第一篇：電磁兼容原理與設(shè)計學(xué)習(xí)感受

電磁兼容原理與設(shè)計學(xué)習(xí)感受

經(jīng)濟管理學(xué)院 交通101班 商福志.學(xué)號：100205114 漸漸的課程要結(jié)束啦。通過這門選修課的學(xué)習(xí)我了解了電磁兼容的重要性、電磁兼容技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用，并且掌握了電磁兼容設(shè)計的基本知識，更加加深了我對電子電磁學(xué)科的熱愛。

我為什么要選這門課？作為一名學(xué)經(jīng)濟管理的學(xué)生我首選的應(yīng)該是與經(jīng)濟有關(guān)的選修課，但是選修課與課程沖突，最后我從自身愛好和現(xiàn)實實際出發(fā)選擇了和現(xiàn)實生活聯(lián)系緊密的課程—電磁兼容原理與設(shè)計。

從這門課我學(xué)到的知識：

1、電磁兼容應(yīng)該在系統(tǒng)設(shè)計的初始階段考慮才能降低成本且降低設(shè)計難度；

2、電磁兼容設(shè)計參考標(biāo)準(zhǔn)：國軍標(biāo)GJB、國標(biāo)、美國國標(biāo)、美國國軍標(biāo)……

3、電磁騷擾和電磁干擾的區(qū)別

4、實驗室：電波暗室、開闊場、GTEM室、混響室；

5、電磁干擾源、電磁騷擾源與敏感設(shè)備之間的耦合途徑及防護措施；

6、電磁兼容設(shè)計的主要內(nèi)容：分析系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境->制定電磁兼容性的大約值->確定安全域度->設(shè)備和電路的電磁兼容設(shè)計；

7、濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地和搭接技術(shù)的應(yīng)用；

8、系統(tǒng)內(nèi)部電磁兼容性分析和系統(tǒng)間電磁兼容性分析；

9、數(shù)學(xué)模型、電磁兼容計算軟件的應(yīng)用；

10、開闊場地、（ISPR）屏蔽室、電波暗室、混響室、GTEM室、TEM室、法蘭小室在電磁兼容性測試方面的應(yīng)用；

11、PCB的抗電磁干擾設(shè)計原則。學(xué)的東西還有很多這里就不在一一最贅述啦。

學(xué)完電磁兼容原理設(shè)計我對電磁兼容和生活聯(lián)系的認識：

隨著社會的發(fā)展電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電磁環(huán)境越來越復(fù)雜。設(shè)備的電磁兼容設(shè)計面臨越來越多的難題。電磁場不僅影響機器設(shè)備，過量的電磁輻射也危害人類身體健康。電磁兼容原理與設(shè)計涉及生活的方方面面，小到芯片大到航天飛機。個人生活方面，在我們身邊的手機、收音機、電視機、個人電腦等這些東西與我們的生活息息相關(guān)，然而它們帶來的輻射會嚴重的影響我們的身體健康。據(jù)生物學(xué)家研究過量電磁輻射會造成影響人的睡眠質(zhì)量，對兒童的大腦發(fā)育會有不利影響。社會生活方面，汽車、通訊設(shè)施、飛機等它們的電磁兼容直接影響到人們的生命安全，信息安全、信號安全直接影響到社會經(jīng)濟甚至國家安全。雷電、太陽風(fēng)、宇宙射線等自干擾源直接影響航空航天事業(yè)的發(fā)展。各種信號傳輸?shù)妮椛涞雀蓴_源使得電磁環(huán)境越來越越復(fù)雜?？偠灾姶偶嫒菰O(shè)計面臨越來越多的挑戰(zhàn)。對電磁兼容設(shè)計人員的要求也不斷提高。

自己學(xué)習(xí)電磁兼容原理與設(shè)計的心得和體會：電磁兼容原理與設(shè)計對我來說是一門挺難的課程，有很多參數(shù)和公式要記，作為一門選修課我學(xué)到了很多東西。作為學(xué)管理的就要什么都要懂，即使不精，做到能夠在決策的時候做出正確的判斷。為經(jīng)濟決策，保證信息安全，系統(tǒng)安全掌握基本的知識。有這些知識我將受益終生。

第二篇：電磁兼容原理-課程設(shè)計

《電磁兼容原理與設(shè)計》課程設(shè)計報告

姓名： 龐平

；班級：2012029170 ；學(xué)號：2012029170017 姓名：丁啟程

；班級：2012029170 ；學(xué)號：2012029170009

完成日期：2015年4月12日

I、目標(biāo)

設(shè)計一個LC帶通濾波器，其通帶位于[2.0,3.0]GHz，通帶內(nèi)的回波損耗為-20dB，在4.0GHz處的帶外抑制至少為20dB。源電阻及負載皆為50歐姆。

II、設(shè)計原理、過程及結(jié)果

對于本次的設(shè)計，我們組采用最平坦型低通濾波器來變換設(shè)計，其頻率衰減特性用巴特沃斯函數(shù)擬合：

由微波網(wǎng)絡(luò)知識，由帶通濾波器到低通原型濾波器的頻率變換公式[1]為：

?，??0?2-?1???0?1???0????-????W???-???

(1)?0??0?其中，?為帶通濾波器頻率；?,為低通原型濾波器頻率；?1，?2為帶通濾波器截止頻率；?0??1?2 為帶通濾波器中心頻率； W??2-?1 ：相對帶?0寬。

（1）確定濾波器級數(shù)

為了保證在元件公差為5%是出現(xiàn)的截止頻率，所以選擇通帶范圍為1.9GHz—3.2GHz。由設(shè)計參數(shù)的約束，首先考慮本次設(shè)計采用幾階的濾波器。本次設(shè)計從回波損耗和衰減來確定階數(shù)。

有微波網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識[1]，可以得到回波損耗和衰減的關(guān)系：

10-LA10?10-RL10?

1(2)其中LA為衰減，RL為回波損耗。巴特沃斯低通原型的衰減函數(shù)為：

LA????10lg?1???2n?

(3)其中，n為濾波器階數(shù)。

為了對任意頻率的濾波器都適用，可以采用歸一化頻率

?

(4)???c，衰減函數(shù)改為

LA?,?10lg1???,???2n?

(5)令??0，可以得到?是由通帶內(nèi)最大衰減決定

LA10

??10?1

(6)階數(shù)n由帶外最小衰減決定

??10LA10?1???lg??????n???,2lg?s???????????????

(7)?（2）設(shè)計濾波器低通原型

有數(shù)據(jù)可以得到階數(shù)為8級濾波器，我們用電感輸入式的低通模型，其電路圖和元件參數(shù)如圖1

圖1 低通原型電路及參數(shù)圖

（3）把濾波器由低通原型換算到帶通濾波器

低通原型濾波器中串聯(lián)支路變換到帶通濾波器中為電感與電容相串聯(lián)形成的諧振電路，換算關(guān)系為：

(8)低通原型濾波器中并聯(lián)支路變換到帶通濾波器中為電感與電容相并聯(lián)形成的諧振電路，換算關(guān)系為：

負載關(guān)系為：

(8)(9)由以上關(guān)系式計算得到帶通濾波器的實際參數(shù)和實際電路如圖2：

圖2 帶通濾波器實際電路及參數(shù)圖

（4）帶入實際數(shù)據(jù)畫出散射矩陣的S11和S21的圖像 濾波器的傳輸矩陣為

由傳輸矩陣和散射矩陣的關(guān)系可得

(11)

(12)畫出S11和S21如圖3

S11和S21的圖像0 S11-20S21-40）B-60d（值幅-80-100-120-140 0123456頻率f(GHz)圖3 S11和S21圖像

(10)

根據(jù)該模型計算得散射系數(shù)

S11（2GHz）=-15.6，S11（3GHz）=-20.1，S11（4GHz）=-0.001； S21（2GHz）=-0.12，S21（3GHz）=-0.04，S21（4GHz）=-44.88；(5)用專用軟件FilterSolutions進行設(shè)計

根據(jù)設(shè)計要求和已計算出的濾波器所需最低階數(shù)： 中心頻率：f=2.5GHz；

通帶帶寬取寬于設(shè)計要求：Δf=1.5GHz；

所需最低階數(shù)n=8； 輸入輸出阻抗：Rin=Ro=50Ω 可以使用FilterSolutions幫助進行快速設(shè)計。

使用以上參數(shù)設(shè)計的巴特沃茲帶通濾波器電路及參數(shù)如圖4：

圖4 巴特沃茲帶通濾波器電路及參數(shù)

