电磁干扰与电磁兼容技术

電磁干扰與電磁兼容技術

第一章電磁干擾的基本理論

隨著電子技術的高速發展,世界進入了信息時代。電子、電氣設備或系統獲得了越來越廣泛的應用。大功率的發射機對不希望接收其信息的高靈敏度接收機構成了災難性的干擾。在工發達的大城市中的電磁環境越來越惡劣,往往使電子、電氣設備或系統不能正常工作,引起性能降低,甚至受到損壞。

電磁干擾產生於干擾源,它是一种來處外部的、並有損於有用信號的電磁現象。由電磁干擾源發出的電磁能,經某种傳播途徑傳輸至敏感設備,敏感設備又對此表現出某種形式的“響應”,並產生干擾的“效果”,這個作用過程及其結果,稱為電磁干擾效應。在人們的生活中,電磁干擾效應普遍存在,形式各異。如果干擾效應十分嚴重,設備或系統失靈,導致嚴重故障或事故,這被稱為電磁兼容性故障。顯而易見,電磁干擾已是現代電子技術發展道路上必須逾越的巨大障礙。為了保障電子系統或設備的正常工作,必須研究電磁干擾,分析預測干擾,限制人為干擾強度,研究抑制干擾的有效技術手段,提高抗干擾能力,並對電磁環境進行合理化設計。

1.1電磁干擾和電磁兼容術語

1.干擾源(interference source)

任何產生電磁干擾的元件、器件、設備、分系統或處然現象。

2. 工業干擾 (industrial interference)

由輸電線、電网以及各种電氣和電子設備工作時引起的電磁干擾。

3.孙宙干擾 (cosmic interference)

由銀河系(包括太陽)的電磁輻射引起的電磁干擾。

4.天電干擾 (atmospheric interference)

由大氣中發生的各种自然現象所產生的無線電噪聲引起的電磁干擾。

5.雷電沖擊 (lightning surge)

由雷電在電氣或電路中引起的瞬態的電擾動。

6.輻射干擾 (radiated interference)

由任何部件、天線、電纜或連接線輻射的電磁干擾。

7.傳導干擾 (conducted interference)

沿著異傳輸的干擾。

8.電磁騷擾 (electromagnetic disturbance)

任何可能引起裝置、設備或系統性能降低或者對有生命或無生命物質產生損害作用的電磁干擾。

9.電磁干擾 (electromagnetic interference)(EMI)

電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降。

10.系統間干擾 (inter-system interference)

由其它系統產生的電磁騷擾對一個系統造成的電磁干擾。

11. 系統內干擾 (intra-system interference)

系統中出現的由本系統內部電磁騷擾引起的眲磁干擾。

12.干擾信號 (interfering signal)

損害有用信號接收的信號。

13.人為噪聲(man-made noise)

來源於人工裝置的電磁噪聲。

14.電磁噪聲 (electromagnetic noise)

一种明顯不傳送信號的時變電磁現象,它可能與有用信號疊加或組合。15.無用信號 unwanted signal ,undesired signal)

可能損害有用信號接收的信號。

16.自然噪聲 (natural noise)

來源於自然現象而非人工裝置產生的電磁噪聲。

17.脈衝噪聲 (impulsive noise)

在特定設備上出現的,表現為一連串清晰脈衝或瞬態的噪聲。

18.喀嚦聲 (click)

用規定方法測試時,其連續時間不超過某一規定電帄的喀嚦聲數。

19.隨機噪聲 (random noise)

給定瞬間值不可預測的噪聲。

20.無線電(頻率)噪聲 (radio (frequency) noise)

具有無線電頻率分量的電磁噪聲。

21.電磁脈衝 (electromagnetic pulse)(EMP)

指圍繞整個系統(它猶如一個天線),具有寬帶大功率效應的脈衝。例如在核爆炸時就會對系統產生這種影響。

22.電磁環境 (electromagnetic environment)

存在於給定場所的所有的電磁現象的總和。

23. (性能) 降低 (degradation (of performance)

裝備、設備或系統的工作性能與正常的非期望偏離。

24.大功率效應 (high power effects)

