第一篇：西電 電磁兼容課學(xué)習(xí)心得

電磁兼容大作業(yè)

（三）班級：

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電磁兼容課學(xué)習(xí)心得

通過這學(xué)期的學(xué)習(xí)，我對電磁兼容在理論方面有了更進(jìn)一步的了解，對電磁兼容以及電磁屏蔽有了深刻的理解，包括它們的起源以及在電子設(shè)備的應(yīng)用方面的更深學(xué)習(xí)。

人類進(jìn)入信息化時代，0Hz-400GHz的電磁波在電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。隨之而來的電磁干擾在各個波段都存在，無孔不入的傳導(dǎo)和輻射給電子產(chǎn)品以及周圍的環(huán)境造成非常嚴(yán)重的影響。尤其給人們的生活帶來了越來越多的危害。一個新的電子產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上不僅要有精確的測量性能，而且要符合與該產(chǎn)品相關(guān)的電磁兼容性能。電磁兼容是指電器及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，也就是要求在同一電磁環(huán)境中，各種電子設(shè)備能正常工作而又互不干擾，達(dá)到兼容狀態(tài)。

一個好的電子產(chǎn)品，除了產(chǎn)品自身的功能以外，電路設(shè)計和電磁兼容性(EMC)設(shè)計的技術(shù)水平，對產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)性能指標(biāo)起到非常關(guān)鍵的作用。本文通過舉例對開關(guān)電源的電磁兼容設(shè)計，介紹了一般電子產(chǎn)品中電磁干擾的解決方法。

現(xiàn)代的電子產(chǎn)品，功能越來越強大，電子線路也越來越復(fù)雜，電磁干擾(EMI)和電磁兼容性問題變成了主要問題，電路設(shè)計對設(shè)計師的技術(shù)水平要求也越來越高。先進(jìn)的計算機輔助設(shè)計(CAD)在電子線路設(shè)計方面很大程度地拓寬了電路設(shè)計師的工作能力，但對于電磁兼容設(shè)計的幫助卻很有限。

電磁兼容設(shè)計實際上就是針對電子產(chǎn)品中產(chǎn)生的電磁干擾進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使之能成為符合各國或地區(qū)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。EMC的定義是：在同一電磁環(huán)境中，設(shè)備能夠不因為其它設(shè)備的干擾影響正常工作，同時也不對其它設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾。

電磁干擾一般都分為兩種，傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。因此對EMC問題的研究就是對干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備三者之間關(guān)系的研究。

美國聯(lián)邦通訊委員會在1990年、歐盟在1992提出了對商業(yè)數(shù)碼產(chǎn)品的有關(guān)規(guī)章，這些規(guī)章要求各個公司確保他們的產(chǎn)品符合嚴(yán)格的磁化系數(shù)和發(fā)射準(zhǔn)則。符合這些規(guī)章的產(chǎn)品稱為具有電磁兼容性。

目前全球各地區(qū)基本都設(shè)置了EMC相應(yīng)的市場準(zhǔn)入認(rèn)證，用以保護(hù)本地區(qū)的電磁環(huán)境和本土產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。如：北美的FCC、NEBC認(rèn)證、歐盟的CE認(rèn)證、日本的VCCEI認(rèn)證、澳洲的C-tick人證、臺灣地區(qū)的BSMI認(rèn)證、中國的3C認(rèn)證等都是進(jìn)入這些市場的“通行證”。

無論是簡單還是復(fù)雜系統(tǒng)，任何一個電磁干擾的發(fā)生必須具備三個基本條件：第一要有干擾源；第二要有傳播干擾能量的途徑；第三必須有被干擾對象的響應(yīng)。所以控制干擾源的電磁輻射，切斷或抑制電磁，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力是電子設(shè)備和系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計的主要內(nèi)容。具體有以下幾個方面的措施，用來實現(xiàn)電磁兼容性。

一 電磁兼容的實現(xiàn)

1.1干擾電路

電子設(shè)備中的單元電路應(yīng)設(shè)計和選用本身電磁能量輻射小、抗干擾能力強的線路形式。小信號放大器應(yīng)增大線性動態(tài)范圍，提高電路的過載能力，減小非線性失真；功率放大器工作在甲類狀態(tài)時，產(chǎn)生的諧波最少；工作在乙類時，應(yīng)采用推挽形式來抑制二次諧波，丙類狀態(tài)用于射頻放大，為抑制諧波電平應(yīng)采用銳調(diào)諧、高Q濾波器。

1.2器件和電路的合理布局

將容易受到干擾的敏感元器件和單元電路盡可能地與干擾源遠(yuǎn)離；輸出與輸人端口妥善隔離；高電平電纜與脈沖引線與低電平電纜分開排布。

1.3良好的接地系統(tǒng)

設(shè)計低阻抗的地線，單元電路和設(shè)備的接地系統(tǒng)、電纜屏蔽層的接地、信號電路屏蔽體的接地等的正確設(shè)計，并采用合理的阻隔地環(huán)路干擾的措施。

1.4良好的電磁屏蔽 用屏蔽體包封干擾源，可以防止干擾電磁輻射向外傳播；用屏蔽體包封被干擾電路，可以防止干擾電磁能量進(jìn)入。電磁屏蔽雖然能夠有效地切斷近場感應(yīng)和遠(yuǎn)場輻射等電磁干擾的傳播通道，但它會造成電子設(shè)備散熱困難、維修不便、成本增加，應(yīng)根據(jù)最佳進(jìn)行設(shè)計。

二 屏蔽的分類

電磁屏蔽是以金屬隔離大的原理來控制電磁波由一個區(qū)域向另一個感應(yīng)或傳播的方法。電磁屏蔽是用來防止恒定電場和靜電場的影響，它需要完善的屏蔽體和接地。電磁屏蔽是用來防止交變電場，交變磁場還有交變電磁場之間的影響，電磁屏蔽既要有良好的接地，又要有良好的接地，而且要求屏蔽體具有良好的電連續(xù)性，導(dǎo)體一般不能穿過屏蔽體。

一般將電磁屏蔽分為三類：靜電屏蔽、靜磁屏蔽和高頻電磁場的屏蔽。三種屏蔽的共同點是防止外界的電磁場進(jìn)入到某個需要保護(hù)的區(qū)域中去。它們都是利用屏蔽體阻止或衰減電磁干擾能量的傳輸，是抑制電磁干擾的重要手段之一，讓設(shè)備能夠和諧工作。但是由于所要屏蔽的場的特性不一樣，因而對屏蔽材料的要求也就不一樣。

2.1靜電屏蔽

它主要是防止外界的靜電場進(jìn)入到某個區(qū)域.對于變化很慢的交流電的電場幾乎和靜電場一樣，只是電荷的分布周期性地變化而已。因此，防止低頻交流電的電場也可以歸結(jié)為靜電屏蔽一類。靜電屏蔽是靜電平衡的必然結(jié)果。導(dǎo)體的靜電平衡條件是其內(nèi)部場強處處為零。在靜電平衡狀態(tài)下，一個導(dǎo)體空腔與其它帶電導(dǎo)體殼和實心導(dǎo)體一樣，內(nèi)部沒有電場。只要達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)，不管導(dǎo)體空腔本身帶電或是處于外界電場中，這一結(jié)論總是成立的。這樣, 導(dǎo)體空腔內(nèi)的場強不受腔外電荷和電場的影響這就是靜電屏蔽。它對屏蔽導(dǎo)體殼的厚度和電導(dǎo)率并沒有要求,相對來說屏蔽體的電導(dǎo)率高一點是比較好的。

2.2靜磁屏蔽

它主要是屏蔽外界靜磁場和低頻電流的磁場,必須用磁性介質(zhì)作外殼。外殼受到外磁場的感應(yīng)然后磁化而得到的磁場,在鐵磁介質(zhì)周圍弱中間強。在磁場中放一個鐵殼,鐵殼與空腔可看作并聯(lián)的磁阻.由于空氣的磁導(dǎo)率接近于1,而鐵殼的磁導(dǎo)率至少有幾千,空腔的磁阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵殼的磁阻，于是,外磁場的磁感應(yīng)線絕大部分將沿屏蔽殼通過,而進(jìn)入空腔內(nèi)部的磁通量是很少的。鐵磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率越大,磁阻越小，漏到外面的磁通量就越少。于是,高磁導(dǎo)率的外殼就把磁通量幾乎全部集中到自己的內(nèi)部。這樣,就可以達(dá)到磁屏蔽的目的。但是，從理論上講，殼內(nèi)的磁場并不等于零，因此靜磁屏蔽是不完全的。殼的厚度和磁導(dǎo)率對屏蔽效果有明顯的影響。

2.3高頻電磁場的屏蔽

在高頻電磁場中導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷不是靜止的，所以導(dǎo)體沒有處于靜電平衡狀態(tài)，必須考慮電磁場在導(dǎo)體內(nèi)透入的深度.電磁波射向金屬導(dǎo)體表面時，它的強度最后衰減到零.在進(jìn)入導(dǎo)體表面之后，在導(dǎo)體中將產(chǎn)生一個高頻的交流電和電磁場.電磁波的穿透深度與其頻率還有導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率都有關(guān)系。從能量的角度來講，電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時有能耗，所以場強在衰減。由于有衰減因子，高頻電磁波只能透入導(dǎo)體表面薄層內(nèi)，并在導(dǎo)體表面這一薄層內(nèi)形成渦流，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。正是由于渦流的存在使電磁波向空間反射，一部分電磁波能量透入導(dǎo)體內(nèi)，形成導(dǎo)體表面薄層內(nèi)的電磁波，最后通過傳導(dǎo)電流把這部分能量耗散為焦耳熱.利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而做成電磁屏蔽裝置。

三 屏蔽的性質(zhì)

屏蔽用于切斷通過空間輻射的干擾傳輸途徑。一個實際的屏蔽體既需電場屏蔽又需磁場屏蔽和電磁屏蔽。對于電磁波部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。而在實際要達(dá)到80dB以上的屏蔽效能是十分困難的。因為屏蔽體的屏蔽效能不僅取決于構(gòu)成屏蔽體的材料,而且取決于屏蔽體的結(jié)構(gòu)。屏蔽體要滿足電磁屏蔽的兩個基本性質(zhì)。

3.1屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性

它是指整個屏蔽體必須是一個完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。這一點實現(xiàn)起來十分困難。因為一個完全封閉的屏蔽體是沒有任何實用價值的。一個實用的機箱上會有很多孔、縫造成屏蔽：通風(fēng)口、顯示口、安裝各種調(diào)節(jié)桿的開口、不同部分的結(jié)合縫隙等。由于這些導(dǎo)致導(dǎo)電不連續(xù)的因素存在，如果設(shè)計人員在設(shè)計時沒有考慮如何處理，屏蔽體的屏蔽效能往往很低，甚至沒有屏蔽效能。

其中通風(fēng)口的處理：孔洞的電磁泄漏與孔洞的最大尺寸有關(guān), 因此在屏蔽機箱的通風(fēng)設(shè)計上,往往采用與一個大于L相同開口面積的多個小孔構(gòu)成的孔陣代替一個大孔。通風(fēng)口的處理方法一般為下面四種:（l)孔陣金屬板:在金屬板上或機箱上打出通風(fēng)孔陣而制成。優(yōu)點是成本低,不占用安裝空間。缺點是風(fēng)阻大,高頻屏效低。（2）屏蔽通風(fēng)網(wǎng):將屏蔽網(wǎng)加框制成通風(fēng)板或直接將屏蔽網(wǎng)壓裝到通風(fēng)口處。其優(yōu)點是通風(fēng)量大,缺點是高頻性能差,對500MHz以上的電磁波幾乎沒有屏蔽作用。

（3)波導(dǎo)通風(fēng)窗:是利用金屬管對電磁波具有高頻容易通過,低頻衰減較大的特性,與電路中的高通濾波器十分相像。與濾波器類似,波道管的頻率特性也可以用截止頻率來描述。其優(yōu)點是通風(fēng)量大,屏蔽效能高,整體的剛性好,缺點是成本較高。常用的波導(dǎo)管有矩形、圓形、正六邊形,其中正六邊形蜂窩狀的波導(dǎo)管通風(fēng)窗因有其獨道的優(yōu)點,最為常用。

（4)防塵屏蔽通風(fēng)窗:經(jīng)特殊工藝制作,由發(fā)泡金屬與表面鍍鎳等高導(dǎo)電、高導(dǎo)磁材料構(gòu)成。其優(yōu)點是屏蔽效能高,通風(fēng)量大,防法性、抗電化學(xué)腐蝕性好,缺點是成本較高。

3.2不能有直接穿過屏蔽體的導(dǎo)體

一個屏蔽效能再高的屏蔽機箱,一旦有導(dǎo)線直接穿過屏蔽機箱其屏蔽效能就會損失99.9%(6OdB)以上。但是,實際機箱總是會有電纜穿出、穿入,至少會有一條電源電纜存在,如果沒有對這些電纜進(jìn)行妥善處理,這些電纜會極大的損壞屏蔽體,妥善處理這些電纜是屏蔽設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。

