（信息与通信工程专业论文）夏新gsm手机电磁兼容测试研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 垂色i i 日期：p u 午年月2 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位沦文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名： 垒垒 室 导师签名： 粒 日期：少d 绎阴p 日 摘要 本文结合夏新电子股份有限公司所生产的g s m 手机产品，对电磁兼容测 试的若干问题进行研究，提出系统的阐述。首先介绍了电磁兼容标准的发展 过程和意义并对夏新电子产品涉及电磁兼容的国际、围内标准进行探讨，然 后介绍了电磁兼容的基本原理、最重要的测试场地( 电波暗室和屏蔽室) 和 测试仪器( 人工电源网络和e m i 接收机) ，深入地研究了夏新公司的g s m 手 机的电磁兼容测试问题。 电磁兼容( e m c ) 指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功 能的共存状态，即要求在同电磁环境中的卜述猝种设备都能月。常工作中互 不干扰，达到“兼容”状态。要获得电磁兼容的理想结果，需要从两个方面 来对电气电子设备的电磁特性提出要求：降低电磁骚扰：即要求设备向 外界产生的电磁骚扰必须低于某极限值；提高设备抗电磁骚扰的能力。 当前，伴随着电气电子设备的大量使用，儿乎所有设备所处的工作环境都 充满了电磁骚扰；为了保证各种设备能共处同一环境而又能互不干扰地正常 工作，按照相关电磁兼容标准进行测试是达到这个目的的唯一有效途径。 随着通信技术的迅速发展，数字蜂窝通信系统在我国移动通信领域得到 了广泛应用，但其e m c 问题也日益突出。从我国通信行业的实际出发，针对 数字蜂窝通信系统的移动台及其辅助设备的e m c 性，由信息产业部电信研究 院提出，信息，。：业部通信计量中心起草了相关g s m 和c d m a 的电磁兼容性标 准，由信息产业部发布实施，要求手机只有通过该标准，才能在中国销售。 同时，信息技术类产品也已经强制3 c 认汪，电磁兼容件作为其中必须通过 的测试要求，成为产品上市的质量保证。 针对这种要求，夏新电子股份有限公司决定按照相关标准建立自己的手 机和信息技术产品电磁兼容预测试系统，以便在手机和信息产品研制过程中 检测和控制其电磁兼容性，为最后产品次性通过国家标准电磁兼容实验室 的认证做准备。 火键词：电磁兼容、电波暗室、屏蔽窒、e m i 接收机、人r 电源网络、( j s m 手机 a b s t r a c t i nt h ed i s s e r t a t i o n ，t h et e s to fe m c ，f o rt h ep m d u c t so fa m o ie 1 e c t r o n i c c o r p o r a t i o ni 。i m i t e ds p e c i a l l yg s mm o b i l ep h o n e ，w i l l b ed i s c u s s e d i tm a i n l y f o c u s e so nm et e s ts i t e ( a n e c h o i cc h a m b e ra n ds h i e l dr o o m ) ，e cr e g u l a t i o no f i n t e m a i i o n a la 1 1 dc i v i l ( r e l a t i n gt om ep r o d u c t so fa m o i ) ，m et h e o r yo fe m c c o m p a l i b i l i t y ，t e s t e r ( m a n u a lp o w e rn e ta n de m ir e c e i v e r ) ，w h a t sm o r e ，w i l ls m d y t h ee m ct e s tm e m o da b o u tm eg s mm o b i l ep h o n eo f a m o ic o m p a n y e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y ( e m c ) i sas c i e n c e ，w h i c hi su s e dt os t u d yt h e c o m p a t i b i l i t yo fe l e c t r i c a l a n de l e c t r o n i cd e v i c e sa n ds y s t e m sw i t h i nt h ec o m m o n e l e c t r o m a g n e t i ce n v i r o m e n tw i t h o u tad e g r a d a t i o no fp e r f b m l a j l c e i ti so b v i o u st o g a i nm ep e r f e