由FilterSolutions仿真繪圖可得到該電路的頻率響應(yīng)（如圖5）和反射系數(shù)（如圖6）：

圖5 濾波器的頻率響應(yīng)

圖6 濾波器的反射系數(shù)

由以上仿真圖像可得到：

頻率響應(yīng) S21（2GHz）=-0.04，S21（3GHz）=-0.001，S21（4GHz）=-34.34； 反射系數(shù) ref（2GHz）=-19.29, ref（3GHz）=-35.29, ref（4GHz）=-0.0016； 回波損耗 S11（2GHz）=-38.58, S11（3GHz）=-70.58, S11（4GHz）=-0.0032；(6)模型的檢驗與分析

由于matlab庫函數(shù)有巴特沃斯模型，我們就先用matlab庫函數(shù)的模型簡單繪出波特圖，如圖7，與自己設(shè)計的參數(shù)圖像對比。

matlab庫函數(shù)得到的波特圖100-10增益（dB）-20-30-40-5011.522.533.54頻率f(GHz)4.555.56

圖7 matlab庫函數(shù)衰減圖

根據(jù)該模型模型得到的降增益理論值：

H（2）=-0.12；H（3）=-0.04；H（4）=-44.88； 1.III、結(jié)果討論

1.對比matlab中的巴特沃茲模型的降增益和使用matlab計算參數(shù)所設(shè)計的濾波器的散射參數(shù)，結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致（降增益在小數(shù)點后四位才出現(xiàn)差別）。

2.對比使用matlab計算參數(shù)所設(shè)計的濾波器與使用FilterSolutions設(shè)計的濾波器，前者的通帶稍有偏移，而后者則完全滿足設(shè)計要求。

IV、備注

%--------程序1：求解所需濾波器的級數(shù)-----------f1=1.9;%通帶截止頻率 f2=3.2;%通帶截止頻率 f3=4;%阻帶截止頻率 RL=20;%通帶回波損耗 As=20;%阻帶最小抑制 %技術(shù)指標(biāo)

fc=sqrt(f1*f2);W=(f2-f1)/fc;f11=1/W*(f1/fc-fc/f1);f22=1/W*(f2/fc-fc/f2);f33=1/W*(f3/fc-fc/f3);%頻率換算 LA=-10*log10(1-10^(-RL/10));%求解衰減

e=10^(LA/10)-1;N=ceil((log10((10^(As/10)-1)/e)/(2*log10(f33/f22)))/2)*2;%求解級數(shù)

sprintf('所需濾波器的級數(shù)為:%dn',N)； %----------程序2：繪制S11和S21的圖像 a=[0.390 1.111 1.663 1.962 1.962 1.663 1.111 0.390 ];%低通原型的元件參數(shù) f1=1.9;f2=3.2;f3=4;%技術(shù)指標(biāo)

fc=sqrt(f1*f2);W=(f2-f1)/fc;Z0=50;L1=Z0*a(1)/(W*2*pi*fc);C1=W/(2*pi*fc*Z0*a(1));L2=Z0*W/(2*pi*fc*a(2));C2=a(2)/(W*2*pi*Z0*fc);L3=Z0*a(3)/(W*2*pi*fc);C3=W/(2*pi*fc*Z0*a(3));L4=Z0*W/(2*pi*fc*a(4));C4=a(4)/(W*2*pi*Z0*fc);L5=Z0*a(5)/(W*2*pi*fc);C5=W/(2*pi*fc*Z0*a(5));L6=Z0*W/(2*pi*fc*a(6));C6=a(6)/(W*2*pi*Z0*fc);L7=Z0*a(7)/(W*2*pi*fc);C7=W/(2*pi*fc*Z0*a(7));L8=Z0*W/(2*pi*fc*a(8));C8=a(8)/(W*2*pi*Z0*fc);%換算帶通元件參數(shù) for p=1:6000 fff(p)=p/1000;A=zeros(2,2);g1=((2*pi)*fff(p)*L1-1/((2*pi)*fff(p)*C1));g2=((2*pi)*fff(p)*C2-1/((2*pi)*fff(p)*L2));g3=((2*pi)*fff(p)*L3-1/((2*pi)*fff(p)*C3));g4=((2*pi)*fff(p)*C4-1/((2*pi)*fff(p)*L4));

g5=((2*pi)*fff(p)*L5-1/((2*pi)*fff(p)*C5));g6=((2*pi)*fff(p)*C6-1/((2*pi)*fff(p)*L6));g7=((2*pi)*fff(p)*L7-1/((2*pi)*fff(p)*C7));g8=((2*pi)*fff(p)*C8-1/((2*pi)*fff(p)*L8));A=[1,i*g1;0,1]*[1,0;i*g2,1]*[1,i*g3;0,1]*[1,0;i*g4,1]*[1,i*g5;0,1]*[1,0;i*g6,1]*[1,i*g7;0,1]*[1,0;i*g8,1];%求解A矩陣 A11(p)=A(1,1);A12(p)=A(1,2);A21(p)=A(2,1);A22(p)=A(2,2);end s21=20*log10(abs(2./(A11+A12/Z0+Z0*A21+A22)));s11=20*log10(abs((A11+A12/Z0-Z0*A21-A22)./(A11+A12/Z0+Z0*A21+A22)));%求解S11和S21 figure(1)plot(fff(950:100:6000),s11(950:100:6000),'r',fff(950:100:6000),s21(950:100:6000),'b');title('S11和S21的圖像');xlabel('頻率f(GHz)');ylabel('幅值（dB）');legend('S11','S21');%-------------------程序3：用matlab庫函數(shù)看波特圖------------------------------

[Z,P,K]=buttap(N);%用巴特沃斯模型 ff=zeros(1,6000);f=zeros(1,6000);for n=1:6000 ff(n)=n/1000;f(n)=1/W*(ff(n)/fc-fc/ff(n));hs1(n)=K;for m=1:N hs1(n)=hs1(n)/(i*f(n)-P(m));end hs2(n)=10*log10((abs(hs1(n)))^2);%求解增益 end figure(2)plot(ff(1000:6000),hs2(1000:6000));%繪出波特圖 title('matlab庫函數(shù)得到的波特圖');xlabel('頻率f(GHz)');ylabel('增益（dB）');

關(guān)于FilterSolutions的使用，如圖8設(shè)置：

圖8 FilterSolutions的使用

V、電磁兼容應(yīng)用實例介紹

1、變電站的接地應(yīng)用

變電站，尤其是超高壓變電站內(nèi)的電磁環(huán)境很惡劣。因此，一些變電站內(nèi)的二次設(shè)備，特別是其中的電子微電子設(shè)備，例如微機監(jiān)測、監(jiān)控和繼電保護裝置，常常受到各種電磁干擾而誤動、拒動、甚至損壞。近年來隨著新型電子元件和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的普遍開發(fā)和廣泛應(yīng)用，二次電子設(shè)備日趨高速化、寬帶域化和高密度化，其信號電平越來越低，對電磁干擾更加敏感，對外界電磁環(huán)境的要求更加苛刻。因此，研究如何提高變電站二次電子設(shè)備的抗干擾水平，對于保證現(xiàn)代電力系統(tǒng)的安全可靠運行，加速新型電子和微電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，促進超高壓變電站的現(xiàn)代化、自動化和智能化進程，都有著重要的意義。接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（ＥＭＣ）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，甚至使二次電子設(shè)備無法正常工作。電子設(shè)備中的許多地方需要接地，不同的接地有不同的目的和特點，不同類型的二次設(shè)備對接地有不同的要求。電子設(shè)備中的“地”通常有兩種含義：一種是指“大地”，另一種是指“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”。二次電子設(shè)備接地的目的通常有兩個，其一是為了安全，即保護操作人員免于觸電；其二則是為了抑制干擾。接地之所以能抑制干擾，其根本原因在于地電位的相對穩(wěn)定性。一旦接地點選取不當(dāng)或接地回路選取和設(shè)計欠佳時，接地系統(tǒng)各接地點之間就會因相對電位差的形成而產(chǎn)生差模干擾。