穿出屏蔽體電纜的兩種處理方法:第一種將導(dǎo)線屏蔽起來,這相當(dāng)于將屏蔽體延伸到導(dǎo)線端部。第二種對導(dǎo)線進(jìn)行濾波處理,濾除導(dǎo)線上的高頻成份。屏蔽處理:在電纜端口上安裝低通濾波器,可以有效的濾除電纜上的干擾,保持屏蔽體的完整性。

四 屏蔽原則

首先確定電磁環(huán)境,包括電磁場的類型,電磁場的強度、頻率以及屏蔽體至源的距離等。然后當(dāng)需要綜合考慮低頻磁場和高頻磁場的屏蔽時,可以在屏蔽體上再鍍上一層其他材料,如銀或銅。為了有效地進(jìn)行磁屏蔽,必須使用如坡莫合金之類對低磁通密度有高導(dǎo)磁系數(shù)的材料。然后為了獲得更好的屏蔽效能可采用雙層屏蔽或多層屏蔽。最后，多塊材料組成屏蔽體時,為了保持磁連續(xù)性可采用機械法和焊接法。在轉(zhuǎn)角處或過渡處,為了獲得較好的屏蔽效能可采用焊接的方法。保持接觸面的連續(xù)性可使磁力線沿低磁阻通道連續(xù)。

五 終結(jié)

綜上所述，在當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)的時代，電磁屏蔽作為電磁兼容技術(shù)的重要組成部分越來越凸顯出它的重要性，對電磁屏蔽進(jìn)行分類分析、對屏蔽材料的屏蔽效果進(jìn)行探討，將有助于我們對電磁屏蔽新技術(shù)、新材料等問題的研究，使得電磁屏蔽技術(shù)能夠盡快走向成熟。屏蔽在電子設(shè)備中非常有用，它可以排除各種不必要的干擾，優(yōu)化電子設(shè)備的性能，在實際的應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體的要求設(shè)計，優(yōu)化電子性能。

通過前面的學(xué)習(xí)，讓我對電磁屏蔽越感興趣，不僅了解了它的原理，性質(zhì)還有在高科技的應(yīng)用，也使我在生活中遇到的問題得到了解釋，我們把在外面信號很強的手機裝進(jìn)一個密實的鐵盒子里，然后用另一個手機打電話，始終不在服務(wù)區(qū)，原來這就是電磁屏蔽的原因，電磁波進(jìn)不了盒子里面。還有很多生活中的事例都可以很好的解釋了。

第二篇：電磁兼容課學(xué)習(xí)心得

電磁兼容——屏蔽學(xué)習(xí)心得

本人通過對多篇有關(guān)電磁兼容方面的論文的仔細(xì)研讀和有關(guān)知識的了解，發(fā)現(xiàn)收獲頗多，于是得到些許心得體會如下：

EMC（電磁兼容）是設(shè)備的一種能力，它要求設(shè)備在其電磁環(huán)境中能正常完成它的功能，又不至于因為環(huán)境干擾而影響其正常工作。產(chǎn)品的 EMC 性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)能力。EMC 設(shè)計是通信產(chǎn)品設(shè)計中不可缺少的重要組成部分。EMC 設(shè)計中比較關(guān)鍵的一項就是有關(guān)設(shè)備的屏蔽設(shè)計。屏蔽能有效地抑制通過空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個：一是限制內(nèi)部的輻射電磁能越過某一區(qū)域；二是防止外來的輻射進(jìn)入某一區(qū)域，現(xiàn)有的屏蔽措施都是基于這兩個目的而施行。

目前，屏蔽系統(tǒng)已經(jīng)為越來越多的用戶所認(rèn)識，它在電磁兼容方面的良好性能也正在為越來越多的人所認(rèn)可。屏蔽系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性，可以提供安全、高速、穩(wěn)定的信息傳輸通道。屏蔽系統(tǒng)擁有一套完整的屏蔽、接地體系，提供最完整、最全面的電纜、部件及端到端全屏蔽解決方案，以滿足當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)日益提升的需求。對于屏蔽系統(tǒng)而言，接地是至關(guān)重要的過程，只有正確有效地接地才能體現(xiàn)出屏蔽的優(yōu)越性和價值。

一．屏蔽系統(tǒng)的應(yīng)用

1．信息安全：提高信息傳輸?shù)陌踩员ＷC敏感數(shù)據(jù)不外漏，是選擇屏蔽系統(tǒng)最重要的一個原因。隨著網(wǎng)絡(luò)信息化的普及，信息安全的重要性已經(jīng)越來越被廣大用戶所重視，防止信息泄露就成為一個至關(guān)重要的問題。

2．高速網(wǎng)絡(luò)：相對于100M和1000M的網(wǎng)絡(luò)來說高速網(wǎng)絡(luò)由于編碼更復(fù)雜等原因，對外界的干擾更加敏感，通訊更容易受到外界的干擾。對屏蔽系統(tǒng)而言，屏蔽層屏蔽的不僅僅是外界電磁干擾，線纜之間的干擾也同樣被隔離，屏蔽布線系統(tǒng)對ANEXT產(chǎn)生的影響具有先天的技術(shù)優(yōu)勢，所以屏蔽系統(tǒng)相對高速的網(wǎng)絡(luò)運行更加穩(wěn)定可靠。

3．特殊的傳輸環(huán)境：特殊的安裝環(huán)境需要對外界的電磁干擾加以防護(hù)，比如建筑物附近有電臺、電視臺等強射頻源，或者在大型動力裝置附近，或者是各種的工業(yè)環(huán)境。這些環(huán)境中均有明確存在的連續(xù)或間斷工作的強電磁干擾。在布線系統(tǒng)實施之前，雖然這些干擾對網(wǎng)絡(luò)運行的影響很難定量分析，但使用屏蔽系 1 統(tǒng)可以更好地保障網(wǎng)絡(luò)通訊正常運行。

二．屏弊的設(shè)計

1．屏蔽室：能提供電平低而穩(wěn)定的環(huán)境，它為測量精度的提高，測量的可靠性和重復(fù)性的改善帶來了較大的益處。但是由于被測設(shè)備在屏蔽室中產(chǎn)生的干擾信號通過屏蔽室的6個面產(chǎn)生無規(guī)則的漫反射，特別在輻射發(fā)射測量和輻射敏感測量中表現(xiàn)更為嚴(yán)重導(dǎo)致在屏蔽室里產(chǎn)生巨大的誤差。

2．混合波室：在一個長方體屏蔽室里放置一個旋轉(zhuǎn)的大的金屬反射體來實現(xiàn)一個均勻場環(huán)境。所以在涽波室內(nèi)某點的電磁場是來自各個方向反射波在這一點的矢量和。另外扇葉的旋轉(zhuǎn)改變了電磁波抵達(dá)這一點的路徑長度和波的反射次數(shù)。從統(tǒng)計意義上講，腔體內(nèi)的場將不會有明顯的諧振場結(jié)構(gòu)，最終在腔體的測試區(qū)內(nèi)得到統(tǒng)計上均勻的，認(rèn)意極化的，各項通行的場環(huán)境。

3．橫電磁室：由3個部分組成：主體段、過渡段、矩形同軸連接線，橫電磁室將輸入能量轉(zhuǎn)換為均勻磁場，因而消除了由使用天線可能帶來的長得不均勻性問題。同時GTEM室地隔板與漸變的波導(dǎo)壁在終端都是匹配連接地，因此消除了其他設(shè)備所固有的反射和諧振現(xiàn)象。

三．屏蔽的應(yīng)用

1．機柜（或屏蔽盒）的屏蔽：

實際中的電磁屏蔽體都不是一個全封閉的屏蔽體，亦即它在電氣上不是連續(xù)均勻的。在實際的機箱和屏蔽盒結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常都有電源線和控制線的引入和引出，在面板部分還有操作鍵、顯示屏的開孔，后面板上還有通風(fēng)孔等等，所以實際機箱在電氣上并不連續(xù)，而電氣不連續(xù)的機箱會降低其屏蔽效能。下面是對機箱設(shè)計中的一些基本做法：

（1）結(jié)構(gòu)材料 ① 適用于底板和機殼的材料大多數(shù)是良導(dǎo)體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場，主要的屏蔽機理是反射而不是吸收； ② 對磁場的屏蔽需用鐵磁材料，如高導(dǎo)磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射； ③ 在強電磁場環(huán)境中，要求材料能屏蔽電場和磁場兩種成分，因此需要結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料。屏蔽效率直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響；④ 對于塑料殼體，是在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層，或在汽塑時摻入金屬纖維。

（2）縫隙：① 在底板和機殼的每一條縫和不連續(xù)處要盡可能好地搭接。最 2 壞的電搭接對殼體的屏蔽效能起決定性作用；② 保證接縫處金屬對金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射。

（3）穿透和開口：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(jìn)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(jìn)入機殼處專為濾波器設(shè)置一隔艙。③ 信號線、控制線進(jìn)入或穿出機殼時，要通過適當(dāng)?shù)臑V波器。具有濾波插針的多芯連接器（插座）適用于這種場合使用。

（4）搭接：① 盡可能用同樣的金屬搭接。保證搭接的直流電阻不大于 2.5 毫歐；② 對不同金屬進(jìn)行搭接要注意各種金屬在電化學(xué)序列表中的相對位置。電位差要盡可能小，并有合適的防腐蝕措施。當(dāng)級別相差較遠(yuǎn)的金屬搭接時，需在兩金屬表面間放入一個中間級別的金屬墊圈； ③ 修整搭接表面，以便得到最大的接觸面積 ；④ 搭接前清洗所有配接表面。為防止氧化，在清除了保護(hù)層之后就馬上搭接配合表面； ⑤ 對于永久性搭接應(yīng)盡可能用熔焊或銅焊錫焊連接所 有的接合面。射頻搭接應(yīng)優(yōu)先采用永久性搭接。

2．插箱的屏蔽

當(dāng)插箱的工作頻率較高容易干擾其他插箱工作時，或工作非常敏感易受到其他插箱干擾時，有必要考慮插箱的屏蔽性能，插箱的屏蔽比較復(fù)雜，一般可采用以下方式：（1）面板采用金屬面板，一般使用 U 形面板；（2）為保證面板間的良好搭接，最好使用金屬簧片；（3）面板與機框間最好用金屬簧片或?qū)щ娨r墊保證搭接；（4）機框的搭接必須良好保證；（5）插箱的上下一般有通風(fēng)散熱要求，可使用多孔薄板；（6）為及時泄放面板上的靜電，面板上最好有一金屬插針，此插針有靜電泄放和定位兩個作用；在機框內(nèi)對應(yīng)插針處必須有定位孔和接地簧片配合。

3．電纜的屏蔽：由于電磁波存在于每個角落，所以稍有疏忽，就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的損失，因此，對于各物件的屏蔽得慎重規(guī)劃。在各物件中，首重電纜之屏蔽，電纜的屏蔽最常使用編織的金屬網(wǎng)，而影響其屏蔽效能的因素包括：屏蔽材料及厚度，屏蔽層的終結(jié)方法及所使用的接頭，線上的駐波比，電纜本身的長度及方向；此外，就實際上，電纜加屏蔽層后的柔軟度亦應(yīng)重視。此外，電纜的 3 屏蔽層應(yīng)加以絕緣，因為不當(dāng)?shù)慕拥貢a(chǎn)生雜訊；同時，除了同軸電纜之外，屏蔽層不應(yīng)視為信號之回線。另外，用于傳送高頻信號的電纜其屏蔽層應(yīng)兩端接地。除了電纜得加屏蔽層之外，接頭也應(yīng)一并考慮；同時，接頭的屏蔽應(yīng)予以適當(dāng)?shù)慕拥?，而其屏蔽效能?yīng)不低于電纜屏蔽。

四．屏蔽材料的發(fā)展方向(1)高分子導(dǎo)電涂料：

高分子導(dǎo)電涂料是用金屬粉末、碳粉、石墨等導(dǎo)電填料與高分子聚合物如環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂等混合后，涂于塑料表面制成的，由于其具有易在復(fù)雜形狀表面涂敷，成本低廉等優(yōu)點，現(xiàn)在越來越受到青睞。導(dǎo)電涂料的種類主要有銀系、碳系、銅系、鎳系等。銀系的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,導(dǎo)電性能好，屏蔽效果可達(dá)65dB以上。

(2)復(fù)合型屏蔽材料：

復(fù)合屏蔽材料是目前研究比較熱門的一類新型屏蔽材料，由絕緣的合成樹脂、良導(dǎo)電性能材料及添加劑混合加工制成。根據(jù)填充材料類型的不同，大致可分為金屬纖維復(fù)合材料和非金屬纖維復(fù)合材料兩大類。

(3)導(dǎo)電織物：

導(dǎo)電織物就是在一般紡織品表面鍍上金屬，或者將金屬纖維編入紡織品中，使之既具有金屬良好的屏蔽效能，同時又不失紡織品原有的柔韌性等特征。其品種主要有碳纖維與普通纖維混紡織物、金屬纖維無紡布、普通化纖絡(luò)合銅纖維織物等。由于方便、質(zhì)輕等優(yōu)點,現(xiàn)在導(dǎo)電織物正成為研究的熱點。