c tr e s u l t ，t w or e q u e s tw i l lb et h o u g h t ，o n es i d e ，i td e s c e n d sm e1 e v e lo f c l c c i r o m a g n e t i s md i s t u r b a n c e t h ed i s t u r b a n c ew h i c hi sb r o u g h tb yc h ee q u i p m e n t ， w i l lb eu n d e rm e1 i m i t e dp o i n t o nt h eo m e rh a n d ，i tn e e dt oi m p r o v et h ec 印a c i t yo f i m m u n i t yt oad i s t u r b a n c e f o rt h em o m e n t ，w i t ht h ei n c r e a s i n gn 啪b e ro fe l e c t r i c a l a n de l e c t r o n i cp r o d u c t se n t e r i n gt h em a r k e t ，a 1 1e q u i p m e n t sa l m o s tp e r f o 舯o nt h e e n v i r o m e mf u l lo fe l e c t r o m a g n e t i cd i s t u r b a n c e i no r d e rt oa s s u r et h ee q u i p m e n t s o p e r a t ew i t h i nt 1 1 ec o m m o np l a c ew i m o u td i s t u r b i n ge a c ho m e r ，i ti so n l yw a yt o a t t a i nt h a te v e r yp r o d u c tm u s tp a s st h et c s tb a s eo nt h es 锄ee m cs t a n d a r d s w i t ht h ed e v e l o p i n go ft h ec o m m u m c a t i o nt e c h n 0 1 0 9 y ，t h es y s t e mo fd i g i t a l b e e h i v ec o m m u i l i c a t i o ni s 印p l i e dw i d e l y ，b u tt h ep r o b l e mc a u s e db ye m ci s b e c o m i n g m o r ea n dm o r es e “o u sb a s eo n p r a c t i c a la p p l i c a t i o n o fc i v 订 c o m m u l l i c a t i o n ，a i mt oe m ct e s to fg s ms y s t e m sa 1 1 da s s i s t a l l ti n s t r u m e m s ，b r i n g f o r w a r db y1 e l e c o ma c a d e m e ，c a l i b r a t i o nc e n t e ro fi n f o 咖a t i o ni n d u s t r yd e p a r t m e n t d r a r e do u tt h es t a j l d a r d so fg s m & c d m a ，i ti s s u et oi m p l e m c n tb yi n t 、o r m a t i o n i n d u s t r yd e p t ，m o b i l ep h o n e ，w h i c ho n l ya l r e a d yp a s s e dt h er e q u e s to ft h i ss t a l l d a r d ， c a nb es o l di nc l l i n a a tt h es a m et i m e ，t h ep m d u c t so fi - o r m a t i o nt e c h n i q u ew e r e f b r c e dt 0o b e yt h ec c ca t t e s t a t i o n f o rt h ep r o d u c t s ，e m cs t a n d a r dm a k et h e ms u r e t h eq u a l i t yw h e n 也e ye m e rm em a r k e t 1 1 i na 1 1 u s i o nt ot h e s er e g u l a t i 。