐波频谱仅仅是以20dB/dec的速率下降。
此外，已经确认在图表的显示范围内（最大1GHz）无法看到B点。
相反，图2-4-6(b)的计算结果表明，谐波在30MHz以上的频率范围内以40dB/dec的速率急剧下降。
此处附近可能存在一个拐点，即B点。
(3) 在500MHz时下降20dB或更多相互对比中间的频谱，除了较低频率侧非常小的范围外，其它频率范围内信号上升较慢的(b)的谐波电平变小。
在500MHz处相差高达20dB以上。
根据上述计算结果，减缓信号上升速度对抑制谐波很有效。
要建立噪声更少的电路，一个有效的方法是在不妨碍电路运作的范围内，选择速度尽可能慢的IC。
也可配备信号用EMI 静噪滤波器。
对于图2-4-8中谐波的计算，使用了村田制作所的EMIFIL®选择辅助工具“MEFSS”[1]。
为获得理想的波形，测量条件设定为50Ω。
图2-4-8 上升速度改变时谐波的变化（计算值）2-4-5. 波形占空比对谐波的影响(1) 改变10MHz时钟脉冲信号的占空比时钟脉冲信号是容易产生噪声的一种典型数字信号。
时钟脉冲信号通常具有占空比约为50%的波形。
如前所述，如果占空比接近50%，信号会包括很强的奇次谐波，而偶次谐波比较弱。
偶次谐波的电平可能随着占空比发生显著变化。
（在谐波次数很高的高频范围内，奇次谐波的变化也非常大。
）图2-4-9提供了通过计算确认这个趋势的示例。
(2) 谐波分为奇次组和偶次组此图对比了根据图2-4-8(a)所示理想快速上升数字信号将占空比从50%（a）逐渐变为49.9%（b）然后变为49%（c）的谐波。
这些计算结果表明，偶次谐波和奇次谐波分别沿着绿色线和黄色线分布，指示偶次和奇次之间存在不同的趋势。
在图2-4-9(a)（占空比为50%）中，奇次谐波沿着图2-4-6所示的包络线分布，但没有观察到偶次谐波。
(3) 1%的占空比变化可能导致10dB的差别相反，图2-4-9(b)（占空比为49.9%）中显示了偶次谐波，尽管其电平仍然很低。
图2-4-9(c)（占空比变为49%）显示偶次谐波电平升高，甚至比特定频率范围内的奇次频率还高。
观察1GHz以上的较高频率范围时，或者计算占空比显著偏离50%的情形时，就会发现这样一个趋势: 偶次和奇次谐波电平大小呈周期性切换。
请使用MEFSS核实这一趋势。
如上所述，即使是示波器难以辨识的1%占空比变化，也会导致偶次谐波和高次谐波的电平产生几十dB噪声的变化。