(4)發(fā)泡材料：

發(fā)泡材料大致包括發(fā)泡金屬和發(fā)泡塑料兩大類。發(fā)泡金屬是金屬和空氣的復(fù)合材料，根據(jù)其內(nèi)部氣泡的形態(tài)可把發(fā)泡金屬分成兩種：氣泡獨立存在的獨立氣泡型和氣泡連續(xù)分布的連續(xù)氣泡型。許多金屬材料如碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、鉛、鈦、銀、鎳基超合金等都可制成發(fā)泡金屬；其中又以發(fā)泡鋁技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛。由于其結(jié)構(gòu)上多孔的特點,使得電磁波在金屬內(nèi)部的吸收損耗和多次反射，損耗大大增加,因此厚度很薄就可起到很好的屏蔽效果。

五．電磁屏蔽技術(shù)中還存在以下困難有待解決：

降低屏蔽材料的厚度，同時也降低了材料的屏蔽效能，這與結(jié)構(gòu)設(shè)計要求增 4 加強度和厚度相矛盾。阻抗匹配也是屏蔽吸波材料開發(fā)的難點，理想情況是一種材料的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率越高越好，然而對于單組分材料很難同時具備較高的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率：低頻磁場屏蔽仍然是電磁屏蔽中的難點，目前常用的方法是采用多重屏蔽和遠(yuǎn)離場源，但更有效的措施還需進(jìn)一步研究。復(fù)合屏蔽材料和結(jié)構(gòu)由于其設(shè)計功能上的限制，工藝成型難度較大。

六．總之屏蔽設(shè)計是 EMC 設(shè)計中相當(dāng)重要的一環(huán)，屏蔽措施的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的 EMC 效果。但由于電磁波無處不在，所以屏蔽也是一個多樣、復(fù)雜和充滿變化的問題，只有在在每個可能受到電磁干擾的地方都多加注意，從細(xì)微之處抓起，才能達(dá)到較好的屏蔽效果。所以作為一名當(dāng)代大學(xué)生，我們應(yīng)當(dāng)好好學(xué)習(xí)，掌握豐富的文化知識和總結(jié)實踐經(jīng)驗，為其屏蔽技術(shù)的發(fā)展做出一點貢獻(xiàn)。

第三篇：西電EMC電磁兼容復(fù)習(xí)資料+習(xí)題集

? EMC基本問題

問題一

? ?以親身經(jīng)歷的EMI案例及其解決方法，闡述EMC的重要性。? ?什么是電磁干擾與電磁騷擾？它們的區(qū)別何在？

P10 電磁干擾是指電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。

電磁騷擾是指任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低，或者對有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁干擾是指由電磁騷擾產(chǎn)生的具有危害性的電磁能量或者引起的后果，電磁騷擾強調(diào)任何可能的電磁危害現(xiàn)象，而電磁干擾強調(diào)這種電磁危害現(xiàn)象產(chǎn)生的后果。

? ?EMC的定義是什么？依據(jù)系統(tǒng)組成，電磁兼容性應(yīng)該如何分類？

P11 電磁兼容性：“設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。

即：該設(shè)備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級；它也不會使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級”

電磁兼容：研究在有限的空間、時間和頻譜資源等條件下，各種用電設(shè)備（廣義的還包括生物體）可以共存，并不致引起降級的一門科學(xué)。

分類：系統(tǒng)電磁兼容性分為系統(tǒng)之間的電磁兼容性和系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容性。

? ?EMC學(xué)科形成的標(biāo)志、起源是什么？

P13 標(biāo)志：1933年CISPR成立，第一次會議提出的兩個問題：可以接受的無線電干擾限制和測量無線電干擾的方法。

? ?電磁兼容學(xué)科的研究內(nèi)容、特點是什么

P17 研究內(nèi)容：

電磁干擾特性及其傳播理論 電磁危害及電磁頻譜的利用和管理

電磁兼容性的工程分析和電磁兼容性控制技術(shù) 電磁兼容設(shè)計理論和設(shè)計方法 電磁兼容性測量和試驗技術(shù) 電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與工程管理 電磁兼容性分析和預(yù)測

信息設(shè)備的電磁泄漏及防護(hù)技術(shù) 環(huán)境電磁脈沖及其防護(hù) 系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)間的電磁兼容性 特點：

1、電磁兼容學(xué)科的理論體系以電磁場理論為基礎(chǔ)

2、電磁兼容學(xué)科是一門新興的綜合性交叉學(xué)科

3、計量單位的特殊性

4、大量引用無線電技術(shù)的概念和術(shù)語

5、極強的實用性

6、強烈的依賴于測量

? Tips：最有用的

2dB =

3、lg2=0.3 3dB=4.77、lg3=0.477 電壓電流乘20，功率乘10 dBm 表示法Prec=電纜增益+Psource 問題二

? ?功能性干擾源與非功能性干擾源有什么區(qū)別？舉例說明。

P49 功能性干擾源：指設(shè)備、系統(tǒng)在實現(xiàn)自身功能的過程中所產(chǎn)生的有用電磁能量對其他設(shè)備、系統(tǒng)造成干擾的用電裝置，例如廣播信號、雷達(dá)信號產(chǎn)生的干擾。

非功能性干擾源：指設(shè)備、系統(tǒng)在實現(xiàn)自身功能的過程中所產(chǎn)生的無用電磁能量對其他設(shè)備、系統(tǒng)造成干擾的用電裝置，例如開關(guān)閉合斷開產(chǎn)生電弧的放電干擾。

? ?什么是傳導(dǎo)干擾與輻射干擾？騷擾主要通過什么途徑傳輸（傳播）。

P27 輻射干擾：由任何部件、天線、電纜或連接線輻射的電磁干擾 傳導(dǎo)干擾：沿著導(dǎo)體附近傳輸?shù)碾姶鸥蓴_ 輻射和傳導(dǎo)

? ?怎樣描述電磁騷擾的性質(zhì)？

P53 描述：

1、頻譜寬度

2、幅度或電平

3、波形

4、出現(xiàn)率

5、輻射騷擾的極化特性

6、輻射騷擾的方向特性

7、天線有效面積

? ?環(huán)境的電磁現(xiàn)象如何分類、怎樣界定？

P56 分類：

低頻現(xiàn)象、高頻現(xiàn)象、靜電放電

低頻現(xiàn)象是指電磁騷擾頻譜中低于9kHz分量占主要成分的情況 高頻現(xiàn)象是指電磁騷擾頻譜遠(yuǎn)大于9kHz分量占主要成分的情況 ? ?舉例說明應(yīng)用輻射騷擾的極化特性解決干擾問題。問題三 傳導(dǎo)耦合

? ?傳導(dǎo)耦合

? ?電基本振子與磁基本振子的概念

在分析騷擾源時，常常用到兩個基本的騷擾源（天線）模型：長為l的電基本陣子（短線天線）以及半徑為a的磁基本陣子（小圓環(huán)天線）

“短”和“小”是相對于其輻射的電磁波的波長λ而言的，即l?λ，a?λ。

? ?近區(qū)場與遠(yuǎn)區(qū)場的概念、劃分準(zhǔn)則、特征

P82 當(dāng) kr>>1或r>>人/2π時

場點P與源點的距離r遠(yuǎn)大于波長，與這些點相應(yīng)的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)。場點P與源點的距離r遠(yuǎn)小于波長，與這些點相應(yīng)的區(qū)域稱為近區(qū)。在近區(qū)場主要取決于分母中含的kr的最低次項 在近區(qū)場主要取決于分母中含的kr的最高次項

在遠(yuǎn)區(qū)，電、磁基本陣子的波阻抗均趨于媒質(zhì)的波阻抗ZW ；

在近區(qū)，電基本陣子產(chǎn)生的電場占優(yōu)勢，在電磁兼容工程中稱電基本振子的騷擾源模型為電場騷擾源； 在近區(qū)，磁基本陣子產(chǎn)生的磁場 占優(yōu)勢，在電磁兼容工程中稱磁基本振子的騷擾源模型為磁場騷擾源。在近區(qū)場中，由于波阻抗不是常數(shù)，必須分別考慮電場和磁場；

在遠(yuǎn)區(qū)場中，電場和磁場結(jié)合起來形成了平面電磁波（具有媒質(zhì)的波阻抗）；

當(dāng)討論平面電磁波的時候，假定電場、磁場處于遠(yuǎn)區(qū)場；當(dāng)分開討論電場、磁場時，認(rèn)為電場、磁場處于近區(qū)場。

? ?電流元長度和磁流元長度相同，哪一個輻射的電磁能大，比值是多少？

? ?近場阻抗的概念、表達(dá)式、工程應(yīng)用

P85 通常將空間某處的電場與磁場的橫向分量的比值稱為波阻抗ZW

E?E?Z??H?H?

電基本振子：ZEW16)kr?Zw2?1?1????kr?1?（近區(qū)：r遠(yuǎn)區(qū)：???2?ZEW?Zw??Zw kr2?rZEW?Zw

磁基本振子：

在遠(yuǎn)區(qū)，電、磁基本陣子的波阻抗均趨于媒質(zhì)的波阻抗ZW；

在近區(qū)，電基本陣子產(chǎn)生的電場占優(yōu)勢，在電磁兼容工程中稱電基本振子的騷擾源模型為電場騷擾源； 在近區(qū)，磁基本陣子產(chǎn)生的磁場占優(yōu)勢，在電磁兼容工程中稱磁基本振子的騷擾源模型為磁場騷擾源。

? ?輻射耦合的主要方式有哪些？詳述之

P89 天線耦合 導(dǎo)線感應(yīng)耦合 閉合回路耦合 孔縫耦合 問題四

? ?實現(xiàn)并行和系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計，需要采取的技術(shù)措施如何分類，包含哪些內(nèi)容。

P92

1、盡可能選用互相干擾最小、符合電磁兼容性要求的器件、部件、電路，并進(jìn)行合理布局、裝配、已組成設(shè)備或系統(tǒng)。

2、考慮形成電磁干擾的三要素，實施屏蔽、濾波、接地和搭接等技術(shù)以抑制和隔離電磁干擾。

? ?分析和解決電磁兼容性問題的一般方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點。

P92 問題解決法：在電路、設(shè)備和系統(tǒng)建立之前不專門考慮電磁兼容問題，而后根據(jù)出現(xiàn)的電磁兼容問題應(yīng)用各種抑制干擾的技術(shù)去解決。由于設(shè)備和系統(tǒng)可能已經(jīng)裝配好，為解決問題可能要進(jìn)行大量的拆卸和修改，也可能要進(jìn)行重新設(shè)計，可能造成人力物力的浪費，延誤電路設(shè)備和系統(tǒng)的研制周期，有可能會使性能下降。

規(guī)范法：這種方法在一定程度上可以預(yù)防電磁干擾的出現(xiàn)，比問題解決發(fā)法更加合理，但是標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不是針對某一設(shè)備和系統(tǒng)制定，因此不一定能夠解決問題。而且沒有進(jìn)行電磁兼容的分析和預(yù)測，有可能導(dǎo)致過量的預(yù)防儲備，導(dǎo)致成本增加。

系統(tǒng)法：在設(shè)計階段就用分析程序預(yù)測在設(shè)備系統(tǒng)中將要遇到的電磁干擾問題，并在設(shè)計、實驗、制造、裝配環(huán)節(jié)不斷進(jìn)行分析和預(yù)測，一般可以避免出現(xiàn)電磁干擾過量。

? ?抑制電磁騷擾的策略采用什么思維方法？

P94 主動預(yù)防、整體規(guī)劃、對抗疏導(dǎo)相結(jié)合

? ?抑制電磁騷擾的方法如何分類？具體方法包含哪些技術(shù)措施。

P95 傳輸途徑抑制：濾波、屏蔽、接地、搭接、布線

空間分離：地點位置、自然地形、方位角、電磁場矢量方向

時間分隔：時間公用準(zhǔn)則、雷達(dá)脈沖同步、主動時間分隔、被動時間分隔 頻域管理：頻譜管制、濾波、頻率調(diào)制、數(shù)字傳輸、光電轉(zhuǎn)換

電器隔離：變壓器隔離、光電隔離、繼電器隔離、DC/DC變換、電動-發(fā)電機組

問題五

? ?何謂屏蔽？抑制何種類型的電磁騷擾。

P102 屏蔽：由導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻慕饘倨帘误w將電磁騷擾源限制在一定范圍內(nèi) 凡是通過空間傳輸?shù)碾姶膨}擾可以采用屏蔽的方法抑制。

? ?靜電屏蔽、交變電場的屏蔽、低頻磁場的屏蔽、高頻磁場的屏蔽、電磁屏蔽的原理及其應(yīng)用時的注意問題。

P102 靜電屏蔽：完整的屏蔽導(dǎo)體和良好的接地

交變電場的屏蔽：采用接地良好的金屬屏蔽體將騷擾源

低頻磁場的屏蔽：利用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率對騷擾磁場進(jìn)行分離；注意問題，磁導(dǎo)率越高、屏蔽罩越厚、磁阻越小則屏蔽效果越好。

用鐵磁材料做的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)開口或者有縫隙。鐵磁材料的屏蔽不能用于高頻磁場屏蔽。

高頻磁場的屏蔽：利用磁感現(xiàn)象在屏蔽體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場達(dá)到屏蔽目的；注意問題：無需考慮屏蔽盒厚度；垂直渦流方向不應(yīng)該有縫隙或開口，實際中應(yīng)接地。