2、電路儀器機柜的屏蔽應(yīng)用

某系統(tǒng)為機柜、機箱式結(jié)構(gòu)，其中控制部分為機箱結(jié)構(gòu)，子板總線板結(jié)構(gòu)，子板均安裝面板。做靜電試驗時，接觸放電＋5.5kv時，對主板面板及左右相鄰的面板進行靜電試驗時，控制板重啟或死機，后來在控制板附近的面板之間安裝指形簧片，系統(tǒng)在接觸放電±6.6kv時運行正常?，F(xiàn)在很多系統(tǒng)都是機箱結(jié)構(gòu)，即控制板、采集板、驅(qū)動板等都安裝在同一機箱中，進行數(shù)據(jù)交換與控制。安裝完成后各電路板會有一定的縫隙，靜電脈沖通過面板縫隙，分布電容向主板耦合，使電源失真或控制發(fā)生故障系統(tǒng)重啟、死機。在面板之間安裝指形簧片，使機箱成為一個良好的屏蔽體，由于電荷的“趨膚效應(yīng)”，當(dāng)有靜電干擾時，靜電會沿著表面

泄放至大地，對內(nèi)部電路的影響減小或者消失。

屏蔽機柜對機柜的縫隙和門都進行了處理，縫隙處安裝導(dǎo)電簧片，門與機柜接觸位置安裝導(dǎo)電布襯墊，提高機柜的屏蔽效能，提高機柜整體的抗干擾性，群脈沖干擾的實質(zhì)是對線路分布電容能量的積累效應(yīng)，當(dāng)能量積累到一定程度時就可能引起線路（乃至設(shè)備）工作出錯。通常測試設(shè)備一旦出錯，就會連續(xù)不斷的出錯，即使把脈沖電壓稍稍降低，出錯情況依然不斷的現(xiàn)象加以解釋。脈沖成群出現(xiàn)，脈沖重復(fù)頻率較高，波形上升時間短暫，能量較小，一般不會造成設(shè)備故障，使設(shè)備產(chǎn)生誤動作的情況多見。

3.信號電纜抗干擾接地及多媒體系統(tǒng)集成中接地

電磁兼容性(EMC)是指電子系統(tǒng)在規(guī)定的電磁環(huán)境中按照設(shè)計要求而工作的能力。包括電子系統(tǒng)與周圍其它電子系統(tǒng)之間在電磁環(huán)境中互相兼顧而相容的能力以及在自然環(huán)境中按照設(shè)計要求而工作的能力。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電子系統(tǒng)組成越來越龐大,各種小信號、大信號;高頻、低頻;模擬、數(shù)字信號并存，電子設(shè)備工作的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，電磁兼容性問題已成為電子系統(tǒng)設(shè)計過程中不容忽視的問題。為了提高電子設(shè)備的電磁兼容性能 ,通常采取去耦、濾波、整形、屏蔽、接地、選材、布局等各種技術(shù)手段以達到消除或抑制電磁干擾的目的，其中，正確的接地是EMC設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。

在多媒體應(yīng)用環(huán)境中，各種電路布線錯綜復(fù)雜，而這些電路之間經(jīng)常會相互影響。接地不僅可以解決多媒體應(yīng)用環(huán)境系統(tǒng)集成中系統(tǒng)的安全問題外，還對噪聲抑制與衰減有很大的影響。

VI、參考文獻

[1]徐敏銳，王錫良等.2010.微波網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用.北京.科學(xué)出版社

[2]趙顯升，楊顯清等.2012.電磁兼容原理與技術(shù).北京.電子工業(yè)出版社

第三篇：電磁兼容原理論文

電磁兼容原理、技術(shù)及應(yīng)用

設(shè)計論文

電磁兼容性屏蔽

系

別

濱江電子信息工程系

專業(yè)名稱

電子信息

班級名稱

電子信息<三>班

學(xué)生姓名 陳貴龍學(xué)號 20082305924 指導(dǎo)教師

吳大中 職稱 高級教師

論文設(shè)計時間

2010年12月20日－2010年12月26日 摘要 本文簡單介紹了廣義的電磁屏蔽設(shè)計基本思路和實現(xiàn)方法 關(guān)鍵詞 電磁兼容性 電磁屏蔽設(shè)計 電磁屏蔽材料和屏蔽方法 一.引言

電子設(shè)備工作時，會受到各種電磁干擾(Electro-magnetic Interference)，包括自身的干擾和來自其它設(shè)備的干擾，同時也會對其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。電磁干擾若超過了設(shè)備的允許值，就會影響設(shè)備的正常工作。電磁屏蔽有2個目的，一方面能防止干擾源對設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生有害影響，另一方面也可以防止設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)有害的電磁輻射向外傳播。為了滿足這些設(shè)備對電磁干擾屏蔽的需要，在過去的幾年中人們開發(fā)了大批新的改良的產(chǎn)品。根據(jù)屏蔽的工作原理可將屏蔽分為以下3大類：電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁場屏蔽。當(dāng)干擾源產(chǎn)生的干擾是以電壓形式出現(xiàn)時，干擾源與電子設(shè)備之間就存在容性電場耦合，可將其視為分布電容間的耦合。為消除或抑制這種干擾，要進行電場屏蔽。其設(shè)計應(yīng)遵從的原則是：(1)屏蔽體要盡量靠近受保護物，而且屏蔽體的接地必須良好；(2)屏蔽效果的好壞與屏蔽體的形狀有著最直接的關(guān)系。屏蔽體如果能夠做成全封閉的金屬盒最好，但在工程實踐中還需要根據(jù)實際情況而定；(3)屏蔽體的材料要以良導(dǎo)體為好，對厚度沒有嚴格的要求，只要有足夠的強度即可。(1)磁場屏蔽

當(dāng)干擾源以電流的形式出現(xiàn)時，此電流所產(chǎn)生的磁場通過互感耦合對鄰近信號形成干擾。此時，為了抑制干擾，要施行磁場屏蔽。磁 場屏蔽機理主要是依靠高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻，對磁通起著分路的作用，從而使得屏蔽體內(nèi)部的磁場大為減弱。

總之，對于磁場屏蔽來講：(1)當(dāng)電磁場干擾源的頻率較高時，利用高電導(dǎo)率、低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流反向磁場，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。(2)當(dāng)電磁場干擾源的頻率較低時，要采用高磁導(dǎo)率的材料，構(gòu)成低磁阻通路，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴散到屏蔽的空間去，使大部分磁場被集中在屏蔽體內(nèi)。(3)在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

(2)電磁場屏蔽

單純的電場或磁場干擾源是很少見的，通常所說的電磁干擾是指電場和磁場同時存在的高頻電磁場干擾。電磁場屏蔽用于抑制干擾源和敏感設(shè)備距離較遠時通過電磁場耦合產(chǎn)生的干擾，它必須同時屏蔽電場和磁場，通常采用電阻率小的良導(dǎo)體材料，空間干擾電磁波在入射到金屬體表面時會產(chǎn)生反射和吸收，電磁能量被衰減，從而起到屏蔽作用。

靜電屏蔽與靜磁屏蔽很容易采取良導(dǎo)體材料實現(xiàn)，但在交變電磁場中，電場和磁場總是同時存在于同一空間的，因此必須同時考慮電場和磁場的屏蔽。然而，由于頻率的不同，交變電磁場的干擾效應(yīng)區(qū)也不同，實際中應(yīng)區(qū)別對待。二.材料的選擇

對于屏蔽體來說，所選擇的材料的類型對其性能和成本影響極大。在設(shè)計屏蔽體時有一點是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。對這些不同性能的理解就可使你選擇合適的材料，去滿足目標(biāo)要求。

磁屏蔽目的：通常是保護電子線路免于受到諸如永磁體、變壓器、電機、線圈、電纜等產(chǎn)生磁場的干擾，當(dāng)然屏蔽強的磁干擾源使它免于干擾附近的元器件功能也是一個重要的應(yīng)用目的。磁屏蔽材料參數(shù)及材料劃分：磁屏蔽體由磁性材料制成，衡量材料導(dǎo)磁能力的參數(shù)是磁導(dǎo)率，通常以數(shù)字來表示相對大小。真空磁導(dǎo)率為1，屏蔽材料的磁導(dǎo)率從200到350000；磁屏蔽材料的另一個重要參數(shù)是飽和磁化強度。磁屏蔽材料一般分為三類，即高導(dǎo)磁材料、中導(dǎo)磁材料和高飽和材料

