第一篇：機(jī)載天線電磁兼容分析

姓名：周慧

學(xué)號：2011201270

專業(yè)：電磁場與微波技術(shù)

機(jī)載天線的電磁兼容性分析

姓名：周慧

學(xué)號：2011201270 摘 要：天線布局和電磁兼容是機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題。針對機(jī)載天線的特點(diǎn)，本文對機(jī)載天線的電磁兼容性的核心問題和主要解決途徑進(jìn)行了簡要介紹，對常用的有限元法、物理光學(xué)、幾何光學(xué)等天線電磁兼容技術(shù)分析方法進(jìn)行了比較，結(jié)合機(jī)載天線的布局問題綜合分析機(jī)載天線的電磁兼容技術(shù)。關(guān) 鍵 詞：機(jī)載天線 ；電磁兼容 ；天線布局

一、引言

隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，航空軍用電子設(shè)備已成為C3I 系統(tǒng)實(shí)施指揮和獲取情報(bào)的重要手段。預(yù)警機(jī)是情報(bào)、通訊、指揮和控制中心，要實(shí)現(xiàn)這些戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，就必然要在飛機(jī)這么一個(gè)有限的空間里布置大量的電子電氣設(shè)備。飛機(jī)作為一個(gè)指揮控制單元，其工作頻譜覆蓋范圍從甚低頻（VLF）到超高頻（UHF），在大功率高頻（HF）和超高頻（UHF）設(shè)備產(chǎn)生并通過天線輻射的電磁環(huán)境中，保證機(jī)載設(shè)備的兼容性是相當(dāng)重要而復(fù)雜的問題。在飛機(jī)系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)和安裝過程中有必要研究其變化后的電磁環(huán)境，對其兼容性狀態(tài)進(jìn)行分析，從而保證機(jī)載系統(tǒng)的正常工作。

機(jī)載通信系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中無線通信設(shè)備比較多，而且還要綜合考慮飛機(jī)的飛行性能，安放天線的位置就受到一定的局限，因此系統(tǒng)中EMC 的問題尤為突出，在無法擺脫自身設(shè)備EMC的前提下，要降低這種干擾只能通過天線布局的方法，通過降低各天線對間的耦合度達(dá)到減小干擾的目的。

研究飛機(jī)天線系統(tǒng)的電磁兼容性的關(guān)鍵就是確定機(jī)載天線的輻射特性，得到其輻射方向圖。確定機(jī)載天線的輻射特性可以通過實(shí)驗(yàn)的方法，如利用暗室和飛機(jī)模型測試數(shù)據(jù)，但是這樣會浪費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，因此研制機(jī)載天線系統(tǒng)電磁兼容預(yù)測分析軟件己成為當(dāng)務(wù)之急。EMC預(yù)測分析的目標(biāo)是評估全機(jī)的電磁兼容性狀態(tài)，分析是否存在電磁干擾，以便于總體采取措施排除，盡量減少干擾問題的出現(xiàn)，確定關(guān)鍵性區(qū)域和關(guān)鍵性設(shè)備，確定干擾測試的重點(diǎn)，并為今后系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計(jì)和系統(tǒng)使用提供數(shù)據(jù)。

二、機(jī)載天線電磁兼容的基本理論

天線的電磁兼容，指天線或天線系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中，其自身性能既不下降又不影響其它天線性能的一種共存狀態(tài)。即某一設(shè)備上的天線既不會由于受

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到處于同一電磁環(huán)境中的天線布局、載體、鄰近散射體和其它天線的影響而遭受不允許的性能降低，也不會使同一電磁環(huán)境中其它天線性能遭受不允許的性能降低。值得指出的是，電磁環(huán)境除了包括安裝天線的平臺、平臺上的其它天線、遮擋物、突出金屬物以外，在這里還特別增加了一項(xiàng)“鄰近散射體”。這里所說的鄰近散射體，包括了鄰近載體、地形地物和海面等。

從廣義上講，機(jī)載天線的電磁兼容性包含有兩個(gè)基本概念，輻射限制和抗擾度限制。輻射限制是指在不需要的空間和不需要的頻段上其輻射量的控制。抗擾度限制是指天線自身對惡意發(fā)射與難以避免的反射、散射、漏射、繞射、雜亂漫射、傳導(dǎo)等電磁能量的響應(yīng)能力。

三、機(jī)載天線電磁兼容的技術(shù)重點(diǎn)

機(jī)載天線對整個(gè)系統(tǒng)的電磁兼容性能影響非常明顯。這主要是因?yàn)樘炀€具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：

1、天線的功能是完成電磁能量從“場”到“路”的雙向轉(zhuǎn)換，即將空間中的電磁場能量接收至傳輸線內(nèi)成為導(dǎo)波，或?qū)鬏斁€內(nèi)的導(dǎo)波輻射至空間形成電磁波。

2、多數(shù)天線輻射能量大、接收靈敏度高。相對于導(dǎo)線、設(shè)備、孔縫等無意輻射源，天線輻射能量要大若干個(gè)數(shù)量級。

本質(zhì)上講，機(jī)載天線的電磁兼容的核心問題就是輻射限制和抗擾度限制。因此解決天線的電磁兼容應(yīng)從以下三個(gè)方面著手：電磁兼容實(shí)現(xiàn)手段、電磁兼容效果計(jì)算分析和天線布局優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1、電磁兼容實(shí)現(xiàn)手段

目前實(shí)現(xiàn)天線之間電磁兼容的主要手段，是通過增加天線之間的隔離度削弱天線間的相互影響，而衡量天線之間相互影響強(qiáng)度的指標(biāo)即天線的隔離度，機(jī)載天線之間的隔離度是描述天線之間耦合的一種方式，它充分反應(yīng)了天線的方向性、增益、極化狀態(tài)、帶內(nèi)帶外特性和天線之間的空間對收發(fā)天線間能量耦合的貢獻(xiàn)。為準(zhǔn)確表達(dá)天線間的隔離程度，將發(fā)射天線的發(fā)射功率Pta與接收天線所接收的功率Pra的比值定義為天線隔離度（Pra為Pta經(jīng)過各種衰減后被接收天線所接收的功率值），通常在工程應(yīng)用中，以dB 為單位表示，即：

L(dB)?10lgPta

（1）Pra當(dāng)2個(gè)天線均處于彼此遠(yuǎn)區(qū)場的情況下，其能量耦合主要通過輻射場實(shí)現(xiàn)。

設(shè)發(fā)射天線發(fā)射功率為P ta，增益為Gt，接收天線的接收功率為Pra，增益

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為Gr。接收天線與發(fā)射天線間的距離為D，一般情況下，收發(fā)天線直視時(shí)的天線隔離度可由公式（1）所表達(dá)的物理意義求解。當(dāng)收發(fā)天線外形尺寸與D 相比較小時(shí)，收發(fā)天線均可近似被認(rèn)為是具有一定方向性的點(diǎn)源，則發(fā)射天線發(fā)出的電磁波可被近似為球面波，且在接收天線處可視作平面波，此時(shí)天線隔離度可表示為：

L(dB)?L?G?G

（2）

dtr4?D式中，L?20lg為收發(fā)天線直視情況下的空間隔離，Ld由收發(fā)天線間的距d?離D和分析波長λ等因素決定，Gt為發(fā)射天線在接收方向的天線增益，應(yīng)根據(jù)收發(fā)天線的相對位置從機(jī)載發(fā)射天線增益方向圖中讀??；Gr為機(jī)載接收天線在發(fā)射方向的天線增益，應(yīng)根據(jù)收發(fā)天線的相對位置從天線增益方向圖中讀取。

當(dāng)收發(fā)天線之間的極化不完全匹配時(shí)，還要考慮極化失配帶來的隔離度LP這一項(xiàng)，即總的天線隔離度為：

L(dB)?L?G?G?L

（3）

dtrp如果天線不能同時(shí)滿足位于彼此的遠(yuǎn)區(qū)場，則2天線之間的相互干擾主要不是通過輻射場進(jìn)行的，而是通過近區(qū)束縛場或近區(qū)感應(yīng)場實(shí)現(xiàn)。

工程上圓極化對垂直極化或水平極化的損耗為3dB左右，垂直極化和水平極化間的失配損耗為20-35dB，由于機(jī)身表面天線的安裝方位比較復(fù)雜，極化失配損耗要比以上2個(gè)值要小。

