电磁兼容理论、检测与设计基础部分讲义.doc

/电子技术网/电磁兼容理论、检测与设计基础部分讲义1电磁兼容概述1.1什么叫电磁兼容1.1.1电磁兼容的定义：国家标准GB/T4365-1995电磁兼容术语对电磁兼容（EMC）所下的定义为“设备或系统在其电磁环境中能正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。”国家军用标准GJB72-1985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中其他设备（系统、分系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。”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、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（分系统、系统；广义的还包括生物体）可以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。在频谱方面，现在由国际电联（ITU）已经规划的可以利用的无线电频谱在10kHz400GHz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，离不开空间、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，无论文字如何表述，都反映了这样一个基本事实，即：在共同的电磁环境中，任何设备、分系统、系统都应该不受干扰并且不干扰其他设备。1.1.2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：(1) 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。(2) 敏感设备的抗干扰性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一。(3) 电磁骚扰的传播特性即研究电磁骚扰如何从骚扰源传播到敏感设备上去，包括辐射与传导两种传播形式。与一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、时域特性的复杂性和源“天线”的几何参数的复杂性）以及宽的频率范围。(4) 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。由于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。美国肯塔基大学的帕尔博士曾说过“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间的可比性，必须详细规定测量仪器的各方面指标。当前标准中采用的表征电磁噪声电平的参数有峰值、准峰值、有效值、平均值等。这些参数有各自不同的定义和测量方法，用来表征电磁噪声的不同方面的频域特性。对一个恒定的连续正弦波，峰值、准峰值、有效值、平均值的测量结果都是相同的。(5) 系统内与系统间的电磁兼容性欲解决电磁兼容问题，分别研究源、传播以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。例如：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间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仿真计算，但关键问题在于预测的精确性。由于电磁兼容问题的复杂性，不可能要求分析系统内与系统间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，对系统内与系统间的电磁兼容问题的研究，除了“分析”以外，已开始研究“综合”。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。1.2实施电磁兼容规范的目的1.2.1电磁干扰及其危害在电磁环境中，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。下面还可以举出一些电磁干扰可能造成的危害：干扰电视机的收看、广播收音机的收听。数字系统与数据传输过程中数据的丢失。设备、分系统或系统级正常工作的破坏。医疗电子设备（例如：医疗监护仪、心电起搏器等）的工作失常。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。民航导航系统的工作失常。起爆装置的意外引爆。工业过程控制功能的失效。除以上所举的例子之外，强电场还会对生物体造成影响。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，是整个社会生活、环境保护等工作的当务之急。