? ?屏蔽效果怎樣定量表示？如何計算屏蔽效能。

P109 屏蔽系數(shù)：加屏蔽體后的感應(yīng)電壓與未加屏蔽的電壓之比。

傳輸系數(shù)：存在屏蔽體時的電場強度與無屏蔽的電場（或磁場）強度之比

屏蔽效能：不存在屏蔽體時某處的電場強度與存在屏蔽體時同一處的電場強度之比，常用分貝表示。SEE=20lg（E0/ES）系數(shù)與效能互為倒數(shù)關(guān)系

? ?當(dāng)屏蔽盒為長方形時，如何放置屏蔽盒，才能是其低頻磁屏蔽效能最大？

P114 屏蔽盒為長方形時，應(yīng)使長邊平行于磁場方向，而短邊垂直于磁場方向

? ?相同半徑的球形屏蔽體，其高頻、低頻電場及磁場的屏蔽效果隨頻率如何變化。

P119 頻率越高，吸收損耗越大。

平面波的反射損耗以頻率一次方的速率減小，磁場的反射損耗以頻率的一次方的速率增加，電場的反射損耗以頻率的三次方的速率減小。

計算：

靜磁場：無限長磁性材料屏蔽效能計算公式： 圓柱體腔壁厚度：t=b-a平均半徑R =(a+b)/2 SE?20log(1??rt2R)?20log[1??(b?a)?a?b)]0(低頻磁場： 矩形截面盒：

?2?a為垂直磁場方向邊長

SE?20log(1rt

a)圓柱體：

SE?20log(1??rtR為平均半徑e2R)e球形：

SE?20log(?rt3r?1)e

問題六

? ?屏蔽體的屏蔽效能由什么損耗組成。利用屏蔽效能計算的解析方法，如何選擇屏蔽體材料？

P127 P128 吸收損耗、反射損耗

隨著頻率的增加，需要的屏蔽殼體厚度也越小 屏蔽材料的電導(dǎo)率越高，磁導(dǎo)率越低，反射損耗就越大

? ?比較常見孔縫的幾何形狀、線度對孔縫屏蔽效能的影響，如何設(shè)計孔縫的幾何形狀、線度以降低電磁泄漏。

P131 孔隙的電磁泄漏與孔隙的最大線性尺寸、孔隙的數(shù)量和騷擾源的波長有密切關(guān)系； 隨著頻率的增高，孔隙電磁泄漏將更嚴(yán)重；

在相同面積情況下，縫隙比孔隙的電磁泄漏嚴(yán)重，矩形孔比圓形孔的電磁泄漏嚴(yán)重； 當(dāng)縫隙長度接近工作波長時，縫隙就成為電磁波輻射器，即縫隙天線；

對于孔隙，要求其最大線性尺寸小于λ/5；對于縫隙，要求其最大線性尺寸小于λ/10，λ為最小工作波長。帶孔隙的金屬板、金屬網(wǎng)，對超高頻以上的頻率基本上沒有屏蔽效果。因此超高頻以上的頻率需要采用截止波導(dǎo)管來屏蔽。

? ?舉例闡述你在工程實踐中抑制電磁泄漏的具體方法、效果和理論依據(jù)。P139 ? 計算

問題七

? ?為什么要進(jìn)行接地設(shè)計，工程實踐接地如何詳細(xì)分類。

p156 接地技術(shù)是任何電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)正常工作時必須采用的重要技術(shù)，它不僅是保護(hù)設(shè)施和人身安全的必要手段，也是抑制電磁干擾、保障設(shè)備或系統(tǒng)電磁兼容性、提高設(shè)備或系統(tǒng)可靠性的重要技術(shù)措施。接地一方面可引起接地阻抗干擾，另一方面良好的接地還可抑制干擾。

? ?2.導(dǎo)體的直流電阻與交流電阻存在怎樣的關(guān)系(p161)，為什么電磁兼容性設(shè)計中要求元器件的引線盡可能的短(p156)。如何選擇接地線(p163 p166)。

高頻交流電阻與工作頻率的平方根成正比RAC?K?RDC?f 為了降低電路的地電位，每個電路的地線應(yīng)盡可能短，以降低地線阻抗。

在高頻時，由于集膚效應(yīng)，高頻電流只流經(jīng)導(dǎo)體表面，即使加大導(dǎo)體厚度也不能降低阻抗。為了在高頻時降低地線阻抗，通常要將地線和公共地鍍銀。

在導(dǎo)體截面積相同的情況下，為了減小地線阻抗，常用矩形截面導(dǎo)體做成接地導(dǎo)體帶。

? ?從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，如何進(jìn)行接地設(shè)計？闡述單點接地、多點接地、混合接地、懸浮接地的特點和應(yīng)用限制。

p164

單點接地適用于低頻，多點接地適用于高頻 頻率在1MHz以下可采用單點接地方式 頻率高于10MHz應(yīng)采用多點接地方式

頻率在1~10MHz之間可以采用混合接地（在電性能上實現(xiàn)單點接地、多點接地混合使用）如用一點接地，其地線長度不得超過λ/20，否則應(yīng)采用多點接地 問題八

? ?地回路騷擾的成因，你遇到的地回路騷擾案例及排除方法。

P172 共地阻抗的共模干擾； 場對導(dǎo)線的共模干擾

接地電流的存在是產(chǎn)生接地干擾的根源: 導(dǎo)電耦合引起的接地電流 電容耦合形成的接地電流 電磁耦合形成的感應(yīng)電流 金屬導(dǎo)體的天線效應(yīng)形成地電流

? ?抑制電磁騷擾，如何設(shè)計電纜屏蔽層的接地方式，為什么？

P169 P171 當(dāng)電路有一個接地信號源與一個不接地的放大器連接時，連接電纜的屏蔽層接地應(yīng)接至信號源的公共端 當(dāng)電路有一個不接地信號源與一個接地的放大器連接時，連接電纜的屏蔽層接地應(yīng)接至放大器的公共端

? ?如何選擇多級電路的接地點，使參考地電位最小。

P175 一般來說，電子設(shè)備中的低電平級電路是受干擾的電路，因此接地點的選擇應(yīng)使低電平級電路受干擾最小。多極電路的接地點應(yīng)選擇在低電平級電路的輸入端。

? ?抑制地回路騷擾的主要技術(shù)措施有哪些？

P176 信號回路隔離變壓器 信號回路縱向扼流圈 信號線上使用磁環(huán)

在數(shù)據(jù)線路中使用光電耦合器或光纖 使用差分放大器

? ?簡述隔離變壓器抑制地回路騷擾的原理，應(yīng)用注意事項。

P177 原理：電路1的輸出信號經(jīng)變壓器耦合到電路2，地回路被隔離變壓器阻隔

注意事項：不能傳輸直流信號，對低頻信號影響較大。因此，對直流和低頻信號電路不宜采用, 對低頻干擾有較好的抑制能力。

? ?闡述縱向扼流圈抑制地回路騷擾的原理，選用原則。

P178 原理：對于流過接地線的共模干擾電流，流經(jīng)兩線電流方向相同,所產(chǎn)生的磁場相長，故扼流圈對回路干擾電流呈現(xiàn)高阻抗，起到抑制地回路的作用。

注意事項：縱向扼流圈的鐵芯截面積應(yīng)該足夠大，以便有一定數(shù)量的不平衡直流流過時不致飽和。

問題九 ? EMI濾波器的特點（p199）

1、電磁干擾濾波器往往在阻抗失配的條件下工作。

2、騷擾源的電平變化幅度大，有可能使電磁干擾濾波器出現(xiàn)飽和效應(yīng)。

3、電磁騷擾源的頻帶范圍很寬，其高頻特性非常復(fù)雜，難以用集總參數(shù)電路來模擬濾波電路的高頻特性。

4、工作頻帶內(nèi)必須具有較高的可靠性。

? 反射式濾波器的工作原理(p201)原理：把不需要的頻率成分的能量反射回信號源或者騷擾源，而讓需要的頻率成分的能量通過濾波器施加于負(fù)載，以達(dá)到選擇和抑制信號的目的。

? 吸收式濾波器的工作原理(p205)吸收式濾波器：由有耗元件構(gòu)成，將信號中不需要的頻率分量的 能量消耗在濾波器中，而允許需要的頻率分量 通過。? 電源線濾波器的構(gòu)成與設(shè)計(210)為了抑制共模干擾和差模干擾，電源線濾波器由許多LC低通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，分為共模濾波器和差模濾波器。

? 濾波器安裝需要考慮的問題(212)

1、位置: 取決于騷擾的入侵途徑。

2、輸入端引線與輸出端引線的屏蔽隔離。

3、高頻接地。濾波器應(yīng)加屏蔽，其屏蔽體應(yīng)良好接地，否則高頻接地阻抗將直接降低高頻濾波效果。因此，濾波器的安裝位置應(yīng)盡量接近金屬設(shè)備殼體的接地點，濾波器的接地線應(yīng)盡量短。

4、搭接方法。一半將濾波器的屏蔽體外殼直接安裝在設(shè)備的金屬外殼上，以降低連接電阻。

5、電源線濾波器應(yīng)安裝在敏感設(shè)備或者屏蔽體的入口處，并對濾波器加以屏蔽。問題十

? 什么為標(biāo)準(zhǔn)(p220)？我國制定標(biāo)準(zhǔn)的原則和方法(p245)？

標(biāo)準(zhǔn)：一個一般性的導(dǎo)則或者預(yù)期要滿足的準(zhǔn)則 原則和方法：

1、積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)；

2、我國的EMC標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)引自國際標(biāo)準(zhǔn)；

3、大量系統(tǒng)間電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)我國自己的科研成果制定的。

? 表述IEC電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)成(p225)基礎(chǔ)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)通用發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)抗擾度標(biāo)準(zhǔn)通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)

B類：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、輕工業(yè)區(qū)A類：工業(yè)區(qū)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)B類：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、輕工業(yè)區(qū)A類：工業(yè)區(qū)在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)三層次中，下一層次的標(biāo)準(zhǔn)通過引用上一個層次的標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)成本層次標(biāo)準(zhǔn)的一部分。標(biāo)準(zhǔn)層次越低，規(guī)定越詳細(xì)、明確，操作性就越強；反之米標(biāo)準(zhǔn)的包容性越強，使用范圍越寬。

? 簡述國家EMC標(biāo)準(zhǔn)編號的形式，并舉例(p245)舉例：GB4824-1995：GB代表強制性國家標(biāo)準(zhǔn)；4824代表工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備無線電干擾特性的測量方法和限值；1995代表制定年份。

GB/T17618-1998：GB/T代表推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)；17618代表信息技術(shù)設(shè)備擾度限值和測量方法；1998代表制定年份。

? 我國三軍通用的軍用EMC標(biāo)準(zhǔn)(p252)、美國最新軍用EMC標(biāo)準(zhǔn)是什么(p251)？

三軍通用的新的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)GJB151A-97和GJB152A-97。MIL-STD-461E ? 闡述GJB151A-97及GJB152A-97的頻率范圍要求？以及標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性的具體要求？

? 習(xí)題集

? 名詞解釋：

電磁兼容：略

傳導(dǎo)干擾：沿著導(dǎo)體附近傳輸?shù)碾姶鸥蓴_。

輻射干擾：由任何部件、天線、電纜或連接線輻射的電磁干擾

電磁敏感性：在存在電磁騷擾的情況下，裝置設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。電磁環(huán)境：存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和

電磁干擾：指電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降

電磁騷擾：任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低，或者對有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁干擾安全系數(shù)：敏感度門限與出現(xiàn)在關(guān)鍵試驗點或信號線上的干擾之比

? 如何根據(jù)近區(qū)場的波阻抗判斷干擾源的性質(zhì)，并給出干擾源的波阻抗表達(dá)式（10分）。

答：在近場（the near field）中，波阻抗取決于源的性質(zhì)和源到觀察點的距離。如果源具有高電流、低電壓（近場波阻抗小于媒質(zhì)的波阻抗）的特性，那么近場中占優(yōu)勢的場是磁場。相反地，如果源具有低電流、高電壓（近場波阻抗大于媒質(zhì)的波阻抗）的特性，那么近場中占優(yōu)勢的場是電場。

在近場中，必須分別考慮電場和磁場，因為近區(qū)場的波阻抗不是常數(shù)。然而，在遠(yuǎn)場（the far field）中，電場和磁場結(jié)合起來形成了平面電磁波（具有媒質(zhì)的波阻抗）。因為近區(qū)場的波阻抗表示式比較復(fù)雜，且電基本振子和磁基本振子的近區(qū)場的波阻抗表示式完全不同，所以我1． 電基本振子近場的波阻抗

電基本振子產(chǎn)生的輻射場的波阻抗定義為：們分開討論。

EZW??H?；

將Ilk3sin?E??4????j1j??jkr??e?23??kr???kr?kr?k2Ilsin?H??4??j1??jkr?e?2??kr?kr??

兩個式子帶入上式，簡化后得到下式：

ZEW所以波阻抗ZEW的模為：

ZW?1?k2?jk/r?1/r2?3????1?j1/kr2j??jk?1/r1??1/kr???