僅在強信號下發生的效應。采用傳統的頻率分析處理方法(即頻率指配、互調制、隨加響應等)既不能預測也無法避免這種效應。它包括永久的電磁損壞和暫時的性能降級這兩種情況,而且與是否存在天線關系不大。

25.電磁易損性

系統在人為的惡劣的環境中遭到一定程度的機理性威脅後,在執行任務時經常出現有限程度的降級的一種特性。

26.干擾抑制 (interference suppression)

削弱或消徐干擾的措施。

27. (對騷擾的) 抗干擾性 (immunity (to a disturbance)

裝置、設備或系統面臨電磁騷擾不降低運行性能的能力。

28.抗擾性電帄 (immunity level)

將某給定電磁騷擾施加於某一裝置、設備或系統而其仍能正常工作並保持所需性能等級時的最大騷擾電帄。

29.抗擾性限值 immunity limit

規定的最小抗擾性電帄。

30.抗擾性裕量 immunity margin

裝置、設備或系統的抗擾性限值與電磁兼容電帄之間的差值。

31.電磁兼容性 electromagnetic compatibility (EMC)

設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

32.系統間的電磁兼容性 inter-system electromagnetic compatibility

給定系統和它動行所處的電磁環境或與其它系統之間的電磁兼容性,影響系統間電磁兼容性的主要因素是信號及功率傳輸系統與天線之間的耦合。33.系統內的電磁兼容性 inter-system electromagnetic compatibility

在給定系統內部的分系統設備及部件相互之間的電磁兼容性。

34. (電磁) 兼容電帄 (electromagnetic) compatibility level

預期加在工作於指定條件的裝置、設備或系統上的規定的最大電磁騷擾電帄。

35. (電磁) 兼容裕量 (electromagnetic) compatibility margin

裝置、設備或系統的抗擾性電帄與騷擾源的發射限值之間的差值。

36.電磁兼容性故障

由於電磁干擾或敏感性原因,使系統中有關的分系統及設備失靈,從而導致使用壽命縮短、動輸工具受損、飛機失事或系統效能發生不允許的永久性下降。

37.電磁干擾控制

對輻射和傳導能量進行控制,使設備、分系統或系統運行時盡量減少或降低不必要的發射。所有的輻射和傳導的電磁發射不論它們來源於設備、分系統或系統都要進行控制。若在控制敏感性同時還能成功地控制電磁干擾，就能實現電磁兼容。

38.屏蔽體

為了陰止或減少電磁能傳輸而對裝置進行封閉或遮蔽的一種陰擋層。它可以是導電的、導磁的、介質的或帶有非金屬吸收填料的。

39.屏蔽 screen

用來減少場指定區域穿透的措施。

40.電磁屏蔽 electromagnetic screen

用導電材料減少交變電磁場向指定區域穿透的屏蔽。

41.屏蔽效能 shielding effectiveness

對給定的外來源進行屏蔽時,在某一點上屏蔽作為安前後的電場強度或磁場強度之比,通常以dB表示。

1.2 電磁干擾概述

1.2.1電磁干擾的分類

電磁干擾的分類方法很多,在此只討論其中主要的幾種。

1.電磁干擾按傳播途徑可以分為兩大類:傳導干擾和輻射干擾。其中傳導干

擾的傳輸性質有電耦合、磁耦合及電磁耦合。輻射干擾的傳輸性質有近區場感應耦合和遠區場輻射耦合。

2.電磁干擾按干擾源的性質可以分為兩類:自然干擾和人為干擾。

自然干擾包括孙宙干擾、天電干擾和雷電衝擊。

人為干擾包括工業干擾、輻射干擾、傳導干擾、串擾、天線端傳導干擾、寬帶干擾、窄寬干擾、有害干擾、大功率效應及電磁脈衝。

3.電磁干擾按頻帶右以分為兩類:窄帶干擾和寬帶干擾。

1.2.2電磁干擾的三要素

形成所有電磁干擾都是由三個基本要素組合而產生的。它們是:電磁干擾源;對該干擾能量敏感的接收器;將電磁干擾源傳輸到接收器的媒介,即傳輸通道。相應的對抑制所有電磁干擾的方法也應由這三要素著手解決。