n s ，a m o ic o m p a n ) ，d e c i d ct o b u i 】dt h ep r t e s t s y s t e mo fe m ca c c o r d i n gt ot h ec o r r e l a t i v es t a n d a r d ，b a s e do nt h ea r e ao fm o b i l e p h o n ea n di n f b r n l a t i o nt e c h n o l o g yp r o d u c t s ，i no r d e rt h a t0 1 1 rp r o d u c t s 惭l ls u c c e s si n g a j n j n gt h ea t t c s t a t i o no f n a t i o n a ls t a n d a r de m cl a b k e y w o r d s ：e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i i i t y 、a i l e c h o i cc h a m b e r 、s h i e i d i n gr o o m e m ir e c e i v e r 、l i n ci m p c d a n c es t a b j l i t yn e t w o r k 、g s m p h o n e i i i 皇i 型丛堡堡塞 - _ - _ _ _ - - _ _ ，_ ，一 第一章引言 电磁兼容是以电磁场理论为基础，包括信息、电工、电子、通信、材料、结 构等学科的边缘科学；也是一门研究在有限的空间、时间和频率资源条件下，各 种电工、电子设备或系统在同一电磁环境中可以相互兼容，而不致引起其性能降 低的应用科学技术。 随着电气产品逐步涌向市场，实际应用中的各类电气用品的电磁干扰和相互 不兼容问题目益突出，电磁兼容标准化事业也应运而生，而且逐步发展。电磁兼 容标准重在深入探讨电气用品之间电磁兼容机理、解决途径，是通过实践不断总 结、提炼的规范化成果。国际电工委员会( i e c ) 为避免国际商品贸易和无线电业 务中出现障碍，在推进电工、电子设备的电磁兼容测试和其限值选择方面，相继 做了大量卓有成效的工作，制定了一系列电磁兼容国际标准，并被各国推广应用。 工业、科学、医疗、信息、机动车辆、电力设备和电气化铁道等电工、电子 设备产生的电磁干扰不仅会干扰公共安全和通信设备的工作，而且对于居民的文 化生活甚至人身安全会造成影响和危害。为此，工业发达国家和地区都把电磁干 扰的控制纳入国家法制管理和环境保护的范围。特别是9 0 年代以来，许多国家 都相继颁布相关的法令、管理规范及标准等，并对电工、电子设备的生产和市场 流通，以及从事有电磁辐射活动的台站或企业的建立，实行全面管理与监督，以 确保公共安全与公众切身利益。 我国政府对电磁兼容事业相当重视，国家质量技术监督局早在8 0 年代仞就 会同各工业部门、无线电管理、进出口商检和环境保护与卫生等国家管理部门， 不论是在电磁兼容标准制定、标准实施与监督，或电磁兼容认证工作推进等方面 先后做出大量工作。推进了我国电工电子产品质量提高并赶上国际水平、加强电 磁环境保护、维护公众利益以及为我国加入国际贸易组织( w 1 、o ) 和实现相应的国 际贸易组织贸易技术壁垒协议( w t o t b t ) 积极创造条件等方面，发挥重要作 用。 1 1 e m c 国际标准发展情况 在固际贸易中，影响和制约着商品自由流通的各种手段和措施，通常被称为 贸易障碍或贸易壁垒。这种壁垒一般分为关税壁垒和非关税壁垒两种。关税壁垒， 是指进出口商品经过一国边境时，由政府所设置海关向进出口商征收关税所形成 电子科大硕士论文 的一种障碍。非关税壁垒，是指除关税以外的一切限制进口所形成的障碍。在非 关税壁垒中，由于技术法规、标准和认证体系( 合格评定程序) 等技术问题而引起 的贸易障碍称为技术壁垒。 “关税与贸易总协定”( g e n e r a la g r e e m e mo n 协i 仃sa n dt r a d e ，g a t t ) 简称 “关贸总协定”，是权威的国际多边协定。它是各缔约国之间进行贸易，制定相 关政策的准则和有约束力的契约。目前，缔约方之间的贸易额占世界贸易额的 9 0 。g a t t 实际上是经济上的“联合国”，它的主要目标是通过谈判，大幅度 地减让关税及消除其他贸易壁垒，实行自由贸易。“关税与贸易总协定”于1 9 4 7 年1 0 月3 0 日由2 3 个国家第一次签署。随着国际科学技术和贸易的发展，多年 来，各缔约方经历了8 个回合谈判，每次都对其进行修改与补充。1 9 9 4 年4 月 1 5f 1 ，1 2 3 个参加乌拉圭回合谈判的成员签署丁关贸总协定一揽子协议，并决定 结束其 ：作，过渡两年后将其作为取而代之的世界贸易组织w t o 的基本工作文 件。1 9 9 6 年1 月1 日，世界贸易组织( w o r l dt r a d eo 唧i z a t i o n ，w t o ) 宣告成立， 由该组织履行协议有关职能。从而结束了临时生效近半个世纪的关贸总协定这一一 组织形式。“关税与贸易总协定贸易技术壁垒协议”( g a t t t e c h l l i c a lb a f r i e r s t ot r a d e ，g a t t t b t ) 是消除非关税壁垒的协议。