ZEW?ZW對于近區(qū)場，r1??1/kr?1??1/kr?26

???/2?，在上式的分子和分母中，相對于1/kr的高次冪項而言1可以忽略，所以近區(qū)場的波阻抗的模近似為：

ZEW2． 磁基本振子近場的波阻抗

磁基本振子產(chǎn)生的輻射場的波阻抗定義為：

?

?ZW/kr?ZW2?rZW?將

E?H?

?1jkk2??jkrISH??sin???2??e3??4?rr??r；

ISk?jk1?E???j?sin???2?e?jkr4??rr?

兩個式子帶入上式，簡化后得到下式：

ZHW??所以波阻抗的模為：

??1/kr??1??1/kr2222ZW?1?j?1/kr??36

ZHW?ZW對于磁基本振子的近區(qū)場，r??1/kr??1??1/kr2?r

1??1/kr?

???/2?，在上式的分子和分母中，相對于1/kr的高次冪項而言1可以忽略，所以近區(qū)場的波阻抗的模近似為：

ZHW?ZWkr?ZW? 在近場區(qū)，電基本振子的波阻抗大于媒質(zhì)的波阻抗，它產(chǎn)生的近區(qū)場中電場占優(yōu)勢，在電磁兼容性工程中，簡單地稱電基本振子的騷擾源模型為電場騷擾源；磁基本振子的波阻抗小于媒質(zhì)的波阻抗，它產(chǎn)生的近區(qū)場中磁場占優(yōu)勢，在電磁兼容性工程中，簡單地將其稱為磁場騷擾源

? 屏蔽同軸電纜一端與信號源相連，另一端與運算放大器相連，試說明在低頻、高頻情況下，屏蔽同軸電纜的屏蔽層如何接地（10分）。

答：頻率低于1MHz時 電纜屏蔽層的接地一般采用一端接地方式，以防止騷擾電流流經(jīng)電纜屏蔽層，使信號電路受到干擾。當(dāng)電路有一個不接地的信號源與一個接地的放大器連接時，連接電纜的屏蔽層應(yīng)接至放大器的公共端。當(dāng)一個接地的信號源與一個不接地的放大器連接時，連接電纜的屏蔽層應(yīng)接至信號源的公共端。

當(dāng)頻率高于1MHz時或電纜長度超過信號波長的1/20時，常采用多點接地方式，以保證屏蔽層上的地電位，最常用的是兩端接地。長電纜應(yīng)在每隔1/10波長處接地一次。同軸電纜在高頻時多點接地能提供一定的屏蔽作用。另外由于高頻雜散電容的耦合會形成地環(huán)路，這時電纜屏蔽層通過雜散電容實際上已被接地。若用一個小電容代替雜散電容，則可形成混合接地（復(fù)合接地）。在高頻時，小電容的阻抗變得很低，電路變成多點接地，所以這種接地方法對寬頻帶工作是有利的。

? 什么是屏蔽？簡述低頻磁屏蔽的原理，應(yīng)用低頻磁屏蔽體時應(yīng)注意什么（10分）。

答：屏蔽就是用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻慕饘倨帘误w將電磁騷擾源限制在一定的范圍內(nèi)，使騷擾源從屏蔽體的一面耦合或當(dāng)其輻射到另一面時受到抑制或衰減。

低頻磁場屏蔽原理是利用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率對騷擾磁場進(jìn)行分路。

注意要點： ①選用高磁導(dǎo)率材料，并要使屏蔽罩有足夠的厚度，有時需用多層屏蔽。②用鐵磁材料做的屏蔽罩在垂直磁力線方向不應(yīng)開口或有縫隙。③鐵磁材料的屏蔽不能用于高頻磁場屏蔽。

? 屏蔽抑制何種類型的電磁騷擾、屏蔽效果怎樣定量表示？ 電場屏蔽：靜電屏蔽、交變電場屏蔽 磁場屏蔽：靜磁屏蔽、交變電場屏蔽 電磁場屏蔽

屏蔽效能：不存在屏蔽體時某處的電場強度與存在屏蔽體時同一處的電場強度之比，常用分貝表示。SEE=20lg（E0/ES）

? 表述EMI濾波器和信號濾波器的異同？敘述反射式EMI濾波器與吸收式EMI濾波器抑制電磁騷擾的原理，及它們在EMC工程應(yīng)用中的注意問題（10分）。

答：EMI濾波器是以能夠有效抑制電磁干擾為目的的濾波器。信號濾波器是指能有效去除不需要的信號分量，同時對被選擇信號的幅度、相位影響最小的濾波器。兩者既具有共同的特點，又具有不同點，相同點是：在一定的通頻帶內(nèi)，濾波器的衰減很小，能量可以很容易地通過，在此通頻帶之外則衰減很大，抑制了能量的傳輸，因此凡與需要傳輸?shù)男盘栴l率不同的騷擾，都可以采用濾波器加以抑制。

EMI濾波器與信號濾波器相比有如下幾點不同：

1.EMI濾波器往往在阻抗失配的條件下工作；

2.騷擾源的電平變化幅度大，有可能使EMI濾波器出現(xiàn)飽和效應(yīng)；

3.電磁騷擾源的頻帶范圍很寬，其高頻特性非常復(fù)雜，難以用集總參數(shù)電路來 模擬濾波電路的高頻特性；

4.EMI濾波器的工作頻帶必須具有較高的可靠性。

反射式濾波器的工作原理是把不需要的頻率成分的能量反射回信號源或者騷擾源，而讓需要的頻率成分的能量通過濾波器施加于負(fù)載，以達(dá)到選擇和抑制信號的目的。

注意問題：反射式濾波器的應(yīng)用選擇，由濾波器型式、源阻抗和負(fù)載阻抗之間的組合關(guān)系確定。使用電源干擾抑制濾波器時，遵循輸入端、輸出端最大限度失配原則，以求獲得最佳抑制效果。

吸收式EMI濾波器又名損耗濾波器。它將信號中不需要的頻率分量的能量消耗在濾波器中（或被濾波器吸收），而允許需要的頻率分量通過，來達(dá)到抑制干擾的目的。

注意問題：吸收式濾波器的缺點在于濾波器通帶內(nèi)有一定得插入損耗，這是由于吸收式濾波器中的有耗媒質(zhì)引起的。因此，必須選擇合適的損耗材料，合理的設(shè)計吸收式濾波器，以減小濾波器通帶內(nèi)的損耗。

? 一臺50?的信號發(fā)生器與輸入阻抗為25?的信號測量儀相連，信號發(fā)生器指示的輸出電平為?20dBm，求信號測量儀的輸入電壓，以dB?V為單位（15分）。

解： P??20dBm=10?5W=0.01mW 當(dāng)?20dBm輸出到50?負(fù)載上得到的電壓為： Uout?50?P?22.36mV 所以此時開路電壓（由于Rs?RL?50?）為：

Uoc?2?Uout=44.72mV 所以當(dāng)50?的信號發(fā)生器與輸入阻抗為25?的信號測量儀相連時，信號測量儀的輸入電壓為 25Uin??Voc?14.9067mV?83.5dB?V25?50

? 簡述國家EMC標(biāo)準(zhǔn)編號的形式，并舉例。適用于我國各種軍用電子、電氣和機電設(shè)備及分系統(tǒng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)及其主題內(nèi)容是什么？陸軍地面設(shè)備EMC測試要求項目有哪些?（10分）

答：我國的民用產(chǎn)品電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是基于CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn)，目前已發(fā)布57個，編號為GB/T XXXX – XX、GB XXXX0dB?W= 60dB?W

? 為什么大量的現(xiàn)代EMC測試設(shè)備具有50?的純電阻輸入阻抗和源阻抗，并且用50?同軸電纜來連接。

解：如果電纜的終端阻抗不等于電纜的特性阻抗，那么從信號源向負(fù)載方向看過去的電纜輸入阻抗也不再對所有長度的電纜都是50?，而是會隨著頻率和電纜長度的變化而變化。選擇50?以外的其他任何阻抗都是合適的，但是50?已經(jīng)成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這就是為什么大量的現(xiàn)代化EMC測試設(shè)備具有50?的純輸入阻抗和信號源阻抗，并且用50?的同軸電纜來連接。

?? 將內(nèi)外半徑分別為a和b，磁導(dǎo)率為?的無限長磁性材料圓柱腔置于均勻磁場B0中。假設(shè)均?勻磁場B0的取向與無限長磁性材料圓柱腔的軸線平行，試求解此圓柱腔的磁屏蔽效能。

解：由題意有，圓柱腔壁厚度t?b?a，平均半徑

a?bR?2。

相對磁導(dǎo)率??r??0（?0為真空的磁導(dǎo)率）

故由屏蔽效能定義有：

?(b?a)

SE?20log(1?)?20log[1?]2R?0(a?b)?rt? 將內(nèi)外半徑分別為a和b，磁導(dǎo)率為?的磁性材料球殼置于均勻磁場B0中，試求解此球殼的磁屏蔽效能。

解：由題意有，球形磁屏蔽殼的平均半徑

?a?b。屏蔽殼厚度t?b?a，re?2相對磁導(dǎo)率??r??0（?0為真空的磁導(dǎo)率）。

由屏蔽效能定義有：

2?t4?(b?a)SE?20log(r?1)?20log[]3re3?0(a?b)。

? 適用于我國各種軍用電子、電氣和機電設(shè)備及分系統(tǒng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)及其主題內(nèi)容是什么？羅列主要的國際EMC標(biāo)準(zhǔn)化組織？

解：

GJB151《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》和GJB152《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測量》于1986年正式頒布實施，在1997年在原標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上等效采用MIL-STD-461D和MIT-STD-462D頒布了三軍通用的新的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)GJB151A-97和GJB152A-97。其主要內(nèi)容是：（1）它將分系統(tǒng)和設(shè)備的電磁發(fā)射和電磁敏感度測量方法合成一個標(biāo)準(zhǔn)；（2）它明確指出這些標(biāo)準(zhǔn)對于特定的分系統(tǒng)和設(shè)備時進(jìn)行必要的剪裁。由于具體的分系統(tǒng)和設(shè)備的所安裝的平臺及電磁環(huán)境不盡相同，因此在分系統(tǒng)和設(shè)備訂貨時就要進(jìn)行這種剪裁，在設(shè)計中依靠設(shè)計人員的EMC知識對其EMC進(jìn)行控制。（3）本標(biāo)準(zhǔn)的附錄《應(yīng)用指南》給出每個要求的原理和背景，這對理解和貫徹標(biāo)準(zhǔn)十分有用。

MIL-STD-461E美軍！

主要的國際EMC標(biāo)準(zhǔn)化組織有：國際電工委員會（IEC）、國際無線電干擾特別委員會（CISPR）、國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）、國際電信聯(lián)盟（ITU）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、跨國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）等。

? 圖示IEC標(biāo)準(zhǔn)體系？表述基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品（類）標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)系。

解：

IEC標(biāo)準(zhǔn)體系圖如下：

基礎(chǔ)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)通用發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)抗擾度標(biāo)準(zhǔn)通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)

B類：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、輕工業(yè)區(qū)A類：工業(yè)區(qū)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)B類：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、輕工業(yè)區(qū)A類：工業(yè)區(qū)在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)三層次中，下一層次的標(biāo)準(zhǔn)通過引用上一個層次的標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)成本層次標(biāo)準(zhǔn)的一部分。標(biāo)準(zhǔn)層次越低，規(guī)定越詳細(xì)、明確，操作性就越強；反之米標(biāo)準(zhǔn)的包容性越強，使用范圍越寬。

? 舉例說明國家EMC標(biāo)準(zhǔn)編號的形式？

解：

舉例：GB4824-1995：GB代表強制性國家標(biāo)準(zhǔn)；4824代表工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備無線電干擾特性的測量方法和限值；1995代表制定年份。

GB/T17618-1998：GB/T代表推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)；17618代表信息技術(shù)設(shè)備擾度限值和測量方法；1998代表制定年份。

? EUT的EMC測試通常如何分類，它們的頻率范圍怎樣界定？ EMC預(yù)測試與EMC標(biāo)準(zhǔn)測試有何異同？ EMC測試設(shè)施通常有哪些？EMI接收機與頻譜分析儀有何異同？

解：EUT的EMC測試可分為四類：傳導(dǎo)發(fā)射測量、輻射發(fā)射測量、傳導(dǎo)敏感度測量和輻射敏感度測量。傳導(dǎo)發(fā)射測量的頻率范圍通常為25Hz-30MHz；輻射發(fā)射測量的頻率范圍通常為10KHz-1GHz。

EMC預(yù)測試與EMC標(biāo)準(zhǔn)測試的不同點：EMC預(yù)測試是產(chǎn)品研制過程中進(jìn)行的一種EMC測量，一般情況下只能做定性測量且測量儀器簡單，費用較低；而EMC標(biāo)準(zhǔn)測試是在產(chǎn)品完成，定型階段進(jìn)行，可以定量評價EUT的EMC標(biāo)準(zhǔn)，其儀器及實驗室復(fù)雜，費用昂貴。相同點：兩者都可以確定干擾源的位置、頻譜以及敏感部件周圍的電磁環(huán)境。