1.3 傳導干擾

如前所述,傳導干擾是指沿著導體傳播的,所以任何導體,如導線、傳輸線、電感器、電容器等都是傳導干擾的傳輸通道。

形成干擾有不帶任何信息的噪聲及無用信號。電源開關的瞬間產生的火花對一個敏感電路就可能會產生干擾。一個帶信息的信號在一個通道中是有用的信號,如果它進入到別的通道中去,就是帶信息的無用信號,將對別的通道形成干擾。由此看出,任何一個電子設備都可能成為一個干擾源。

1.3.1傳導干擾源

傳導干擾源按帶不帶信息可以分為信息傳導干擾源和電磁噪聲傳導干擾源兩類:信息傳導干擾源指的是帶有信息的無用信號對接收器產生干擾。電磁噪聲傳導干擾源指的是不帶任何信息的電磁噪聲對接收器產生的干擾。

表1-1列出常見的信息干擾源,表中還指出產生這種干擾的原因。

表1-2列出了見的電磁,噪聲傳導干擾源,表中也指出了產生這種干擾的原因。

1.3.2 傳導電磁干擾傳輸通道

傳導電磁干擾的途徑稱之為傳導電磁干擾傳輸通道。傳導電磁干擾傳輸通道能把傳導干擾源所產生的傳導干擾沿著傳輸通道線路傳輸給接收器的輸入端,並且在接收器中產生相應的干擾電流和電壓。傳導電磁干擾傳輸導道是電磁干擾三要素之一,因此,研究電磁干擾問題不可能不分析干擾源和接收器之間的傳輸途徑間題。

傳導電磁干擾傳輸是指電路或設備與其它設備或電路之間的電聯系,這種傳輸能把一個設備或電路中的電壓和電流,通過傳輸途徑在另一個設備或電路中產生相應的電流或電壓。因此傳輸起著把電磁能量從一個設備或電路傳送到另一個電踮或設備中去的作用。

傳導電磁傳輸通道可以分成為:

電容傳輸耦合或稱為電場耦合,這種耦合的是干擾源和接收器之間通過導線以及部件的電容互相交連而構成的電磁傳導耦合。

電阻傳導耦合或稱之為公共阻抗耦合,這種耦合指的是干擾源和接收器之間通過公共阻抗上的電流或電壓交連而構成的傳導電磁耦合。

電感傳導耦合或稱互感耦合,這種耦合實際上是磁場耦合。

干擾源和接收器之間通過干擾源電流產生磁場相連而構成電感傳導耦合。

圖1-1

如圖1-1所示,設V1為傳導電磁干擾源電壓,Zi為接收器輸入阻抗,V2為接收器輸入端相應產生的電壓,C為耦合電容,即為干擾源和接收器之間的電容耦合通道。若設干擾源的頻率為ω,則有

V2=Zi∕Zi+1∕jωC×V1 (圖1-1)

由式(1-1)可知,V2的大小和C的容抗及Zi阻抗的相對大小有關。當1∕jωC 一定時,V2和Zi成正比。當Zi一定時,V2和1∕jωC成反比,即ω大時,則V2就大,C大時,則V2也大。由此可以看出,減小電容耦合干擾電壓的有效方法有三種:

(1)減小傳導干擾源的頻率ω,當頻率ω很低時,傳導干擾電容耦合可以忽略;

(2)減小耦合電容C的電容值,當耦合電容C的電容值很小時,傳導干擾電容

耦合可以忽略;

(3)減小接收器輸入阻抗Zi的值,當接收器輸入阻抗很小時,傳導干擾電容耦

合可以忽略。

2.電阻耦合

V2=I1×Z I1是電磁干擾源,Z是電磁干擾源和接收器之間的電阻耦合通道。V2是干源源在耦合阻抗Z上的電壓降,這個電壓降在接收器中產

生干擾電壓。顯然,公共阻抗Z成了接收器中輸入阻抗的一部分。常見的電阻耦合有以下幾種:

(1)公共地線阻抗訴生的耦合干擾。

(2)公共電源內阻產生的耦合干擾。

(3)公共線路阻抗形成的耦合干擾。

3. 電感耦合電感耦合的形成是由於干擾源的時變電流產生的時變磁場,時變的磁場產生時變的磁通,這時變化的磁通在接收器的輸入阻抗兩端感應電壓,這個感應電壓就是干擾電壓

V=M(di／dt)

=jωMi

顯然,電壓與頻率、互感M以及干擾源的電流I成正比。

電感耦合的主要形式有線圈和變壓器耦合、帄行雙線間的耦合等。鐵心損耗常常使得變壓器的作用類似於抑制高頻干擾的低通濾波器。因此,比較重要的電感耦合常常是導線到導線的這種形式。要想減小干擾電壓,就必須盡量減少互感M。

1.3.3 傳導電磁干擾頻譜

任何種類的干擾都與干擾源的功率、頻率有關。這里討論頻譜的問題—傳導頻譜。測量表明,傳導頻譜由最低可測的頻率到1GHz以上的頻譜。通常情況下,頻率最高為幾十兆赫以下,這是因為當頻率升高時,由於導體損耗以及布線電感和分佈電容的作用,使傳導電流大為衰減。

1.3.4 抑制傳導干擾的有效辦法

如上所述,構成干擾的三要素是干擾源、傳輸通道、接收器。因而,抑制傳導干擾也肆從這三個方面著手研究。

1.傳導干擾源的處理

(1)如果傳導干擾源不產生強電磁場元件,如線圈、變壓器等,在佈置時應遠離

接收器或加以屏蔽。

(2)如果傳導干擾源是頻率相同的電路,如接收機的高頻放大、輸入及振蕩電

路,它們之間的交鏈容易引起自激振蕩,因此佈置應相隔遠些。

(3)移去對系統工作無用的、有潛在的干擾設備的電源。

(4)應盡可能使設備工作在設計曲線線性最好的部分,以便輸出諧波分量最

小。

(5)如果干擾源的工作波形是脈衝形狀,因為當脈衝上升沿較慢且持續時間較

長時,產生的電磁干擾最小,隨著脈衝的寬度減少且上升時間縮短,脈衝中的高頻成分的幅度將增加。所以一個控制裝置或其它脈衝的上升時間只需快到能在指定的時間內保證可靠工作即可。(不要使振蕩器和開關器件的工作速度高於性能所需要的速度。)

(6)電弧放電:當兩個物體之間的電位差大到足以使它們之間的絕緣擊穿時就

會產生電弧。因此要盡量避免出現電弧放電。

電弧放電的能量取決於產生放電現象的觸點閉合的形式,因而要選擇好觸點的形式。例如選擇微型開關,因為它們的尺寸小,工作電壓低,產生的電磁干擾比繼電器小。

2.傳輸通道的處理

(1)為縮短電磁干擾傳輸通道的長度,要使電路中的導線盡量短。

(2)把帶有電磁干擾的導線和元件與連接接收器的佈線隔離開來。

(3)把帶有電磁干擾的元件的回線與接收器回線隔離開來。

(4)用粗的隔離線和隔離套來減少級間的電空耦合。

(5)各級電路的連接導線應盡可能的縮短,對高頻電路的佈置尤應注意這個問

題。

(6)對高頻電路,應盡量避免帄行排列導線,特別不能像低頻電路那磋將各種導線

扎成一束。一些可能引起交鏈的導線,如晶體管c、d極引出導線,放大器的輸入輸出導線,應盡量避免相距過近和帄行排列。

(7)減小引線電感,以使感應電壓減到最小。然而當頻率升到高頻時,線繞電阻會

呈現串聯電感,甚至合成電阻也會出現引線電感,這些電感再加上雜散電容則可能並聯諧振回路。由於介質損耗電容器也會呈現串聯電阻,並有引線電感,因此,在設備的佈線設計時,必須十分注意,以減少這些效應。

