第一篇：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?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。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。

第二篇：電磁兼容技術(shù)及應(yīng)用

電磁兼容技術(shù)及應(yīng)用

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關(guān)的各項技術(shù)，通過對接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說明產(chǎn)品如何實現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對實例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說明實際測試中的處理

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關(guān)的各項技術(shù)，通過對接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說明產(chǎn)品如何實現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對實例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說明實際測試中的處理方法，從干擾源、耦合路徑、敏感源方面逐步分析驗證，提高產(chǎn)品可靠性。

關(guān)鍵詞：電磁兼容 接地 屏蔽 濾波

目前，電磁兼容技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為專門的針對電子產(chǎn)品抗電磁干擾和電磁輻射的技術(shù)，成為考察電子產(chǎn)品的安全可靠性的一個重要指標，覆蓋所有電子產(chǎn)品。

各個電子設(shè)備在同一空間工作時，會在其周圍產(chǎn)生一定強度的電磁場，這些電磁場通過一定的途徑（輻射、傳導(dǎo)）耦合給其他的電子設(shè)備，影響其他設(shè)備的正常工作，可能使通訊出錯或者系統(tǒng)死機等，設(shè)備間相互干擾相互影響，這種影響不僅僅存在設(shè)備間，同時也存在元件與元件之間，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間。甚至存在與集成芯片內(nèi)部。

電磁兼容技術(shù)主要包括接地、濾波、屏蔽技術(shù)等，在特定場合需要注意的是不一樣的，A、在結(jié)構(gòu)方面，需要注意屏蔽和接地，B、在線纜方面注意接地和濾波，C、在PCB設(shè)計方面，需要注意信號布局布線、濾波等。

一、電磁兼容技術(shù)

首先從構(gòu)成電磁干擾的三要素入手，即干擾源、敏感源、耦合路徑，★干擾源是產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備，通過電纜、空間輻射等耦合路徑影響干擾敏感源設(shè)備。高頻電壓/電流是產(chǎn)生干擾的根源，電磁能量在設(shè)備之間傳播有兩種方式：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，傳導(dǎo)發(fā)射是

以導(dǎo)線為媒體，以電流為現(xiàn)象，輻射發(fā)射是以空間輻射為媒體，以電磁波為現(xiàn)象。常見干擾源有雷電、無線通訊、脈沖電路、靜電、感性負載通斷、天線、電纜導(dǎo)線等。任何電路都可能成為敏感源，數(shù)字電路抗干擾性較好，但是風險大，大的脈沖尖峰可能是數(shù)字電路誤動作，音頻模擬電路對射頻信號敏感?！锺詈下窂椒譃榭臻g耦合和傳導(dǎo)性耦合，空間耦合包括互感耦合、電容耦合、天線輻射，傳導(dǎo)性耦合包括地線和電源線上的傳導(dǎo)。

電磁兼容設(shè)計主要包括接地設(shè)計、屏蔽設(shè)計、濾波設(shè)計方面的知識。地線分為安全地、交流地、直流地、數(shù)字地、模擬地、機殼地、防雷地等，※地線從電壓概念說是提供一個等電位體，從電流概念上說是提供一個電流通路。地線阻抗決定了線路的抗干擾性，其中導(dǎo)線阻抗決定了地線的電位差，回路阻抗決定了實際的地線電流，地環(huán)路的存在是電路受干擾的主要原因，減小地環(huán)路的面積，降低對線路的影響，使用屏蔽線或同軸電纜都可能減小信號回路的面積，從而達到降低干擾的影響。地線電流總是走地線阻抗比較小的路徑，高頻低頻時線路的阻抗是不一樣的，可以根據(jù)需要設(shè)計信號路徑。多層板比雙層板的抗干擾性要好，因為多層板有專門的地層和電源層，保證每個信號回路都具有最小的信號回路面積，如果是雙層板，最好鋪地線網(wǎng)格，來保證最小的回路面積。

單端接地是為了降低電場對設(shè)備的影響，兩端接地是降低磁場對設(shè)備的影響，兩端接地形成磁場環(huán)路，外界磁場在原來信號與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is，Is也會感應(yīng)出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導(dǎo)致總磁場減小，減小了干擾。