1.2.2国内外电磁兼容技术法规由于电子设备的发展及广泛应用，造成了电磁环境的复杂化；由于频谱资源有限，造成频道拥挤，干扰日益严重。随着对电子设备的性能要求越来越高，由于相互间的干扰越来越严重，可能造成电子设备或系统不能正常工作，甚至出现故障。现在很多国家政府、军队部门以及世界组织均成立了相应的管理或部门组织，出台了许多有关标准、规定和措施。例如欧洲的CE指令、美国的FCC联邦法规都有相应的电磁兼容要求。这些技术法规的出台则使对电磁兼容管理提高到技术法规的高度，从而进一步地促进了电磁兼容技术的发展。我国对相关产品的电磁兼容性能也制订了一系列强制性或推荐性标准，并通过市场监督抽查和国家强制性产品认证等措施来保证市场销售的产品的电磁兼容符合性。2国内外电磁兼容发展动态2.1电磁兼容起源及其发展在人类尚未发明发电机和使用电能之前，地球上就已经存在自然界的电磁现象。自从1866年世界上第一台发电机发电以来，利用电磁效应工作的电气设备越来越广泛，同时也产生了越来越多的有害的电磁干扰，造成了所谓电磁环境“污染”。电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应现象同时被发现。早在19世纪初，随着电磁学的萌芽和发展，1823年安培发表了电流产生磁力的基本定律，1831年法拉第发现电磁感应现象，总结出电磁感应定律，揭示了变化的磁场在导线中产生感应电动势的规律。1840年美国人亨利成功地获得了高频电磁振荡。1864年麦克斯韦综合了电磁感应定律和安培全电流定律，总结出麦克斯韦方程，提出了位移电流的理论，全面地论述了电和磁的相互作用并预言电磁波的存在。麦克斯韦的电磁场理论为认识和研究电磁干扰现象奠定了理论基础。1881年英国科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章，标志着研究干扰问题的开端。1888年德国物理学家赫兹首创了天线，第一次把电磁波辐射到自由空间，同时又成功地接收到电磁波，用实验证实了电磁波的存在，从此开始了人类对电磁干扰问题的实验研究。1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使干扰技术问题研究开始走向工业化和产业化。二十世纪以来，由于电气电子技术的发展和应用，随着通信、广播等无线电事业的发展，使人们逐渐认识到需要对各种电磁干扰进行控制。特别是工业发达国家格外重视控制干扰，他们成立了国家级以及国际间的组织，如德国的电气工程师协会、国际电工委员会（IEC）、国际无线电干扰特别委员会（CISPR）等，均投入大量人力开始对电磁干扰问题进行世界性有组织的研究。为了解决干扰问题，保证设备和系统的高可靠性，四十年代初有人提出了电磁兼容性的概念。1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范VDE0878。接着美国在1945年颁布了美国最早的军用规范JAN-I-225。虽然电磁干扰问题由来已久，但电磁兼容这个新兴的综合性学科却是近代形成的。从四十年代提出电磁兼容性概念起，电磁干扰问题由单纯的排除干扰逐步发展成为从理论上、技术上全面保证用电设备在其电磁环境中正常工作的系统工程。电磁兼容学科在认识电磁干扰、研究电磁干扰和控制电磁干扰的过程中得到发展。它深入阐述了电磁干扰产生的原因，分清了干扰的性质，深刻研究了干扰传输及耦合的机理，系统地提出了抑制干扰的技术措施，促进了电磁兼容的系列标准和规范的制订，建立了电磁兼容试验和测量的体系，解决了电磁兼容设计、分析和预测的一系列理论和技术问题。七十年代以来，电磁兼容技术逐渐成为非常活跃的学科领域之一，每年都会召开几次较大规模的国际性电磁兼容学术会议。美国最有影响的电子电气工程师协会“IEEE”的权威杂志，专门设有EMC分册。美国学者B.E.凯瑟撰写了系统性的论著电磁兼容原理。美国国防部编辑出版了各种电磁兼容性手册，广泛应用于工程设计。到八十年代，美国、德国、日本、前苏联、法国等经济发达国家在电磁兼容研究和应用方面达到了很高的水平。主要研究和应用的内容包括电磁兼容标准和规范、分析设计和预测、试验测量和开发屏蔽导电材料、培训教育和管理等。在工程应用方面研制出高精度的电磁干扰及电磁敏感度自动测量系统，开发出多种系统内和系统间电磁兼容性计算机分析和预测软件，形成了一套完整的设计体系，还开发研制成功多种抑制电磁干扰的新材料和新工艺。电磁兼容设计成为民用电子设备和军用武器装备研制中必须严格遵循的原则和步骤。在产品设计、加工、检测、试验和使用的各个阶段都要考虑电磁兼容技术和管理。电磁兼容性成为产品可靠性保证中的重要组成部分。九十年代，电磁兼容性工程已经从事后检测处理发展到预先分析评估、预先检验、预先设计。电磁兼容工程师必须与产品设计师、制造商以及各方面的专家共同合作，在方案设计阶段就开展有针对性的预测分析工作。并把过去用于研制后期试验测量和处理以及返工补救的费用安排到加强事前设计和预测检验中来。电磁兼容技术已成为现代工业生产并行工程系统的实施项目组成部分。产品电磁兼容性达标认证已由一个国家范围发展到一个地区或一个贸易联盟采取统一行动。