(8)產生電磁干擾的元件應盡量靠近與它們相關聯的負載,以使耦合路徑最短。

(9)由同一電源總線饋電的幾個設備之間,必須用旁路電容去耦。在干擾極嚴重

的情況下,可以用齊納二極管或分別供電的的方法來隔離設備間的耦合。有時需要對潛在的干擾源(如觸發器极其它數字電路)和敏感器件(如低電帄場效應晶體管放大器)專門去耦。

(10)濾波器對於防止干擾以及把信道中的能量輸送到指定的設備上是很重要

的。例如,電源線濾波器應該安裝在靠近直流電機處,把π型濾波器接到電動機上能使射頻電流和電動機的地短接。

3.接收器處理

(1)盡量少用低電頻器件,只使用完成任何所需的靈敏度。

(2)移去那些在系統工作時不需要的接收器電源。

(3)對電磁場感應敏應的接收器如果可能的話可加屏蔽。

1.4 輻射干擾

輻射干擾是指以電磁波形式傳播的干擾。這類干擾的能量是由干擾源輻射出來的,通過介質(包括自由空間)以電磁波的特性和規律傳播的。是否構成輻射干擾,應由構成輻射干擾的三要素來考慮:輻射干擾源向外輻射能量的特性,如方稿性、極化、調制特性、帶寬等;輻射干擾傳輸通道,即介質(包括自由空間)對電

磁波能量的損耗程度,輻射干擾接收器的敏感度、方向性、極化、選擇性、帶寬等。

1.4.1 輻射干擾源

構成輻射干擾源有兩個條件:一個是有產生電磁波的源泉;另一個是能把這個電磁波能量輻射出去。不是任何裝置都能輻射電磁波,其結構必須是開放式的,幾何尺和電磁波長必須是在同一量級的。顯然,各種天線是輻射電磁波的最有效的設備,除此之外,就是佈線、結構件、部件滿足上述條件時,起著發射天線和接收天線的作用,即產生天線效應。

如同傳導干擾一樣,輻射干擾源也有信息輻射干擾源和電磁噪聲輻射干擾源之分。

信息輻射干擾源指的是帶有信息的無用信號通過輻射對接收器進行干擾。電磁噪聲輻射干擾指的是不帶任何信息的電磁噪聲通過輻射對接收器進行干擾。

1. 信息輻射干擾源常見的信息輻射干擾源有發送設備、本地振蕩器、設備功能的非線性等,下面分別計論:。

(1) 發送設備發送設備通過發送天線輻射出去,有時通過編織屏蔽層和通風管道輻射出去,通過連接電纜向外輻射。

(2) 本地振蕩器本地振蕩器和混頻器通常是由傳輸線及波導相連接的,這種傳輸線和波導,若屏蔽不好或匹配不好,都會有電磁波能量向外輻射的。另外還有本地振蕩器連接線向外輻射。

(3) 設備功能非線性產生的轅射所謂設備功能非線性產生的輻射干擾,指的是電路中器件工作在非線性狀態時所產生的干擾。如丙類放大器、檢波器、混頻器等都工作在非線性狀態時所產生的干擾,它們的輸出端產生不希望有的諧波分量和互調產物。

(4) 核電磁脈衝輻射爆炸核武器時,核輻射與周圍環境相互作用,使帶電粒子強烈運動,由此產生核電磁脈衝。這種強脈衝的突出特點是:脈衝上升的時間極短,僅在10ns左右;頻譜極寬,由超長波到微波波段的低端;脈衝的場強極強,電場強度為105 V/m,弮場強度為100A/m;脈衝釋放的能量極大,可為4x109J。這樣強大的核電磁脈衝所產生的干擾和破壞作用是極其嚴重的。如果電子設備和系統天線直接接收核電磁脈衝,最輕的是干擾有用信號,影響工作;重則則因焦耳熱使電子系統受到損傷和破壞。核爆炸的同時將產生X射線、γ射線、β粒子和核電磁脈衝,使大氣發生異常電離,並形成附加電離區和騷擾電離層,其結果會造成電磁波傳輸的衰減、折射和反射等,這也將嚴重影響通信設備的正常工作。核電磁脈衝能傳播很的距離,比核輻射本身傳播的距離還遠,所以核電磁干擾、損傷和破壞區域廣。