高飽和磁導(dǎo)率材料的磁導(dǎo)率在80000-350000之間，經(jīng)熱處理后其飽和場可達7500Gs；中磁導(dǎo)率材料通常和200-50000，飽和場可達18000-21000Gs。為提高導(dǎo)電材料的磁場屏蔽效果，應(yīng)采取如下措施：（1）使用良單體；（2）注意屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免因開孔、縫隙等而影響渦流的流通回路，應(yīng)減小孔縫的最大尺寸，從而提高屏蔽效果；（3）使屏蔽體有一定的厚度，一般要大于10倍的透入深度。在需要于極小空間內(nèi)降低磁場時，典型上使用這些合金。在需要提供比要求更高屏蔽時，或是磁場強度較高場強時需要具有更高飽和值材料時，這些材料常被選中。在屏蔽目標(biāo)僅需要稍微減少場強時，或是當(dāng)場強足以使高磁導(dǎo)率屏蔽體飽和時，超低碳鋼(ULCS)可能是最佳的選擇。這些較低成本材料的碳含量典型小于0.01%；與其它鋼相比，其有較高的磁導(dǎo)率和極優(yōu)的飽和性能。這些材料具有較小的柔韌性，并比硅鋼較容易制造，這就允許在大面積屏蔽項目中容易安裝和以同樣的方式加工出小型組件。ULCS可與高磁導(dǎo)率材料一起使用，以為需要高飽和保護和高衰減等級建立最佳的屏蔽體。

對于低溫用的屏蔽體，Cryoperm10為一種最佳選擇。與Mumetal一樣，C ryoperm10也是一種高磁導(dǎo)率鎳鐵合金，它是經(jīng)特殊加工而成的，以提供在降低溫度時磁導(dǎo)率增加。標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽合金（比如Mumetal）在低溫時就失去了其大部分磁導(dǎo)率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K時的磁導(dǎo)率卻增加10倍。

由于材料的成本占屏蔽體價格的一半，所以使用較薄的尺寸能滿足所要求的屏蔽特性和結(jié)構(gòu)性能是最好了。厚度為0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的選擇。這些箔材能以同等的化學(xué)組分和性能特性獲得，并可作為標(biāo)準(zhǔn)的以鎳為基礎(chǔ)的和ULCS材料。

設(shè)計低成本屏蔽體的最重要的一步，就是對這些典型屏蔽材料特性及其對屏蔽性能影響的了解。一旦合適的材料被選中，其重點要集中于基本的設(shè)計考慮，以使其不但性能最佳，而且對成本的影響最小。三．設(shè)計考慮因素

屏蔽體的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性極大。屏蔽體的有效半徑越小，其整體性能就越好。但是，設(shè)計屏蔽體的目的是使其包絡(luò)試圖屏蔽的組件和空間，并應(yīng)該靠得很近。由于材料占屏蔽體設(shè)計的大部分成本，因此較小屏蔽體就可以在較低成本下獲得較優(yōu)的性能。

每當(dāng)有可能，屏蔽體應(yīng)與所有壁靠近，以避免場泄漏。這種結(jié)構(gòu)（即使是矩形）也是最接近于圓形的，它可以建立一個半閉合的磁路。另外，全部箱體可在所有軸上獲得屏蔽特性，這樣就可以保證最好的屏蔽性能。當(dāng)特殊的性能和進出口需要時，可移動的蓋板、罩和門均可組合到屏蔽體設(shè)計中去。

利用蓋板、罩和門時或使用兩塊或多塊板構(gòu)建屏蔽體時，在多塊板間保持磁連續(xù)性和電接觸是很重要的?？赏ㄟ^機械式（利用磨擦組件）或焊接保持磁連續(xù)性。在拐角或過渡連接，使用焊接可獲得最佳性能。維持表面間的連續(xù)性就可以保證磁力線連續(xù)沿其低磁阻路徑前進，這樣可以提高屏蔽效能。在交流場，保持磁連續(xù)性就允許較高的感應(yīng)電流屏蔽，在直流場，對于適當(dāng)?shù)拇帕€分路，連續(xù)性也是重要的。

新型屏蔽結(jié)構(gòu)和常用材料 由鋁、鋼、銅組合的屏蔽體，對電磁波有很大的反射損耗，所以只適用電屏蔽。電屏蔽體一般對各種頻率都具有良好的電屏蔽作用。鐵和高導(dǎo)磁率的合金體則對磁場波有很大的吸收損耗，所以用它們做成的屏蔽體，適合用在磁屏蔽環(huán)境。如果 條件允許可用不銹鋼制造具有很高可靠性的電磁屏蔽機殼。當(dāng)設(shè)備處于機械應(yīng)力下時，防傾斜拐角有助于機殼保持機械性能的完整性和屏蔽效能。安裝在凹槽上的板子，它的連續(xù)導(dǎo)電性和屏蔽效能由鈹銅合金的彈性屏蔽墊圈來保證。在通信、計算機、自動化、醫(yī)療等商用電子設(shè)備上選擇最有效的電磁屏蔽襯墊時，通?？梢钥紤]以下三種襯墊類型：導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電布、鈹銅指簧。依據(jù)設(shè)備的不同需要，這幾種類型的襯墊可提供不同程度的電磁屏蔽，適合不同的形狀和環(huán)境密封的要求?，F(xiàn)在流行新型的屏蔽材料還有導(dǎo)電塑料、活化導(dǎo)電鍍膜塑料、發(fā)泡鋁、發(fā)泡鎳、超微晶納米晶合金、鎳基/鈷基非晶態(tài)合金、坡莫合金箔帶等等。

多重屏蔽 多重屏蔽的原則是：各屏蔽層之間不能連接在一起，其間應(yīng)該隔開空氣或者填充其他介質(zhì)。否則就失去多層屏蔽的作用；各層屏蔽體的材質(zhì)也不應(yīng)該相同。除了要考慮磁導(dǎo)率外，還要考慮飽和電平。有的時候由于需要不得不對系統(tǒng)/分系統(tǒng)進行雙重甚至更多層的電磁屏蔽。有些系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部電磁環(huán)境非常惡劣，使得對外殼屏蔽效能的要求也就很高。所以，在設(shè)備的內(nèi)部的局部，如：PCB、電源的輸入輸出濾波、屏蔽部分輻射嚴重的元器件、適當(dāng)?shù)夭捎酶綦x電路、縮短引線、用接地平面代替接地回路的引線、使用符合EMC相公標(biāo)準(zhǔn)要求的器件等等。一般設(shè)備中最大的干擾源是振蕩電路，這種電路應(yīng)該用輔助分屏蔽體封閉后再裝入系統(tǒng)主屏蔽體中。這些分屏蔽體和主屏蔽箱內(nèi)、外屏蔽體/其他分屏蔽體之間除了一點必要的連接外（須經(jīng)過濾波器來控制出入口），其他必須隔絕 在設(shè)計過程早期就應(yīng)考慮這些問題，可使這些主要設(shè)計參數(shù)對屏蔽體的成本影響較小。但是，這些因素要比材料本身對屏蔽體性能的影響要大。這樣，在設(shè)計屏蔽體時，最先保證這些基本參數(shù)通常是需要的。

四.磁屏蔽的解決方案

磁屏蔽的定義：為減少齒部和壓板(壓圈)上漏磁通集中現(xiàn)象，以降低齒壓板和邊端鐵心的溫度，在鐵心外側(cè)和鐵心壓板之間設(shè)有的階梯形的錐形疊片鐵心。用來吸收漏磁通的磁分路。

屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。因為屏蔽體對來自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽體上的界面反射）和抵消能量（電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場，可抵消部分干擾電磁波）的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。五.屏蔽的目的、原理

屏蔽的目的：(1)限制內(nèi)部產(chǎn)生的輻射超出某一區(qū)域；（2）防止外來的輻射進入某一區(qū)域。

屏蔽按其機理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽3種。按其屏蔽體結(jié)構(gòu)可分為完整屏蔽、不完整屏蔽及編織帶屏蔽。1.電場屏蔽

電場屏蔽的目的是消除或抑制靜電或交變電場與被干擾電路的電耦合。電場屏蔽有分靜電場屏蔽和交變電場屏蔽。①靜電場屏蔽

導(dǎo)體置于靜電場中并達到靜電平衡后，該導(dǎo)體是一個等位體，內(nèi)部電場為零，導(dǎo)體內(nèi)部沒有靜電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體表面。若該導(dǎo)體內(nèi)部有空腔，空腔中也沒有電場，因此，空腔導(dǎo)體起到了隔絕外部靜電場的作用。若將帶電體置于空腔內(nèi)部，會在空腔導(dǎo)體表面感應(yīng)出等量電荷，如果把空腔導(dǎo)體接地，則不會在導(dǎo)體外部產(chǎn)生電場，可以起到隔絕內(nèi)部電荷的作用。