从1996年1月1日开始，欧洲共同体12个国家和欧洲自由贸易联盟的北欧6国共同宣布实行电磁兼容认证制度，使得电磁兼容性认证与电工电子产品安全性认证处于同等重要的地位。可以预言，在21世纪，电磁兼容学科将获得更加迅速的发展，将得到全人类的高度重视。在我国对电磁兼容理论和技术的研究起步较晚，直到80年代初才有组织系统地研究并制订国家级和行业级的电磁兼容性标准和规范。1981年颁布了第一个航空工业部较为完整的标准HB5662-81飞机设备电磁兼容性要求和测试方法。此后，我国在标准和规范的研究与制订方面有了较大进展，到目前已制定了近百个国家标准和国家军用标准。八十年代以来，国内电磁兼容学术组织纷纷成立，学术活动频繁开展。1987年召开了第一届全国性电磁兼容性学术会议。1990年在北京成功地举办了第一次国际电磁兼容性学术会议，标志着我国电磁兼容学科的迅速发展并开始参与世界交流。九十年代以来随着国民经济和高科技产业的迅速发展，在航空、航天、通信、电子等部门，电磁兼容技术受到格外重视，并投入了较大的财力和人力建立了一批电磁兼容性试验测试中心，引进了许多先进的电磁干扰及敏感度自动测试系统和试验设备。我国在电磁兼容性工程设计和预测分析方面也开展了研究并逐渐开始实际应用。近年来，部分高等院校中相继开设了电磁兼容原理及设计课程，翻译和编写了一批教材。1993年由国家军用标准化中心组织编写了电磁兼容性工程设计手册，表明我国军用设备的电磁兼容性工程设计进入全面实施阶段。2.2世界主要国家、地区的电磁兼容管理及实施情况经济发达国家和地区对电磁兼容问题都较为重视，政府甚至采取立法和认证程序来管理相关产品的电磁兼容性能，对不符合者采取非常严厉的处罚行动。欧盟的“CE EMC”指令和美国的FCC法规的对世界的影响尤为深远。世界各国对于EMC的管理，一般可分为两种管理型式：部份的国家只管制电机、电子产品的电磁辐射干扰部份（EMI），如美国；另有部份国家也增加了电磁抗扰性（EMS）的管制，如欧盟地区。以下将介绍世界各国对于EMC的管制项目及依据标准。2.2.1欧盟(1) CE指令欧盟地区为了让市场内的货品能在加盟国内自由流通，欧盟执行委员会即通过欧洲标准委员会（CEN）制定出各种标准并颁布了指令。其中电机、电子产品的标准（包括电磁兼容标准）由欧洲电器标准委员会（CENELEC）所制定。早期欧盟所制定的EMC标准，主要取自于国际电工委员会（IEC）及国际无线电干扰特别委员会（CISPR）的标准。欧盟EMC指令，即1989年所公布的89/336/EEC指令。欧盟89/336/EEC EMC指令要求从1996年开始，凡欲进入欧共体市场的电子、电器和相关产品一定要符合有关电磁兼容标准要求，并在产品上粘贴符合性标记“CE”。欧盟对有关产品的电磁兼容性要求一般包括电磁骚扰和抗扰度两个方面的内容。(2) CE标记欧洲联盟包括十五个国家：英、法、荷、比利时、西班牙、卢森堡、奥地利、芬兰、瑞典、丹麦、德、希腊、葡萄牙、爱尔兰、意大利。CE指令由欧盟总部所制订，于发布时并不具有强制执行意义，但该指令落实到各会员国，由会员国立法成为国内法令之后，就具有强制性。而CE标记的“CE”二个字是法语欧共体的简写。CE标记是采取自我宣告（EC Declaration of conformity ,Doc）的方式。如果产品满足了EMC要求，检测单位会将产品的型式试验（Type Test）报告等证明文件给厂商，此时厂商建立产品技术档案，自我宣告产品已符合相关指令，按规定作成CE标记，贴示于适当位置。2.2.2美国(1) FCC法规美国是世界比较早对电子、电器产品及相关设备的电磁兼容性进行控制的国家之一，并利用认证体系进行强制性管理。认证所依据的技术文件和管理条例便是具有法律效力的联邦法规法典（Code of Federal Regulation - CFR）第47篇“FCC法规”（FCC Rules）。FCC法规，即CFR47由美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission ,FCC）制定。FCC目前对有关产品的电磁兼容要求主要是电磁骚扰特性。分别包含在FCC Part15、Part18、Part68之中（涉及射频设备（含广播接收机、数字设备等）、工-科-医射频设备和通信设备的电磁骚扰特性内容）。可能与国内厂商最有关的部份为FCC Part15，本部分将设备分为非有意辐射（Unintentional）与有意辐射（Intentional）产品两大类。非有意辐射产品为信息产品（不含无线产品发射器）、电视与收音机等，有意辐射产品为无线电遥控器、无线定位器等。可以发现，目前FCC制定电磁辐射干扰限值和测量方法已逐渐朝着国际无线电干扰特别委员会（CISPR）的标准一致的方向发展。(2) FCC标记自1996年8月起，部分产品采用通过制造商自我宣告（DOC）的模式。只要厂商的产品在FCC法规分类中属于DOC类，产品满足了EMC要求后，便可以依检验单位提供的产品型式试验报告等证明文件，实行自我宣告。