屏蔽技術(shù)，主要是應(yīng)用在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上的，也有對線路關(guān)鍵電路進行屏蔽的，如時鐘電路、CPU等?？疾煜到y(tǒng)的屏蔽效能可以利用靜電測試，如果系統(tǒng)屏蔽做的好，靜電會沿著屏蔽體進行泄放，不會對內(nèi)部線路造成影響。良好的電磁屏蔽的關(guān)鍵因素是屏蔽體的導(dǎo)線連續(xù)性，如果必須開孔引導(dǎo)線，采用屏蔽電纜，屏蔽層一定要采用360度環(huán)接方式進行接地，保證屏蔽的完整性。根據(jù)不同屏蔽層傳輸阻抗的頻率特性和信號工作頻率，來選擇屏蔽電纜。

濾波包括電源線濾波與信號濾波。電纜是一個很好的天線，有時候即使屏蔽做的很好，仍然不能通過輻射發(fā)射和輻射敏感度的試驗，這是因為電纜產(chǎn)生的輻射遠高于線路板本身及機箱屏蔽不完整發(fā)生泄漏所產(chǎn)生的輻射。解決這種問題的一個方法是在電纜的端口處安裝濾波器，將干擾電流濾除掉。根據(jù)干擾的頻率選擇濾波器的截止頻率，才能有效的濾除干擾。一個系統(tǒng)使用了二階LC低通濾波器，做輻射試驗還是過不去，將前級電容去掉，輻射發(fā)射就不超標了，說明了需要降低截止頻率才能濾除一部分干擾，增加濾波器的級數(shù)增加了曲線的陡度，提高了在工作頻率內(nèi)的濾波性能，并不能將更低頻率的干擾濾除。濾波電容引線要短，可以采用“V”形接法，減小高頻時的回路阻抗，也可以在引線上增加安裝磁珠，加大了引線上的電感，增強了濾波效果。薄膜電容的電阻成分大，應(yīng)采用陶瓷電容來進行濾波，陶瓷電容的阻抗特性好。

電磁兼容技術(shù)應(yīng)貫穿產(chǎn)品研發(fā)始終，包括產(chǎn)品的概要設(shè)計、詳細設(shè)計、原理圖印制板設(shè)計、結(jié)構(gòu)、組裝調(diào)試等每個環(huán)節(jié)，都應(yīng)該考慮電磁兼容設(shè)計，概要設(shè)計中需要調(diào)研產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境，分析現(xiàn)場干擾類型，評估干擾風險，詳細設(shè)計中需要針對具體的干擾，采取相應(yīng)的對策，需要全面設(shè)計。原理圖印制板圖設(shè)計需要將各項措施體現(xiàn)在原理圖中，必要時進行仿真，印制板圖設(shè)計時需要按照模塊化設(shè)計，注意布局布線，敏感電路的電磁兼容防護。結(jié)構(gòu)也是電磁兼容設(shè)計中主要的一部分，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)對靜電、群脈沖、輻射等有很大的關(guān)系，結(jié)構(gòu)要求具有良好的屏蔽性和接地。裝配調(diào)試環(huán)節(jié)需要注意信號完整性，保證接地的連續(xù)性，注意面板接觸問題，在測試環(huán)節(jié)根據(jù)遇到的實際情況，采取相應(yīng)的措施。

二、電磁兼容實例應(yīng)用分析

學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)的整體目標是系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電磁兼容方面的知識，通過學(xué)習(xí)電磁兼容設(shè)計理論，使這些方法、規(guī)則、措施等融入實際工作中，來保證產(chǎn)品盡可能可靠。

1、接地問題

實例一：某系統(tǒng)設(shè)備在做422通訊串口的射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)測試，采用雙絞屏蔽線，開始采用的是單端接地，測試時出現(xiàn)的誤碼率高，幾乎沒有正確的數(shù)據(jù)，后來采用雙端可靠接地，通訊正常。

實例二：某系統(tǒng)設(shè)備在做視頻鼠標線的射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)的試驗時，在較低頻段（3M以下）時顯示器有波紋，上下閃動，后來將視頻線的顯示器側(cè)可靠接地，干擾明顯降低，幾乎不影響顯示。

分析：這兩種現(xiàn)象都是在做射頻場的感應(yīng)傳導(dǎo)試驗時出現(xiàn)的，射頻場的感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度試驗實質(zhì)是：設(shè)備引線變成被動天線，接受射頻場的感應(yīng)，變成傳導(dǎo)干擾入侵設(shè)備內(nèi)部，最終以射頻電壓電流形成的近場電磁場影響設(shè)備工作，以低頻磁場為主。