實現(xiàn)靜電場屏蔽，需要滿足兩個條件：（1）有完整的屏蔽體（2）屏蔽體良好接地 ②交變電場屏蔽

在交變電場情況下，導(dǎo)體間的電場感應(yīng)是通過耦合電容起作用，為了減少這種影響，就要減少耦合電容，其中的一個方法就是對被干擾電路采取屏蔽措施。2.磁場屏蔽 磁場屏蔽的目的是消除或抑制恒定磁場或交變磁場與被干擾回路的磁偶合。通常，可以利用導(dǎo)磁材料和導(dǎo)電材料兩種方法進行屏蔽。磁場屏蔽通常是指對直流或低頻磁場的屏蔽，其效果比電場屏蔽和電磁場屏蔽要差的多。

（1）利用高導(dǎo)磁材料進行磁場屏蔽

（2）利用導(dǎo)電材料產(chǎn)生反向的抵消磁場來實現(xiàn)磁場屏蔽 3.電磁場屏蔽

電磁場屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁波在空間傳播。電磁波在穿越屏蔽體時，會產(chǎn)生反射和吸收，導(dǎo)致磁場能量衰減。

電磁場屏蔽措施：（1）使用良導(dǎo)體（2）使屏蔽體有一定的厚度，以抑制電磁場，一般厚度要大于10倍的透入深度；（3）避免因開孔、縫隙等引起的屏蔽效果下降，孔縫的最大尺寸一般應(yīng)小于最高頻率電磁波波長的1/20。

六．屏蔽體設(shè)計原則與注意事項

屏蔽體的實際應(yīng)用很廣，包括專門的屏蔽室、設(shè)備的外殼或機箱、設(shè)備內(nèi)部敏感單元的屏蔽盒及各種屏蔽線纜等。不同設(shè)備各自特點及不同工作環(huán)境，對屏蔽的要求不同，屏蔽體的設(shè)計也各有特點，但其基本的設(shè)計原則和處理方法是一致的。

一、屏蔽體設(shè)計原則

良好的屏蔽體設(shè)計應(yīng)當(dāng)根據(jù)屏蔽性能要求及實際情況選取最經(jīng)濟、有效的設(shè)計方案。為此，應(yīng)當(dāng)考慮以下原則： 1.明確電磁騷擾源及敏感單元 2.大致確定屏蔽體的屏蔽效能 3.確定屏蔽方式 4.進行屏蔽完整性設(shè)計

二、穿透和開口注意事項

1.要注意由于電纜穿過機殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導(dǎo)線穿過屏蔽體時，屏蔽效能降低30dB以上。

2.電源線進入機殼時，全部應(yīng)通過濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外；若濾波器結(jié)構(gòu)不宜穿出機殼，則應(yīng)在電源線進入機殼出專為濾波器設(shè)置一隔艙。

3.信號線、控制線進入/穿出機殼時，要通過適當(dāng)?shù)臑V波器。具有濾波插針的多芯連接器適于這種場合使用。

4.穿過屏蔽體的金屬控制軸，應(yīng)該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地。也可不用接地的金屬軸，而用其它軸貫通波導(dǎo)截止頻率比工作頻率高的園管來做控制軸。

5.必須注意在截止波導(dǎo)孔內(nèi)貫通金屬軸或?qū)Ь€時會嚴重降低屏蔽效能。

6.當(dāng)要求使用對地絕緣的金屬控制軸時，可用短的隱性控制軸，不調(diào)節(jié)時，用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住。7.為保險絲、插孔等加金屬帽。

8.用導(dǎo)電襯墊和墊圈、螺母等實現(xiàn)鈕子開關(guān)防泄漏安裝。9.在屏蔽、通風(fēng)和強度要求高而質(zhì)量不苛刻時，用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口，最好用焊接方式保持線連接，防止泄漏。

10.盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對所有引線用穿心電容濾波。

11.在不能從后面屏蔽指示器/顯示器和對引線濾波時，要用與機殼連續(xù)連接的金屬網(wǎng)或?qū)щ姴Ａ帘沃甘酒?顯示器的前面。對夾金屬絲的屏蔽玻璃，在保持合理透光度條件下，對30～1000m的屏蔽效能可達50～110dB。在透明塑料或玻璃上鍍透明導(dǎo)電膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除觀察窗上的靜電積累，在儀器上常用。

七．總結(jié)

屏蔽是降低設(shè)備電磁輻射干擾方法的主要一種，在屏蔽的同時也應(yīng)該注意濾波和接地的重要性。如使用平衡變壓器、接地、隔離變壓器、鐵氧體磁環(huán)、光電耦合器、減小公共地的阻抗、減小互聯(lián)電纜的環(huán)路面積、對電纜進行分組、將帶寬減小到必要的程度、減小輸入阻抗、減小電路的環(huán)路面積、將敏感器件屏蔽起來、使用瞬間干擾抑制器件、改變工作頻率、PCB電磁兼容布線等設(shè)計合理，就會對屏蔽效能要求甚少，有時候不屏蔽就可以滿足性能要求。

第四篇：電磁兼容設(shè)計及其應(yīng)用

電磁兼容設(shè)計及其應(yīng)用

摘要：以實際工程中常遇到的電磁兼容問題為背景，簡要地介紹了有關(guān)電磁干擾及有關(guān)抗干擾措施方面的內(nèi)容。通過對接地方法、屏蔽思想和濾波手段的詳細論述和獨到見解，提出了系統(tǒng)電磁兼容的設(shè)計思想以及解決方法，并對實際工作中常見的干擾、濾波及接地等電磁兼容現(xiàn)象給出相應(yīng)分析與解決建議。

關(guān)鍵詞：電磁兼容；抗干擾措施；濾波手段；屏蔽；接地方法

0 引言

電磁兼容技術(shù)是一門迅速發(fā)展的交叉學(xué)科，涉及電子、計算機、通信、航空航天、鐵路交通、電力、軍事以至人民生活各個方面。在當(dāng)今信息社會，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，一個系統(tǒng)中采用的電氣及電子設(shè)備數(shù)量大大增加，而且電子設(shè)備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，聯(lián)接各種設(shè)備的電纜網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜，因此，電磁兼容問題日顯重要?；靖拍詈托g(shù)語 1．1 電磁兼容性定義

所謂電磁兼容性(EMC)是指電子線路、系統(tǒng)相互不影響，在電磁方面相互兼容的狀態(tài)。IEEE C63．12-1987規(guī)定的電磁兼容性是指“一種器件、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，它可以使其在自身環(huán)境下正常工作并且同時不會對此環(huán)境中任何其他設(shè)備產(chǎn)生強烈電磁干擾”。1．2 電磁干擾三要素

一個系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)某一線路受電磁干擾程度可以表示為如下關(guān)系式：

式中：G為噪聲源強度；C為噪聲通過某種途徑傳到受干擾處的耦合因素；I為受干擾設(shè)備的敏感程度。

G，C，I這三者構(gòu)成電磁干擾三要素。電磁干擾抑制技術(shù)就是圍繞這三要素所采取的各種措施，歸納起來就是：抑制電磁干擾源。切斷電磁干擾耦合途徑；降低電磁敏感裝置的敏感性。

1．3 地線的阻抗與地環(huán)流 1．3．1 地線的阻抗

電阻指的是在直流狀態(tài)下導(dǎo)線對電流呈現(xiàn)的阻抗，而阻抗指的是交流狀態(tài)下導(dǎo)線對電流的阻抗，這個阻抗主要是由導(dǎo)線的電感引起的。如果將10 Hz時的阻抗近似認為是直流電阻，當(dāng)頻率達到10 MHz時，它的阻抗是直流電阻的1 000～100 000倍。因此對于射頻電流，當(dāng)電流流過地線時，電壓降是很大的。為了減小交流阻抗，一個有效的辦法是多根導(dǎo)線并聯(lián)，以減少和地線之間的電感。當(dāng)兩根導(dǎo)線并聯(lián)時，其總電感L為：

1．3．2 地環(huán)流

由于地線阻抗的存在，當(dāng)電流流過地線時，就會在地線上產(chǎn)生電壓。這種干擾是由電纜與地線構(gòu)成的環(huán)路電流產(chǎn)生的，因此成為地環(huán)路干擾，如圖1所示。

式中：L1是單根導(dǎo)線的電感；M是兩根導(dǎo)線之間的互感。

1．4 公共阻抗干擾 1．4．1 公共阻抗耦合定義

當(dāng)兩個電路共用一段地線時，由于地線的阻抗，一個電路的地電位會受另一個電路工作電流的影響。這樣一個電路中的信號會耦合到另一個電路，這種耦合稱為公共阻抗耦合，如圖2所示。

