电磁兼容基础知识

1、电磁兼容概述l（1）电磁兼容是一门新兴的综合性学科。l（2）电磁兼容学科主要研究的是如何使在同一电磁环境下工作的各种电气电子设备和元器件都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。电磁兼容方面的名词定义及常用名词术语电磁兼容方面的名词定义及常用名词术语l在国家标准GB/T4765-1995电磁兼容术语对“电磁兼容”的定义是：“设备或系统在其电磁环境中能正常设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中的住何事物构成不能承受的电磁工作，且不对该环境中的住何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力骚扰的能力”。lEMCEMC包括EMIEMI(电磁干扰)及EMSEMS(电磁耐受性)两部份，所谓EMI电磁干扰，

2、乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声；而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。l辐射发射RE (Radiated Emission) 通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。 传导发射CE (Conducted Emission) 沿电源或信号线传输的电磁发射。EMIEMI(电磁干扰)l电磁干扰三要素： l电磁骚扰源，指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象； l耦合途径或称耦合通道，指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上，并使该设备产生响应的媒介； l敏感设备，指对电磁骚扰产生响应的设备。三要素示意图骚扰源敏感设备l由电磁骚扰源发出的电磁

3、能量，经过某种耦合通道传输到敏感设备，导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。这一作用过程及其效果，称为电磁干扰效应。耦合通道耦合通道l在这三要素之中，我们重点讨论耦合通道。l骚扰的耦合通道有二条：1，通过空间辐射；2，通过导线传导。l那相应的我们需要对这两种耦合途径进行测试，看测试的电磁干扰值是否符合标准。 公司内现有的测试干扰的设备l咱公司现有一套安捷伦84115EM 生产前生产前期评估系统期评估系统l此系统功能描述：此系统功能描述： Agilent 84115EM包括对产品进行辐射发射和传导发包括对产品进行辐射发射和传导发射测量所需的一切，并根据主要商业管理机构的要求对射测量所需的一切

4、，并根据主要商业管理机构的要求对产品进行测试。您可以直接将磁盘中包括的产品进行测试。您可以直接将磁盘中包括的FCC、EN、ANZ、BSMI和和VFG极限值加载到极限值加载到 EMC分析仪中，或从分析仪中，或从包括该系统的包括该系统的EMI测量软件中重新调用。设置自己的极测量软件中重新调用。设置自己的极限值并使用限值并使用EMC分析仪的内部磁盘驱动程序将其存储分析仪的内部磁盘驱动程序将其存储在磁盘中。在磁盘中。干扰测试l测试空间辐射 测试设备测试设备：双锥天线或者对数周期天线（两者测试频率范围不同），天线三角架，N型电缆 ，11947A 带有高通滤波器的瞬变限幅器，E7401A EMC标准分析仪

5、，9 kHz-1.5 GHz设备连接设备连接：双锥天线 N型电缆 放大器 限幅器 分析仪 注意事项注意事项：试验频段为30MHZ1GHZ,限值为dBuV/m，天线与被测设备（EUT）的前端面距离10m。 测试传导干扰： 测试设备测试设备：线路阻抗稳定网络 （LISN），电缆线，信号线，限幅滤 波器，分析仪。 设备连接：设备连接：使用LISN给被测设备供电，后引出信号线，末端连接滤波 器后连接至分析仪上。 注意事项注意事项：需确保分析仪输入端所有信号的总功率加起来不超过+30dBm（1W），），测量频率范同为150kHz30MHz ,限值为dBuV/m。 EMSEMS(电磁耐受性)一：此处的EM

6、S指的是电子设备或系统内部的各个部件和子系统、 一个系统内部的各台设备乃至相邻几个系统在它们所处的外界电磁环境中，能按原设计要求正常运行。 （ EMS在军标体系中常用 敏感性 这一术语；而在民标体系中惯用 抗扰度 一词）二：目前我们所说的打干扰测试，实际上就是测试设备的EMS。此实验方法叫：EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 实验介绍实验介绍：脉冲群试验主要是进行电源线和信号：脉冲群试验主要是进行电源线和信号/ /控制线的传导差控制线的传导差/ /共模干扰试验，共模干扰试验， 只是只是 干扰脉冲的波形前沿非常陡峭，持续时间非常短暂，因此含有极其丰富的干扰脉冲的波形前沿非常陡峭，持续时间非常短暂，

7、因此含有极其丰富的高频成高频成 分，这就导致在干扰波形的传输过程中，会有一部分干扰从传输的线缆分，这就导致在干扰波形的传输过程中，会有一部分干扰从传输的线缆中逸出，中逸出， 这样设备最终受到的是传导和辐射的复合干扰。重复快速瞬变试验是这样设备最终受到的是传导和辐射的复合干扰。重复快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲 群耦合到电气和电子设备的电源端口、群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。它属于测试抗扰度实验方法的一种信号和控制端口的试验。它属于测试抗扰度实验方法的一种, ,另外的抗扰实验有另外的抗扰实验有静电放电抗扰度试验，辐射（

8、射频）电磁场抗扰度试验，浪涌（冲击）抗扰度试静电放电抗扰度试验，辐射（射频）电磁场抗扰度试验，浪涌（冲击）抗扰度试验，对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验等。验，对射频场感应的传导骚扰抗扰度试验等。 实验目的实验目的：电快速瞬变脉冲群是由电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，：电快速瞬变脉冲群是由电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰。当由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。这种电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间