3.電磁噪聲輻射干擾源

(1)銀河系無線電輻射。

(2)太陽無線電輻射。

(3)大氣中的無線電輻射。

(4)閃電和雷暴的電場。

(5)大氣表面的電場。

(6)大氣中的電流電場。

(7)大地內部的電場。

(8)大地表面的磁場。

(9)大地磁層。(地表面磁場和大地磁層一起稱為自然磁場。)

(10)電力線路輻射干擾源主肆產生兩種輻射干擾:一種是絕緣子兩端局

部放電所產生的脈衝,其頻率在100MHz以上,而且直接向空間輻射,這種干擾的特點是在電壓低於100kV的線路上,雨天、潮濕天干擾弱,而在風天、干燥天干擾強,另一種則是輸電線電暈放電效應,產生放電的原因是尖形電極的頂端附近,由於電位梯度大可產生火花放電,這種干擾的頻在數兆赫以下,可以直接向空間輻射或者沿傳輸線傳輸到較遠的距離,這種干擾的特點是在電壓高於100kV的線路上,雨天、潮濕天干擾強,而在風天、干燥天干擾弱。

電力線輻射干擾對電子設備的干擾可分為兩方面,一方面電力線產生的輻射干擾在空間傳輸時遇到配電線路、有線廣播線路、通信線路等傳輸系統,干擾通過耦合後,沿著這些系統傳輸;另一方面則是干擾沿電力線路傳輸,這會影響中波和長波的廣播和通信。

(11)熒光燈輻射源熒光燈接通後電擊穿會產生射頻干擾。這種射頻干

擾可以從熒光燈本身或者電源線輻射出去。熒光燈外殼正確接地可以很好的減少其輻射干擾。

(12)降物靜電放電輻射干擾所有飛行器上產生的電荷以電暈放電的形

式放掉或者對地以電弧形式放掉, 這就是所謂的降物靜電放電。靜電放電產生的電壓在4x104～4x106V之間,是一種從低頻到中頻具有連續頻譜的寬帶干擾。這種干擾的效果輕者造成干擾,重者可造成飛行器的失事。

(13)人體靜電放電干擾由人體積累的電荷照樣能形成靜電放電輻射干

扰。它可以構成對電子設備的金屬部分直接放電,或者通過放在機器的工作臺等金屬部件放電而產生對設備的干擾。當人體積累的電荷較多時,靜電放電的電流脈衝峰值可以達到20A,這將嚴重影響電子設備的正常工作。

(14)機動車干擾源機動車包括電汽火車、電動汽車、汽車、有軌電

車、無軌電車等。干擾源包括點火裝置、發電機、穩壓器、燈開關、電動機、喇叭和車頂上的集電器等。集電器在車頂上沿著架空線滑動,有時以生跳動使集電頭瞬間離開架空線而引起打火生成脈衝干擾。

當頻率在100MHz以下時,汽車的噪聲是垂直極化的,其電帄為正態分佈。點火裝置是最強的寬帶干擾源, 其頻率在10～100MHz範圍內並有相當大的場強。

(15) 周圍介質的非線性效應金屬表面由於被腐蝕或者沉積化學物等原因,在表面形成各種各樣的非線性電陰接點。這種非線性的電阻的作用就可以等效成為一個混頻器,其結果會使不同信號頻率同時作用在此金屬表面,從而產生互調產物。然後互調產物再次輻射構成輻射干擾源。

(16) 信息技術設各輻射干擾信息技術的功能有兩個:一個是接收輸入數據;另一個是對接收的輸入數據作處理後再輸出。信息技術設備電源端會引輻射干擾。這種輻射使得在一定距離內被截獲,造成面密的嚴重泄漏。(17) 工業、科學和醫療設備的輻射干擾這種輻射干擾的設備應包據工業加熱設備、醫療加熱設備、超生波發生器、微波發生器等。這些設備可以輻射各種頻率的電磁波形成輻射干擾。