2、電磁兼容效果計(jì)算分析

機(jī)載天線的電磁兼容實(shí)施過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，就是以計(jì)算機(jī)為工具，利用電磁場理論和計(jì)算電磁學(xué)的相關(guān)知識，對天線電磁兼容性的效果進(jìn)行仿真計(jì)算和分析。通常情況下，對單個(gè)天線結(jié)構(gòu)的阻抗特性和輻射特性的分析往往采用數(shù)值方法，而對于天線之間耦合特性（隔離度）的分析（該文中僅指遠(yuǎn)場情況下），往往采用高頻方法。

隨著計(jì)算機(jī)性能的快速提高，電磁場數(shù)值計(jì)算技術(shù)日益成為應(yīng)用電磁學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于數(shù)值計(jì)算方法直接以數(shù)值的形式代替解析表達(dá)式描述和求解電磁場問題，故在理論上只要計(jì)算機(jī)配置足夠高，等待足夠的時(shí)間，就可以得到以任意精度逼近準(zhǔn)確值的幾乎所有電磁場問題的解答。常用的數(shù)值計(jì)算技術(shù)包括有限元方法（FEM）、時(shí)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、應(yīng)用范圍廣泛的頻域數(shù)值方法。該方法以變分原理和剖分插值為基礎(chǔ)，能處理任意形狀的場域、多介質(zhì)和復(fù)雜交界面等情況。其所形成的代數(shù)方程系數(shù)矩陣具有對稱、正定和稀疏性的特征，因而收斂性好，3 / 6

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容易求解。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，有限元法成為國內(nèi)外學(xué)者的一個(gè)研究熱點(diǎn)。但是有限元法雖然是一種靈活性強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算方法，但它只適合于最大尺寸約為幾個(gè)波長以下的物體。所以使用范圍也受到一定的局限。

機(jī)載天線工作頻率一般很高，而飛機(jī)一般有十幾米到幾十米長，因此機(jī)載天線系統(tǒng)是電大尺寸系統(tǒng)，對此系統(tǒng)的分析需要應(yīng)用高頻近似技術(shù)。高頻近似技術(shù)是在相當(dāng)嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)上發(fā)展的一系列近似方法和漸進(jìn)的高頻解析方法，一般可歸納作2 類：一類基于射線光學(xué)，包括幾何光學(xué)（GO）、幾何繞射理論（GTD）以及在基礎(chǔ)上發(fā)展的一致性繞射理論（UTD）等；另一類基于波前光學(xué)，包括物理光學(xué)（PO）、物理繞射理論（PTD）、等效電磁流方法（ECM）以及增量長度繞射系數(shù)法（ILDC）等。

物理光學(xué)法是通過對表面感應(yīng)場的近似和積分來求解散射場的，它克服了平表面和單彎曲表面所出現(xiàn)的無限大的問題。由于感應(yīng)場保持有限，散射場也就同樣有限。

幾何光學(xué)是研究射線傳播的一種理論，它是適用于計(jì)算電磁場零波長近似的高頻方法。但是幾何光學(xué)只研究直射、反射和折射問題，它無法解釋繞射現(xiàn)象。當(dāng)幾何光學(xué)射線遇到任意一種表面不連續(xù)的情況，例如邊緣、尖頂，或者在向曲面掠入射時(shí)，它將不能進(jìn)入到陰影區(qū)。按幾何光學(xué)理論，陰影區(qū)的場應(yīng)等于零，但實(shí)際上陰影區(qū)的場并不等于零。為了解除幾何光學(xué)場的不連續(xù)性問題，并對幾何光學(xué)場計(jì)為零的場區(qū)中作出適當(dāng)修正，引入了一種新的射線—繞射線，其對應(yīng)的理論即幾何繞射理論。

幾何繞射理論的基本概念可以歸結(jié)為以下3 點(diǎn)：

1繞射場是沿繞射射線傳播的，這種射線的軌跡可以用廣義費(fèi)馬原理確定?！?場的局部性原理：在高頻極限情況下，反射和繞射這一類現(xiàn)象只取決于○反射點(diǎn)和繞射點(diǎn)臨近域的電磁特性和幾何特性。

3離開繞射點(diǎn)后的繞射射線仍遵循幾何光學(xué)的定律。○

3、天線布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

布局設(shè)計(jì)首先是天線自身的仿真與設(shè)計(jì)，其性能指標(biāo)以能否滿足應(yīng)用要求為先決條件，但這往往還不夠。實(shí)際中常會遇到這樣的情況，單獨(dú)看這個(gè)天線，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格，一旦配置到載體上，其主要參數(shù)幅度方向圖和相位特性將有程度不等的劣化，此時(shí)必須對天線進(jìn)行必要的修改，有時(shí)甚至需要重新進(jìn)行方案論證與選擇。

機(jī)載天線的布置應(yīng)遵循如下的4個(gè)原則：

1飛機(jī)電子系統(tǒng)中各分系統(tǒng)的天線布置應(yīng)充分發(fā)揮各分系統(tǒng)的戰(zhàn)技性能，○完成各自所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。

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2分系統(tǒng)天線間輻射干擾影響盡量小，即盡量減少輻射耦合。○3要充分利用載體的遮檔?！?實(shí)際天線布局設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的反復(fù)調(diào)整過程?！鹣旅嬉砸粋€(gè)實(shí)際的飛機(jī)來綜合考慮分析其各天線的布置情況

圖 1 某飛機(jī)的機(jī)載天線布局

1探測雷達(dá)天線布置 ○考慮飛機(jī)氣動力學(xué)影響，可采用共形相控陣天線型式，并將天線置于機(jī)身兩側(cè)和前后。

2GPS天線布置 ○GPS 接收天線，它用于接收衛(wèi)星信號，因此要安裝在機(jī)身上方，且盡量遠(yuǎn)離探測雷達(dá)。

3ESM天線布置 ○無源探測（以ESM 為例）頻帶寬，接收靈敏度高，因此ESM 天線要遠(yuǎn)離那些落于其工作頻帶的發(fā)射源，故ESM 天線應(yīng)安裝于機(jī)身前后位置。

4JTIDS天線布置 ○對JTIDS天線布置考慮應(yīng)空對空、空對地通信，因此將它安裝于機(jī)身上下方。5通信天線尤其是V/UHF 天線數(shù)量多，頻段寬，要考慮減少相互影響，合○理布局。

在初步確定了天線在載體上的布局后，就可進(jìn)行機(jī)載天線耦合干擾及天線方向圖的計(jì)算機(jī)預(yù)測與分析，通過不斷的調(diào)整天線的位置，最終找到最佳的天線布局方案。

四、國內(nèi)外機(jī)載天線布局和EMC的發(fā)展動態(tài)

西方發(fā)達(dá)國家早在二戰(zhàn)后就對飛機(jī)的EMC做了大量的研究工作，特別是美

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國在六七十年代中期對電磁兼容性研究所做的工作，比較全面和系統(tǒng)地考察了航空、航天、航海領(lǐng)域中的電磁兼容機(jī)理，并進(jìn)行了研究和分析，獲得了大量的資料和經(jīng)驗(yàn)，取得了較好的效果。如美軍先后研究出F-4，F(xiàn)-15系列飛機(jī)EMC分析方法和數(shù)學(xué)模型，并將其應(yīng)用于飛機(jī)的設(shè)計(jì)、研制和維修中，取得了許多技術(shù)成果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭及近期的反恐戰(zhàn)爭等，使各國對美國等西方各種武器的先進(jìn)性有了更直觀的認(rèn)識，而戰(zhàn)爭中美國飛機(jī)的卓越性能都體現(xiàn)了研究飛機(jī)天線系統(tǒng)EMC的價(jià)值。