9、隙多次重复出现。这种暂态暂态 骚扰能量较小，一般不会引起设备的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以骚扰能量较小，一般不会引起设备的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对电会对电 子、电气设备的可靠工作产生影响。电快速速变脉冲群试验的目的就是子、电气设备的可靠工作产生影响。电快速速变脉冲群试验的目的就是为了检验电子、电气设备在遭受这类暂态为了检验电子、电气设备在遭受这类暂态 骚扰影响时的性能。骚扰影响时的性能。干扰抑制技术l目前的干扰抑制技术主要是三种：屏蔽、滤波、接地。l屏蔽：目的：目的： 限制限制EMI常用的屏蔽方式：主动屏蔽与被动屏蔽常用的屏蔽方式：主动屏蔽与被动屏蔽 (a) 主动屏蔽主动屏蔽

10、(b) 被动屏蔽被动屏蔽;屏蔽的分类静电磁场屏蔽静电磁场屏蔽时变电磁场屏蔽时变电磁场屏蔽静电场静电场静磁场静磁场时变电场时变电场时变磁场时变磁场时变电磁场时变电磁场整体屏蔽整体屏蔽非整体屏蔽非整体屏蔽EMI屏蔽体屏蔽体屏蔽室、屏蔽箱屏蔽室、屏蔽箱电缆、孔隙屏蔽等电缆、孔隙屏蔽等滤波l滤波器是由集中参数的电阻、电感和电容，或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络。这种网络允许 些频率通过，而对其它频率成份加以抑制。滤波器按类型一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、吸收滤波器、有源滤波器和专用通滤波器。滤波器按电路一般分为单容型（C型）、单电感型（L型）、型、反型、T型和 p

11、型。不同结构的电路合适于不同的源阻抗和负载阻抗，见图1所示。 lT型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻比较小（如低于50）的情况，p 型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻都比较高的情况，当信号源内阻和负载电阻不相等时，可以选用L型或C型滤波电路，对于低信号源阻抗和高负载阻抗，可选L型滤波器，反之，可选用C型滤波器。选用不同型式的滤波器，有助于减少信号源内阻和负载电阻对滤波器频率特性的影响。l滤波和屏蔽对于一个设备而言相当于自行车的两个轮子，只有同时存在，才能起作用l电源线滤波器: 消除传导干扰，限制辐射干扰发射l信号线滤波器：主要消除辐射干扰，同时消除传导干扰作作用用分分类类安全接地安全接地信号接

12、地信号接地单点接地单点接地多点接地多点接地混合接地混合接地悬浮接地悬浮接地设备安全设备安全接零保护接零保护防雷接地防雷接地接地的分类接地的分类 接地的概念接地的概念指电路或系统的电位基准面（相对电位零点）指电路或系统的电位基准面（相对电位零点）接地的两种含义：接地的两种含义： （2）系统基准系统基准“地地” 指电路、设备、或系统与指电路、设备、或系统与“地地”所所 建立的建立的低阻通路低阻通路。如设备外壳、金属底座、屏。如设备外壳、金属底座、屏 蔽罩、粗铜线、铜带等。蔽罩、粗铜线、铜带等。什么是地什么是地？接地接地：在系统的选定点与某个电位基准面之间建立低阻在系统的选定点与某个电位基准面之间建

13、立低阻 的导电通路的导电通路。（1） 接接“大地大地”，以地球电位作为基准，并以大地，以地球电位作为基准，并以大地 作为零电位。提供放电通路。作为零电位。提供放电通路。几点说明：几点说明：理想接地面处处零电位，零阻抗。实际上即便是超导，理想接地面处处零电位，零阻抗。实际上即便是超导，表面两点之间也存在电抗效应，实际只是近似而已。表面两点之间也存在电抗效应，实际只是近似而已。接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、接地面应采用低阻抗材料（如铜）制成，并有足够的长度、宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。宽度和厚度，以保证在所有的频率上都呈现低阻抗。如：用于安装固定设备的接地平

14、面应当有整块铜板或网格如：用于安装固定设备的接地平面应当有整块铜板或网格 （25cm25cm）或更密一些的铜栅网组成。对多路发或更密一些的铜栅网组成。对多路发 射机装置要求用薄铜板作接地平面。射机装置要求用薄铜板作接地平面。接地平面还应对大地呈现很大的电容。在组装时，接地平面接地平面还应对大地呈现很大的电容。在组装时，接地平面应延伸到所有设备底面的下方，而且应比设备底面最大尺寸应延伸到所有设备底面的下方，而且应比设备底面最大尺寸伸长伸长1.8m或更远。或更远。如：大功率发射机要求接地平面在径向延伸到最低工作频率如：大功率发射机要求接地平面在径向延伸到最低工作频率 波长的波长的1/4, ,以便排除地电流。还需设计一条接地母线，以便排除地电流。还需设计一条接地母线， 以便为设备提供就近接地汇流点，该母线应该每隔以便为设备提供就近接地汇流点，该母线应该每隔1.8 m或更短的间距与接地平面经铜带熔焊连接在一起。或更短的间距与接地平面经铜带熔焊连接在一起。l需要解释的几个概念：l前面三大措施的局限性：l接地：由于印刷线路板已经固定，所以