w t o 成立之后，该协定则称 为w t 0 t b t 协定。该协议于1 9 7 9 年4 月签定，1 9 8 0 年1 月1 日开始实施。 它是g a t t 有关防止非关税壁垒中最重要的协议之一。该卧议的目的是确保标准 和技术法规要求的推进，以及证明符合技术法规和标准的方法不会给国际贸易造 成不必要的障碍，也保护国家的安全利益和有利于发达国家向发展中国家转让技 术。 欧洲共同体对在市场流通的商品质量，以指令( d i r e c t i v e ) 形式给予统一的要 求。指令是欧共体的法律性文件，欧共体各成员国根据这些指令制定各自与指令 相一致的国家法律和行政法规等。指令是类似于法律的经典性文件，各成员国对 指令中规定的保护要求必须予以满足。与欧共体指令相应的具体技术要求，一般 由欧洲协调标准加以规定。在没有协调标准的情况下，欧洲的某些权威机构可以 提供技术要求。目前，欧共体颁布了1 8 项指令，其中8 9 3 3 6 e e c 是专门涉 及电磁兼容的一项指令8 9 3 3 6 e e c 指令于1 9 9 2 年1 月1 日开始执行，过 渡期到1 9 9 5 年1 2 月3 1 日为止。即从1 9 9 6 年1 月1 日起，所有投放欧共体市场 的电器、电子产品，均须符合e m c 指令的要求，否则不准进入欧共体市场流通。 美国联邦通信委员会( f e d e r a lc o m m u i l i c a t i o n sc o m m i s s i o n ，简称f c c ) 颁布 了一些有关e m c 的法规，并进行这方面的管理。美国对于通信发射机、接收机、 电子科大硕士论文 电视机、计算机、各种医疗设备均有相应的法律要求。任何想出口到美国的这些 设备必须取得f c c 的某种形式的认可，否则就是违反美国的法律。在美国的联 邦规章法典( t h ec o d eo f f e d e r a lr e g u l a t i o n s ) 的标题4 7 ( t i t l e4 7 ) 对有关设备的e m c 要求及其管理做出，专门规定。 同本电气用品取缔法涉及到甲类和乙类两种产品。甲类产品的安全及电 磁骚扰试验是强制性的，乙类是自愿的。日本的通商产业省( 简称通产省) 负责 电气用品取缔法中有关事务的处理。 1 2e m c 国际国内标准发展情况 在我国，对于电气产品e m c 的质量控制与管理技术标准制定与实施工作是 遵循中华人民共和国标准化法、中华人民共和国产品质量法、中华人民共 和国迸出商品检验法、建殴项目环境保护管理办法、中华人民共和国船舶 登记法规、中华人民共和国无线电管理弦规和进口机电产品标准化管理办 法等有关法律和法规的要求而推行的。 为了加强对电磁辐射的控制，国家环境保护局根据中华人民共和国环境保 护法及有关规定制定了电磁辐射环境保护管理办法于1 9 9 7 年3 月2 5 日起 施行。应加入w t o 的要求，为了与国际接轨，我国在2 0 0 1 年5 月1 日颁布了 第一批产品强制认证( 3 c 认证) 的清单，共1 9 类1 3 2 种。也就是说，一个产品 的电磁兼容特性今后不是仅为该产品增色添光的技术指标，而是进入市场必须通 过的技术关口。 1 3 夏新产品要遵循的e m c 国家及国际标准 电子科大硕士论文 表1 1 夏新产品要遵循的e m c 国家及国际标准 通用产品( d v d ，v c d ，音像手机标准 产品种类设备，彩电，电脑设备) 标准 国家标准国际标准 邮电部标准国际标准 e m l - 辐射 e t s i3 0 03 4 2 和传 g b1 3 8 3 7 ：1 9 9 7c i s p r1 3 y d l l 6 9 ：2 0 0 1 导测 e t s i3 0 14 9 8 g b9 2 5 4 ：1 9 9 8c i s p r2 2y d l 0 3 2 ：2 0 0 0 试 e t s i 3 0 06 0 7 1 ee m s g b 。r 9 3 8 3 ：1 9 9 9e n 5 5 0 2 0e t s i 3 0 0 3 4 2 m y d l l 6 9 ：2 0 0 1 c辐射 g b t 1 7 6 2 6 3 ：1 9 9 8e n 5 5 0 2 4e t s i3 0 l 4 9 8 y d l 0 3 2 ：2 0 0 0 测试 g b t 1 7 6 1 8 ：1 9 9 8e n6 1 0 0 0 4 3e t s i 3 0 06 0 7 一l e m s e t s i 3 0 03 4 2g b t 9 3 8 3 ：1 9 9 9e n 5 5 0 2 0 传导 g b t 1 7 6 2 6 6 ：1 9 9 8 e n5 5 0 2 4 e t s i3 0 14 9 8 测试 g b t 1 7 6 1 8 ：1 9 9 8e n6 1 0 0 04 6e t s i 3 0 06 0 7 一l 4 电子科大硕士论文 第二章电磁兼容原理 2 1 电磁兼容的基本概念 21 1 电磁兼容的定义 电磁兼容一词，源于英语e l e c t r o m a g n c t i cc o m p a t i b i l i t y ，按直译应为电磁兼 容性。