我國在這方面研究起步很晚，與國外相比水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，直到70年代后才開始著手研究，而且發(fā)展速度緩慢，導(dǎo)致我國與發(fā)達(dá)國家拉下很大距離。目前，我國已經(jīng)有一些部門和單位開始重視并從事這方面的工作，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的跨越式發(fā)展，可望在不遠(yuǎn)的未來趕上先進(jìn)發(fā)達(dá)國家的水平，從而能夠利用EMC控制，使系統(tǒng)和設(shè)備與環(huán)境相融合，完成對電子設(shè)備的一體化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 湯仕平,楊景發(fā).飛機(jī)天線間兼容性分析及工程應(yīng)用[J].電磁干擾抑制技術(shù).[2] 王良剛,陳龍.機(jī)載C3I 系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)研究[J].電訊技術(shù),1997,37(2).[3] 邱揚(yáng),俞智敏,袁軍,田錦.機(jī)載通信系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)中天線布局優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].艦船電子工程,2004.[4] 路志勇,宋長宏.機(jī)載系統(tǒng)天線布局及電磁兼容性分析[J].微波學(xué)報(bào),2010.[5] 林澤祥,蘭強(qiáng).天線的電磁兼容技術(shù)[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào),2007,22(1).[6] 袁旭猛,王浩.機(jī)載天線電磁兼容技術(shù)分析[J].無線電通信技術(shù),2011,37(4).[7] 陳晨.機(jī)載天線輻射特性及耦合研究[D].西安:西北工業(yè)大學(xué),2006.6 / 6

第二篇：某機(jī)載天線伺服系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)及分析

某機(jī)載天線伺服系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)及分析

【摘要】 本文采用近場電磁干擾源探測定位法分析了某機(jī)載天線伺服系統(tǒng)的輻射發(fā)射問題。通過對比測試數(shù)據(jù)確定碼盤及開關(guān)電源為主要輻射源，針對碼盤和開關(guān)電源輻射超標(biāo)的問題采用屏蔽、接地和濾波等措施進(jìn)行整改。在設(shè)計(jì)共模濾波器時(shí)使用仿真軟件CST對濾波器的參數(shù)進(jìn)行仿真，最后通過電磁兼容試驗(yàn)驗(yàn)證整改效果，確定伺服系統(tǒng)的電磁兼容性有明顯的改善。

【關(guān)鍵詞】 電磁兼容 輻射發(fā)射 屏蔽 濾波器設(shè)計(jì)

Design and Analysis of Electromagnetic Compatibility Problems of Airborne Antenna Servo System

Wang Xiao-yu，Liu Xin，Zhang De

The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation

Abstract：In this paper，electromagnetic interference sources detection method is used for the analysis of radiated emission problem of the airborne antenna servo system.By comparing the test data，it is confirmed that the main source of radiation is the encoder and switching power supply.In order to solve the problem of the encoder and switch power source radiation exceed the standard，a series of measures such as shielding，grounding and filtering are adopted to carry out rectification.The parameters of filter are simulated using the CST simulation software in the design of common mode filter.Furthermore，the rectification effect is verified by the electromagnetic compatibility test.It is found that the electromagnetic compatibility of the servo system is improved obviously.Keywords：Electromagnetic compatibility，Radiation emission，Shielding，F(xiàn)ilter design

一、引言

電磁兼容（EMC）作為一門綜合性的前沿學(xué)科，在20世紀(jì)末、21世紀(jì)初的電氣及電子科學(xué)中得到迅速發(fā)展，對理論及工程實(shí)踐緊密結(jié)合的要求越來越高[1]。

現(xiàn)代社會中飛機(jī)、艦艇、汽車等各種平臺在狹窄的空間中安裝了各種功能的電子設(shè)備，在工作時(shí)這些設(shè)備會產(chǎn)生電磁干擾，對其它設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響[2，3]。短波通信是現(xiàn)代飛機(jī)等載體完成任務(wù)、保障安全的重要通信手段。隨著技術(shù)的進(jìn)步，各種飛行器對通信質(zhì)量的要求日益高漲，導(dǎo)致飛行器上電子通信設(shè)備的種類和數(shù)量不斷增長。由于通信設(shè)備都安裝在飛行器殼體上，以殼體作為共地點(diǎn)，而在飛行期間殼體與大地并無連接，導(dǎo)致設(shè)備間的電磁兼容成為不可忽視的問題 [4，5]。

二、故障現(xiàn)象及分析

用戶在使用過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)伺服系統(tǒng)工作時(shí)，會導(dǎo)致短波/超短波系統(tǒng)有效通信距離縮短。使用頻譜儀觀察短波/超短波天線接收信號頻譜，在伺服系統(tǒng)工作時(shí)，在10MHz～200MHz頻段范圍內(nèi)短波/超短波天線底噪有明顯抬升，抬升幅度隨頻點(diǎn)不同，但最小幅度也大于10dBm。伺服系統(tǒng)組成如圖1所示，組成伺服系統(tǒng)的各設(shè)備通過互聯(lián)線纜進(jìn)行通信。

采用電磁兼容三原則法進(jìn)行分析，伺服系統(tǒng)是輻射源，短波/超短波天線是受影響設(shè)備，而伺服系統(tǒng)和短波/超短波天線之間無任何線纜連接，并分別由各自系統(tǒng)的隔離電源供電，因此干擾信號無法通過傳導(dǎo)方式達(dá)到受影響設(shè)備。并且由于伺服系統(tǒng)的供電和信號電纜長度超過10m，而10MHz信號的波長約為30m，電纜長度已滿足L≥（λ/20）的輻射發(fā)射條件，由以上條件判斷輻射發(fā)射為干擾信號的傳輸路徑。為解決該輻射發(fā)射問題，按照GJB 151A-97中對機(jī)載設(shè)備的輻射發(fā)射要求，對伺服系統(tǒng)進(jìn)行垂直極化RE102測試，測試結(jié)果如圖2所示，測試曲線在30KHz～500MHz范圍內(nèi)頻譜嚴(yán)重超限，同時(shí)包括窄帶尖峰噪聲、寬帶噪聲和高密集型尖峰群噪聲三種情況。

采用頻譜儀和德國安諾尼公司生產(chǎn)的PBS系列近場探頭對組成伺服系統(tǒng)的每個(gè)設(shè)備和設(shè)備間的互聯(lián)線纜進(jìn)行輻射發(fā)射檢查。使用電場探頭分別在距互聯(lián)線纜10cm和20cm的位置進(jìn)行測量，觀察頻譜儀上測試曲線的峰值變化并將數(shù)據(jù)記錄于表1。采用對比法分析，由峰值變化可判斷輻射類型主要為電場輻射。同時(shí)按照頻譜儀上曲線峰值及包絡(luò)的強(qiáng)弱排列，可得開關(guān)電源、碼盤、設(shè)備間的互聯(lián)電纜為主要輻射源。

三、分析及整改措施

針對產(chǎn)生輻射的設(shè)備進(jìn)行分析和整改，按照整改措施的難易程度進(jìn)行排序?yàn)榛ヂ?lián)電纜、碼盤和開關(guān)電源，具體措施如下。

3.1 互聯(lián)線纜

由于在進(jìn)行伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，未考慮電磁兼容設(shè)計(jì)，所有的傳輸線均未使用屏蔽線纜，同時(shí)為走線美觀，將信號線和電源線集中捆扎，導(dǎo)致線纜間耦合嚴(yán)重，線纜整體成為發(fā)射天線。

3.2 碼盤

由于碼盤在設(shè)計(jì)時(shí)已采用金屬殼體進(jìn)行屏蔽，因此對其使用近場探頭進(jìn)行檢測。檢測發(fā)現(xiàn)輻射發(fā)射在碼盤插座與殼體連接處最強(qiáng)，拆下插座發(fā)現(xiàn)插座上安裝的密封膠圈是絕緣體，破壞了碼盤整體的電連續(xù)，將該密封膠圈更換為導(dǎo)電膠圈后，插座連接處的輻射發(fā)射有明顯降低。同時(shí)在碼盤的電源線和信號線上采用饋通濾波器LT1-200-332進(jìn)行濾波，并將濾波器外殼有效接地，再次進(jìn)行RE102測試，測試曲線已滿足GJB151A-97的要求。

3.3 開關(guān)電源

采用靠測法，使用200MHz帶寬的示波器測量開關(guān)電源的輸入及輸出端的電壓變化，在開關(guān)電源工作時(shí)觀察到輸入輸出端電壓均疊加有高頻共模噪聲，將共模噪聲在時(shí)域展寬后如圖3所示。

在此引入CST（COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY）軟件，該軟件強(qiáng)大的仿真能力解決了以上濾波器設(shè)計(jì)所面對的問題。設(shè)計(jì)共模濾波器如圖4所示，采用該共模濾波器并匹配合適的參數(shù)可有效抑制開關(guān)電源輸入和輸出端的共模噪聲。經(jīng)仿真可得共模濾波器在不同參數(shù)下的特性曲線，如圖5所示。