若厂商的产品在FCC法规分类中属于认证（Certification）类产品，则厂商必须先加入FCC会员，产品如满足EMC要求，便可以依检验单位提供的产品型式试验报告等证明文件向FCC认可的TCB（Telecommunications Certification Body）申请FCC ID。按规定做成FCC标记，贴于产品适当位置。2.2.3日本日本自1985年起，由机械、电子等四个产业公会联合起来，成立一个类似财团法人团体VCCI（VOLUNTARY CONTROL COUNCIL FOR INTERFERENCE），制定出一个自愿性认证法。其中VCCI法规的V-2便是电磁辐射干扰规定。1995年起，厂商只要加入VCCI会员，并每年缴交年费，便可依检验单位提供的产品型式试验报告等证明文件，向日本VCCI报备登录。报备之后按规定作成VCCI标记，贴于产品适当位置。日本对产品的电磁兼容管理方面的法规还有“电气取缔法”。该法规对产品的电磁兼容的要求与CISPR差异较多，而与FCC较接近。2.2.4新西兰与澳大利亚新西兰与澳大利亚的电磁兼容管理主要是依据1992年公告的无线电波法（Radio Communication Act）。该法于1996年1月1日生效，并于1997年1月1日起强制实施。对信息技术设备产品需符合AS/NZS 3548电磁辐射干扰规定。澳洲在EMC方面管制的架构与欧盟CE-Marking大致雷同，均采自我认证的方式。依产品标准执行且通过测试后，签署一自我宣告书（DOC）即可。所不同的是宣告书必须由澳洲境内的进口商、供货商或制造商签署宣告。另澳洲政府还要求每一澳洲本地的供货商或进口商必须向其执行单位ACA(Australian Communications Authority)登录。按规定作成C-Tick标记，贴于产品适当位置。2.2.5台湾地区台湾“标准检验局”（BSMI）为了岛内电子、电机产品的电磁辐射干扰，于1995年5月公布商品电磁兼容性管理办法，并于1996年7月正式公告自1997年1月1日起管制复印机等产品的电磁兼容性能，之后陆续管制信息周边产品、家电与广播音响产品。而“标准检验局”也依据CISPR与IEC的EMC标准，逐渐修订岛内相应标准CNS，例如CNS13438就是信息类产品的标准。岛内申请厂商其产品符合了EMC要求后，便可以依检验单位提供的产品电磁兼容型式试验报告正本一份（含外观及内部结构照片），并加附下列资料：中文使用手册及规格，登录号码（ID）标示位置及式样说明，电路方框图，对策元件及干扰源一览表。再填具申请书后，向所在地检验机构申请，由检验机构核发检磁号码证书。2.3国内电磁兼容的发展与3C认证的电磁兼容要求为了减少电磁干扰所造成的危害，提高产品的电磁兼容性能，保护人身健康、设备安全和电磁环境，保护用户和消费者的利益，自二十世纪八十年代以来，中国国家质量技术监督局开始系统地组织制定有关电磁兼容的国家标准，到目前已制定了一百个左右。这些标准的实施，为提高产品和系统的电磁兼容性能起到了极大的促进作用。随着这些电磁兼容国家标准的制定和实施，我国从九十年代开始逐步开始对电子电器及其他相关产品的电磁兼容性能进行相应的管理。欧盟自一九九六年开始对进入欧盟的电子电气产品要求必须符合相应的电磁兼容标准要求，我国相应的质量管理部门当时主要通过以下几种方法来逐步展开对电磁兼容的质量管理。对国内生产销售的产品主要通过国家或地方、行业质量管理部门组织的产品质量市场监督抽查；工业产品生产许可证制度；电磁兼容认证等方式进行管理。对进口产品，则通过进口商品安全质量许可证制度和电磁兼容强制检验来进行管理。自2000年开始对六种进口商品（个人计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响设备）实施电磁兼容强制检验。即对这六种进口商品的电磁兼容强制检验作为对进口商品实施进口商品安全质量许可证制度的一部分内容来管理。到本世纪初，随着我国的经济的进一步发展和对外开放的持续深入的实施，我国在进口产品质量安全许可和强制性产品认证工作上存在内外不一致的问题日益突出，这既不符合WTO的基本原则，也不符合我国经济发展的需要。为此，国务院领导做出了对进口产品质量安全许可制度和国产品强制性认证制度实行“四个统一”的批示，即：统一标准、技术法规和合格评定程序；统一目录；统一标志；统一收费。这一批示已经作为我国入世谈判WTO/TBT协议项下的承诺。因此，制定有关国家强制性产品认证方面的管理规定对我国加入WTO、适应国际经济一体化和落实国务院领导“四个统一”的批示有着重要意义。基于以上理由，由国家质量监督检验检疫总局和国家认证认可监督管理委员会共同制定的强制性产品认证管理规定（以下简称为规定）于2001年11月21日国家质量监督检验检疫总局局务会审议通过，自2002年5月1日起施行，过渡期为一年。强制性产品认证的主管单位为国家认证认可监督管理委员会。认证标志的名称为“中国强制认证”（英文名称为“China Compulsory Certification”，英文缩写为“CCC”，该标志可简称为“3C”标志，该认证也简称为CCC认证或3C认证）。国家质量监督检验检疫总局和国家认证认可监督管理委员会于2001年12月3日发布第一批实施强制性产品认证的产品目录（以下简称为目录）。