国家标准g b 厂r4 3 6 5 一1 9 9 5 制定工作组经过认真讨论达到如下共识： e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y 一词，对一门学科、一个领域、一个工业或技术范 刚来井，应译为“电磁兼容”以便反映整整一个领域，而不仅仅是一项技术指标； 而对于设备、分系统、系统的性能参数来说，则应译为“电磁兼容性”。根据这 一共识，所以g b t 4 3 6 5 199 5 的标准名称用电磁兼容术语；而该标准内 的词条则用“电磁兼容性”。 电磁兼容这领域，虽然对一部分技术人员来说还比较生疏。但是它并非个 全新的技术领域。如果以跨国电气与电子工程师学会学报( i e e et r a n s a c t i o n ) 的射 频干扰f r f i ) 分册改名为电磁兼容( e m c ) 分册的1 9 6 4 年算起至今已4 0 年了；如果 以当时的i r e ( i e e e 的前身) 学者注意到这一重要领域，成立射频干扰专业组的 1 9 5 7 年1 0 月算起，至今已4 7 年了。在这三、四十年的时间内，电磁兼容的基 础不断深化，内容不断发展，范围不断扩大，系统不断完善。 为了了解电磁兼容这一领域，应首先对其定义有个清楚的了解。电磁兼容也 像其他学科一样，其定义有一些不同的叙述方式，但都反应了同一个基本事实， 仅用词不同而已。 国家标准g b t4 3 6 5 1 9 9 5 电磁兼容术语对电磁兼容所下的定义为： “设备或系统在其电磁环境中能j f 常工作且不对该环境中任何事物构成不能承 受的电磁骚扰的能力。”该标准等同采用i e c6 0 0 5 0 f 1 6 1 ) 。 国家军用标准g j b7 2 1 9 8 5 电磁干扰与电磁兼容性名词术语的定义为： “设备( 分系统、系统) 在共同的电磁环境中能一起执行各自的功能的共存状态。 即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致或遭受不 允许的降级；它也不会使同一电磁环境叶 其他设备( 系统、分系统) 困受其电磁发 射而导致或遭受不允许的降级。” 电子科大硕士论文 下列定义在阐明电磁兼容方面也有其特色：“电磁兼容是研究在有限的空间、 有限的时问、有限的频谱资源条件下，各种用电设备f 分系统、系统；广义的还 包括生物体) 可“共存并不致引起降级的一门科学。” 在以上的各定义中，都涉及电磁环境这一概念。实际上，电磁环境是由空间、 时间、频谱三个要素组成的。所有需要解决的电磁兼容问题都脱离不开这三个要 素。现以个航空母舰为例。首先空间的位置是有限的，如美国尼米兹( n i m i t z ) 航窀母舰长3 3 2 9 m 、宽4 8 m ，在这样一个空间内，甲板上下需要装设各种收、 发信机数十部，各种天线数十副，还有其他的各种用电设备。其次是时间，全天 2 4 小时，所有的设备与分系统都需要在这些时间内工作；作战时，几乎所有的 设备都进人工作状态。在频谱方面，现在由国际电联( i t u ) 已经规划的可以利用 的无线电频谱在1 0 k h z 4 0 0 g h z 之间，频率再低则进入声频，而再高则进入光波， 任何一种无线电业务都脱离不开这一频谱范围。实际上，要解决电磁兼容问题， 离不丌空间、时间、频谱这三要素。这也就是我们说的电磁环境。 对于上述的电磁兼容定义，无论文字如何表达，都反映了这样一个基本事实， 即：在共同的电磁环境中，任何设各、分系统、系统都应该不受于扰并且不于扰 其他没备。 2 12 电磁兼容的研究领域 作为一门科学，电磁兼容涉及的问题可以归结为五大方面 2 121 骚扰源特性的研究 包括电磁骚扰产生的机理，频域与时域的特性，表征其特性的主要参数，抑 制其发射强度的方法等等。 2122 敏感设备的抗干扰陛能 在电磁兼容领域中，被干扰的设备或可能受电磁骚扰影响的设备称为敏感设 备，或者在系统分析中称为骚扰接收器。如何提高敏感设备的抗干扰性能，是电 磁兼容领域中的研究问题之。 212 3 电磁骚扰的传播特性 即研究电感骚扰如何从骚扰源传播到敏感设备上去，包括辐射与传导。与一 电子科大硕七论文 般研究有用信号的天线与电波传播相比，电磁兼容领域中传播特性研究的特点在 于：源的非理想化( 源的频域、时域特性的复杂性及源的几何参数的复杂性) 以及 宽的频率范围。例如，从1 0 k h z 至1 0 0 0 m h z 就包括了近1 7 个倍频程，但对 于有用信号，从来不会涉及如此宽的频率范围，而是只研究较窄的频率范围。从 波长上看，l o k h z 的波长为3 0 0 0 0 m ，而l o o o m h z 的波长仅o 3 m ，对于同一距 离( 例如1 0 m 或l o o m ) ，对1 0 0 0 m h z 为远场区，而对于1 0 k h z 则为近场区。这 就使得电磁兼容领域中的传播特性的研究经常需要同时考虑远场与近场，而且传 导与辐射并存。从而使传播问题的研究更加复杂化了。 2 1 24 电磁兼容测量 包括测量设备、测量方法、数据处理方法以及测量结果的评价等等。由j ：上 述的电磁兼容问题的复杂性，理论上的结果往往与实际相距较远，因而使得电磁 兼容测量显得更为重要。