按照仿真結(jié)果設(shè)計(jì)共模濾波器，在電源輸入及輸出端串入共模濾波器后，對開關(guān)電源進(jìn)行RE102測試，測試結(jié)果如圖6所示，開關(guān)電源的輻射發(fā)射已滿足GJB151A-97的要求。

采用以上措施對伺服系統(tǒng)進(jìn)行整改后，再次進(jìn)行RE102測試，測試曲線如圖7所示，圖7-a為水平極化測試曲線，圖7-b為垂直極化測試曲線，由圖7可知，伺服系統(tǒng)的輻射發(fā)射在垂直和水平兩個(gè)極化方向上都能滿足GJB 151A-97中機(jī)載設(shè)備的電磁輻射發(fā)射要求。

四、結(jié)論

本文采用近場電磁干擾源探測定位法對組成伺服系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備與互聯(lián)線纜的輻射發(fā)射情況進(jìn)行了分析，依據(jù)分析結(jié)果確定電場輻射是干擾信號的主要傳輸路徑。從電磁兼容問題產(chǎn)生所必需具備的三要素出發(fā)，采用切斷傳輸路徑及減少輻射源等措施對伺服系統(tǒng)進(jìn)行了整改。在設(shè)計(jì)共模濾波器時(shí)引入仿真分析軟件CST對濾波器的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確保整改后的伺服系統(tǒng)順利通過了水平和垂直兩個(gè)極化方向的RE102測試，改善了伺服系統(tǒng)的電磁兼容性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 戴斌，張炫.某雷達(dá)產(chǎn)品關(guān)于RE102試驗(yàn)問題分析[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2012，41（1）：76-80

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第三篇：電磁兼容心得體會

電磁兼容大作業(yè)三

電磁兼容課學(xué)習(xí)心得

在本學(xué)期的學(xué)習(xí)中，我對電磁兼容在理論方面的理解程度大大加深，電磁兼容設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)，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?yàn)槠渌O(shè)備的干擾影響正常工作，同時(shí)也不對其它設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾。

1，主要學(xué)習(xí)內(nèi)容

1、電磁干擾的危害主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是電氣、電子設(shè)備之間的相互影響；二是電磁污染對人體的影響。

2、電磁兼容研究的目的是為了消除或降低自然的和人為的電磁干擾，減少其危害，提高設(shè)備或系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，保證設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容性。

3、電磁兼容學(xué)科的主要研究內(nèi)容：

1、電磁干擾特性及其傳播原理

研究電磁干擾特性及其傳播耦合理論是電磁兼容學(xué)最基本的的任務(wù)之一。

2、電磁危害及電磁頻譜管理

有效地管理、合理地利用電磁頻譜是電磁兼容的一項(xiàng)必要內(nèi)容。

3、電磁干擾的工程分析方法及控制技術(shù)

電磁兼容控制技術(shù)始終是電磁兼容學(xué)科中最活躍的課題。

4、電磁兼容的設(shè)計(jì)方法 費(fèi)效比的綜合考慮是電磁兼容性設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

5、電磁兼容性測量和試驗(yàn)技術(shù)

電磁兼容性測量和試驗(yàn)是一項(xiàng)非常重要的工作，它是產(chǎn)品電磁兼容性的最終考核手段并且應(yīng)當(dāng)貫穿于產(chǎn)品開發(fā)、試制的整個(gè)過程。

6、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和工程管理

電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)時(shí)電磁兼容件設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的依據(jù)。

7、電磁兼容分析和預(yù)測

電磁兼容分析和預(yù)測是合理的電磁兼容性設(shè)計(jì)的的基礎(chǔ)。

8、電磁脈沖及其防護(hù)

電磁脈沖的干擾及其防護(hù)已成為近年來電磁兼容學(xué)科的一個(gè)重要研究內(nèi)容。

4、電磁兼容設(shè)計(jì)方法：

1、問題解決法

問題解決法是先研制設(shè)備，然后針對調(diào)試中出現(xiàn)的電磁干擾問題，采用各種電磁干擾抑制技術(shù)加以解決。

2、規(guī)范法

規(guī)范法是按頒布的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造。

3、系統(tǒng)法

系統(tǒng)法是利用計(jì)算機(jī)軟件對某一特定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行電磁兼容性分析和預(yù)測。

3，對典型問題的體會

1、對振鈴電壓的抑制 由于變壓器的初級有漏感，當(dāng)電源開關(guān)管V1由飽和導(dǎo)通到截止關(guān)斷時(shí)會產(chǎn)生反電動勢，反電動勢又會對變壓器初級線圈的分布電容進(jìn)行充放電，從而產(chǎn)生阻尼振蕩，即產(chǎn)生振鈴，如圖4所示。變壓器初級漏感產(chǎn)生反電動勢的電壓幅度一般都很高，其能量也很大，如不采取保護(hù)措施，反電動勢一般都會把電源開關(guān)管擊穿，同時(shí)反電動勢產(chǎn)生的阻尼振蕩還會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁輻射，不但對機(jī)器本身造成嚴(yán)重干擾，對機(jī)器周邊環(huán)境也會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。

2、對輻射干擾信號的抑制

電磁輻射干擾也是通過電磁感應(yīng)的方式，由帶電體或電流回路及磁感應(yīng)回路對外產(chǎn)生電磁輻射的。任何一根導(dǎo)體都可以看成是一根電磁感應(yīng)天線，任何一個(gè)電流回路都可以看成是一個(gè)環(huán)形天線，電感線圈和變壓器漏感也是電磁感應(yīng)輻射的重要器件。要想完全抑制電磁輻射是不可能的，但通過對電路進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，或者采取部分屏蔽措施，可以大大減輕電磁干擾的輻射。

例如，盡量縮短電路引線的長度和減小電流回路的面積，是減小電磁輻射的有效方法；正確使用儲能濾波電容，把儲能濾波電容盡量近地安裝在有源器件電源引線的兩端，每個(gè)有源器件獨(dú)立供電，或單獨(dú)用一個(gè)儲能濾波電容供電(充滿電的電容可以看成是一個(gè)獨(dú)立電源)，防止各電路中的有源器件(放大器)通過電源線和地線產(chǎn)生串?dāng)_；把電源引線的地和信號源的地嚴(yán)格分開，或?qū)π盘栆€采取雙線并行對中交叉的方法，讓干擾信號互相抵消，也是一種減小電磁輻射的有效方法；利用散熱片也可以對電磁干擾進(jìn)行局部屏蔽，對信號引線還可以采取雙地線并行屏蔽的方法，讓信號線夾在兩條平行地線的中間，這相當(dāng)于雙回路，干擾信號也會互相抵消，屏蔽效果非常顯著；機(jī)器或敏感器件采用金屬外殼是最好的屏蔽電磁干擾方法，但非金屬外殼也可以噴涂導(dǎo)電材料(如石墨)進(jìn)行電磁干擾屏蔽。

第四篇：電磁兼容整改

1、整改階段，此階段是產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的初步階段,及在產(chǎn)品第一論開始設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有考慮EMC方面的問題，等到產(chǎn)品功能調(diào)試完成，樣子出來后進(jìn)行EMC測試時(shí)，才發(fā)現(xiàn)EMC問題的存在，于是通過采用各種臨時(shí)措施使產(chǎn)品通過EMC測試。用這種方法即使使產(chǎn)品最終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的EMC要求，常常也會因要進(jìn)行較大的改動，導(dǎo)致較高的成本。如果是因?yàn)槠帘螁栴}往往會涉及結(jié)構(gòu)模具改動，如果因?yàn)榻涌跒V波問題就會對產(chǎn)品原理圖進(jìn)行改動，同時(shí)導(dǎo)致PCB的重新設(shè)計(jì)，還有可能會因?yàn)橄到y(tǒng)接地問題，那就會對整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)重新做調(diào)整，重新設(shè)計(jì)。深圳有一家著名的儀器企業(yè)某款產(chǎn)品由于電磁兼容問題整改導(dǎo)致產(chǎn)品延遲海外上市一年，同時(shí)研發(fā)費(fèi)用增加五十萬元人民幣！這種通過研發(fā)后期測試發(fā)現(xiàn)問題然后再對產(chǎn)品進(jìn)行的測試修補(bǔ)的方法，往往會導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品不能及時(shí)取得認(rèn)證而上市。它是目前很多走向國際市場公司研發(fā)部門所面臨的困惑。整改的概念與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程也不符合。

