电磁兼容与电磁兼容设计

1、 本文由jimmy3973贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 电磁 场 与 微 波 电磁 兼 容 与 电磁 兼 容 设 计 白运 芳 （ 中国电子科技 集 团公 司第 五十 四研 究所 ，河北 石家庄 ） 摘 要 电 磁 兼 容 设 计 通 常 包 括 系 统 设 计 系 统 和 分 机 设 计 ，从 工 程 实 施 上 考 虑 ，需 要 在 结 构 和 电 路 设 计 综 合 分 采 取 措 施 。 系 统 系 统 设 计 要 考 虑 系 统 内部 能 兼 容 工 作 ，更 要 在 设 计 前 ，对 系 统 系 统 工 作 环 境 进

2、行 调 查 。 分 分 详 细 论 述 了 有 效 并 较 易 采 用 的一 些 方 法 及 注 意 事 项 。 设 计 中 应 采 用 投 资 少 而 系 统 效 能 又 高 的 设 计 方 案 ， 以 减 少 费 效 比。 关 键 词 电 磁兼 容 ； 蔽 ； ； 屏 费效 比 中图 分 类 号 文献标识码 文章编号 （ ） （ 琥 如 疵疵 ， 批 眦， ， 眦 ） 山 ， ， 【 ， ； ； ； 引 言 电磁 兼容一 般指 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 ， 要求 在 同一 即 统、 系统 、 广义 的还 包 括生 物体 ） 以共 存

3、并 不致 引 可 起 降级 的一 门科学 。 ” 以上的定 义 中 ， 涉 及 电磁 环 境 这一 概 念 。实 都 际上 ， 电磁 环 境 是 由空 间、 间 和 频 谱 个 要 素 组 时 电磁环境 中的上 述各种设 备都 能正 常工作 又互不 干 成， 所有 需 要 解 决 的 电 磁 兼 容 问 题 都 脱 离 不 开 这 个要 素 。因此 ， 控制 电磁 干 扰源 的 辐射 能量 、 断 切 扰， 达到 “ 容” 兼 状态 。现在 电磁兼 容 科 技工 作 者 又 进 一步探讨 电磁 环境对人 类及 生物 的危害 影响 。学 科范 围 已不 限定 于设 备 与设 备 间的 问题 ，

4、进 一 步 而 电磁干扰 的耦合 通 道 、 高被 干 扰设 备 或 系 统 的抗 提 干扰能力 是 电磁 兼容 （ 设计 的主要 内容 。 ） 进行 设 计 的 目的是 ， 使设 计研 制 出的 多个 涉及 到人类本 身 ， 因此一 些 国 内外 学 者 也把 电磁兼 容学科称 作“ 境 电磁 学 ” 环 。但 由于 知识 面所 限 ， 本 文讨论不 涉及生 物学 范畴 。 样本（ 备、 设 电路或 系统 ） 在一 定 的电磁 环 境 中兼 能 容工作 ， 保证 各 自的技术性 能满 足设计 指标要 求 。 电磁 兼容 定 义 对于 电磁兼 容 的定 义 ， 比较 常见 的有 以下 种 ：

5、电磁 兼 容 设计 如果 一个 系统跳 过 这个 设 计 步骤 ， 考 虑 不 设 计直接 生产 ， 么 设 备将 很 可 能 在现 场 遇 到磁 干 那 扰 问题 而不能 正常工 作 。设 计过程 中应从 系统 工作 环 境 、 构设计 和 电路设 计几 方 面考虑 ， 结 针对干 扰源 及 其特性 的不 同采取 多种设 计手段 。 （ ） 电磁兼容 术语 电磁 兼容所 对 下 的定义 为 ：设 备或 系统 在其 电磁环 境 中能工作且 “ 不对 该环境 中任何 事物构 成不 能承受 的 电磁 骚扰 的 能力 ； ” “ 电磁兼 容 是 研究 在 有 限 的空 间 、 限 的 时 有 对 于

6、具 体工 程 而言 ， 电磁兼 容 设 计通 常 包 括系 收 稿 日期 ： 间和有限 的频 谱 资 源 条件 下 ， 种 用 电 设 备 （ 系 各 分 、 电磁 场 与 微 波 统设 计 系 统 和分 机设 计 ， 工 程实 施 上考 虑 ， 分 从 需 射 频 电磁场 在空 间传播 的一 种有 效措施 。屏蔽 体 常 用 材料 ： 金属 板材 （ 括铝 板 、 板 或镀 银 铜 板 等 电 包 铜 导 率 高 的 良导 体 材料 ） 塑料 复 合金 属板 、 电布和 、 导 导 电纸 。为 加装 屏 蔽 材 料 而设计 的 结构 凹槽 一 定 注意要 保证 屏 蔽 材料 能 够 牢 固