1．4．2 消除公共阻抗耦合措施

消除公共阻抗耦合的途徑有兩個，一個是減小公共地線部分的阻抗，另一個方法是通過適當(dāng)?shù)慕拥胤绞奖苊馊菀紫嗷ジ蓴_的電路共用地線，一般要避免強電電路和弱電電路共用地線，數(shù)字電路和模擬電路共用地線。電磁干擾的抑制方法

電磁干擾的抑制方法很多，基本方法有三種，即接地、屏蔽和濾波。每種方法在電路與系統(tǒng)的設(shè)計中各有獨特作用，但在使用上又是相互關(guān)聯(lián)。如良好的接地可降低設(shè)備對屏蔽和濾波的要求，而良好的屏蔽也能降低對濾波的要求。2．1 接地

接地從表面上看是十分簡單的事情，實際上是最難的技術(shù)。造成這種情況的原因是對于接地沒有一個很系統(tǒng)的理論或模型，因此接地設(shè)計在很大程度上依賴設(shè)計師的直覺，依賴他對“接地”這個概念的理解程度和經(jīng)驗。2．1．1 接地的分類

根據(jù)使用功能的不同，可以把接地分成如下幾種形式：

(1)安全接地：使用交流電的設(shè)備必須通過黃綠色安全地線接地，否則當(dāng)設(shè)備內(nèi)的電源與機殼之間的絕緣電阻變小時，會因為漏電而導(dǎo)致電擊傷害。

(2)雷電接地：設(shè)施的雷電保護系統(tǒng)是一個獨立系統(tǒng)，由避雷針、下導(dǎo)體和與接地系統(tǒng)相連的接頭組成。該接地系統(tǒng)通常與安全接地接在一起。雷電放電接地僅對設(shè)施而言，設(shè)備沒有這個要求。

(3)電磁兼容接地：出于電磁兼容設(shè)計而要求的接地，包括：

屏蔽接地 為了防止由電路之間的寄生電容產(chǎn)生的相互干擾，必須進行隔離和屏蔽，用于隔離和屏蔽的金屬必須接地。

濾波器接地 濾波器中一般都包含信號線或電源線到地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。

噪聲和干擾抑制 對內(nèi)部噪聲和外部干擾的控制，應(yīng)將設(shè)備或系統(tǒng)上的某些點與地相連，從而為干擾信號提供“最低阻抗”通道。

電路參考 電路之間信號要正確傳輸，必須有一個公共電位參考點，這個公共電位參考點就是地。因此所有互相連接的電路必須接地。

一般在設(shè)計要求時僅明確安全和雷電防護接地的要求，其他均隱含在用戶對系統(tǒng)或設(shè)備的電磁兼容要求中。2．1．2 設(shè)備的信號接地

設(shè)備的信號接地，是以設(shè)備中某一點或一塊金屬薄板來作為信號的接地參考點，它為設(shè)備中的所有信號提供了一個公共參考電位。

實際應(yīng)用中有幾種基本的信號接地方式，即浮地、單點接地、多點接地和混合接地。

(1)浮地

采用浮地的目的是將設(shè)備與公共接地系統(tǒng)，或可能引起環(huán)流的公共導(dǎo)線隔離開。浮地的最大優(yōu)點是抗干擾性能好。缺點是由于設(shè)備不與公共地相連，容易在兩者間造成靜電積累，當(dāng)電荷積累到一定程度后，在設(shè)備地與公共地之間的電位差可能引起劇烈的靜電放電，而成為破壞性很強的干擾源。一個折衷方案是在浮地與公共地之間跨接一個阻值很大的泄放電阻，用以釋放所積聚的電荷。實現(xiàn)設(shè)備的浮地可采用變壓器隔離或光電隔離。

(2)單點接地

單點接地是指在一個電路或設(shè)備中只有一個物理點被定義為接地參考點，凡需要接地的點都被接至這一點，如圖3所示。對一個系統(tǒng)，如采用單點接地，則系統(tǒng)中的每個設(shè)備都有自己的單點接地點，然后各設(shè)備的“地”再與系統(tǒng)中惟一指定的參考接地點相連。

單點接地的缺點是當(dāng)系統(tǒng)工作頻率很高時，以致信號的波長可與接地線長度相比擬時(如達到1／4波長)，接地線就不能作為一根普通連接線考慮，它會呈現(xiàn)某種電抗效應(yīng)，使接地效果不理想，此時可以采用多點接地的方法。

(3)多點接地

多點接地指設(shè)備中凡需要接地的點都直接接到距它最近的接地平面上，以便使接地線最短，如圖4所示。這里說的接地平面可以是設(shè)備的底板、專用接地母線，甚至是設(shè)備的機架。

多點接地的優(yōu)點是簡單，凡需要接地的點都可以就近接地，由于接地電感的減小，使地線上的高頻噪聲大為減少。所以多點接地在高頻下使用效果更佳。

單點接地與多點接地的分界常以流通信號波長λ的0．05倍為界，凡單點接地線長度達到0．05λ以上時，就應(yīng)當(dāng)用多點接地。2．1．3 設(shè)備的接大地

(1)設(shè)備的接大地

實際應(yīng)用中，除認真考慮設(shè)備內(nèi)部的信號接地外，通常還要將設(shè)備的信號地、機殼與大地連在一起，并以大地作為設(shè)備的接地參考點。設(shè)備接大地的目的有三個：

①設(shè)備的安全接地，保證了操作人員的安全；

②釋放機箱上所積聚的電荷，避免因電荷積聚使機箱電位升高，造成電路工作的不穩(wěn)定；

③避免設(shè)備在外界電磁環(huán)境的干擾下造成設(shè)備對大地的電位發(fā)生變化，引起設(shè)備工作的不穩(wěn)定。

如能將接地與屏蔽、濾波等技術(shù)配合使用，對提高設(shè)備的電磁兼容性可起到事半功倍的作用。

(2)接大地的方法與接地電阻

判斷接大地有效性的重要指標(biāo)是接地電阻。接地電阻除與接地電極的制作方式有關(guān)外，也和大地自身的性質(zhì)有關(guān)。

正確的接大地方法是用直徑1～2 cm的銅棒(長2～4 m)打入地下，深度在2 m以上。一根銅棒的接地電阻在25 Ω左右，這對一些小功率電氣設(shè)備已經(jīng)夠用。若要達到更小的接地電阻，可增加銅棒附近地域的鹽分和水分，還可將幾根銅棒互連成網(wǎng)。一般接地電阻以10 Ω為設(shè)計目標(biāo)。2．2 屏蔽

用金屬材料將設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生噪聲的區(qū)域封閉起來的方法稱為屏蔽。屏蔽能有效抑制通過空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個：一是限制設(shè)備內(nèi)部的輻射電磁能越出某一區(qū)域；二是防止外部的輻射電磁能進入設(shè)備內(nèi)部。

按屏蔽所起的作用可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽三種。2．2．1 電場屏蔽

電場屏蔽就是用導(dǎo)體將噪聲源(或被屏蔽物體)包圍起來，然后接地，以達到屏蔽的目的。由于導(dǎo)體表面的反射損耗很大，很薄的材料(鋁箔、銅箔)也有很好的屏蔽效果。另外，機箱上即使有縫隙，也不會產(chǎn)生太大的影響。2．2．2 磁場屏蔽

磁場屏蔽通常是指對直流或低頻磁場的屏蔽，其屏蔽效果比電場的屏蔽要困難得多。

磁場屏蔽的主要原理是利用屏蔽體的高導(dǎo)磁率、低磁阻特性對磁通所起的磁分路作用，使屏蔽體內(nèi)部的磁場大大削弱。當(dāng)要屏蔽外部強磁場時，要求外層屏蔽體選用不易磁飽和的材料，如硅鋼等；內(nèi)層則用容易達到飽和的高導(dǎo)磁材料。反之，屏蔽體的材料使用次序也需顛倒過來。兩層屏蔽體在安裝時要注意彼此間的磁路絕緣。若屏蔽體無接地要求，可用絕緣材料作支撐；如要求接地，可用非鐵磁材料的金屬作支撐。2．2．3 電磁場屏蔽

電磁場屏蔽的目的是要阻止電磁場在空間傳播。

電磁場屏蔽可采用如下方法：

反射 金屬表面對電磁波的反射作用。

吸收 電磁波在進入屏蔽體內(nèi)部時，會被屏蔽體金屬所吸收。

反射和吸收 電磁波透過金屬到達屏蔽體另一表層時，在金屬與空氣交界面上會再次形成反射，重返屏蔽體內(nèi)部，結(jié)果在屏蔽體內(nèi)部形成多次反射和吸收現(xiàn)象(當(dāng)然最終還會有少量電磁波透過屏蔽體而進入被保護空間)。