2、技術(shù)設(shè)計(jì)階段。這個(gè)階段，企業(yè)一般已經(jīng)有了一定EMC的技術(shù)，并有時(shí)還會有專職的EMC工程師負(fù)責(zé)EMC工作，與其它開發(fā)人員一起在產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，考慮EMC問題，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)會考慮濾波，屏蔽，接地等。企業(yè)的產(chǎn)品工程師還會通過短期的培訓(xùn)以掌握EMC設(shè)計(jì)的基本方法，甚至有些企業(yè)會將EMC設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)的流程結(jié)合在一起。能從設(shè)計(jì)流程的早期階段就導(dǎo)入一定的EMC設(shè)計(jì)策略,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭考慮EMC問題，這于整改階段使用后期整改的方法來解決產(chǎn)品所有的EMC問題已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，不但減少許多不必要的人力及研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品上市周期。但是，處于這個(gè)階段的EMC設(shè)計(jì)方法，也有很多局限性，具體表現(xiàn)在：

a.參與EMC設(shè)計(jì)人員掌握了一些EMC設(shè)計(jì)原理和理論知識，如，他們懂得如何設(shè)計(jì)濾波器、如何設(shè)計(jì)屏蔽，如何進(jìn)行PCB布線布線，如何防止串?dāng)_等等，但是他們往往缺乏結(jié)合產(chǎn)品系統(tǒng)的特點(diǎn)，從產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)架上來考慮EMC問題。

b.設(shè)計(jì)過程中沒有引入風(fēng)險(xiǎn)的意思，也沒有風(fēng)險(xiǎn)評估手段，因此不能預(yù)測后期會產(chǎn)生后果，并有量的把握。

c.設(shè)計(jì)太理論化，而且各個(gè)部分的設(shè)計(jì)相對分散。如，各個(gè)EMC性能非常好的模塊組合在一起不一定是一個(gè)EMC性能很好的系統(tǒng)。

d.沒有方法論的指導(dǎo)，因此，對于一些可以從多方面可以解釋的設(shè)計(jì)，很容易引起爭論。其實(shí)，這階段還是屬于技術(shù)應(yīng)用的混濁狀態(tài)，縱然設(shè)計(jì)人員已經(jīng)掌握了“技術(shù)”，但是還不能將其轉(zhuǎn)化為簡單可行的“方法”，因此也很難實(shí)現(xiàn)一些仿真。目前大多數(shù)企業(yè)（而且是國內(nèi)EMC技術(shù)比較領(lǐng)先或投入比較多的企業(yè)）都處在這個(gè)狀態(tài)中。

3、方法論階段，將1，2階段的整改和設(shè)計(jì)技術(shù)上升為一種方法論，通過此方法論可以很好的，系統(tǒng)的指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)?？梢赃\(yùn)用這個(gè)方法論輸出詳細(xì)、系統(tǒng)的分析報(bào)告，分析有利有節(jié)。不但有充分的理論依據(jù)還緊密與產(chǎn)品的特點(diǎn)結(jié)合在一起。如果說上一階段的EMC設(shè)計(jì)是從技術(shù)本身出發(fā)的，那么這個(gè)階段強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的本身，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品緊密結(jié)合。本書

所述的“產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評估法”EMC設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展到這個(gè)階段的產(chǎn)物，它看上去似乎脫離的EMC技術(shù)本身，實(shí)質(zhì)上與EMC技術(shù)是密不可分的，方法論也是建立在各種“零散”技術(shù)的基礎(chǔ)上的。

4、仿真階段。設(shè)計(jì)人員要很好的運(yùn)用仿真軟件，建立一種符合產(chǎn)品實(shí)際情況的模型為產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)，就要用方法論。方法論是仿真的基礎(chǔ)和前提條件。它是產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的最高階段，仿真軟件實(shí)現(xiàn)了方法論的電腦輔助自動化設(shè)計(jì)，大大減輕人工的投入，這是EMC設(shè)計(jì)技術(shù)的最高境界。

前言

電磁干擾的觀念與防制﹐在國內(nèi)已逐漸受到重視。雖然目前國內(nèi)并無嚴(yán)格管制電子產(chǎn)品的電磁干擾（EMI）﹐但由于歐美各國多已實(shí)施電磁干擾的要求﹐加上數(shù)字產(chǎn)品的普遍使用﹐對電磁干擾的要求已是刻不容緩的事情。筆者由于啊作的關(guān)系﹐經(jīng)常遇到許多產(chǎn)品已完成成品設(shè)計(jì)﹐因無法通過EMI測試﹐而使設(shè)計(jì)工程師花費(fèi)許多時(shí)間和精力投入EMI的修改﹐由于屬于事后的補(bǔ)救﹐往往投入許多時(shí)間與金錢﹐甚而影響了產(chǎn)品上市的時(shí)機(jī)

2.正確的診斷

要解決產(chǎn)品上的EMI問題﹐若能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初便加以考慮﹐則可以節(jié)省事后再投入許多時(shí)間與金錢。由于目前EMI Design-in的觀念并不是十分普遍﹐而且由于事先的規(guī)劃并不能保證其成品可以完全符合電磁干擾的測試在﹐所以如何正確的診斷EMI問題﹐對于設(shè)計(jì)工程師及EMI工程師是非常重要的。

事實(shí)上﹐我們?nèi)绻袳MI當(dāng)做一種疾病﹐當(dāng)然平時(shí)的預(yù)防保養(yǎng)是很重要的﹐而一旦有疾病則正確的診斷﹐才能得到快速的痊愈﹐沒有正確的診斷﹐找不到病癥的源頭﹐往往事倍功半而拖延費(fèi)時(shí)。故在EMI的問題上﹐常?？吹揭粋€(gè)EMI有問題的產(chǎn)品﹐由于未能找到造成EMI問題的關(guān)鍵﹐花了許多時(shí)間﹐下了許多對策﹐卻始終無法解決﹐其中亦不乏專業(yè)的EMI工程師。以往談到EMI往往強(qiáng)調(diào)對策方法﹐甚而視許多對策秘決或絕招﹐然而沒有正確的診斷﹐而在產(chǎn)品上加了一大堆EMI抑制組件﹐其結(jié)果往往只會使EMI情況更糟。筆者起初接觸產(chǎn)品EMI對策修改時(shí)﹐會聽到資深EMI工程師說把所有EMI對策拿掉﹐就可以通過測試。初聽以為是句玩笑話﹐如今回想這是很寶貴的經(jīng)驗(yàn)談。而后亦聽到許多EMI工程師談到類似的經(jīng)驗(yàn)。本文中將舉出實(shí)際的例子﹐讓讀者更加了解EMI的對策觀念。一般提到如何解決EMI問題﹐大多說是case by case,當(dāng)然從對策上而言﹐每一個(gè)產(chǎn)品的特性及電路板布線（layout)情況不同﹐故無法用幾套方法而解決所有EMI的問題﹐但是長久以來﹐我們一直想要把處理EMI問題并做適當(dāng)?shù)膶Σ擤o另外也提供專業(yè)的EMI工程師一種參考方法。在此我們把電磁干擾與對策的一些心得經(jīng)驗(yàn)整理﹐希望能對讀者有些幫助。

3.EMI初步診斷步驟

我們提出一套EMI診斷上的參考驟﹐希望用有系統(tǒng)的方式﹐快速的找出EMI的問題。我們

并不準(zhǔn)備探討一些理論計(jì)算或公式推演﹐將從實(shí)務(wù)上說明。

當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品無法通過EMI測試﹐首先就要有一個(gè)觀念﹐找出無法通過的問題點(diǎn)﹐此時(shí)千萬不能有主觀的念頭﹐要在那些地方下對策。常常有許多有經(jīng)驗(yàn)的EMI工程師﹐由于修改過許多相關(guān)產(chǎn)品﹐對于產(chǎn)品可能造成EMI問題的地方也非常了解﹐而習(xí)慣直接就下藥方﹐當(dāng)然一般皆可能非常有效﹐但是偶而也會遇到很難修改下來﹐最后發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵都是起行認(rèn)為不可能的地方﹐之所以會種疏失﹐就是由于太主觀了。因此﹐不論產(chǎn)品特性熟不熟﹐我們都要逐一再確認(rèn)一次﹐甚而多次確認(rèn)。這是因?yàn)樵斐蒃MI的問題往往是錯(cuò)綜復(fù)雜﹐并非單一點(diǎn)所造成。故反復(fù)的做確認(rèn)及診斷是非常重要的。