EMC測試設(shè)備通常有：開闊試驗場，屏蔽室，電波暗室，橫電磁波小室，混響室等。

EMI接受機與頻譜分析儀的不同點是：頻譜分析儀靈敏度低、數(shù)值測量不準(zhǔn)等且掃描測量速度慢。相同點是：可以對頻段進(jìn)行，測量和掃描，且可以給出頻譜分布圖形。

第四篇：電磁兼容測試

一、前言

自從麥克斯韋建立電磁理論、赫芝發(fā)現(xiàn)電磁波百余年來，電磁能得到了充分的利用。尤其在科學(xué)發(fā)達(dá)的今天，廣播、電視、通信、導(dǎo)航、雷達(dá)、遙測遙控及計算機等領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展，給人類創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)財富，特別是信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的爆炸性發(fā)展，使世界的對話距離和時間驟然縮短，世界的面貌煥然一新，地球村的夢想將成為現(xiàn)實。然而，伴隨電磁能的利用，也帶來了電磁干擾的產(chǎn)生。元用的電磁場，通過輻射和傳導(dǎo)的途徑，以場和電流(電壓)的形式，侵人工作著的敏感的電子設(shè)備，使其無法正常工作。而且，如同生態(tài)環(huán)境污染一樣，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.電磁環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重。它不僅對電子產(chǎn)品的安全與可靠性產(chǎn)生危害，還會對人類及生態(tài)產(chǎn)生不良影響。當(dāng)然，這種污染不會滯留和積累電磁能量，一旦電磁騷擾源停止工作，干擾也即消失。

電磁環(huán)境的不斷惡化，引起了世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視，特別是二十世紀(jì)七十年代以來，進(jìn)行了大量的理論研究及實驗工作。進(jìn)而提出了如何使電子設(shè)備或系統(tǒng)在其所處的電磁環(huán)境中，能夠正常的運衍，而對在該環(huán)境中工作的其它設(shè)備或系統(tǒng)也不引人不能承受的電磁干擾的新課題。這就是所謂的電磁兼容。

電磁兼容學(xué)是一門新興的跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和元線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、以及新材料等等。電磁兼容技術(shù)研究的范圍很廣，兒乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計算機和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。研究的熱點內(nèi)容主要有：

電磁干擾源的特性及其傳輸特性；

電磁干擾的危害效應(yīng)；

電磁干擾的抑制技術(shù)；

電磁頻譜的利用和管理；

電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范；

電磁兼容性的測量與試驗技術(shù)；

電磁泄漏與靜電放電等。

電磁兼容學(xué)又是技術(shù)與管理并重的實用工程學(xué)。開展這樣的工程，需要投入大量的人力和財力。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)和正在制定EMC的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。我國在這方面的起步雖然較晚，但發(fā)展很快。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國要參與世界技術(shù)市場的競爭，進(jìn)出口的電子產(chǎn)品都必須通過EMC檢驗。因此，我國政府和相關(guān)部門越來越關(guān)注EMC問題，不斷制定了有關(guān)的強制性貫徹標(biāo)準(zhǔn)。各部門和軍兵種也都開始研究并建立了不同規(guī)模的EMC實驗室和檢測中心。各種形式的技術(shù)研討和交流，促進(jìn)了EMC技術(shù)的普及、推廣和應(yīng)用。我國98年已立法強制對六類進(jìn)口電子產(chǎn)品(計算機、顯示器、打印機、開關(guān)電源、電視機和音響)及通信終端產(chǎn)品施行EMC檢測。99年國家質(zhì)量監(jiān)督局發(fā)布了《EMC認(rèn)證管理辦法》。我國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所EMC測試實驗室被美國聯(lián)邦通信委員會通過了FCC認(rèn)可。從2000年2月16日起，出口美國的信息技術(shù)設(shè)備和發(fā)射及接收設(shè)備，由該實驗室出具的數(shù)據(jù)將被美國直接接受。目前，國內(nèi)也正在審定和驗收正式的EMC認(rèn)證機構(gòu)和實驗室。

產(chǎn)品的EMC檢測是實現(xiàn)電磁兼容不可缺少的技術(shù)手段，強制貫徹電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，則是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高市場競爭力的先決條件。

二、電磁兼容基本概念

關(guān)于EMC的有關(guān)概念、定義和術(shù)語，在1995年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365“電磁兼容術(shù)語”中有詳細(xì)的闡述。這里僅就幾個主要概念作一些輔助說明。

1.電磁環(huán)境(Electromagnetic Environment)

指存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和。

給定場所即空間。所有電磁現(xiàn)象包括全部時間與全部頻譜。

2.電磁兼容性(Electmmagnetic Compatibiiity-EMC)

設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

對于EMC這一概念，作為一門學(xué)科，可譯為“電磁兼容”，而作為一個設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容能力，可稱為“電磁兼容性”。

由定義可以看出，EMC包括兩個方面的含義，即設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁發(fā)射，不致影響其它設(shè)備或系統(tǒng)的功能；而本設(shè)備或系統(tǒng)的抗干擾能力，又足以使本設(shè)備或系統(tǒng)的功能不受其它干擾的影響。這就又引出了另外兩個概念——電磁干擾和電磁敏感度。

3.電磁干擾(Electromagnetic Interference-EMI)

電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。

所謂電磁騷擾(Electmmagnetic Disturbance)是指任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或元生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。它可能是電磁噪聲、無用信號或傳播媒介自身的變化，它可能引起設(shè)備或系統(tǒng)降級或損害，但不一定會形成后果。而電磁干擾則是由電磁騷擾引起的后果。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構(gòu)成的。通常稱作干擾的三要素。

根據(jù)干擾傳播的途徑，電磁干擾可分為輻射干擾和傳導(dǎo)干擾。

輻射干擾(Radiated Interference)是通過空間并以電磁波的特性和規(guī)律傳播的。但不是任何裝置都能輻射電磁波的。

傳導(dǎo)干擾(Conducted Interference)是沿著導(dǎo)體傳播的干擾。所以傳導(dǎo)干擾的傳播要求在干擾源和接收器之間有一完整的電路連接。

4.電磁敏感度(Electmmagnetic SuseeptibilkrEMS)

在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。敏感度高，抗擾度低。其實二者是一個問題的兩個方面，即從不同角度反映裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的抗干擾能力。以電平來表示，敏感度電平(剛剛開始出現(xiàn)性能降低時的電平)越小，說明敏感度越高，抗擾度就越低；而抗擾度電平越高，說明抗擾度也越高，敏感度就越低。

電磁敏感度也分為輻射敏感度和傳導(dǎo)敏感度。

三、電磁干擾的危害

人們常說的射頻干擾(Radio Frequency Interference-RFI)是指元線電廣播范圍的干擾。1934年在巴黎舉行的國際無線電干擾特別委員會(CISPR)，就是第一次開始對電磁干擾及其控制技術(shù)的世界性有組織的研究。在人類進(jìn)入信息化社會的今天，電磁波作為一種資源已在OHz~400GHz寬頻范圍內(nèi)，廣泛地用于信息技術(shù)產(chǎn)品中，如汽車、通信、計算機、家電等產(chǎn)品，大量地?fù)砣松鐣图彝?。伴之而來的電磁干擾也就從甚低頻到微波波段，無孔不入地輻射或傳導(dǎo)至運行中的子設(shè)備或系統(tǒng)以及周圍的環(huán)境。給設(shè)備或系統(tǒng)以及生態(tài)帶來各種各樣的危害?，F(xiàn)就幾個領(lǐng)域的電磁騷擾現(xiàn)象作簡要介紹。

(一)信息技術(shù)設(shè)備的電磁干擾不容忽視

信息技術(shù)設(shè)備(Informatbn Technohgy Equipmem-ITE)是指用于以下目的的設(shè)備：

接收來自外部源的數(shù)據(jù)(如通過鍵盤、數(shù)據(jù)線輸入)；

對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行某些處理；

提供數(shù)據(jù)輸出。

過去，人們往往認(rèn)為，計算機是以邏輯為特征的數(shù)字系統(tǒng)，受自身和外來電磁干擾影響不會很大。盡管在系統(tǒng)設(shè)計和工程實現(xiàn)中，也自覺或不自覺地進(jìn)行著防止和消除各種干擾的工作，然而，提到掌握和運用EMC技術(shù)上來認(rèn)識和研究，其意識性還欠缺。然而，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計算機己朝高速度、高靈敏度、高集成和多功能方向發(fā)展，系統(tǒng)已是含有多種元器件和許多分系統(tǒng)的低壓傳輸信息的復(fù)雜設(shè)備。高速和高密，會使系統(tǒng)的輻射加重，低壓、高靈敏度會使系統(tǒng)的抗擾度降低。因此，由于電磁環(huán)境的干擾和系統(tǒng)內(nèi)部的相互竄擾，嚴(yán)重地威脅著計算機和數(shù)字系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。如兼容機經(jīng)常出現(xiàn)死機的現(xiàn)象就是典型一例。

(二)信息技術(shù)設(shè)備的電磁泄揭威脅著信息安全

計算機的鍵盤、顯示屏等都會使信息輻射泄漏出去。如果泄漏的是有用信息，一旦被敵方截獲，將會造成巨大損失。美國是最早利用電磁輻射泄漏獲取情報和重視防信息泄漏的國家。美國曾有人在紐約做過試驗，將輻射信號截獲設(shè)備“數(shù)據(jù)掃描器”裝在汽車上，從曼哈頓南端的貝特利公園，沿華爾街緩行，對沿途的海關(guān)大樓、聯(lián)邦儲備銀行、世界貿(mào)易中心、市政廳、警察總局、紐約電話局以及聯(lián)合國總部等單位正在工作的計算機進(jìn)行輻射信號監(jiān)測。驚奇地發(fā)現(xiàn)，紐約是一個巨大的信息庫。如果截獲者，對其有興趣，便可通過放大、特征提取、解密、解碼等技術(shù)或信息處理等，獲得有用的情報。據(jù)資料介紹，當(dāng)今的截獲技術(shù)相當(dāng)先進(jìn)，可在1公里之內(nèi)，獲取清晰的屏幕圖像。在通信方面，則往往是以傳導(dǎo)波的方式泄漏和截獲。因為，通信領(lǐng)域的信號傳播方式主要是電纜、光纜和無線電波。所以，網(wǎng)絡(luò)時代，傳導(dǎo)形式的泄密更加嚴(yán)重。美國曾在20世紀(jì)70年代，一個潛水員在前蘇聯(lián)領(lǐng)?？v深內(nèi)部的鄂霍次克海120米深的海底軍事通信電纜上安裝了一個6米長的竊聽設(shè)備，它大量記錄了所有經(jīng)過電纜的通信信號。由于沒有采取任何加密措施，而使大量軍事通信情報輕易地落在了美國人手中。美國在信息泄漏的制技術(shù)方面也很高明。美國國家安全局和美國國防部從二十世紀(jì)六十年代就開始研究制定和逐步完善的防電磁泄漏標(biāo)準(zhǔn)，就是用于計算機及信息設(shè)備防信息泄漏的研究被稱作Tempest技術(shù)。IBM開發(fā)的Tempest個人計算機、打印機、顯示器等產(chǎn)品.就有明顯的市場競爭力。在網(wǎng)絡(luò)時代，信息泄漏被認(rèn)為是對網(wǎng)絡(luò)安全的最大威脅。所以，防信息泄漏已不再只是對軍事領(lǐng)域才有意義，而在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域及各行各業(yè)都應(yīng)引起足夠的重視了。

(三)機載系統(tǒng)的EMI現(xiàn)象

我們都知道，在飛機上不允許使用筆記本電腦、手機和聽CD片等。其原因就在于避免這些設(shè)備產(chǎn)生電磁騷擾。一旦電磁騷擾通過飛機上的電纜線藕合到機上的敏感設(shè)備，就可能形成干擾，使設(shè)備工作不穩(wěn)，甚至失控。如果這些騷擾通過機艙的窗戶向外輻射，使空間的電磁環(huán)境更加復(fù)雜，而機身上有大量的傳感器和數(shù)十付天線，就會因干擾而增加飛機偏離航線或造成其它事故的可能性。本來飛機設(shè)計對電磁兼容性，尤其是抗擾性的要求就是非常高的。

現(xiàn)代交通工具越來越多的依賴于電子系統(tǒng)。對車載接收、監(jiān)控和定位等電子控制系統(tǒng)來說，如果電磁抗擾度不夠，就很容易受空間電磁環(huán)境干擾而不能正常工作，甚至失控造成事故。如氣囊的保護(hù)失靈、定位錯誤等。鐵路道岔的信號自動控制，如果因電磁干擾造成誤控，將會給列車的行駛帶來不堪設(shè)想的災(zāi)難。

(四)微波領(lǐng)域的電磁干擾

衛(wèi)星地面站和雷達(dá)裝置都會受到諸如：特高頻波段的電視信號、核電信號等干擾。如美國正在研制的新一代大功率徽波武器，其頻率在l~100GHz范圍，可想，強的微波輻射將會給電子設(shè)備或系統(tǒng)以及生物帶來多么嚴(yán)重的破壞和殺傷。