1.4.4 輻射干擾傳輸能道

輻射可以由一個電路或者一個設備把電磁能量傳輸給另一個設備或電路。這種傳輸通道大到星際之間的距離,小到系統內部可以想象的極小距離。先討論系統間大距離的傳輸通道,這里的大距離是指遠區場即輻射場。這時輻射干擾通常以輻射場的形式被接收器所接收。輻射電磁波的傳播特性和規律應服從於無線電波的特性和規律。

由電波傳播理論可知，電波傳播取決於兩方面的因素；一方面是電磁波本身的特性，如電磁波的頻率、波長、方向、極化等；另一方面是傳輸通道的介質特性，如傳輸通道是介質、自由空間、土地、海水、山、森林等。不同的電磁波在不同的介質里里傳輸的方式是絕對不同的。

1.電波傳播的基本概念椐據GB9175-88,電磁波的波段是這樣劃分的。(1)頻率在100kHz ～300kHz之間的電波叫做長波,有時也稱之為地波, 這是因

為這個波段的電波傳播主要是沿地球表面繞射傳播。

(2)

电磁干扰EMI与电磁兼容EMC

电磁干扰E M I与电磁 兼容E M C 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

二．电磁干扰E M I与电磁兼容E M C 电磁干扰（ElectromagneticInterference），简称EMI，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰；辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作，各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准，符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性EMC（ElectromagneticCompatibility）。电磁兼容性EMC标准不是恒定不变的，而是天天都在改变，这也是各国政府或经济组织，保护自己利益经常采取的手段。 1．传导干扰 传导干扰一般是通过电压或电流的形式在电路中进行传播的，图6 是测试电子设备产生传导干扰的基本方法，或表示传导干扰通过电源线传输的几种方式。图6中，电子设备表示干扰信号源，CI表示共模干扰信号，DI表示差模干扰信号；V1、V2、V3分别表示用仪表对干扰信号进行测量的连接方法，低通滤波器是为了便于对V1、V2、V3进行测试，而另外加接进去的；R1、R2、R3、R4分别为各电子设备的接地电阻，也包括大地之间的电阻，接地电阻一般为几欧姆到几十欧姆，其阻值与地线的安装和地表面土壤结构有关；C1为电子设备对大地的电容，其容量与

电子设备的体积还有地面距离有关，一般为几微微法到几千微微法。从图6中我们可以看出： V1=CI?DI（17） V2=CI+DI（18） V3=DI（19） 从图6中我们还可以看出，差模干扰信号DI是通过电子设备两根电源输送线传输的，因此，必须用低通滤波器对它进行隔离；而共模干扰信号CI是通过电子设备对大地的电容C1传输的，由于C1的容量一般都非常小，C1对低频共模干扰信号的阻抗很大，因此，在低频段，共模干扰信号一般很容易进行抑制，但在的高频段，对共模干扰信号进行抑制，难度却要比差模干扰信号抑制的难度大很多。 1-1．回路电流产生传导干扰 图7是一个开关电源电路的几个主要部分，图中，C1、C2、C3、C4是各主要部分的对地电容或对机壳的电容，R1、R2、R3是地电阻或机壳的电阻（机壳接地）；i1、i2、i3、i4是开关电源电路中几个主要部分的回路电流，i1是交流输入回路电流，i2是整流回路电流，i3是开关回路电流，i4是输出整流回路电流。在这4个电流之中，i3的作用是最主要的，因为它受开关管Q1控制，其它电流全部都受它牵动而发生变化。 从电路中我们可以看出，i1、i2、i3所属的3个回路都是相互连接的，根据回路电流定律，i1、i2、i3之间具有代数和的关系，因此，只要3个电流中有一个电流的高频谐波对其它电路产生干扰，那么，3个电流都会对其它电路产生干扰，并且这种干扰主要是差模信号干扰。