美国肯塔基大学的d r p a u l 曾说过：“在判定最后结果 方面，也许没有任何其他学科像电磁兼容那样更依赖于测量。”此外，由于电磁 骚扰源在频域与时域特性的复杂性，为了各个国家、各个实验室测量结果之问的 可比性，必须详细规定测量仪器的各方面指标，并且各个国家的仪器指标应该严 格地相同。我国国家标准g b t6 1 1 3 1 1 9 9 5 无线电骚扰和抗扰度测量设备规 范长达8 9 页，并且等效采用c i s p r1 6 一l 第一版。不仅仅对仪器，而且对于测 量方法也作了详细并且严格的规定，这同样是为了结果的可比性。g b t6 1 1 3 2 一1 9 9 8 无线电骚扰与抗扰度测量方法就是等同采用c i s p r1 6 2 第一版。除 _ ：厂这螳公共的标准之外，针对不同的产品还有许多更具体的规定，我们在工作中 必须严格执行。在此还应明确一点：当前标准中采用的表征电磁噪声的参数f 例 如：峰值、准峰值、有救值、平均值) 都是用等效于某一个特定参数的正弦信号 定标的。亦即：测量得到的电磁噪声电平是等效于某个正弦信号的。 21 2 5 系统内与系统间的电磁兼容性 如欲解决电磁兼容问题，分别研究源、传播必及被干扰对象是不够的。在一 个系统之内或系统之间，电磁兼容的问题往往要复杂得多。表现在如：干扰源可 能同时也是敏感设备；传播的途径往往是多通道的；干扰源与敏感设备不只一个 等等。这就需要我们对系统内的或系统问的电磁兼容问题进行分析与预测。为此， 人们开发了一些容量很大的软件进行这方面计算。关键问题在于预测的精确性。 山于电磁兼容问题的复杂性，不可能要求分析系统内与系统问的问题达到非常高 的精度，但预测误差过大又失去了实用意义。近年来，对系统内与系统问的电磁 电子科大硕士论文 兼容问题的研究，除了“分析”以外，己开始研究“综合”。无疑这方面的进展 将对电磁兼容学科起到十分重要的促进作用。 213 电磁干扰的危害 在电磁环境中，电磁干扰造成的危害是各种各样的，可能从最简单的令人烦 恼的现象直到严重的灾难。 在美国发生的两个例子，可以说明电磁干扰的严重性。曾经有一个钢铁厂， 由于起吊溶融钢水包的天车的控制电路受到电磁干扰，以致使一包钢水被完全失 控地倾倒在车问的地面上，并且造成了人员伤亡。另一个例子是，一个带有由生 物电控制假肢的残疾人，驾驶一辆摩托车，途经高压送电线下方，由于假肢控制 电路受到干扰而使摩托车失控，导致了不应发生的灾难。 害 当然，以上两例是比较突出的。下面还可以举出一些电磁干扰可能造成的危 a 1 干扰电视的收看、广播收音机的收听。在我国出现过由于塑料加工高频热 合机干扰收看电视而引起的居民与工厂的纠纷。 b ) 在数字系统与数据传输过程中数据的丢失a c 1 在设备、分系统或系统级正常工作的破坏。 d ) 医疗电子设备( 例如：医疗监护仪、心电起搏器等) 的工作失常。 e ) 自动化微处理器控制系统( 例如：汽车的刹车系统、防撞气囊保护系统) 的 工作失控。 n 导航系统的工作失常。 g ) 起爆装置的无意爆炸。 h ) 工业过程控制功能( 例如：石油或化工) 的失效。 除以上所举的例子之外，强电场还会对生物体造成影响，一般认为其效应可 以分为热效应与非热效应。对于热效应，随着射频入射功率密度的逐渐增加，可 出现血流加快、血液分布较少部位的局部体温升高、酶活性降低、蛋白质变性、 电子科人硕士论文 心率改变甚至体温调节能力受抑制，局部组织受损直至死亡等等。而对于非热效 应，其影响就广泛得多。包括对中枢神经系统( 如：对脑组织的代谢、脑组织的 牛物电等) ，对血液与免疫系统，对心血管系统、对生殖系统与胚胎发育的影响 等等。这些影响不仅仅反应在个体级、器官级而且影响剑细胞级。 由上可见，电磁环境的恶化，会导致多方面的后果。开展电磁兼容研究，加 强电磁兼容管理，降低电磁骚扰，避免电磁干扰，是当务之急。 1 0 2_ z ： 1 0 并发、设备生产过程 图2 一l 尽早解决e m c 问题 2 1 4 电磁兼容问题的早期解决 根据多年米电磁兼容技术与工业的发展，对于解决电磁兼容与产品的丌发、 生产过程之间的关系，在国际上得到了如图2 1 的示意图。 该图横轴为产品生产过程的各个阶段；纵轴为对该产品解决电磁兼容问题所 需的费用，即所需的人力物力。由该图可见，如果在产品开发阶段解决电磁兼容 m 题所需费用为1 ；如到型号研制阶段，iu 能需要1 0 ；到批量生产时再解决需要 的费用可能达到l o o 因为这时模具及工艺流程等都需要改变；而如果批量生产 时尚未发现或尚未能解决电磁兼容问题，则到现场安装调试阶段再解决，费用将 可能高达于倍。由此可见，对于一个产品或一个系统，尽早解决电磁兼容问题是 卜分必要的。 2 2 基本名词术语 本节对名词术语的定义( 即引号内的部分) 引自g b t4 3 6 5 一1 9 9 5 。 旺帮g譬h刊踺 电子科大硕士论文 2 2 1 ( 电磁) 发射( e i e c t r o 懈g n e t i c ) e m i5 s i o n “从源向外发出电磁能的现象。” 在此“发射”与通信工程学中常用的“发射”含义并不完全相同。