电磁干扰的产生要素.doc

电磁干扰的产生要素及抑制方法1 基本概念电磁兼容(EMC)的基本含义是指设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起正常执行各自功能的共存状态，具体到船载微波统一测控系统EMC的要求是在测量船上配置的测控系统能正常工作，且不对处于同一测量船上的其它设备形成有害干扰。由此可见，EMC要求电子设备少向外发射干扰信号，同时应具有抗外界干扰的能力。电子设备的EMC包含电磁干扰(EMI)和敏感度的控制。电子设备的EMI主要包含传导干扰和辐射干扰两个方面，传导干扰是通过电压电流的形式在导线中传播的，辐射干扰是通过电磁感应的形式在空间传播的。干扰源、耦合途径、敏感设备是EMI的三要素，接地设计、滤波设计、屏蔽设计是EMC控制的三大措施。2 电磁干扰三要素电磁干扰具备三个要素，即电磁干扰源的特性、传输途径及电磁敏感性现象和标准。1)电磁干扰源通常将电磁干扰源分成若干类，按干扰源的来源可分为自然干扰源和人为干扰源；按电磁耦合途径可分为传导干扰源和辐射干扰源；按传输的频带可分为窄带干扰源和宽带干扰源；按干扰波形可分为连续波、周期脉冲波和非周期脉冲波干扰源。2)电磁干扰的传输途径电磁干扰的传输形式与电磁能量的传输形式基本相同，通常分为两大类，即传导干扰和辐射干扰。通过导体传播的电磁干扰叫做传导干扰，其耦合形式有电耦合、磁耦合和电磁耦合；通过空间传播的干扰叫做辐射干扰，其耦合形式有近场感应耦合(近场磁感应和近场电感应)和远场感应耦合。系统间的辐射耦合主要是远场感应耦合，而系统内的辐射耦合主要是近场感应耦合。此外，还有辐射与传导同时存在的复合干扰。3)电磁敏感性电磁敏感体是电磁干扰的最终受害体，也称为受扰体。电磁干扰源产生的干扰信号经过传输通道最终到达敏感体。这时，干扰能否产生就取决于敏感体自身抵抗干扰的能力。通常把系统或设备抑制外来能量的能力叫做系统或设备的电磁敏感性。不同的系统和不同的设备，其电磁敏感性也就不同。3 电磁干扰的抑制围绕电磁干扰(EMI)三要素，要有针对性地采取措施，如降低干扰源的干扰水平、切断干扰耦合途径、提高敏感设备的耐受能力，有效提高系统稳定性及可靠性。抑制干扰源的措施有：滤波、吸收、接地、屏蔽、布局布线。切断耦合途径的措施有：滤波、接地、空间隔离、屏蔽隔离、光电隔离、接地。提高敏感度的措施有：方案选择、滤波、屏蔽、接地。综上所述，在合理方案设计的基础上，接地技术、滤波技术、屏蔽技术就是针对电磁干扰三要素总结出来的比较有效的电磁兼容措施，这三种措施往往需要互相结合，才能实现预期的目的。1)地线及接地设计地线是系统中各种信号电平的参考点，地线分为信号地、安全地两种。接地是指在系统的某个选定点与某个接地面之间建立导电通路，接地是为了形成低阻抗通路，消除公共阻抗耦合。地线是EMC设计中十分重要的一项内容，许多EMI问题都是由于不合适的地线导致的，良好的地线能保证电路内部互不干扰、稳定可靠工作，还可以减小电路的电磁辐射和对外界电磁场的敏感度。(1)接地概念及目的理想接地面是指零阻抗和零电位的物理实体，上面各点之间不存在电位差，它可以作为系统中所有信号电平的参考点。接地的目的主要是防止电磁干扰，消除公共阻抗的耦合，同时保障人身和设备的安全。设计中一般接地与屏蔽结合就能解决大部分电磁干扰问题。(2)接地技术一般在设备研制生产中有四种基本接地技术：浮地系统、单点接地系统、多点接地系统和混合接地系统。浮地接地在低频时，在设备工作在低频时，当各级电路的电位差被隔离，同时忽略接地面和电路的分布电容的情况下通常使用浮地接地法。浮地接地，接地面不与大地相连，系统不受接地面质量的影响。单点接地当接地连线的长度远小于电路信号波长时，通常采用单点接地系统。它是在电路系统中选取某一点作为接地参考点，所有接地线都接至参考点上。单点接地方式由于地线连线长而且多，在高频工作时，地线电感较大，会增加地线间的电感耦合，引起电磁干扰，因此，单点接地系统在高频工作时应尽量避免使用。多点接地当系统设备、装置、电路之间的距离比信号波长大时，尤其在低电平的输入级中，要求采用多点接地系统。多点接地系统中各单元、装置、电路都各自用接地线分别单点就近接地。在此系统中，干扰电流只能在本身系统中循环，而不会耦合到其它地方。在多点接地系统中，可在接地面上开一些阻隔用的孔或槽，从而将电流引导到合适的接地点上。还有一种多点串联接地系统，要求接地串联的顺序由小信号电路单元到大信号电路单元，避免大信号对小信号的影响。混合接地在复杂的情况下，电子设备或单元电路的接地难以通过一个简单的接地形式解决，通常采用混合接地。2)屏蔽技术电磁屏蔽的作用是切断电磁能量在空间的传播路径，达到消除电磁干扰的目的，是消除辐射干扰的有效措施。电磁屏蔽就是利用导电或导磁材料制成的屏蔽壳体(机箱、机柜等)将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离。屏蔽壳体只有正确的接地，才能发挥预期的屏蔽效果。屏蔽技术主要是应用在系统设备的机箱、机柜等结构系统上，还有互连电缆、导线等。接地和屏蔽正确地结合起来，可以解决很多EMI问题。3)滤波技术滤波器可以把不需要的电磁干扰减小到满意的工作电平上，是消除传导干扰的主要措施，也是解决辐射干扰的重要手段