雙絞線能夠有效地抑制磁場干擾，這不僅是因為雙絞線的兩根線之間具有很小的回路面積，而且因為雙絞線的每兩個相鄰的回路上感應(yīng)出的電流具有相反的方向，因此相互抵銷。雙絞線的絞節(jié)越密，則效果越明顯。

屏蔽層兩端接地時，外界磁場在原來信號與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is，Is也會感應(yīng)出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導(dǎo)致總磁場減小，減小了干擾。

2、屏蔽問題

實例三：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。

實例四：某系統(tǒng)試驗，用普通機柜，系統(tǒng)很敏感，對機柜引出線（通訊線）進行群脈沖試驗，采用耦合夾耦合方式，干擾一加上去，系統(tǒng)就不正常，在通訊線兩端增加磁環(huán)，效果不明顯，后來沒有辦法了，更換了屏蔽機柜，進行試驗，有明顯效果，做幾輪后，系統(tǒng)才會出現(xiàn)倒機想象，在通訊線進機柜處增加安裝磁環(huán)后，系統(tǒng)工作正常，幾輪試驗后，沒有出現(xiàn)倒機現(xiàn)象，系統(tǒng)工作都正常。

分析：現(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、磁環(huán)的作用

實例五：對一個機箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)做群脈沖實驗，機箱內(nèi)含有控制板、采集板、驅(qū)動板等，采集線、驅(qū)動線出機柜，需要做信號線群脈沖實驗，當干擾施加在采集線上時，所有的采集板上指示燈都閃爍，對采集回路進行分析，采集輸入有光電隔離器件，采集回線為動態(tài)的12V輸出，當干擾施加時，可能造成采集回線上的電壓失真，造成指示燈閃爍，找了一個閉合磁環(huán)，安裝在采集回線上，進行實驗，在某一極性下指示燈閃爍，說明磁環(huán)有作用，然后根據(jù)其阻抗特性，繞制2圈，實驗效果不明顯，后來試驗一下繞制3圈，結(jié)果，采集指示燈顯示正常，多次試驗，系統(tǒng)均正常。

分析：磁環(huán)對群脈沖干擾有很好的抑制作用，根據(jù)實際情況安裝在通訊線的兩端或一端，磁環(huán)有不同的阻抗特性，對干擾信號進行頻率分析，設(shè)計磁環(huán)的截止頻率正好落在干擾信號頻率附近，使磁環(huán)體現(xiàn)較大的阻抗性，來抑制干擾。

磁環(huán)的圈數(shù)影響磁環(huán)的阻抗特性，圈數(shù)越多，阻抗特性曲線向低頻率方向移動，即較低頻率下的阻抗越大，若此頻率比較接近干擾頻率時，就能起到很好的抑制干擾的作用。

電磁兼容技術(shù)融入電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計中，可以提高產(chǎn)品的安全可靠性，如果在實際測試中，某一方面存在缺陷，可以從電磁干擾的方式上入手進行一步一步測試，電磁干擾有兩種形式：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，從各自的耦合路徑進行查找。一個系統(tǒng)指標超標，可以先從輻射發(fā)射上解決，設(shè)備是否屏蔽良好，機殼上孔用導(dǎo)電布封住，導(dǎo)電布要與機殼良好接觸，再進行試驗，如果還超標，那就是干擾主要是傳導(dǎo)發(fā)射引起的，在設(shè)備機殼出口處安裝信號濾波器和電源濾波器，進行試驗，如果還超標，那就是干擾是通過電纜輻射和傳導(dǎo)發(fā)射出來，通過對屏蔽層的接地，減小地環(huán)路等措施必定能查找到原因并解決。

三、結(jié)語

產(chǎn)品需要逐步更新完善，才能達到一定的安全可靠，電磁兼容技術(shù)需要不斷的積累，才能保證產(chǎn)品的安全可靠，產(chǎn)品應(yīng)用場合不同，遇到的電磁干擾有所不同，產(chǎn)品的性能也不同，需要根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境，分析干擾源，查找耦合路徑，明確敏感源，對干擾源采取隔離措施，切斷耦合路徑或者疏導(dǎo)干擾，對敏感源采取屏蔽、濾波等措施，保證產(chǎn)品安全可靠工作。