电磁兼容 中的发射既包括传导发射，也包括辐射发射，而通信中的发射主要指辐射发射： 电磁兼容中的发射常常是无意的，因而常常并不存在有意制做的发射部分，一些 本来做其他用途的部件( 如电线、电缆等) 充当了发射的角色，而通信中则是由无 线发射台产生并精心设计与制作发射部件( 如天线、探头等) 。通信中的发射也使 用e m i s s i o n ，但更多的是使用t r a l l s m i s s i o n 。 222 ( 性能) 降低d e g r a d a tio n ( o fp e r f o r m a n c e ) “装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。” 应注意，此种非期望偏离( 指向坏的方向偏离) 并不意味着一定会被使用者觉 察，但也应视为性能降低。举例说明如下：例如，一个接收灵敏度指标为l u v 的 手机，在可以使天线终端f 即接收机输入端) 获得1 0 u v 的有用信号场中工作，显 然，此时手机工作正常。若由于某种电磁干扰( 例如大干扰信号阻塞) 使该手机的 灵敏度坏至5 u v ，此时应视为该机工作性能已降低，但使用者并不会觉察到通信 质量下降。因其工作地点的场强足够强，使送至接收机的信号( 1 0 u v ) 仍大于已受 干扰的、灵敏度己下降的接收机的要求( 5 u v ) 的缘故。 22 3 电磁骚扰e 【e c t r o m a g n e t i cd is t u r b a n c e “任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损 害作用的电磁现象。注：电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的 变化。” 2 24 电磁干扰ee c t r o m a g n e tcin t e r f e r e n c e “电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。” 由以上两个术语可见：电磁骚扰仅仅是电磁现象，即指客观存在的一种物理 现象；它可能引起降级或损害，但不一定已经形成后果。而电磁干扰是由电磁骚 扰引起的后果。过去在术语上并未将物理现象与其造成的后果划分明确，统称为 干扰( i n t e r f e r e n c e ) 。只是进人9 0 年代，i e c5 0 ( 1 6 1 ) 于1 9 9 0 年发布后，才明确引 电子辩丈硕士论文 入了d i s t u r b a n c e 这一术语，为r 与过去惯用的干扰一词明确分开，中译文称之为 “骚扰”。这一文件还扩大了电磁骚扰的范畴，过去称之为电磁干扰的常仪指电 磁唆声。现在电磁骚扰还包瑟了无爰售号，鲷懿：露予受菇殍台于撬豹瞧疆频邀 而亩，该寻呼台信号对寻呼系统楚有用信号，但对被干扰的电视频道贝4 为无用信 号。此外电磁骚扰还包括丁传播媒介自身的变化，这属于无源骚扰。例如：对短 波通信电离层豹变纯；对微波邋信空气中雨、雾的影响等。 225 电磁噪声e l e c t r o m a g n e 弋；cn o i s e “一静明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与毒翅信号叠热或缀合。” 以上各条术语中，使用了“电磁”一词，在g b t 4 3 6 5 1 9 9 5 中还有一些 术语带有“无线电( 频率) r a d i o ( f r e q u e n c y ) ”一词，例如：“无线电( 频率) 噪声”、无 线瞧( 频率) 于魏”、“无线电( 颓率) 骚魏”等等。嚣翥戆曩剐主要在频率范围。一 般可以认为无线电频率从l o l ( z 开始。丽“电磁”现象刚包括所有的频率，除 包括无线电频率之外，还包括所有的低频( 包括直流) 电磁现象。 2 ，2 。8 壤 毳鋈蚕s 臻e | e 。t r o 辫墨g 靠e tlee 秘￥；r o n 臻e n t 谱”。 “存在j 二给定场所的所有电磁现象的总和。” “给定场繇”攀“空蓠”：“掰有龟磁褒象”包括了全帮“辩闯”与全帮“颤 2 。2 。7 无用信号u n w a n t e ds i g n 8 i ，u n d e s ir e ds i g “可能损害有用信号接收的信号。” 2 2 + 8 手挠信号i n t e r f e r i n gs i g n a “损害有用信号接收的信号”。 践鞍以上两条术语可觅，纛别仅在于无用嚣号是可淡撰害”，嚣予撬 信号怒“损害”。表明无用信号在某些条件下还是有阕的无害的：丽干扰信 号任何情况下都是有害的。此外，过去认为“干扰与“信号”是一个对立面， 信号鼹有用的，干扰是有害的。但根据新的隧家标准可见，信号可以是蠢_ j 的， 氇虿蔽楚无矮静；可辇孟是无害斡，也可髭愚有害酶。取凌予它| l 毫定语。 电子科大硕士论文 2 2 g( 对骚扰的) 抗扰度；m m u n i t y ( t 。ad is t u r b a n o e ) “装置、设备或系统两姨电磁骚扰不降低运行性能的能力。” 2 2 1 0 ( 电磁) 敏感性( e i e c ”o m a g n e t l c ) s u s c e p t b lii t y e m s “在存在电磁骚抗的情况下，装置、设簪或系统不能避免性能降低的能力。 