7、装 配 ， 证 与 保 要 在结 构和 电路设计 综 合采取 措施 。 系统 系统设计 要 考虑 系统 内部能兼 容工 作 ， 分 更要 在 设 计 前 ， 系统 系 统 工作 环 境 进 行 对 分 调查 ， 调查 内容 包括 ： 环境 中存 在 的干扰频 率 （ 谱 ） 频 和 功率 （ 空间 ） 产 生干 扰 频 谱 的设 备 与本 系统 的工 ； 作 （ 间） 时 是否 冲突 ； 一 定 时 间 内是 否 还会 增 加 新 在 的干扰 源等 。可 以使 用 场 强 仪 等设 备 实 地 测量 ， 也 可 以走 访相 关人 员 ， 阅有 关 历史 记 录。总 之 要 做 查 大量细 致

8、的调查 工 作 ， 能尽 量 去 掉对 设 备 工 作用 才 处不 大 的潜 在骚 扰源 ， 减少骚 扰源 的个 数 ； 能正确 才 结构 体 良好 接 触 。图 所示 为工 程 中加装 导 电 橡胶 的结构 图 。 电 路 设 计 图 加 装 导 电橡 胶 条 结 构 选 择 系统工 作频率 ， 量增加 系统 的有 效工作 时 间 ； 尽 减 小系统 的发 射 功率 以减 小 对 工 作 环 境 的 干 扰 与 破坏。 器件 选取 在 设 计 中尽 量少 用 低 电平 器 件 ， 也不 盲 目选 择 对 于分机 设计 ， 容 和方 法很 多 ， 细 致 考 虑 ， 内 要 精 心设计 。在

9、这里仅 介绍 一些 有效 而较易 采用 的方 法 及注 意事项 ， 中一些项 目也 会在 系统 其 分系 统设 计 中用到 。 结构 设计 高速器件 。在工 作 中存 在 着追 求 高速 器件 的现 象 ， 但 印制板设 计 没有 采 取 相应 的手 段 ， 调 试 中 出现 在 一 些莫 名其妙 的 问题 。 在 高速 数 字 电路 中 ， 电源与 地 层应 尽 量靠 在 一 印制 电路板 （ 简称 设计 ） 起， 中间不 安排 布 线 。所 有 布线 层 都 尽量 靠 近 一 平 结构设计 就是 利 用 屏蔽 体 （ 有特 定 性 能 的材 具 料） 阻止或 衰减 电磁骚 扰能量 的传 输

10、 ， 抑制 电磁 干 是 扰 的重 要手 段 。屏 蔽有 个 目的 ： 限制 内部 辐 射 的 电磁能 量泄漏 ； 防止 外 来 的辐 射 干 扰 进入 。根据 屏 面 ， 先选 择地平 面作 为 隔离层 。尽量 为时 钟信号 、 优 高频信 号 和 敏 感 信 号 等 关 键 信 号 提 供 专 门 的 布线 层 ， 保证其 最 小 的 回路 面 积 。应采 取 手 工 优先 布 并 线、 屏蔽 和加 大安 全 间距 等方 法 ， 证信 号质量 。电 保 源层 和地层 之 间的 环境较 差 ， 应避 免 布置 对干 扰敏感 的信 号 。 元件 布局 蔽工作原 理 可将屏 蔽 分 为 电屏 蔽

11、 结 构设 计 、 磁屏 蔽 结 构设计 和 电磁屏 蔽设计 大类 。 电屏 蔽结 构设计 电屏 蔽结 构设计 ， 必须 做 到屏蔽 板 良好 接地 ： 地 线 两端最 好采用 焊接 ， 当采 用螺 钉连 接时 ， 加装 减 应 小 接触 阻抗 的 内齿 弹 性 垫 圈（ ） 或外 齿 弹 性 元 件 布局 时 ， 用 同一 种 电源 的元 件 应 考虑 尽 使 量放 在一 起 ， 以便 于 将来 的 电源 分 割 。集 成 电路 的 去偶 电容 应尽量 靠 近 芯 片 的 电源 脚 ， 频 最靠 近 为 高 垫 圈 （ ） 合理 设 置 接地 点 ， 计 时应 将 屏 蔽 ； 设 体 的接地

12、 点靠 近被屏 蔽 的地 电平 电路 的接地 点 。 磁屏蔽 结构设 计 原则 ， 之与 电源 和 地之 间形 成 回路 最 短 。旁 路 电 使 容应 均匀 分布在 集成 电路周 围。用 于阻抗 匹配 目的 阻容 器件 的放 置 ， 根据 其 属 性 合理 布 局 。 匹配 电 应 容 电阻 的布局 要 分 清楚 其 用 法 ， 于 多负 载 的 终端 对 匹配 一定要 放在 信号 的最远 端进 行匹 配 。匹配 电阻 布局 时候要靠 近 该信 号 的驱 动端 ， 离 一 般 不 超过 距 。 根据 电子产 品性能 要求需 要在 屏蔽 盒上 开设通 过散 热 、 观察 和调 测用 的孔洞 ，