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)計實際上就是針對電子產(chǎn)品中產(chǎn)生的電磁干擾進行優(yōu)化設(shè)計，使之能成為符合各國或地區(qū)電磁兼容性標準的產(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。

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)計方法 費效比的綜合考慮是電磁兼容性設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。

5、電磁兼容性測量和試驗技術(shù)

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

6、電磁兼容標準和工程管理

電磁兼容性標準時電磁兼容件設(shè)計和試驗的依據(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)計的的基礎(chǔ)。

8、電磁脈沖及其防護

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

4、電磁兼容設(shè)計方法：

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準和規(guī)范進行設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計制造。

3、系統(tǒng)法

系統(tǒng)法是利用計算機軟件對某一特定系統(tǒng)的設(shè)計方案進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，當電源開關(guān)管V1由飽和導(dǎo)通到截止關(guān)斷時會產(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，如不采取保護措施，反電動勢一般都會把電源開關(guān)管擊穿，同時反電動勢產(chǎn)生的阻尼振蕩還會產(chǎn)生很強的電磁輻射，不但對機器本身造成嚴重干擾，對機器周邊環(huán)境也會產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。

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，任何一個電流回路都可以看成是一個環(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，但通過對電路進行合理設(shè)計，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，每個有源器件獨立供電，或單獨用一個儲能濾波電容供電(充滿電的電容可以看成是一個獨立電源)，防止各電路中的有源器件(放大器)通過電源線和地線產(chǎn)生串擾；把電源引線的地和信號源的地嚴格分開，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，這相當于雙回路，干擾信號也會互相抵消，屏蔽效果非常顯著；機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)計的初步階段,及在產(chǎn)品第一論開始設(shè)計時，并沒有考慮EMC方面的問題，等到產(chǎn)品功能調(diào)試完成，樣子出來后進行EMC測試時，才發(fā)現(xiàn)EMC問題的存在，于是通過采用各種臨時措施使產(chǎn)品通過EMC測試。用這種方法即使使產(chǎn)品最終達到標準規(guī)定的EMC要求，常常也會因要進行較大的改動，導(dǎo)致較高的成本。如果是因為屏蔽問題往往會涉及結(jié)構(gòu)模具改動，如果因為接口濾波問題就會對產(chǎn)品原理圖進行改動，同時導(dǎo)致PCB的重新設(shè)計，還有可能會因為系統(tǒng)接地問題，那就會對整個產(chǎn)品系統(tǒng)重新做調(diào)整，重新設(shè)計。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，同時研發(fā)費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)品進行的測試修補的方法，往往會導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品不能及時取得認證而上市。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)計階段。這個階段，企業(yè)一般已經(jīng)有了一定EMC的技術(shù)，并有時還會有專職的EMC工程師負責EMC工作，與其它開發(fā)人員一起在產(chǎn)品功能設(shè)計的同時，考慮EMC問題，如產(chǎn)品設(shè)計時會考慮濾波，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)計的基本方法，甚至有些企業(yè)會將EMC設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)的流程結(jié)合在一起。能從設(shè)計流程的早期階段就導(dǎo)入一定的EMC設(shè)計策略,從產(chǎn)品設(shè)計源頭考慮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，處于這個階段的EMC設(shè)計方法，也有很多局限性，具體表現(xiàn)在：

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

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

c.設(shè)計太理論化，而且各個部分的設(shè)計相對分散。如，各個EMC性能非常好的模塊組合在一起不一定是一個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，很容易引起爭論。其實，這階段還是屬于技術(shù)應(yīng)用的混濁狀態(tài)，縱然設(shè)計人員已經(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)）都處在這個狀態(tài)中。

3、方法論階段，將1，2階段的整改和設(shè)計技術(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?？梢赃\用這個方法論輸出詳細、系統(tǒng)的分析報告，分析有利有節(jié)。不但有充分的理論依據(jù)還緊密與產(chǎn)品的特點結(jié)合在一起。如果說上一階段的EMC設(shè)計是從技術(shù)本身出發(fā)的，那么這個階段強調(diào)產(chǎn)品的本身，并實現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品緊密結(jié)合。本書