注敏感性毫，撬铙疫低。” 实际上，抗扰度与敏感性都反应的是装置、设备或系统的抗干扰的能力，仅 仅楚从不同的受发蠢言。结合下蟊豹术语“拣挠疫电乎”垮孥会理解更渍楚。在垦 际与国内，军用标准体系常霁l 敏感住这一术语：两民兵i 标漆体系惯餍抗抗度一谲。 2 2 11 ( 时变髓的) 电平l e v e i ( o ft i m ev a r y i n gq u 8 n t i t y ) “用规定方式在撬定时间间隔内求褥静诸如功率战场参数等时变量的平均 值戏加权值。 注：电乎可薅l 对数寒表示，镄魏相对菜一参考壤夔分哭数。” l e v e l 一词，在强电领域习惯译为“水平”。 2 。2 2 骚撬隈稳是谗壤) li 摊i to fd i s t “瞧a n c e “对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平。” 疆篷是入为裂定匏一个魄乎，杰援定浆篷时一定嚣黉麓定溅量方法。“盒诲 使”一词是我圈过去对1 i m i t 词的译法。按国家标准，应首选“隈健”这一译 名。 2 ，2 ， 3 千撬隈馕( 笼专睾蓬) l ；辫l to f ；畦e r f e r e n e e “电磁骚扰使装置、设铸或系统最大允许的性能降低。” 干撬琵馕怒往簸陲纛靛疆标，两不楚壤滋现象匏豢稼。 2 2 1 4 ( 电磁) 兼容电平( e i e c t r o m a g n e t i c ) c o i l p a t i b ii i t yi e v e 电子科大硕士论文 “预期加在工作于指定条件的装置、没备或系统上规定的最人电磁骚扰电 平。注：实际电磁兼容电平并非绝对最大值，而可能以小概率超出。” 2 2 1 5 ( 骚扰源的) 发射电平e m is s io ni e v e f ( o fad is t u r b a n c es o u r c e ) 平。” “用规定的方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电 所谓“特定装置”是指根据p a n i c u l a r 一词译出的，实际上是指“某一 个”的意思 “某给定电磁骚扰”指的是某种电磁现场的量，例如，功率、电压、场强等等 也包括频率在内。 2 216 ( 来自骚扰源的) 发射限值e m is s i o n i m i t ( f r o mad is tr u bs o u r c e ) “规定电磁骚扰源的最大发射电平，” 此术语应按其解释去理解，也就是说，是人为规定的，而不是骚扰源本身的特 性。所以此术语中的“来自”二字不应译出。 2 2 17 发射裕量e m is s i o nm a r g j n “装胃、设备或系统的电磁兼容电甲与发射限值之间的差值。” 2 2 1 8 抗扰度电平i m m u n i t yi e v e “将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能i f 常工作并保持 所需性能等级时的最大骚扰电平。” 也就是说：超过此电平，该装置、设备或系统就会出现性能降低。而敏感性 电平，是指刚刚开始出现性能降低的电平。所以对某一装置、设备或系统而言， 扰抗性电平与敏感性电平是同一个数值。 2 219 抗扰度限值i m m u n i t yl i m i t “规定的最小抗扰度电半。” 皇至型查篓圭笙墨 “黼值”是人为舰定的参数，而“电平”怒装置、设备躐系统本身的特性 2 2 2 0 抗扰度裕量i 啪u n i t ym a r g i n “装置、设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。” 2 2 2 1 ( 电磁) 兼餐裕量( e i e c t r o m a g n e t j c ) c o m p a t b ili t ym a r g i n “装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的蓑使。” 为了理解上述几个术语之嘲的关系，将各个值绘出如图2 2 及图2 3 。 圈2 2 发射设备与敏感设备的琵值与电平对独立变量( 例如：频率) 之间关系 骚扰屯平 | 蓑窑整餮蠡 l j l 圈2 3 发射抗扰发限值、兼容瞧平、发射器鸟敏感设备的电平对独立变爨( 恻妻h ：频 电子辩大硕士论文 率) 之间的关系 2 。2 2 2 骚扰抑刳d is t u 两a n c es u p p r e s sio n “削弱或消除电磁骚扰的措施。” 骚扰掺割是热予毫磁发射麟( 源) 上婚袋藏。 2 ，2 2 3 千抗抑制in t e r f e r e n c es u p p r e s sio n “溺弱或溃滁电磁于撬熬撩旋。” 干扰抑制是加于敏感设备( 被干扰对象) 上的措施。 2 3 测量单位 存电磁兼容测量中常用不同的挺纲，单位也不尽相同。分述如下 2 3 功率 功率的基本肇位为瓦( w ) ，即焦耳秒( j s ) 。为了袭示宽的量樱范围，常 常引用两个同量比值的常用对数，以“