目录内共有19类132种产品。第一批实施强制性产品认证的产品包括以下类别：一、电线电缆（共5种）二、电路开关及保护或连接用电器装置（共6种）三、低压电器（共9种）四、小功率电动机（共1种）五、电动工具（共16种）六、电焊机（共15种）七、家用和类似用途设备（共18种）八、音视频设备类（不包括广播级音响设备和汽车音响设备）（共16种）九、信息技术设备（共12种）十、照明设备（共2种）（不包括电压低于36V的照明设备）十一、电信终端设备（共9种）十二、机动车辆及安全附件（共4种）十三、机动车辆轮胎（共3种）十四、安全玻璃（共3种）十五、农机产品（共1种）十六、乳胶制品（共1种）十七、医疗器械产品（共7种）十八、消防产品（共3种）十九、安全技术防范产品（共1种）按规定要求：为完善和规范强制性产品认证工作，切实维护国家、社会和公众利益，凡列入强制性产品认证目录的产品，必须经国家指定的认证机构认证合格、取得指定认证机构颁发的认证证书、并加施认证标志后，方可出厂销售、进口和在经营性活动中使用。对列入目录内的产品，从2002年5月1日起受理申请，自2003年5月1日起，未获得强制性产品认证证书和未加施中国强制性认证标志的产品不得出厂、进口、销售。按原规定要求，该规定应于2003年5月1日起开始强制实施。后由于客观原因，国家认证认可监督管理委员会（CNCA）发布2003年第38号公告，将强制实施日期推迟到2003年8月1日。根据规定要求，自实施之日起，强制性产品认证取代此前的中国电工产品认证委员会（CCEE）实施的电工产品安全认证（简称长城认证或CCEE认证）、中国进出口质量认证中心（CQC）实施的进口商品安全质量许可制度（简称CCIB认证）、中国电磁兼容认证中心实施的电磁兼容认证（简称CEMC认证）。列入目录的产品也同时取消相应的生产许可证制度。与此前的管理方式不同的是，3C认证首次在国内将电磁兼容的管理纳于强制认证的范畴（此前只是对六类进口商品实施电磁兼容强制检验）。凡是列入3C目录的产品，按相应的强制性认证实施规则，若包含电磁兼容检测项目，则对其电磁兼容强制检验作为3C认证一部分内容来管理。需要说明的是，3C认证的电磁兼容要求主要是电磁骚扰方面的。现阶段，我国相应的质量管理部门主要以以下几种方法来展开对电磁兼容的质量管理。对列入3C目录的产品，通过3C认证的方式进行管理；对未列入3C目录的产品，则通过自愿认证的方式进行管理。另外，无论产品是否列入3C目录，只要在国内生产或销售，都需要接受国家或地方的行业或质量管理部门组织的产品质量市场监督抽查和行业监督抽查，对抽查产品的电磁兼容检测按国家相应的强制实施标准进行。3电磁兼容理论基础3.1电磁兼容基本名词及术语3.1.1基本名词术语(1)（电磁）发射（electromagnetic）emission“从源向外发出电磁能的现象。”电磁兼容中的发射既包含传导发射，也包括辐射发射，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造的发射部分，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。(2)（性能）降低degradation（of Performance）“装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。”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1V的手机，在可以使天线终端（即接收机输人端）获得10V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）使该手机的灵敏度降至5V，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（10V）仍大于已受干扰的、灵敏度已下降的接收机的要求（5V）的缘故。(3) 电磁骚扰 electromagnetic disturbance“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。”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。(4) 电磁干扰 electromagnetic interference“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。电磁骚扰还包括了无用信号，例如：对于受寻呼台干扰的电视频道而言，该寻呼台信号对寻呼系统是有用信号，但对被干扰的电视频道则为无用信号。此外电磁骚扰还包括了传播媒介自身的变化，这属于无源骚扰。例如：对短波通信而言电离层的变化；对微波通信而言空气中雨、雾的影响等。(5) 电磁噪声 electromagnetic noise“一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。”一般可以认为无线电频率从10kHz开始向上。