所述的“產(chǎn)品EMC設(shè)計風險評估法”EMC設(shè)計技術(shù)發(fā)展到這個階段的產(chǎn)物，它看上去似乎脫離的EMC技術(shù)本身，實質(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)計人員要很好的運用仿真軟件，建立一種符合產(chǎn)品實際情況的模型為產(chǎn)品設(shè)計服務(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)計技術(shù)發(fā)展的最高階段，仿真軟件實現(xiàn)了方法論的電腦輔助自動化設(shè)計，大大減輕人工的投入，這是EMC設(shè)計技術(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)并無嚴格管制電子產(chǎn)品的電磁干擾（EMI）﹐但由于歐美各國多已實施電磁干擾的要求﹐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﹐因無法通過EMI測試﹐而使設(shè)計工程師花費許多時間和精力投入EMI的修改﹐由于屬于事后的補救﹐往往投入許多時間與金錢﹐甚而影響了產(chǎn)品上市的時機

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)計之初便加以考慮﹐則可以節(jié)省事后再投入許多時間與金錢。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)計工程師及EMI工程師是非常重要的。

事實上﹐我們?nèi)绻袳MI當做一種疾病﹐當然平時的預(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時。故在EMI的問題上﹐常常看到一個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﹐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)驗談。而后亦聽到許多EMI工程師談到類似的經(jīng)驗。本文中將舉出實際的例子﹐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,當然從對策上而言﹐每一個產(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?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

并不準備探討一些理論計算或公式推演﹐將從實務(wù)上說明。

當一個產(chǎn)品無法通過EMI測試﹐首先就要有一個觀念﹐找出無法通過的問題點﹐此時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一次﹐甚而多次確認。這是因為造成EMI的問題往往是錯綜復(fù)雜﹐并非單一點所造成。故反復(fù)的做確認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﹐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﹐許多資深EMI工程師在其對策處理時﹐大部份的時間都在重復(fù)這些步驟與判斷。筆者要再次強調(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)驗判斷﹐有時反而會花費更多的時間和精力。

■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。

（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﹐當我們發(fā)現(xiàn)無法通過測試時﹐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﹐此時我們知道在EUT面對天線的這一面輻射最強﹐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﹐以確定噪聲確實是由EUT所產(chǎn)生。曾見測試Monitor一直無法解決某一點的干擾﹐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板內(nèi)的噪聲輻射出來。事實上﹐仔細分析造成EMI的關(guān)鍵﹐我們可以用一個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﹐因為這一部份在電路板布線（Layout)時就須仔細考慮﹐若板子已完成則此時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）機器外部連接之電纜成為輻射天線

由于機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。在解決這個問題前必須要做一些判斷﹐否則很容易疏忽而浪費時間。（a）噪聲是由機器內(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。此時必須做的一個步驟是將線靠近機器（不須直接連接）看噪聲是否會存在﹐若噪聲并沒有升高﹐則可確實判定由機器內(nèi)部產(chǎn)生﹐若將電纜靠近而干擾噪聲馬上升高﹐由此時請參考（b）的說明。

（b）噪聲是由機器內(nèi)部耦合到電纜線上﹐而使電纜成為輻射天線。

這一點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﹐而是機器本身的噪聲能量相當大﹐一旦有天線靠近則立刻會耦合至天線而輻射出來。在實際測試中﹐我們發(fā)現(xiàn)許多通訊產(chǎn)品有這類情形發(fā)生﹐此時若單純用Core或Bead去處理﹐并不能真正的解決問題。

（2）機器內(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﹐此種情形當外部電纜都取下﹐而僅剩電路板時﹐在頻譜儀上可看見噪聲依然存在﹐此時可用探棒測量電路板噪聲最強的地方﹐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本身在運作時產(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﹐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﹐當然若情況允許﹐將整個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﹐當有了適當?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）判斷﹐對于200MHz以上的噪聲﹐由于此時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)生輻射時如何解決﹐一般皆不好處理﹐通常先想辦法使機器內(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﹐有時也會有很好的效果。

由這一點我們可知道﹐除了要使可冊產(chǎn)生輻射噪聲的組件遠離I/O Port外﹐其也須盡量遠離電源線及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）