13、 同时在制 作时会 出现 工艺缝 隙 。由于孑 洞和 缝 隙 的影 响 ， 蔽 体 磁 阻增 屏 加， 致使 屏蔽 效能 下降 。为减 小这些 影 响 ， 进行 屏蔽 体结构设 计 时 ， 注意 以下几 个方 面 ： 应 正确 布置 通风 孔、 合理 设置屏 蔽 盒接 隙方 向 以及 合 理 安 排缝 隙连 接 工艺 。 电磁屏 蔽设 计 系统 滤 波及接 地 每块 印制板 的输入 电源在其 输 入端 使用一 个大 容量电解 电容 进行 容 性 滤 波 ， 据 频 率 选 根 ， 与 电容 紧靠 并 联 。印制 板 中的集 成 元 件 滤 波 应 通 过 在 每 片 集 成 电路 的 引 电子

14、 设备 或系统 中电磁屏蔽 是利 用屏蔽 体 阻止 年 无线 电工程 第 卷 第 期 电磁 场 与 微 波 脚 ， 电容实 现 ， 接 引脚与 电容 的间 隔应靠 近 ， 电容 引线 应 尽 可能 短 ， 寄生 电容 最小 。 使 最少 每 个元 件应 有一 个最 小 为 的电容 。 引脚 与 电容 之 间 的最 大 空 间距 离 不 应超 过 。 电磁 干扰 情况 进行 了详 细调 查 ， 心 选择 了工 作频 精 率， 设备 交付 后没有 出现严 重 的干扰 与被干扰 问题 。 在方案设 计 阶段 ， 定 了 级屏蔽 的方案 ： 确 印制板 信 号 线 引 脚 加 装 滤 波 器 ； 蔽

15、盒 按 照 屏 图 的方 法 加装 屏 蔽 胶条 ； 机箱 加 装屏 蔽 胶 条 。经 计 算 机应采 用 浮 空接 地 ， 样安 全 可 靠 。所谓 这 浮 空是将 机壳接地 ， 而其余 部分 浮空 ， 这种方 法抗 干 扰性 强 ， 只是 制 造工 艺 复 杂 。系统 中有 多个 分 机 时 电磁兼 容试验 ， 屏蔽 效果 良好 ， 利通 过所有试 验项 顺 目。 在 另外 一 个项 目中， 不仅 完 全按 照 上述 设计 方 法 进行 ， 而且 在通风冷 却孔 加装 截至波 导通风 孔 阵 ， 有 效解决 了高 频泄露 问题 。 其机壳 接地按 频率 区别 对 待 ， 低频 可 选择 单

16、 点 接地 为好 ， 点接 地使 地 线成 散 射 状 以避 免 串联 后 接地 单 因公 阻产生 串扰 。高频 时为减 少分 布参数 的影 响可 选择多 点 就 近 接 地 较 好 。用 电 源 线 供 电 的 系 结 束 语 综 上所 述 ， 在设 计 开 始 时就 进行 电磁兼 容设 计 与系统 完工后 出现 电磁兼 容问题 时再着 手解决 的方 法相 比 ， 能保 证 工 程进 度 的顺 利 完 成 。前 者也 有 更 较低 的费效 比 ， 当然 ， 安 全 角 度考 虑 ， 望 电磁 兼 从 希 统 ， 电源 输 入端 应 包 括 一 个 滤波 器 ， 阻止 在 以 不需要 能量 的

17、输入 和输 出 ， 用 开关 电源 时这 一点 使 尤其 重要 。 谐 振 回路和滤 波 电路 的接 地是最 容易被 忽略 的 问题 ， 受接地 方式 的误导 ， 多设 计人 员将谐 振 回路 许 的 电容 电感 就 近接 地 ， 图 示 。在 并 联谐振 回 如 所 容 安全裕 度越 高越好 ， 但选 得过 高 ， 要采 用 的干 扰抑 制措 施就 越多 ， 资 的费 用 将 增 多 。从 经 济 观点 来 投 考 虑 ， 全裕 度不 能太 高 ， 安 以减少 投 资 ， 计 中应 采 设 用投 资 少 而 系 统 效 能 又 高 的设 计 方 案 ， 减 少 费 来 效 比。 参 考 文

18、献 米 切尔 ? 迪 圭 安 麦 电磁 干 扰 排查 及 故 障 解 决 的 电磁 兼 容 技术 刘 萍 ， 京 ： 械 工业 出版 社 ， 译 北 机 区健 昌 子设 备 的 电 磁 兼 容 性 设 计 京 ： 电 北 电子 工 业 出版 社 ， 路中， 电感 和 电容 应取一 点接地 ， 使谐 振 回路 本身形 成一个 闭合 回路 ， 此时 高频大 电流将 不通过 接地面 ， 而抑制 产生 地 回路 干扰 。正确 的谐振 回路 和滤波 电 路原理 图 和印制板 图和 图 所示 。 ； ； 丰 一 吕仁 清 全 兴 磁 兼 容 性 结 构 设 计 京 ： 蒋 电 南 东 南 大学 出版 社 ， 翁 瑞 琪 珍 电 子 工 程 师 手 册 京 ： 械 工 业 出 袖 北 机 图 错 误 的 设 计 原 理 图 和 图 图 正确 的设 计 原 理 图 和 图 版社 ， 杨 克俊 磁兼 容 原 理 与 设 计 技 术 京 ： 民 邮 电 北 人 电 出 版社 。 工程 实例 在某 工 程论证 阶段 ， 对设 备 将