而“电磁”现象则包括所有的频率，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。(6) 电磁环境 electromagnetic environment“存在于给定场所的所有电磁现象的总和。”“给定场所”即“空间”；“所有电磁现象”包括了全部“时间”与全部“频谱”。(7) 无用信号 unwanted signal， undesired signal“可能损害有用信号接收的信号。”(8) 干扰信号 interfering signal“损害有用信号接收的信号”。比较以上两条术语可见，差别仅在于无用信号是“可能损害”，而干扰信号是“损害”。表明无用信号在某些条件下还是有用而无害的；而干扰信号任何情况下都是有害的。根据新的电磁兼容国家标准可见，信号可以是有用的，也可以是无用的；可以是无害的，也可能是有害的。取决于它的定语。(9)（对骚扰的）抗扰度 immunity（to a disturbance）“装置、设备或系统面临电磁骚扰时降低运行性能的能力。”(10)（电磁）敏感性 （electromagnetic）susceptibilityEMS“在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。”敏感性高，抗扰度低。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，仅仅是从不同的角度而言。在国际与国内，军用标准体系常用敏感性这一术语；而民用标准体系惯用抗扰度一词。(11)（时变量的）电平 level（of time varying quantity）“用规定方式在规定时间间隔内求得的诸如功率或场参数等时变量的平均值或加权值。”注：电平可用对数来表示，例如相对某一参考值的分贝数。“level”一词，在强电领域习惯译为“水平”。(12) 骚扰限值（允许值） limit of disturbance“对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平。”限值是人为制定的一个电平，在规定限值时一定需要规定测量方法。“允许值”一词是我国过去对limit词的译法。按新国家标准，应首选“限值”这一术语。(13) 干扰限值（允许值） limit of interference“电磁骚扰使装置、设备或系统最大允许的性能降低。”干扰限值是性能降低的指标，而不是电磁现象的指标。(14)（电磁）兼容电平 （electromagnetic）compatibility level“预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最大电磁骚扰电平。”实际上电磁兼容电平并非绝对最大值，而可能以小概率超出。(15)（骚扰源的）发射电平 emission level（of a disturbance source）“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平。”所谓“特定装置”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。(16)（来自骚扰源的）发射限值 emission limit（from a disturb source）“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。(17) 发射裕量 emission margin“装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。”(18) 抗扰度电平 immunity level“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正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。(19) 抗扰度限值 immunity limit“规定的最小抗扰度电平。”“限值”是人为规定的参数。(20) 抗扰度裕量 immunity margin“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。”(21)（电磁）兼容裕量 （electromagnetic）compatibility margin“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差值。”(22) 骚扰抑制 disturbance suppression“削弱或消除电磁骚扰的措施。”骚扰抑制是加于电磁发射器（源）上的措施。(23) 干扰抑制 interference suppression“削弱或消除电磁干扰的措施。”干扰抑制是加于敏感设备（被干扰对象）上的措施。图1：几个术语之间的相互关系3.1.2电磁兼容测试中常用单位在电磁兼容测量中常用不同的量纲，单位也不尽相同。分述如下：(1) 功率功率的基本单位为瓦（W），即焦耳/秒（J / s）。