依前三項方式大略找了一下問題后﹐我們必須再做一些檢查﹐因為透過這些檢查﹐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﹐有時將松掉的螺絲上緊﹐可加強電纜線的屏蔽效果。另外可檢查看看機器外接的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﹐以增加其和機器接頭的密合度﹐這一點也是實測上很容易被疏忽﹐而會誤判機器的EMI為何每次測時好時壞﹐或花許多時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準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)計要求正常工作。若再擴展到電磁場對生態(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、計算機、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理和電磁干擾防護技術(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, 同時成功地接收到電磁波,用實驗證實了電磁波的存在, 從此開始了對電磁干擾問題的實驗研究。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,其不僅帶來大量研制經(jīng)費的浪費,同時還將導(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)計技術(shù)和系統(tǒng)電磁兼容試驗技術(shù)。設(shè)計技術(shù)包括:電磁兼容仿真、分析、預(yù)測、評估、優(yōu)化、設(shè)計規(guī)范、設(shè)計方法、工程控制等技術(shù)和過程;試驗技術(shù)包括:試驗規(guī)范制定、標準制定、項目選擇、實施方法、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，當超過一定強度時，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。可舉出20 世紀70 年代的兩個例子：美國一煉鋼廠曾經(jīng)因為控制天車的電路被干擾而造成整個鋼水包的鋼水完全傾倒在車間地面上的事故；一個配載假肢的騎摩托車人，當行車至高壓電力線下時，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 電場強度下，其工作出現(xiàn)的反常現(xiàn)象。測試時輪椅工作在常用狀態(tài)（30r/min）。由圖可見，當加以不同頻率的電磁輻射時，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個電爆裝置；一架飛機使用的電爆裝置也在百個以上；航天飛機上大約有500個電爆裝置。可見這一問題的嚴重性。

我們都知道，在民用飛機座艙內(nèi)不允許使用移動通信手機或游戲機之類的數(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內(nèi)電纜耦合到機的敏感設(shè)備上，更嚴重的是，電磁輻射騷擾可能通過機艙窗戶向機外輻射。而在機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。機電一體化的大時代背景下，每一個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)計板子的過程中應(yīng)該考慮到這個問題，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頻率的。這些都是與電磁干擾相關(guān)聯(lián)的考慮。

另一個與生活息息相關(guān)的東西就是手機。手機實際上是“蜂窩”電話。接收手機信號的是分布在各處的手機機站，手機發(fā)出的信號會通過附近的機站被發(fā)送出去。當我們在長途行駛的車上打電話時，偶爾會出現(xiàn)掉線的情況。這實際是我們在車輛行駛的過程中離一個正在通信著的機站越來越遠，而距離另外一個機站越來越近，這時我們的手機就會選擇切換機站。如果我們手機從一個機站脫離，而另一個機站滿負荷而無法接入，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。但其實只要我們仔細的思考，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．解決電磁兼容的實施辦法

電磁兼容的實施性方法包含了組織措施與技術(shù)措施兩個方面。

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，計算機軟硬件措施等。組織上有具有一定電磁兼容能力的元器件，標準、規(guī)范，頻譜管理，空間分離，時間分隔等。

接地

接地是電子設(shè)備的一個很重要問題。接地目的有三個：

（1）接地使整個電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位，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。機殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機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。當發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時，可避免電子設(shè)備的毀壞；當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殼相通時，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，當機殼帶有110V或220V電壓時，將發(fā)生致命危險。

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等電位點或等電位面，是電路或系統(tǒng)的基準電位，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)備的機殼和機房的金屬構(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，即單點接地、多點接地和混合接地。單點接地是指在一個線路中，只有一個物理點被定義為接地參考點。其它各個需要接地的點都直接接到這一點上。多點接地是指某一個系統(tǒng)中各個接地點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?；旌辖拥厥菍⒛切┲恍韪哳l接地點，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。

屏蔽體材料選擇的原則是：

（1）當干擾電磁場的頻率較高時，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，從而達到屏蔽的效果。

（2）當干擾電磁波的頻率較低時，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，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重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平，因為干擾頻譜成份不網(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，并避免干擾信號進入電路。對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器（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?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。

正確選用無源元件

實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。實用的元件本身可能就是一個干擾源，因此正確選用無源元件非常重要。有時也可以利用元件具有的特性進行抑制和防止干擾。

電路技術(shù)

有時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。這時的干擾噪聲是一個共態(tài)信號，可在負載上自行消失。另外，還可采用其它一些電路技術(shù)，例如接點網(wǎng)絡(luò)，整形電路，積分電路和選通電路等等?？傊捎秒娐芳夹g(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、實驗室水平、標準化工作等方面與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國當前還處在一個較低的水平。但是無論從國家安全還是保護人身安全與健康，保護環(huán)境來看，電磁兼容都起著相當重要的作用；而且它又是一個創(chuàng)新力度較強的學(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。