我們將初步的診斷步驟詳列于下﹐并加以說明其關(guān)鍵點(diǎn)﹐這些步驟看來似乎非常平凡簡單﹐不像介紹對策方法各種理論秘籍絕招層出不窮﹐變化奧妙。其實(shí)﹐許多資深EMI工程師在其對策處理時(shí)﹐大部份的時(shí)間都在重復(fù)這些步驟與判斷。筆者要再次強(qiáng)調(diào)﹐只有真正找到造成EMI問題的關(guān)鍵﹐才是解決EMI的最佳途徑﹐若僅憑理論推測或經(jīng)驗(yàn)判斷﹐有時(shí)反而會花費(fèi)更多的時(shí)間和精力。

■步驟一

將桌子轉(zhuǎn)到待測（EUT）最大發(fā)射的位置﹐初步診斷可能的原因﹐并關(guān)掉EUT電源加以確認(rèn)。

（說明）

由于EMI測試上﹐EUT必須轉(zhuǎn)360度而天線由1m到4m變化﹐其目的是要記錄輻射最大的情況。同樣地﹐當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)無法通過測試時(shí)﹐首先我們先將天線位置移到噪聲接收最大高度﹐然后將桌子轉(zhuǎn)到最差角度﹐此時(shí)我們知道在EUT面對天線的這一面輻射最強(qiáng)﹐故可以初步推測可能的原因﹐如此處屏蔽不佳或靠近輻射源或有電線電纜經(jīng)過等。

另外須注意的是要關(guān)掉EUT的電源﹐看噪聲是否存在﹐以確定噪聲確實(shí)是由EUT所產(chǎn)生。曾見測試Monitor一直無法解決某一點(diǎn)的干擾﹐結(jié)果其噪聲是由PC所造成而非Monitor的問題﹐亦有在OPEN SITE測試Monitor發(fā)現(xiàn)某幾點(diǎn)無法通過﹐由測試接收儀器的聲音判斷應(yīng)是Monitor產(chǎn)生﹐結(jié)果關(guān)掉電源發(fā)現(xiàn)噪聲依然存在﹐所以關(guān)掉EUT電源的步驟是必須的﹐而且通常容易被忽略。

■步驟二

將連接EUT的周邊電纜逐一取下﹐看干擾的噪聲是否降低或消失。

（說明）

若取下某一電纜而干擾的頻率減小或甚而消失﹐則可知此電纜已成為天線將機(jī)板內(nèi)的噪聲輻射出來。事實(shí)上﹐仔細(xì)分析造成EMI的關(guān)鍵﹐我們可以用一個(gè)很簡單的模式來表示。任何EMI的Source必須要有天線的存在﹐才能產(chǎn)生輻射的情形﹐若僅單獨(dú)存在噪聲源而沒有天線的條件﹐此輻射量是很小的﹐若將其連接到天線則由于天線效應(yīng)便把能量輻射到空間。所以EMI的對策除了針對噪聲源（Source)做處理外﹐最重要的查破壞產(chǎn)生輻射的條

件----天線。以往我們最?？吹秸凟MI對策離不開屏蔽（Shielding),濾波（Filter),接地（Grounding)﹐對于接地往往一塊電路板多已固定﹐而無法再做處理﹐因?yàn)檫@一部份在電路板布線（Layout)時(shí)就須仔細(xì)考慮﹐若板子已完成則此時(shí)可變動的空間就非常小﹐一般方式僅能找出噪聲小的接地處用較粗的地線連接﹐減低共模（Common mode)噪聲。屏蔽所牽涉的材質(zhì)與花費(fèi)亦甚高﹐濾波的方式則是?？梢夿ead電感等﹐往往用了一大堆亦不甚見效﹐何以如此﹐許多時(shí)候是我們沒有解決其輻射的天線效應(yīng)。一般而言﹐噪聲的能量并不會因加一些對策組件便消失﹐也就是能量不減﹐ 我們所要做的工作是如何避免噪聲輻射到空間（輻射測試）或由電源傳出（傳導(dǎo)測試）。

在此我們整理了產(chǎn)生輻射常見的幾種情形供讀者參考。

（1）機(jī)器外部連接之電纜成為輻射天線

由于機(jī)器本身外部所連接的電纜成為天線效應(yīng)﹐將噪聲輻射到空間﹐此時(shí)噪聲的大小和電纜的長度有關(guān)﹐因電纜的天線效應(yīng)相對于噪聲半波長時(shí)共振情形會最大﹐也往往是造成EMI無法通過測試。在解決這個(gè)問題前必須要做一些判斷﹐否則很容易疏忽而浪費(fèi)時(shí)間。（a）噪聲是由機(jī)器內(nèi)部電路板或接地所產(chǎn)生

此情形為將電纜取下﹐或加一Core則噪聲減低或消失。此時(shí)必須做的一個(gè)步驟是將線靠近機(jī)器（不須直接連接）看噪聲是否會存在﹐若噪聲并沒有升高﹐則可確實(shí)判定由機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生﹐若將電纜靠近而干擾噪聲馬上升高﹐由此時(shí)請參考（b）的說明。

（b）噪聲是由機(jī)器內(nèi)部耦合到電纜線上﹐而使電纜成為輻射天線。

這一點(diǎn)是許多測試工程師容易忽略的。此情形如（a）中所提到的﹐只要將一條電纜靠近﹐則可從頻譜上看到噪聲立刻升高﹐此表示噪聲已不單純是由線上所輻射出﹐而是機(jī)器本身的噪聲能量相當(dāng)大﹐一旦有天線靠近則立刻會耦合至天線而輻射出來。在實(shí)際測試中﹐我們發(fā)現(xiàn)許多通訊產(chǎn)品有這類情形發(fā)生﹐此時(shí)若單純用Core或Bead去處理﹐并不能真正的解決問題。

（2）機(jī)器內(nèi)部的引線﹐連接線成為輻射天線

由于許多產(chǎn)品內(nèi)部常有一些電線彼此連接工作廳﹐當(dāng)這些線靠近噪聲源很容易成為天線﹐將噪聲輻射出去。針對此點(diǎn)的判斷﹐在200MHz以下之噪聲﹐我們可以在線上加一Core來判斷噪聲是否減低﹐而對于200MHz以上之高頻噪聲﹐我們可以將線的位置做前后左右的移動﹐看噪聲是否會增大或減小。

（3）電路板上的布線成為輻射天線

由于走線太長或靠近噪聲源而本身被耦合成為發(fā)射天線﹐此種情形當(dāng)外部電纜都取下﹐而僅剩電路板時(shí)﹐在頻譜儀上可看見噪聲依然存在﹐此時(shí)可用探棒測量電路板噪聲最強(qiáng)的地方﹐找到輻射的問題加以解決。關(guān)于探測的工具及方法﹐將于后詳細(xì)說明。

（4）電路 板上的組件成為輻射來源

由于所使用的IC或CPU本身在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生很大的輻射﹐使得EMI測試無法通過﹐卵石種

情往往在經(jīng)過（1）﹑（2）﹑（3）的分析后噪聲依然存在﹐通常解決的方法不外換一個(gè)類似的組件﹐看EMI特性是否會好一些。另外就是電路板重新布線時(shí)﹐將其擺放于影響最小的位置﹐也就是附近沒有I/O Port及連接線等經(jīng)過﹐當(dāng)然若情況允許﹐將整個(gè)組件用金屬外殼包覆（Shielding)也是一種快速有效的方法。

由以上的分析介紹我們可以了解﹐造成電磁干擾輻射最關(guān)鍵的地方就是電線的問題﹐當(dāng)有了適當(dāng)?shù)奶炀€條件存在很容易就產(chǎn)生干擾﹐另外電源線往往亦是造成天線效應(yīng)的主因 ﹐這是在許EMI對策中最容易疏忽的。