为了表示宽的量程范围，常常引用两个相同量比值的常用对数，以“贝尔”（B）为单位。对于功率则为：但贝尔是个较大的值。为了使用方便，采用贝尔的1/10，即分贝（dB）为单位，即：式中：P2与P1应采用相同的单位。应该明确dB仅为两个量的比值，是无量纲的。随着dB表示式中的参考量的单位不同，dB在形式上也可带有某种量纲。如P1为1W，P2 / P1是相对于1W的比值，即以1W为0dB。此时，是以带有功率量纲的dB表示P2，则：若以1mW为0dB，则此时的P2亦应以mW为单位，则表示式为：dBmW通常省略为dBm，显然0dBm = -30dBW。频谱分析仪常以分贝毫瓦（dBm）表示其输入电平。(2) 电压对于纯阻性负载： 式中：P功率，单位：W； V降在电阻R上的电压，单位：V； R电阻，单位：。若以分贝（dB）表示，上式可写为：式中右端的第一项即为电压的分贝值。在电磁兼容领域，电压常用V为单位。此时若V1=1V，即dB以1V为0dB（dBV通常省略为dB），则得到下式：式中：VV以V为单位的电压值。显然：0dB = -120dBV dB与dBm之间的关系：式中：R以为单位的电阻值。对于50的系统：(3) 电流常以dB为单位，即：式中：IA以A为单位的电流。(4) 功率密度与电场强度有时用空间的功率密度S表示电磁场强度，尤其是在微波波段。因为在微波波段，测量功率比测量电压容易，而且也具有实际意义。功率密度的基本单位为W/m2。常用的单位为mW/cm2或W/cm2。它们之间的关系为：除需要进行场强换算外，一般功率密度不再转换为分贝形式。如需要转换时，则为：Z0为自由空间波阻抗：Z0120。则在自由空间，功率密度S与电场强度E的关系为：化为分贝：(5) 磁场强度 当ZZ0120时，写为分贝形式：3.2电磁干扰形成的三要素形成电磁干扰必然具备三个基本要素，即电磁骚扰源，耦合途径或传播通道，敏感设备。电磁兼容设计即是从这三个基本要素出发。3.2.1电磁骚扰源电磁骚扰源包括自然骚扰源和人为骚扰源。自然骚扰源包括：来自银河系的电磁噪声；来自太阳系的电磁骚扰；来自大气层的电磁骚扰；热噪声等。电磁发射装置受电磁干扰装置骚扰源传播途径敏感设备图2：电磁干扰形三要素人为骚扰源包括：工科医（射频）设备；高压电力系统与电力电子系统；电牵引系统；内燃机点火系统；声音和广播电视接收机；家用电器、电动工具与电气照明；信息技术设备；静电放电；核电磁脉冲；通讯、广播、定位等大功率设备等。3.2.2电磁骚扰的传播途径电磁骚扰的传播途径包括传导耦合和辐射耦合。传导耦合必须在骚扰源和敏感设之间有完整的电路连接，骚扰信号沿着这个连接电路传递到敏感设备，发生干扰现象。这个传输电路可包括导线、设备的导电部件、供电电源、公共阻抗、接地平面、电阻、电感、电容、和互感元件等。辐射耦合是通过介质以辐射电磁波形式传播，骚扰能量按电磁波的规律向周围空间发射，常见的辐射耦合有三种：骚扰源天线发射的电磁波被敏感设备天线意外接收，称为天线对天线耦合；空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；两根平行导线之间的高频信号感应，称为线对线感应耦合。传导耦合包括互传导耦合和导线间的感性与容性耦合。辐射耦合包括近场耦合和远场耦合。3.2.3电磁骚扰敏感设备所有的低压小信号的设备都可能是电磁骚扰的敏感设备。设备控制端口信号端口交流电源端口直流电源端口接地端口外壳端口图3：电磁骚扰进出设备端口电磁骚扰以辐射和传导方式侵害敏感设备。端口就如传输的“界面”，通过这些端口，电磁骚扰进入（或出自）被考虑的设备。并且骚扰现象的性质和骚扰程度与端口的类型有关。比如辐射骚扰如果是在所考虑的设备壳体以外耦合到与设备相连的导线上，那么对设备来说，就变成了从电源或信号端口进入的传导骚扰，而真正的辐射骚扰是通过设备外壳端口进入设备的骚扰（这里的外壳既可以是像屏蔽室、金属层等那样的金属壳体，也可以是像塑料外壳那样没有电磁作用的遮蔽物）。辐射骚扰出现在设备周围的媒体中，而传导骚扰出现在各种金属性媒体中。端口的概念可以对各种媒体加以区分，一般将端口分为以下5类：外壳端口；交流电源端口；直流电源端口；控制线/信号线端口；接地端口，即系统和地或参考地之间的连接。各种位置类别的兼容电平是按照对应的端口概念作出的。在实际工作中，两个设备之间干扰通常包括许多种途径的耦合，既有传导耦合，也有辐射耦合；同时电磁发射设备内部也会包含敏感部分，电磁敏感设备内部也会包含电磁发射源，它们不但会在设备内部形成相互干扰，而且也会形成设备间的相互干扰，从而使干扰现象变得更为复杂。根据形成电磁干扰三要素可知，要实现产品的电磁兼容，须从三个方面着手：抑制电磁骚扰源；切断电磁骚扰耦合途径；提高电磁敏感设备的抗干扰能力。3.3电磁骚扰源的特性3.3.1电磁骚扰（EMI）定义电磁骚扰由寄生的、无用的、乱真的传导和/或辐射的电信号组成，可能造成系统或设备的性能发生不允许的降级。电磁骚扰的特性：电磁骚扰的起源基本上是电气上的传导（电压和/或电流）或辐射（电场和/或磁场）的有害发射。在时域内，电磁骚扰可以是瞬变的、脉冲的或稳态的。