因此，電磁屏蔽是基于金屬材料對電磁波的反射和吸收兩個作用來完成的。2．3 濾波

針對不同的干擾，應(yīng)采取不同的抑制方法和器件，下面對不同的抑制器件分別作簡要敘述。

2．3．1 專用供電線路

只要通過對供電線路進行簡單處理就可以獲得一定的干擾抑制效果。例如在三相供電系統(tǒng)中把一相作為干擾敏感設(shè)備的供電電源；把另一相作為外部設(shè)備的供電電源；再把第三相作為常用測試儀器或其他輔助設(shè)備的供電電源。這樣可減少設(shè)備之間的相互干擾，同時也有利于三相平衡。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，由于配電線路中非線性負載的使用，造成線路中諧波電流的存在，而諧波分量在中線里不能相互抵消，而是疊加，因此盡量采用較粗的中線，以減小線路阻抗，降低干擾。2．3．2 瞬變干擾抑制器件

瞬變干擾抑制器件包括氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變吸收二極管和固體放電管等多種。其中金屬氧化物壓敏電阻和硅瞬變吸收二極管的工作原理與普通的穩(wěn)壓管類似，是箝位型的干擾吸收器件；而氣體放電管和固體放電管是能量轉(zhuǎn)移型干擾吸收器件。結(jié)語

本文是在電磁兼容理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和實際工程應(yīng)用中積累的一些經(jīng)驗，是工程實踐中的經(jīng)驗總結(jié)，所提出的一些觀點，難免有一些不完善之處，懇請各位同行批評指正。

第五篇：電磁兼容原理與技術(shù)復(fù)習(xí)提綱

《電磁兼容原理與技術(shù)》復(fù)習(xí)提綱

第1章

電磁兼容技術(shù)概述

1.電磁波輻射繼水源、大氣和噪聲之后成為第四大環(huán)境污染源。2.名詞解釋：EMC P5 3.電磁兼容三要素：電磁騷擾源、傳輸途徑和敏感設(shè)備 4.電磁干擾源的分類：P7 5.電磁兼容性分析方法通常分為三種：問題解決法、規(guī)范法和系統(tǒng)法。6.電磁兼容技術(shù)的認證：

2001年12月，中國發(fā)布《強制性產(chǎn)品認證管理規(guī)定》，即3C認證，歐洲、歐共體：CE認證

美國市場：FCC相關(guān)電磁兼容測試 第2章

電磁兼容理論基礎(chǔ)

一、電路相關(guān)知識：電路是由若干電氣器件或設(shè)備按一定的方式和規(guī)律組成的總體，它構(gòu)成電流的通路。

1.在直流電路中理想電感元件相當(dāng)于短路。

2.電壓隨時間變化（如交流）越快，電流就越大，如果電壓不隨時間變化（即直流），電流為零，這時電容器相當(dāng)于開路，故電容器有隔“直”通“交”之說。

二、磁路相關(guān)知識：磁通（磁力線）所通過的閉合路徑稱為磁路。1.用來衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量稱為導(dǎo)磁率，用μ來表示。

2.所有物質(zhì)根據(jù)磁性分為三大類：順磁質(zhì)、反磁質(zhì)和鐵磁質(zhì)。磁性大小根據(jù)物質(zhì)的磁導(dǎo)率的大小μ來表示，規(guī)定真空時μ=1。順磁質(zhì)的導(dǎo)磁率略大于真空，如空氣、鎂、鋁等；反磁質(zhì)的導(dǎo)磁率略小于真空，如水，玻璃，鈹?shù)?；鐵磁質(zhì)屬于順磁質(zhì)，它們的導(dǎo)磁率很大，如鐵、鎳等磁性合金。P29 3.磁性材料的磁性能：P30 磁化過程：圖2—17 4.分貝的概念及應(yīng)用：課后習(xí)題1：P36 第3章

干擾耦合機理

1.傳導(dǎo)耦合包括通過導(dǎo)體間的電容及互感而形成的干擾耦合。

2.電容性耦合模型等效電路及計算：課后習(xí)題3：P66，要求會計算三種情況下的感應(yīng)電壓。3.屏蔽對電感性耦合的影響：

導(dǎo)體2外加屏蔽體：單點接地或不接地，屏蔽層對磁場耦合沒有任何影響；兩端接地，頻率很低時，電感耦合與無屏蔽相同，頻率較高時，感應(yīng)電壓保持一個常數(shù)，有所減小，屏蔽有效果。

導(dǎo)體1外加屏蔽體：單點接地或不接地，屏蔽層對磁場耦合沒有任何影響；兩端接地，頻率很低時，屏蔽體電流小不足以抵消干擾電流的磁場，屏蔽效果不好，頻率較高時，屏蔽體電流磁場抵消干擾電流的磁場，屏蔽效果好；可將屏蔽體一端接地，一端與負載連接。4.課后習(xí)題2：P66，電容性耦合和電感性耦合的區(qū)別是什么？

電感性耦合干擾電壓串聯(lián)于受害電路上，而電容性耦合干擾電壓是并聯(lián)于受害電路上。對于電容性耦合干擾，可用降低受害電路的負載阻抗來改善干擾情況，而對于電感性耦合，其干擾情況與電路負載無關(guān)。5.分布參數(shù)電路的基本理論：

在低頻時，或者說當(dāng)波長遠大于線長時，分布參數(shù)對線上傳輸?shù)碾娏?、電壓的影響很小，而把電路作為集總參?shù)電路來處理；當(dāng)頻率很高，線長和波長可以相比較時，線上的分布參數(shù)對電流、電壓的影響很大，此時需要用分布參數(shù)理論來研究。6.輻射耦合：

（1）研究電磁輻射，最簡單的是電偶極子和磁偶極子的輻射，電偶極子是指一根載流導(dǎo)線，它的長度與橫向尺寸都比電磁波長小得多，而直徑遠小于波長的小環(huán)天線可作磁偶極子處理。（2）近場區(qū)與遠場區(qū)的特性：P62-63（3）輻射騷擾通常存在4種主要耦合途徑：天線耦合、導(dǎo)線感應(yīng)耦合、閉合回路耦合和孔縫耦合。

第4章

濾波技術(shù)

1.一般來說，電容的作用：通交流，阻直流，通高頻，阻低頻，具體的應(yīng)用如：旁路、去耦、儲能、濾波等。

2.由電容等構(gòu)成的濾波器的類型：

按濾波原理分：反射式，吸收式 按工作條件分：有源，無源

按頻率特性分：低通、高通、帶通、帶阻 以反射式、吸收式濾波器舉例：

反射式濾波器：低通、高通、帶通、帶阻

吸收式濾波器：電纜濾波器、濾波連接器、鐵氧體磁環(huán)、穿芯電容器

3.電磁干擾濾波器其工作方式有兩種：一種是不讓無用信號通過，并把它們反射回信號源，另一種是把無用信號在濾波器里消耗掉。濾波器按工作方式可分為反射式濾波器和吸收式濾波器。

4.濾波器插入損耗的計算：P69課后習(xí)題3：P94 5.凡滿足倒轉(zhuǎn)原則的低通濾波器可以很方便地變成所需要的高通濾波器，倒轉(zhuǎn)原則就是將低通濾波器的每一個線圈換成一個電容器，而每一個電容器換成一個線圈，就可變成高通濾波器。

6.吸收式濾波器是由有耗元件構(gòu)成的，它通過吸收不需要成分的能量轉(zhuǎn)化為熱能來達到抑制干擾的目的。實際使用中是將鐵氧體一類物質(zhì)制成柔軟的磁管，可以在絕緣或非絕緣的導(dǎo)體上滑動，這種磁管稱為電磁干擾抑制管。

7.鐵氧體磁環(huán)電路插入損耗的計算：P76 式（4-7）8.電源線上呈現(xiàn)的干擾可分為共模及差模兩種，共模干擾是載流導(dǎo)體與參考地之間不希望有的電位差，差模干擾是兩個載流導(dǎo)體之間不希望有的電位差。