■ 步驟三

電源線無法移去﹐可在其上夾Core或水平垂直擺動﹐看噪聲是否有減小或變化。若產(chǎn)品有電池設(shè)備則可取下電源線判斷﹐如Notebook PC等。

（說明）

如前所述電源線往往是會成為輻射天線﹐尤其是Desktop PC類產(chǎn)品﹐往往300MHz以上的噪聲會由空間耦合到電源線上﹐所以判斷產(chǎn)品的電源線是否受到感染是必須的步驟。由于噪聲頻帶的影響﹐對200MHz以下可用加Core的方式（可一次多加數(shù)個(gè)）判斷﹐對于200MHz以上的噪聲﹐由于此時(shí)Core的作用不大﹐可將電源線水平擺放和垂直擺放﹐看干擾噪聲是否有差別﹐若水平和垂直有很明顯的差別﹐則可一邊擺動電源線一邊看頻譜儀（Spectrum)上噪聲之大小有否變化﹐如此便可知道電源線有否干擾。

至于若發(fā)現(xiàn)電源線會產(chǎn)生輻射時(shí)如何解決﹐一般皆不好處理﹐通常先想辦法使機(jī)器內(nèi)的噪聲減小﹐以避免電源線的二次輻射﹐而使用Shielded線一般對輻射的影響并不大﹐故換一條不同長度的電源線﹐有時(shí)也會有很好的效果。

由這一點(diǎn)我們可知道﹐除了要使可冊產(chǎn)生輻射噪聲的組件遠(yuǎn)離I/O Port外﹐其也須盡量遠(yuǎn)離電源線及Switching power supply的板子﹐以免耦合到電源線上使得輻射及傳導(dǎo)皆無法通過測試。

■步驟四

檢查電纜接頭端的接地螺絲是否旋緊及外端接地是否良好。

（說明）

依前三項(xiàng)方式大略找了一下問題后﹐我們必須再做一些檢查﹐因?yàn)橥高^這些檢查﹐也許不須做任何修改﹐便可通過EMI測試。例如檢查電纜端的螺絲是否鎖緊﹐有時(shí)將松掉的螺絲上緊﹐可加強(qiáng)電纜線的屏蔽效果。另外可檢查看看機(jī)器外接的Connector的接地是否良好﹐若外殼為金屬而有噴漆﹐則可考慮將Connector處的噴漆刮掉﹐使其接地效果較佳。另外若使用Shielded的電纜線﹐必須檢查接頭端處外覆的金屬綱是否和其鐵蓋密合﹐許多不佳的屏蔽線（RS232）多因線接頭的外覆屏蔽金屬綱未冊和連接端的地密合﹐以致無法充份達(dá)到屏蔽的效果。

各種接頭如Keyboard及Power supply常常由于接頭的插頭與機(jī)器上的插座間的密合度不好

﹐影響了干擾噪聲的輻射。檢查的方式可將接頭拔掉看噪聲是否減小﹐減小表示兩種冊可﹐一為線上本身輻射干擾﹐另一為接頭間接觸不好﹐此時(shí)插上接頭﹐用手銷微將接頭端左右搖動﹐看噪聲是否會減小或消失﹐若會減小可將Keyboard或Power supply的連接頭﹐用銅箔膠帶貼一圈﹐以增加其和機(jī)器接頭的密合度﹐這一點(diǎn)也是實(shí)測上很容易被疏忽﹐而會誤判機(jī)器的EMI為何每次測時(shí)好時(shí)壞﹐或花許多時(shí)間在其它的對策上面.

第五篇：電磁兼容論文

本學(xué)期，我選修了電磁兼容這門課程。通過電磁兼容課程的學(xué)習(xí)，老師教會了我許多，一方面是有關(guān)電磁兼容方面的知識，另一方面是有關(guān)生活和人生方面的體會和感悟。由于與電機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容有關(guān)的問題大都涉及一些高年級的知識，作為大二的我還沒有學(xué)習(xí)，所以對于電機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容問題沒有過于深刻的理解和探究。我想通過以下幾個(gè)方面來闡述我所理解的電磁兼容問題。

一．電磁兼容的概念

在國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC對電磁兼容的定義為：系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時(shí)不會對其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。

EMC包括EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部分，所謂EMI電磁干擾，乃為機(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲；而EMS乃指機(jī)器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。

電磁兼容（electromagnetic compatibility）各種電氣或電子設(shè)備在電磁環(huán)境復(fù)雜的共同空間中，以規(guī)定的安全系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求的正常工作能力。也稱電磁兼容性。它的含義包括：①電子系統(tǒng)或設(shè)備之間在電磁環(huán)境中的相互兼顧；②電子系統(tǒng)或設(shè)備在自然界電磁環(huán)境中能按照設(shè)計(jì)要求正常工作。若再擴(kuò)展到電磁場對生態(tài)環(huán)境的影響，則又可把電磁兼容學(xué)科內(nèi)容稱作環(huán)境電磁學(xué)。

電磁兼容的研究是隨著電子技術(shù)逐步向高頻、高速、高精度、高可靠性、高靈敏度、高密度（小型化、大規(guī)模集成化），大功率、小信號運(yùn)用、復(fù)雜化等方面的需要而逐步發(fā)展的。特別是在人造地球衛(wèi)星、導(dǎo)彈、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和潛艇中大量采用現(xiàn)代電子技術(shù)后，使電磁兼容問題更加突出。

二．系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電磁兼容技術(shù)是在研究電磁干擾機(jī)理和電磁干擾防護(hù)技術(shù)的過程中發(fā)展起來的。電磁干擾是人們早就發(fā)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象, 它幾乎和電磁效應(yīng)現(xiàn)象同時(shí)被發(fā)現(xiàn), 1881年英國科學(xué)家發(fā)表“ 論無線電干擾”的文章, 標(biāo)志著研究干擾問題的開始。1888年德國物理學(xué)家赫茲首創(chuàng)了天線, 第一次把電磁波輻射到自由空間, 同時(shí)成功地接收到電磁波,用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在, 從此開始了對電磁干擾問題的實(shí)驗(yàn)研究。1889年英國郵電部門研究了通信中的干擾問題, 使干擾問題的研究開始走向工程化和產(chǎn)業(yè)化。

按照研究對象的不同,可將電磁兼容問題自上向下劃分為如下6 個(gè)層次:環(huán)境級電磁兼容問題、系統(tǒng)級電磁兼容問題、分系統(tǒng)級電磁兼容問題、設(shè)備級電磁兼容問題、電路級電磁兼容問題和器件級電磁兼容問題等。

系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)在軍事裝備領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,它不僅是武器裝備的一種性能,更是武器裝備的一種能力。系統(tǒng)電磁兼容問題是大型復(fù)雜系統(tǒng)全壽命周期中必須面對的客觀問題。如果解決不當(dāng),其不僅帶來大量研制經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi),同時(shí)還將導(dǎo)致系統(tǒng)從根本上喪失使用能力。

系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)主要包括:系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)電磁兼容試驗(yàn)技術(shù)。設(shè)計(jì)技術(shù)包括:電磁兼容仿真、分析、預(yù)測、評估、優(yōu)化、設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)方法、工程控制等技術(shù)和過程;試驗(yàn)技術(shù)包括:試驗(yàn)規(guī)范制定、標(biāo)準(zhǔn)制定、項(xiàng)目選擇、實(shí)施方法、場地建設(shè)、誤差處理等技術(shù)和過程。

三．電磁干擾的危害

強(qiáng)的電磁場會對人們的健康帶來一定的危害。多年來各國學(xué)者對此進(jìn)行了長期、深入、艱苦的研究工作。研究的結(jié)論是，無論工頻還是射頻電磁場，當(dāng)超過一定強(qiáng)度時(shí)，對人體健康都是有害的。關(guān)鍵是危害的性質(zhì)、程度與后果對電磁場強(qiáng)之間的關(guān)系。

相對較弱的電磁干擾對設(shè)備或系統(tǒng)造成的惡性電磁干擾事故是觸目驚心的?？膳e出20 世紀(jì)70 年代的兩個(gè)例子：美國一煉鋼廠曾經(jīng)因?yàn)榭刂铺燔嚨碾娐繁桓蓴_而造成整個(gè)鋼水包的鋼水完全傾倒在車間地面上的事故；一個(gè)配載假肢的騎摩托車人，當(dāng)行車至高壓電力線下時(shí)，由于假肢的控制電路受到干擾而造成車毀人亡的事故。