移動電話正在我國蓬勃發(fā)展，可是它所產(chǎn)生的電磁干擾給持手機的人們帶來許多困擾和驚恐。目前，國家尚無關(guān)于移動電話的電磁輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，也無手機電磁輻射測試方法的標(biāo)準(zhǔn).但據(jù)有關(guān)部門的初步檢測和分析，認(rèn)為手機的電磁輻射為點頻微波輻波。手機在使用過程中，其電磁輻射以手機與基站(網(wǎng))取得聯(lián)系時最大，第一聲鈴響后，輻射逐漸減小。所以，在手機接通后的最初幾秒之內(nèi)，最好不要馬上將手機貼耳接聽。因為人的大腦和眼睛對輻射是比較敏感的，以免造成傷害。當(dāng)然，在通話過程中，聲調(diào)的高低、聲音的大小和快慢也會使輻射有所不同。另外，手機的類型不同，天線的內(nèi)置或外置，其輻射都會有些差別。

(五)EMI對醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)備或系統(tǒng)的危害

當(dāng)今，許多醫(yī)療設(shè)備都采用了先進(jìn)的電子和信息技術(shù)。這些設(shè)備的抗擾度如何，直接關(guān)系到人們的生命安危。如心臟起膊器，往往就會受到來自計算機、手機等的電磁干擾，使其功能發(fā)生變化。據(jù)說，一付由生物電控制的假肢，在高壓線下受到電磁干擾后人仰車翻。所以醫(yī)療設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計尤為重要，醫(yī)療單位的電磁環(huán)境值得關(guān)注。

另外，雷電和靜電放電的危害，也屬電磁危害范疇，其危害的嚴(yán)重性是人們多有體會和認(rèn)識的。

四、堅持電磁兼容設(shè)計，確保產(chǎn)品質(zhì)量

EMC學(xué)科的建立和一系列電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的制定，為我們從理論與實踐的結(jié)合上實現(xiàn)產(chǎn)品或系統(tǒng)的電磁兼容提供了指導(dǎo)。

EMC設(shè)計的目標(biāo)是通過EMC測試和認(rèn)證。

EMC設(shè)計的最終目的是為了使我們的設(shè)備或系統(tǒng)能在預(yù)定的電磁環(huán)境中正常、穩(wěn)定的工作，并對該電磁環(huán)境中的任何事物不構(gòu)成電磁騷擾，即實現(xiàn)電磁兼容。

EMC設(shè)計涉及的內(nèi)容很多。從原理上講，要研究 干擾的三要素(干擾源、干擾的藕合通道和接收器)和 抑制干擾措施等。從技術(shù)來說，主要是如何運用濾波、接地和屏蔽三大技術(shù)。

電磁兼容設(shè)計的基本原則和方法，首先是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計對EMC提出的要求和相應(yīng)的指標(biāo)，然后，依據(jù)電磁兼容的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，將設(shè)計產(chǎn)品的電磁兼容性指標(biāo)要求分解成元器件級、電路級、模塊級和產(chǎn)品級的指標(biāo)要求，再按照各級要實現(xiàn)的功能要求，逐級分層次的進(jìn)行設(shè)計。

電磁兼容性設(shè)計應(yīng)考慮的問題很多，但從根據(jù)上講，就是如何提高設(shè)備的抗擾度和防止電磁泄漏。通常采取的措施，一方面設(shè)備或系統(tǒng)本身應(yīng)選用互相干擾最小的設(shè)備、電路和部件，并進(jìn)行合理的布局。再就是通過接地、屏蔽及濾波技術(shù)，抑制與隔離電磁騷擾。對不同的設(shè)備或系統(tǒng)有不同的設(shè)計方法和措施。下面具體談點粗淺認(rèn)識。

(一)元器件的選擇和電路的分析是EMC設(shè)計的基礎(chǔ)

以計算機為例.它是以數(shù)字電路為主，以低電平傳輸信號的設(shè)備。所用的數(shù)字集成電路既是干擾源，又是干擾的敏感器件，以存儲器為代表的MOS器件就是一個典型例子。存儲器瞬間工作時能產(chǎn)生很大電流，加之工作頻率可達(dá)百兆以上，因而易產(chǎn)生竄擾，造成誤動作或通過公共阻抗干擾其它電路。但另一方面，MOS器件本身的抗擾性又很差。數(shù)字電路傳送脈沖信號，產(chǎn)生的輻射頻率范圍很寬，如時鐘產(chǎn)生器、高速邏輯電路等都會產(chǎn)生高頻干擾和電磁泄漏，同時也會受通信、電視等頻段的電磁騷擾。因此，在設(shè)計時要考慮選用抗干擾器件，合理確定指標(biāo)和運用接地、屏蔽等技術(shù)。

(二)電珠系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計

無論是信息技術(shù)設(shè)備還是無線電電子、電氣產(chǎn)品都要有電源供電。電源有外電源和內(nèi)電源，電源是典型的也是危害嚴(yán)重的電磁干擾源。如電網(wǎng)的沖擊，尖峰電壓可高達(dá)千伏以上，會給設(shè)備或系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞。另外，電源干線是多種干擾信號侵人設(shè)備的途徑。因此，電源系統(tǒng)，特別是開關(guān)電源的EMC設(shè)計是部件級設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。其措施多種多樣，諸如供電電纜直接從電網(wǎng)總閘引出，電網(wǎng)引出的交流經(jīng)穩(wěn)壓、低通濾波、電源變壓器繞組間的隔離、屏蔽以及浪涌抑制和過壓過流保護(hù)等。

(三)接地系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

良好的接地可以保護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)的正常操作以及人身安全。可以消除各種電磁干擾和雷擊等。所以接地設(shè)計是非常重要的，但也是難度較大的課題。地線的種類很多，有邏輯地、信號地、屏蔽地、保護(hù)地等。接地的方式也可分單點接地、多點接地、混合接地和懸浮地等。理想的接地面應(yīng)為零電位，各接地點之間無電位差。但實際上，任何“地”或接地線都有電阻。當(dāng)有電流通過時，就會產(chǎn)生壓降，使地線上的電位不為零，兩個接地點之間就會存在地電壓。當(dāng)電路多點接地，井有信號聯(lián)系時，就將構(gòu)成地環(huán)路干擾電壓。因此，接地技術(shù)十分講究，如信號接地與電源接地要分開，復(fù)雜電路采用多點接地和公共地等。

(四)印制電路板的EMC設(shè)計

元器件、電路和地線引起的騷擾都會在印制電路板上反映出來。因此，印制電路板的EMC工程設(shè)計非常關(guān)鍵。印制電路板的布線要合理，如采用多層板，電源線與地線靠近，時鐘線、信號線與地線的臣離要近等，以減少電路工作時引起內(nèi)部噪聲。嚴(yán)格執(zhí)行印制電路板的工藝標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，模擬和數(shù)字電路分層布局，以達(dá)到板上各電路之間的相互兼容。

另外，值得注意的是在進(jìn)行EMC設(shè)計時，一定不能忽略對靜電放電(ESD)的防護(hù)。ESD防護(hù)的關(guān)鍵，一是防止靜電核的產(chǎn)生和積累，再就是阻隔ESD效應(yīng)的發(fā)生。阻止披電的方法和措施很多，這里不做贅述。

五、掌握并運用EMC測試技術(shù)

EMC設(shè)計與EMC測試是相輔相成的。EMC設(shè)計的好壞是要通過EMC測試來衡量的。只有在產(chǎn)品的EMC設(shè)計和研制的全過程中，進(jìn)行EMC的相容性預(yù)測和評估，才能及早發(fā)現(xiàn)可能存在的電磁干擾，并采取必要的抑制和防護(hù)措施，從而確保系統(tǒng)的電磁兼容性。否則，當(dāng)產(chǎn)品定型或系統(tǒng)建成后再發(fā)現(xiàn)不兼容的題，則需在人力、物力上花很大的代價去修改設(shè)計或采用補救的措施。然而，往往難以徹底的解決問題，而給系統(tǒng)的使用帶來許多麻煩。

EMC測試包括測試方法、測量儀器和試驗場所，測試方法以各類標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，測量儀器以頻域為基礎(chǔ)，試驗場地是進(jìn)行EMC測試的先決條件，也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC檢測受場地的影響很大，尤其以電磁輻射發(fā)射、輻射接收與輻射敏感度的測試對場地的要求最為嚴(yán)格。目前，國內(nèi)外常用的試驗場地有：開闊場、半電波暗室、屏蔽室和橫電磁波小室等。

作為EMC測試的實驗室大體有兩種類型：一種是經(jīng)過EMC權(quán)威機構(gòu)審定和質(zhì)量體系認(rèn)證而且具有法定測試資格的綜合性設(shè)計與測試實驗室。或稱檢測中心。它包括有進(jìn)行傳導(dǎo)干擾、傳導(dǎo)敏感度及靜電放電敏感度測試的屏蔽室，有進(jìn)行輻射敏感度測試的消聲屏蔽室，有用來進(jìn)行輻射發(fā)射測試的開闊場地和配備齊全的測試與控制儀器設(shè)備。要建立這樣一套完善的實驗室需投入幾百萬甚至數(shù)千萬元人民幣。目前，國內(nèi)已有數(shù)家已建成或正在投資興建。

另一種類型就是根據(jù)本單位的實際需要和經(jīng)費情況而建立的具有一定測試功能的EMC實驗室。比起大型的綜合實驗室，這類測試實驗室規(guī)模小，造價低。主要適用于預(yù)相容測試和EMC評估。也就是為了使產(chǎn)品在最后進(jìn)行EMC認(rèn)證之前，具有自測試和評估的手段。如有不足，還可充分利用社會成果，內(nèi)外合作，相互比對和交流，以達(dá)節(jié)約開支，改進(jìn)設(shè)計，不斷提高產(chǎn)品的電磁兼容性之目的。

在測試儀器方面，以頻譜分析儀為核心的自動檢測系統(tǒng)，可以快捷、準(zhǔn)確地提供EMC有關(guān)參數(shù)。新型的EMC掃描儀與頻譜儀相結(jié)合，實現(xiàn)了電磁輻射的可視化?？蓪ο到y(tǒng)的單個元器件，PCB板、整機與電纜等進(jìn)行全方位的三維測試，顯示真實的電磁輻射狀況。

EMC測試必須依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范給出的測試方法進(jìn)行，并以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值作為判據(jù)。對于預(yù)相容測試，盡管不可能保證產(chǎn)品通過所有項目的標(biāo)準(zhǔn)測試，但至少可以消除絕大部分的電磁干擾，從而提高產(chǎn)品的可信度。而且能夠指出你如何改進(jìn)設(shè)計、抑制EMI發(fā)射。

六、結(jié)束語

EMC作為一門多學(xué)科的高新技術(shù)，以其在質(zhì)量保證體系中的重要作用而逐漸被人們所認(rèn)識。堅持電磁兼容性設(shè)計，提高貫徹EMC標(biāo)準(zhǔn)的意識性。消除電磁干擾，實現(xiàn)電磁兼容，從根本上提高產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。

第五篇：電磁兼容作業(yè)

題目：電源電磁兼容原理及抑制方法電磁兼容原理作業(yè)

姓名：趙軍

學(xué)號：S20060151

電源電磁兼容原理及抑制方法

隨著電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電源在這些設(shè)備中的地位越來越重要，而開關(guān)變換器由于體積小、重量輕、效率高等特點，在電源中占的比重越來越大。開關(guān)電源大多工作在高頻情況下，在開關(guān)器件的開關(guān)過程中，寄生元件（如寄生電容、寄生電感等）中能量的高頻變化產(chǎn)生了大量的電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）。

EMI信號占有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經(jīng)過在電路、空間中的傳導(dǎo)和輻射，污染了周圍的電磁環(huán)境，影響了與其它電子設(shè)備的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility）性。隨著近年來各國對電子設(shè)備的電磁干擾和電磁兼容性能要求的不斷提高，對電磁干擾以及新的抑制方法的研究已成為開關(guān)電源研究中的熱點。

本文對電磁干擾產(chǎn)生、傳播的機理進(jìn)行了簡要的介紹，重點總結(jié)了幾種近年來提出的抑制開關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生及傳播的新方法。1 電磁干擾的產(chǎn)生和傳播方式

開關(guān)電源中的電磁干擾分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。通常傳導(dǎo)干擾比較好分析，可以將電路理論和數(shù)學(xué)知識結(jié)合起來，對電磁干擾中各種元器件的特性進(jìn)行研究；但對輻射干擾而言，由于電路中存在不同干擾源的綜合作用，又涉及到電磁場理論，分析起來比較困難。下面將對這兩種干擾的機理作一簡要的介紹。1.1 傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生和傳播

傳導(dǎo)干擾可分為共模（Common Mode-CM）干擾和差模（Differential Mode-DM）干擾。由于寄生參數(shù)的存在以及開關(guān)電源中開關(guān)器件的高頻開通與關(guān)斷，使得開關(guān)電源在其輸入端（即交流電網(wǎng)側(cè)）產(chǎn)生較大的共模干擾和差模干擾。1.1.1 共模（CM）干擾

變換器工作在高頻情況時，由于dv/dt很高，激發(fā)變壓器線圈間、以及開關(guān)管與散熱片間的寄生電容，從而產(chǎn)生了共模干擾。如圖1所示，共模干擾電流從具有高dv/dt的開關(guān)管出發(fā)流經(jīng)接地散熱片和地線，再由高頻LISN網(wǎng)絡(luò)（由兩個50Ω電阻等效）流回輸入線路。