9.課后習(xí)題6、7：P94-95 實際電容器和實際電感的等效電路和頻率特性圖，并分析其在實際應(yīng)用中對濾波特性的影響。

10.共模扼流圈對于兩根導(dǎo)線上方向相同的共模干擾電流會呈現(xiàn)較大的電感，因此對共模干擾電流有抑制作用，而對差模電流沒有影響。11.鐵氧體EMI抑制元件：P90-92（客觀題）

12.鐵氧體的等效電路在低頻時是一個電感，高頻時是隨頻率變化的電阻。第5章

屏蔽技術(shù) 1.電磁屏蔽原理：P96 2.電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對電磁能量的反射、吸收和引導(dǎo)作用。3.分析電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽工作原理：

電磁屏蔽的類型：電場屏蔽（靜電場的屏蔽和交變電場的屏蔽）、磁場屏蔽（低頻磁場屏蔽和高頻磁場屏蔽）和電磁屏蔽，屏蔽原理如下：

(1)靜電場的屏蔽：主動屏蔽時，球殼導(dǎo)體表面電位為零，靜電場被封閉在金屬球殼內(nèi)；被動屏蔽時導(dǎo)體內(nèi)部任何一點的電場為零，導(dǎo)體內(nèi)部沒有靜電荷存在，電荷只能分布在導(dǎo)體的表面上。

(2)交變電場屏蔽：采用接地良好的金屬屏蔽體將騷擾源產(chǎn)生的交變電場限定在一定的空間內(nèi)，從而阻斷了騷擾源至接收器的傳輸路徑。屏蔽體必須是良導(dǎo)體（例如金、銀、銅、鋁等），屏蔽體必須有良好的接地。

(3)低頻磁場的屏蔽常用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼片、坡莫合金等），其屏蔽原理 是利用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率對騷擾源的磁力線進行了集中分流，在空氣中的漏磁通大大減少。(4)高頻磁場的屏蔽：采用低電阻率的良導(dǎo)體材料，例如銅、鋁等。其屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場來達到屏蔽的目的，也就是說，利用了渦流反磁場對于原騷擾磁場的排斥作用，來抑制或抵消屏蔽體外的磁場。

(5)電磁屏蔽：頻率較低時，干擾一般發(fā)生在近場，高壓低電流源以電場為主，磁場分量可忽略，可以只考慮電場的屏蔽，而低壓大電流干擾源則以磁場為主，電場分量可忽略，可以只考慮磁場的屏蔽。隨著頻率增高，電磁輻射能力增加，產(chǎn)生輻射電磁場，并趨向于遠場干擾，電場、磁場均不能忽略，因而就要對電場和磁場同時屏蔽，由于集膚效應(yīng)，電磁屏蔽體無須做得很厚，當(dāng)頻率在500KHz~30MHz范圍內(nèi)，屏蔽材料可選用鋁，而當(dāng)頻率大于30MHz時，則可選用鋁、銅、銅鍍銀等。

4.影響屏蔽的兩大因素：一是整個屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的，另一個是不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體。

5.屏蔽材料：P114-117（客觀題）6.屏蔽完整性：P118-121（客觀題）

7.集膚效應(yīng)：又叫趨膚效應(yīng)，當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體時，電流將集中在導(dǎo)體表面流過，這種現(xiàn)象叫集膚效應(yīng)。電流或電壓以較高頻率在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時，電子會聚集于導(dǎo)體表層，而非平均分布于整個導(dǎo)體的截面積中，頻率越高，趨膚效用越顯著。

8.電磁密封襯墊的材料種類有：導(dǎo)電橡膠、金屬編織網(wǎng)、指形簧片、多重導(dǎo)電橡膠、螺旋管、導(dǎo)電布襯墊。

第6章

印制電路板PCB的電磁兼容設(shè)計

1.20H原則：所有的具有一定電壓的印制電路板都會向空間輻射電磁能量，為了減小這個效應(yīng)，印制電路板的物理尺寸應(yīng)該比最靠近的接地板的物理尺寸小20H，其中H是兩層印制電路板的間距。

2.3W原則：當(dāng)兩條印制線的間距比較小時，兩線之間會發(fā)生電磁串?dāng)_，串音會使有關(guān)電路功能失常。為避免發(fā)生這種干擾影響，應(yīng)保持任何線條間距不小于三倍的印制線條寬度，即不小于3W，W為印制線條的寬度。3.6.1-6.3（客觀題）第7章

接地技術(shù)

1.地的簡單分類：安全地和零電位地。

2.從電路參考點的角度考慮，接地的方式可以分為懸浮地、單點接地、多點接地、混合接地。3.設(shè)置安全地線的意義：（1）當(dāng)絕緣被破壞時，安全地線能起保護作用（2）防止設(shè)備感應(yīng)帶電而造成電擊（3）防止雷擊事故。

4.可以通過以下方法安裝接地裝置：埋設(shè)銅板，打入地樁，鉆孔法，埋設(shè)導(dǎo)線，地下管道。5.地線中的干擾分為：地阻抗干擾和地環(huán)路干擾。

6.減小地線干擾的措施：減小地線阻抗和電源饋線阻抗，正確選擇接地方式和阻隔地環(huán)路。7.導(dǎo)體的射頻電阻相關(guān)知識：

在直流情況下，電流在導(dǎo)體截面上均勻分布，導(dǎo)體的橫截面積就是它的有效載流面積，對于射頻（高頻）電流，由于集膚效應(yīng)，導(dǎo)體的有效載流面積遠小于導(dǎo)體的幾何截面積，所以導(dǎo)體的射頻電阻要大于導(dǎo)體的直流電阻。

隨著頻率升高，導(dǎo)體半徑越大，集膚效應(yīng)越明顯，導(dǎo)體的射頻電阻將越大于導(dǎo)體的直流電阻。在工程上，用相互絕緣的多股漆包線代替單根導(dǎo)線繞制的射頻電感線圈，以延緩射頻電阻的增長。

截面積相同的導(dǎo)體，矩形截面的周長大于圓截面，而且寬厚比越大，截面周長越長，其等效半徑越大，射頻電阻越小，設(shè)備電線和搭接條采用扁銅帶的原因就在于此。

在截面積一定的情況下，增加寬度可以減小導(dǎo)體的電感，因此無論從射頻電阻還是電感角度考慮，采用寬厚比值大的扁銅帶制作地線都是合理的。8.阻隔地環(huán)路的幾種措施：變壓器耦合、縱向扼流圈傳輸信號、同軸電纜傳輸信號、光耦合器、光纜傳輸信號、差分放大器。

9.屏蔽電纜的接地：屏蔽電纜由絕緣導(dǎo)線外面再包一層金屬薄膜即屏蔽層構(gòu)成，屏蔽層通常是金屬編織網(wǎng)或金屬箔。屏蔽電纜的屏蔽層只有在接地以后才能起到屏蔽作用。屏蔽層接地產(chǎn)生的電場屏蔽：

如果屏蔽層不接地，由于面積比普通導(dǎo)線大，耦合電容也大，產(chǎn)生的耦合量也大，將比不用屏蔽電纜時產(chǎn)生更大的電場輻合。屏蔽層接地產(chǎn)生的磁場屏蔽：

如果屏蔽層不接地或只有一端接地，屏蔽層上無電流流過，電流經(jīng)地面返回不起磁場屏蔽的作用；如果屏蔽層兩端接地，電流經(jīng)屏蔽層回流，當(dāng)頻率一定時，回流產(chǎn)生的磁場幾乎和被屏蔽導(dǎo)線上流過電流產(chǎn)生的磁場大小相等，方向相反，因而互相抵消，抑制了騷擾源的向外輻射。

防靜電技術(shù)

1.靜電產(chǎn)生的幾種形式：接觸起電、破斷起電、感應(yīng)起電、電荷遷移

2.靜電放電的幾種類型：火花放電、電暈放電、刷性放電、場致發(fā)射放電、雷形放電 3.靜電對電子產(chǎn)品的危害形式和特點？

4.生產(chǎn)過程中靜電防護的主要措施為為靜電泄露、耗散、中和、增濕、屏蔽與接地。5.靜電接地方式有直接接地和間接接地。

6.電子制造過程中的靜電防護的相關(guān)知識，如基本原則：（1）抑制靜電荷的積聚（2）迅速、安全、有效地消除已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷，等等。

防雷相關(guān)知識

1.雷擊造成的危害主要有四種：直擊雷、雷電波侵入、感應(yīng)過電壓、地電位反擊。

2.列舉幾種電涌保護器基本元件：放電間隙、氣體放電管、壓敏電阻、抑制二極管、扼流線圈、1/4波長短路器。

3.避雷針由三部分組成：接閃器、引下線和接地體。