圖 1 示出了殘疾人用的電動輪椅在未采取抗干擾措施之前暴露于20V/m 電場強(qiáng)度下，其工作出現(xiàn)的反?，F(xiàn)象。測試時(shí)輪椅工作在常用狀態(tài)（30r/min）。由圖可見，當(dāng)加以不同頻率的電磁輻射時(shí)，其工作失控，轉(zhuǎn)速在 0～100r/min 之間變化，干擾頻率從100MHz～700MHz。我們知道，這些頻率被電視廣播、調(diào)頻廣播以及移動通信所占用。

還有許多情況，電磁干擾造成的事故也可能是惡性的。例如：電磁輻射可能干擾電爆裝置，使其誤引爆。美國土星火箭上大約使用了150個(gè)電爆裝置；一架飛機(jī)使用的電爆裝置也在百個(gè)以上；航天飛機(jī)上大約有500個(gè)電爆裝置。可見這一問題的嚴(yán)重性。

我們都知道，在民用飛機(jī)座艙內(nèi)不允許使用移動通信手機(jī)或游戲機(jī)之類的數(shù)字型電器。這是由于這些設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾不僅可以通過機(jī)內(nèi)電纜耦合到機(jī)的敏感設(shè)備上，更嚴(yán)重的是，電磁輻射騷擾可能通過機(jī)艙窗戶向機(jī)外輻射。而在機(jī)身上存在有大量的天線與傳感器，可能直接接收電磁騷擾輻射。

四．生活中的電磁兼容

電磁兼容是指器件在工作的過程中即不干擾其它電器，同時(shí)也不被其它電器所干擾。有電磁兼容問題意味著有電磁之間的相互干擾問題。機(jī)電一體化的大時(shí)代背景下，每一個(gè)電器元件的核心都是電路板，也就是PCB板。電路板的板間是存在干擾的。在設(shè)計(jì)板子的過程中應(yīng)該考慮到這個(gè)問題，一般板子不能太大，其頻率也不能太高，頻率如果過高就不能將電氣元件當(dāng)成理想的集總電氣元件使用，要考慮它在高頻條件下的性質(zhì)。比如是電腦一般都是有兩個(gè)頻率的。這些都是與電磁干擾相關(guān)聯(lián)的考慮。

另一個(gè)與生活息息相關(guān)的東西就是手機(jī)。手機(jī)實(shí)際上是“蜂窩”電話。接收手機(jī)信號的是分布在各處的手機(jī)機(jī)站，手機(jī)發(fā)出的信號會通過附近的機(jī)站被發(fā)送出去。當(dāng)我們在長途行駛的車上打電話時(shí)，偶爾會出現(xiàn)掉線的情況。這實(shí)際是我們在車輛行駛的過程中離一個(gè)正在通信著的機(jī)站越來越遠(yuǎn)，而距離另外一個(gè)機(jī)站越來越近，這時(shí)我們的手機(jī)就會選擇切換機(jī)站。如果我們手機(jī)從一個(gè)機(jī)站脫離，而另一個(gè)機(jī)站滿負(fù)荷而無法接入，就會出現(xiàn)掉線的情況。在我們的生活中，我們還會遇到許多相類似的問題。我們通常都習(xí)以為常。但其實(shí)只要我們仔細(xì)的思考，我們就會發(fā)現(xiàn)電磁干擾和電磁兼容在我們的生活中處處存在。

五．解決電磁兼容的實(shí)施辦法

電磁兼容的實(shí)施性方法包含了組織措施與技術(shù)措施兩個(gè)方面。

技術(shù)上有合適的接地，合理的布線，屏蔽。濾波，電氣隔離，限幅，續(xù)流，計(jì)算機(jī)軟硬件措施等。組織上有具有一定電磁兼容能力的元器件，標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，頻譜管理，空間分離，時(shí)間分隔等。

接地

接地是電子設(shè)備的一個(gè)很重要問題。接地目的有三個(gè)：

（1）接地使整個(gè)電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個(gè)公共的參考零電位，保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地干作。

（2）防止外界電磁場的干擾。機(jī)殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)殼上的大量電荷通過大地泄放，否則這些電荷形成的高壓可能引起設(shè)備內(nèi)部的火花放電而造成干擾。另外，對于電路的屏蔽體，若選擇合適的接地，也可獲得良好的屏蔽效果。

（3）保證安全工作。當(dāng)發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時(shí)，可避免電子設(shè)備的毀壞；當(dāng)工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機(jī)殼相通時(shí)，可避免操作人員的觸電事故發(fā)生。此外，很多醫(yī)療設(shè)備都與病人的人體直接相連，當(dāng)機(jī)殼帶有110V或220V電壓時(shí)，將發(fā)生致命危險(xiǎn)。

因此，接地是抑制噪聲防止干擾的主要方法。接地可以理解為一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面，是電路或系統(tǒng)的基準(zhǔn)電位，但不一定為大地電位。為了防止雷擊可能造成的損壞和工作人員的人身安全，電子設(shè)備的機(jī)殼和機(jī)房的金屬構(gòu)件等，必須與大地相連接，而且接地電阻一般要很小，不能超過規(guī)定值。

電路的接地方式基本上有三類，即單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地。單點(diǎn)接地是指在一個(gè)線路中，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)。其它各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上。多點(diǎn)接地是指某一個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長度最短。接地平面，可以是設(shè)備的底板，也可以是貫通整個(gè)系統(tǒng)的地導(dǎo)線，在比較大的系統(tǒng)中，還可以是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架等等。混合接地是將那些只需高頻接地點(diǎn)，利用旁路電容和接地平面連接起來。但應(yīng)盡量防止出現(xiàn)旁路電容和引線電感構(gòu)成的諧振現(xiàn)象。

屏蔽

屏蔽就是對兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)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(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴(kuò)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?yàn)槠帘误w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。

屏蔽體材料選擇的原則是：

（1）當(dāng)干擾電磁場的頻率較高時(shí)，利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達(dá)到屏蔽的效果。

（2）當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時(shí)，要采用高導(dǎo)磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。

（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(shí)，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

濾波

濾波是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平，因?yàn)楦蓴_頻譜成份不網(wǎng)于有用信號的頻率，濾波器對于這些與有用信號頻率不同的成份有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。所以，采用濾波網(wǎng)絡(luò)無論是抑制干擾源和消除干擾耦合，或是增強(qiáng)接收設(shè)備的抗干擾能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦網(wǎng)絡(luò)能把電路與電源隔離開，消除電路之間的耦合，并避免干擾信號進(jìn)入電路。對高頻電路可采用兩個(gè)電容器和一個(gè)電感器（高頻扼流圈）組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多，選擇適當(dāng)?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。

正確選用無源元件

實(shí)用的無源元件并不是“理想”的，其特性與理想的特性是有差異的。實(shí)用的元件本身可能就是一個(gè)干擾源，因此正確選用無源元件非常重要。有時(shí)也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。

電路技術(shù)

有時(shí)候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結(jié)合屏蔽，采取平衡措施等電路技術(shù)。平衡電路是指雙線電路中的兩根導(dǎo)線與連接到這兩根導(dǎo)線的所有電路，對地或?qū)ζ渌鼘?dǎo)線都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導(dǎo)線所檢拾到的干擾信號相等。這時(shí)的干擾噪聲是一個(gè)共態(tài)信號，可在負(fù)載上自行消失。另外，還可采用其它一些電路技術(shù)，例如接點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，整形電路，積分電路和選通電路等等?？傊?，采用電路技術(shù)也是抑制和防止干擾的重要措施。

六．結(jié)語

從電磁兼容領(lǐng)域來看，無論從理論研究、實(shí)驗(yàn)室水平、標(biāo)準(zhǔn)化工作等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國當(dāng)前還處在一個(gè)較低的水平。但是無論從國家安全還是保護(hù)人身安全與健康，保護(hù)環(huán)境來看，電磁兼容都起著相當(dāng)重要的作用；而且它又是一個(gè)創(chuàng)新力度較強(qiáng)的學(xué)科，所以還需要我們這一代人的努力學(xué)習(xí)與創(chuàng)造，發(fā)展我國乃至世界的電磁兼容水平。