圖1 典型開關(guān)變換器中共模、差模干擾的傳播路徑

根據(jù)共模干擾產(chǎn)生的原理，實際應(yīng)用時常采用以下幾種抑制方法： 1）優(yōu)化電路器件布置，盡量減少寄生、耦合電容。

2）延緩開關(guān)的開通、關(guān)斷時間。但是這與開關(guān)電源高頻化的趨勢不符。3）應(yīng)用緩沖電路，減緩dv/dt的變化率。1.2.2 差模（DM）干擾

開關(guān)變換器中的電流在高頻情況下作開關(guān)變化，從而在輸入、輸出的濾波電容上產(chǎn)生很高的di/dt，即在濾波電容的等效電感或阻抗上感應(yīng)了干擾電壓。這時就會產(chǎn)生差模干擾。故選用高質(zhì)量的濾波電容（等效電感或阻抗很低）可以降低差模干擾。

1.2 輻射干擾的產(chǎn)生和傳播

輻射干擾又可分為近場干擾〔測量點與場源距離<λ/6（λ為干擾電磁波波長）〕和遠(yuǎn)場干擾（測量點與場源距離>λ/6）。由麥克斯韋電磁場理論可知，導(dǎo)體中變化的電流會在其周圍空間中產(chǎn)生變化的磁場，而變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場，兩者都遵循麥克斯韋方程式。而這一變化電流的幅值和頻率決定了產(chǎn)生的電磁場的大小以及其作用范圍。在輻射研究中天線是電磁輻射源，在開關(guān)電源電路中，主電路中的元器件、連線等都可認(rèn)為是天線，可以應(yīng)用電偶極子和磁偶極子理論來分析。分析時，二極管、開關(guān)管、電容等可看成電偶極子；電感線圈可以認(rèn)為是磁偶極子，再以相關(guān)的電磁場理論進(jìn)行綜合分析就可以了。

圖2是一個Boost電路的空間分布圖，把元器件看成電偶極子或磁偶極子，應(yīng)用相關(guān)電磁場理論進(jìn)行分析，可以得出各元器件在空間的輻射電磁干擾，將這些干擾量迭加，就可以得到整個電路在空間產(chǎn)生的輻射干擾。關(guān)于電偶極子、磁偶極子，可參考相關(guān)的電磁場書籍，此處不再論述。

圖2 Bosst電路在三維空間的分布

需要注意的是，不同支路的電流相位不一定相同，在磁場計算時這一點尤其重要。相位不同一是因為干擾從干擾源傳播到測量點存在時延作用（也稱遲滯效應(yīng)）；再一個原因是元器件本身的特性導(dǎo)致相位不同。如電感中電流相位比其它元器件要滯后。遲滯效應(yīng)引起的相位滯后是信號頻率作用的結(jié)果，僅在頻率很高時作用才較明顯（如GHz級或更高）；對于功率電子器件而言，頻率相對較低，故遲滯效應(yīng)作用不是很大。2 幾種新的電磁干擾抑制方法

在開關(guān)電源產(chǎn)生的兩類干擾中，傳導(dǎo)干擾由于經(jīng)電網(wǎng)傳播，會對其它電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，往往引起更嚴(yán)重的問題。常用的抑制方法有：緩沖器法，減少耦合路徑法，減少寄生元件法等。近年來，隨著對電子設(shè)備電磁干擾的限制越來越嚴(yán)格，又出現(xiàn)了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法與新的無源緩沖電路的設(shè)計等幾個方面。下面分別予以介紹。2.1 新的控制方法—調(diào)制頻率控制

干擾是根據(jù)開關(guān)頻率變化的，干擾的能量集中在這些離散的開關(guān)頻率點上，所以很難滿足抑制EMI的要求。通過將開關(guān)信號的能量調(diào)制分布在一個很寬的頻帶上，產(chǎn)生一系列的分立邊頻帶，則干擾頻譜可以展開，干擾能量被分成小份分布在這些分立頻段上，從而更容易達(dá)到EMI的標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)制頻率（Modulated Frequency）控制就是根據(jù)這種原理實現(xiàn)對開關(guān)電源電磁干擾的抑制。最初人們采用隨機頻率（Randomized Frequency）控制[1]，其主要思想是，在控制電路中加入一個隨機擾動分量，使開關(guān)間隔進(jìn)行不規(guī)則變化，則開關(guān)噪聲頻譜由原來離散的尖峰脈沖噪聲變成連續(xù)分布噪聲，其峰值大大下降。具體辦法 是，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生兩種不同占空比的脈沖，再與電壓誤差放大器產(chǎn)生的誤差 信號進(jìn)行采樣選擇產(chǎn)生最終的控制信號。其具體的控制波形如圖3(a)所示。

(a)隨機頻率控制原理波形圖

(b)調(diào)制頻率控制原理波形圖 圖3 兩種不同的頻率調(diào)制波形

但是，隨機頻率控制在開通時基本上采用PWM控制的方法，在關(guān)斷時才采用隨機頻率，因而其調(diào)制干擾能量的效果不是很好，抑制干擾的效果不是很理想。而最新出現(xiàn)的調(diào)制頻率控制則很好地解決了這些問題。其原理是，將主開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)制，在主頻帶周圍產(chǎn)生一系列的邊頻帶，從而將噪聲能量分布在很寬的頻帶上，降低了干擾。這種控制方法的關(guān)鍵是對頻率進(jìn)行調(diào)制，使開關(guān)能量分布在邊頻帶的范圍，且幅值受調(diào)制系數(shù)β的影響（調(diào)制系數(shù)β=Δf/fm，Δf為相鄰邊頻帶間隔，fm為調(diào)制頻率），一般β越大調(diào)制效果越好[2][3]，其控制波形如圖3(b)所示。

圖4即為一個根據(jù)調(diào)制頻率原理設(shè)計的控制電路。各種控制方法可以在不影響變換器工作特性的情況下，很好地抑制開通、關(guān)斷時的干擾。

圖4 一個典型的調(diào)制頻率控制電路

2.2 新的無源緩沖電路設(shè)計

開關(guān)變換器中電磁干擾是在開關(guān)管開關(guān)時刻產(chǎn)生的。以整流二極管為例，在開通時，其導(dǎo)通電流不僅引起大量的開通損耗，還產(chǎn)生很大的di/dt，導(dǎo)致電磁干擾；而在關(guān)斷時，其兩端的電壓快速升高，有很大的dv/dt，從而產(chǎn)生電磁干擾。緩沖電路不僅可以抑制開通時的di/dt、限制關(guān)斷時的dv/dt，還具有電路簡單、成本較低的特點，因而得到了廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的緩沖電路中往往采用有源輔助開關(guān)，電路復(fù)雜不易控制，并有可能導(dǎo)致更高的電壓或電流應(yīng)力，降低了可靠性。因此許多新的無源緩沖器應(yīng)運而生，以下分別予以總結(jié)介紹。2.2.1 二極管反向恢復(fù)電流抑制電路

對于圖5(a)的Boost電路，Q1開通后，D1將關(guān)斷。但由于此前D1上的電流為工作電流，要降為零，其dv/dt將很高。D1的關(guān)斷只能靠反向恢復(fù)電流尖峰，而現(xiàn)有的抑制二極管反向恢復(fù)電流的方法大多只適用于特定的變換器電路，而且只對應(yīng)某一種的輸入輸出模式，適用性很差。國外有人提出了圖5(b)的電路[6]，可以較好地解決這一缺陷。

圖5(b)的關(guān)鍵在于把一個輔助二極管（D2）、一個小的輔助電感（L2）與主功率電感（L1）的部分線圈串聯(lián)，然后與主二極管（D1）并聯(lián)。其工作原理是，在Q1開通時，利用輔助電感及輔助二極管構(gòu)成的輔助電路進(jìn)行分流，使主二極管D1上的電流降為零，并維持到Q1關(guān)斷。由于電感L2的作用，輔助二極管D2上的反向恢復(fù)電流是很小的，可以忽略。

(a)Boost電路

(b)二極管反向恢復(fù)電路

圖5 Boost電路及其二極管反向恢復(fù)電路

這種方法除了可用于一般的變換器電路，以限制主二極管的反向恢復(fù)電流，還可以用在輸入輸出整流二極管的恢復(fù)電流抑制上。圖6是這種應(yīng)用的舉例。這種技術(shù)應(yīng)用在一般的電源電路里，都可以獲得有效抑制反向恢復(fù)尖峰電流、降低EMI、減少損耗提高效率的效果。

(a)輸入整流電路

(b)輸出整流電路 圖6 輸入輸出整流二極管反向恢復(fù)電流抑制電路

2.2.2 無損緩沖電路

在變換器電路中，主二極管反向恢復(fù)時，會對開關(guān)管造成很大的電流、電壓應(yīng)力，引起很大的功耗，極易造成器件的損壞。為了抑制這種反向恢復(fù)電流，減少損耗，而提出了一種無損緩沖電路[5]，如圖7所示。

圖7 無損緩沖電路

其主要工作原理是，主開關(guān)Q開通時的di/dt應(yīng)力、關(guān)斷時的dv/dt應(yīng)力分別受L1、C1所限制，利用L1、C1、C2之間相互的諧振及能量轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對主二極管D反向恢復(fù)電流的抑制，使開關(guān)損耗、EMI大大減少。不僅如此，由于開通時C1上的能量轉(zhuǎn)移到C2，關(guān)斷時C2和L1上的能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載，這種緩沖電路的損耗很低，效率很高。2.2.3 無源補償技術(shù)

傳統(tǒng)的共模干擾抑制電路如圖8所示。為了使通過濾波電容Cy流入地的漏電流維持在安全范圍，Cy的值都較小，相應(yīng)的扼流線圈LCM就變大，特別是由于LCM要傳輸全部的功率，其損耗、體積和重量都會變大。應(yīng)用無源補償技術(shù)，則可以在不影響主電路工作的情況下，較好地抑制電路的共模干擾，并可減少LCM、節(jié)省成本。

圖8 共模干擾濾波器 由于共模干擾是由開關(guān)器件的寄生電容在高頻時的dv/dt產(chǎn)生的，因此，用一個額外的變壓器繞組在補償電容上產(chǎn)生一個180°的反向電壓，產(chǎn)生的補償電流再與寄生電容上的干擾電流迭加，從而消除干擾。這就是無源補償?shù)脑怼?/p>

圖9(a)為加入補償電路的隔離式半橋電路。由于半橋、全橋電路常用于大功率場合，濾波電感LCM較大，所以補償?shù)男Ч麜黠@。該電路在變壓器上加了一個補償線圈Nc，匝數(shù)與原邊繞組一樣；補償電容CCOMP的大小則與寄生電容CPARA一樣。這樣一來，工作時的Nc使CCOMP產(chǎn)生一個與CPARA上干擾電流大小相同、方向相反的補償電流，迭加后消除了干擾電流。補償線圈不流過全部的功率，僅傳輸干擾電流，補償電路十分簡單。

同樣，對于圖9(b)中的正激式電路，利用其自身的磁復(fù)位線圈，可以更加方便地實現(xiàn)補償。無源補償技術(shù)還可以應(yīng)用于非隔離式的變換器電路中，如圖10所示，原理是一樣的。

(b)帶補償電路的正激電路

(a)帶補償電路的隔離式半橋電路

圖9 兩種無源補償電路

(a)Boost電路

(b)Buck電路

圖10 帶補償電路的非隔離式Boost、Buck電路

需要注意的是，無源補償技術(shù)有一定的應(yīng)用條件，它受開關(guān)電流、電壓的上升、下降時間，以及變壓器結(jié)構(gòu)等因素的影響，特別當(dāng)變壓器的線間耦合電容遠(yuǎn)大于寄生電容時，干擾電流不經(jīng)補償線圈而直接進(jìn)入大地，此時抑制效果就不很理想。3 結(jié)語

產(chǎn)生噪聲的來源很多，如外來干擾、機械振動、電路設(shè)計不當(dāng)、元器件選擇不當(dāng)以及結(jié)構(gòu)布局或布線不合理等。在開關(guān)變換器中，功率三極管和二極管在開－關(guān)過程中所產(chǎn)生的射頻能量是干擾的主要來源之一。由于頻率較高，或以電磁能的形式直接向空間輻射（輻射干擾），或以干擾電流的形式沿著輸入、輸出導(dǎo)線傳送（傳導(dǎo)干擾），其中后者的危害更為嚴(yán)重。

開關(guān)電源技術(shù)是一項綜合性技術(shù)，可以利用先進(jìn)的半導(dǎo)體電路設(shè)計技術(shù)、磁性材料、電感元件技術(shù)以及開關(guān)器件技術(shù)等來有效地減少和抑制EMI。目前，開關(guān)電源已日益廣泛地應(yīng)用到各種控制設(shè)備、通信設(shè)備以及家用電器中，其電磁干擾問題、及與其它電子設(shè)備的電磁兼容問題已日益成為人們關(guān)注的熱點，未來電磁干擾及其相關(guān)問題必將得到更多的研究。