在频域内，电磁骚扰所包含的频率分量范围可从50Hz的低频直到微波波段；电磁骚扰信号可以是窄带或宽带的，相参或非相参的。电磁骚扰可分为人为的或自然的。人为骚扰源又可进一步区分为有意的和无意的（偶然的）。3.3.2电磁骚扰源分类电磁骚扰源大致可分为自然骚扰源和人为骚扰源。电磁骚扰源还可分为宽带或窄带骚扰。宽带骚扰可以进一步分为相参或非相参的。宽带电磁骚扰：传导与辐射的电磁信号，其振幅随频率变化（频谱密度函数）的频率范围大于指定感受器的带宽。在宽带噪声环境中，感受器的响应对相参噪声信号而言与其频率带宽成比例，对非相参噪声信号而言与其频率带宽的平方根成比例。宽带信号的频谱密度振幅函数，除了是频率的函数外，还要用指定的带宽来表示。宽带噪声可用数学来定义，换句话说，定义成一个函数，其频谱密度在感兴趣的频率范围内是频率的连续函数。窄带电磁骚扰：其振幅随频率变化（频谱密度函数）的频率范围窄于指定感受器的带宽。在窄带噪声环境中，一旦感受器的带宽大于噪声信号的频率范围时，感受器的响应就与其带宽无关。窄带噪声可用数学来定义时，其频谱密度在感兴趣的频率范围内作为频率函数的一根谱线。3.3.3电磁噪声的频谱研究电磁噪声的传播问题是一项困难的工作，原因之一就是电磁噪声的频谱非常宽。以一周期梯形脉冲为例，其时域波形如图4所示。如果，则谱如图5所示。其各条谱线的幅度可以写成：A时间T图4 周期梯形脉冲图5所示的负的幅度表示相位相反。图中各条谱线顶端的包络实际上是不存在的。令，。其中为各条谱线所处的频率。此时上式的包络可以写为：图5 周期梯形脉冲频谱通过举例，我们对频谱有了一个总的概念。我们不必要去研究每一条谱线及其相位，甚至对其包络的变化细节也不必过分地关心。一般只需注意包络顶端连线的变化规律，就能对不同时域波形相应的频域特性有个大体的了解。这种了解对于理解电磁噪声的传播以及电磁兼容测量已是够了。3.3.4电磁骚扰的幅度（电平）骚扰幅度可表现为多种形式，除了用不同型号的幅度分布（即概率，它是确定的幅度值出现次数的百分率）表示外，还可用正弦的（具有确定的幅度分布）或“随机的”概念来说明骚扰性质。所谓随机，简单说，就是未来值不能肯定地预测。例如随机噪声可能是一种冲击噪声，它们是一些在时间上明显地分开的、稀疏的、且前后沿很陡的脉冲；也可能是热噪声，它们是彼此重叠的，多次发生的，且在时间上不易分开的密集脉冲。这些密集脉冲在幅度性质上是不易确定的骚扰。典型的代表是热噪声和冲击噪声。3.3.5电磁骚扰的波形电气骚扰有各种不同的波形，如矩形波、三角波、余弦形波、高斯形波等等。由于波形是决定带宽的重要因素，设计人员应很好地控制波形。为了保持定时准确度或保证某种形式的准确动作，有时需要上升很陡的波形。然而，上升斜率越陡，所占的带宽就越宽。各种脉冲波形占用带宽由宽到窄的排列为：矩形波锯齿波梯形波三角波余弦形波高斯形波。由此可见，使干扰减小到最小的方法之一，是在可靠工作的情况下使设计的脉冲波形，具有尽可能慢的上升时间。通常脉冲下的面积决定了频谱中的低频含量，而其高频成份与脉冲沿的陡度有关。在以上所列举脉冲中，高斯脉冲占有频谱最窄。3.3.6电磁骚扰的出现率骚扰信号在时间轴上出现的规律称为出现率。按出现率把电函数分为周期性、非周期和随机的三种类型来考虑。周期性函数是指在确定的时间间隔（称之为周期）内能重复出现；非周期性函数则是不重复的，即是没有周期性，但出现是确定的，而且是可以预测的。随机函数则是以不能预测的方式变化的电函数，它的表现特性是没有规律的。随机函数的定义允许限定其幅度或频率成份，但要防止用时间函数来分析、描述它。通常，干扰问题中遇到的周期电压和电流是功能性的，它们的产生是为了特定的目的，如50Hz电源及其谐波或遥测信号。许多非周期性电压和电流也是用于特定目的，如指令脉冲。然而随机电压电流则是无用副产品，或是自然产生的，如热噪声。3.4电磁骚扰传播特性3.4.1电磁骚扰传播途径如果骚扰源和敏感部位在同一设备单元内，称“系统内”电磁兼容性问题；如果骚扰源和敏感设备是两个不同的设备，则称为“系统间”问题。大部分电磁兼容标准都是针对系统间电磁兼容的。同一设备在一种情况下是骚扰源，而在另一种情况下或许是敏感设备。设备要满足性能指标，减小骚扰耦合往往是消除干扰危害的唯一手段，因此弄清楚骚扰耦合到敏感设备上的机理是十分必要的。通常减小骚扰发射的方法也能提高设备的抗扰性，但为了分析方便，我们往往分别考虑这两方面的问题。骚扰源和敏感部位在一起时，就有从一方到另一方的潜在干扰路径。组建系统时，你必须知道发射特征和组成设备的敏感性。遵守已出版的发射和敏感度标准并不能保证解决系统的电磁兼容性问题。标准的编写是从保护特殊服务(在发射标准中，主要指无线电广播和远程通信)的观点出发的，并要求骚扰源和敏感部位之间有最小的隔离。许多电子硬件包含着具有天线能力的元件，例如电缆、印制电路板的印制线、内部连接导线和机械结构。这些元件可以电场、磁场或电磁场方式传输能量并耦合到线路中。在实际应用中，系统内部耦合和设备间的外部耦合，可以通过屏蔽、电缆布局以及距离控制得到改善。地线面或屏蔽面既可以因反射而增大干扰信号，也可以因吸收而衰减干扰信号。电缆之间的耦合既可以是电容性