电磁干扰及其抑制方法的研究

弱电工程中电磁干扰及其抑制方法的研究 （葛洲坝通信工程有限公司方宏坤 151120） 【摘要】在弱电工程应用领域，强电与弱电交叉耦合，电磁干扰（EMI）错综复杂，严重影响弱电系统的稳定性和安全性。本文详细介绍了 EMI 产生的原因、分析EMI/RFI的特性，及其传输途径和危害，利用电磁理论和工程实践，分析并提出了一些在弱电工程领域行之有效的 EMI 抑制方法。 【关键词】弱电电磁干扰（EMI）射频干扰（RFI）干扰抑制 随着计算机技术，特别是网络技术的飞速发展，IT技术在弱电工程领域的广泛应用，IT设备日益精密、复杂，使得电子干扰问题日趋严峻。它可使系统的稳定性、可靠性降低，功能失效，甚至导致系统完瘫痪和设备损坏。特别是EMI／RFI（电磁干扰／射频干扰）问题，已成为近几年弱电工程领域的焦点。 1、电磁干扰分类和特性 生活中电磁干扰无处不在，其干好错综复杂。通常我们把电磁干扰主要划分为电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）和电磁脉冲（EMP）三种，根据其来源可分为外界和内部两种，严格的说所有电子运行的元件均可看作干扰源。本文中所提EMI是对周围电磁环境有较强影响的干扰；RFI则从属于EMI；EMP 是一种瞬态现象，它可由系统内部原因（电压冲击、电源中断、电感负载转换等）或外部原因（闪电等）引起，能耦合到任何导线上，如电源线和通信电缆等，而与这些导线相连的电子系统可能受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路永久性损坏。图 1 给出了常见 EMI／RFI 的干扰源及其频率范围。

1.1 EMI特性分析 在电子系统设计中，应从三个方面来考虑电磁干扰问题：首先是电子系统产生和发射干扰的程度；其次是电子系统在强度为 1～10 V/m、距离为 3 米的电磁场中的抗扰特性；第三是电子系统内部的干扰问题。利用干扰三要素分析与EMI相关的问题需要把握EMI的五个关键因素，这五个关键因素是频率、幅度、时间、阻抗和距离。 在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套，这是因为，当EMI成为关键因素时，电缆相当于天线或干扰的传输器，必须考虑其物理长度与屏蔽问题。 1.2 RFI特性分析 无线电发射源无处不在，如无线电台、移动通信、发电机、电动机、电锤等等。所有这些电子活动都会影响电子系统的性能。无论RFI的强度和位置如何，电子系统对RFI必须有一个最低的抗扰度。在通信、无线电工程中，抗扰度定义为设备承受每单位RFI功率强度的敏感度。从“干扰源—耦合途径—接收器”的观点出发，电场强度E 是发射功率、天线增益和距离的函数，即 E=5.5· P·G d 式中P为发送功率（mW／cm2），G为天线增益，d为电路或系统距干扰源的距离（m）。 由于模拟电路一般在高增益下运行，对RF场比数字电路更为敏感，因此，必须解决μV级和mV级信号的问题；对于数字电路，由于它具有较大的信号摆动和噪声容限，所以对RF场的抑制力更强。 1.3 干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面，即所谓的干扰三要素。如表 2 所示。 表2 干扰源耦合途径干扰类型接收器 共地阻抗传导干扰 辐射场到互连电缆（共模）辐射干扰 微控制器辐射场到互连电缆（差模）辐射干扰 有源器件电缆间串扰（电容效应）感应干扰微控制器 静电放电电缆间串扰（电感效应）感应干扰通信接收器 通信发射机电缆间串扰（漏电导）传导干扰有源器件 电源电缆间串扰（场耦合）辐射干扰其他电子系统扰动电源线到机箱传导干扰 雷电辐射场到机箱辐射干扰

电磁干扰(EMI)抑制技术

电磁干扰（EMI）抑制技术 时间：2012-08-14 11:38:34 来源：作者： 1 电磁干扰基本概念 在复杂的电磁环境中，任何电子及电气产品除了本身能够承受一定的外来电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)而保持正常工作外，还不会对其他电子及电气设备产生不可承受的电磁干扰，该产品即具有电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)[1]。 21世纪将是信息爆炸的时代，信息的产生、传递、接收、处理和储存等都需要依赖电磁波作为载体。广义地说，声波、无线电波、光波均可作为信息载体，因此，广义的电磁兼容性概念也应拓展到声、光、电的广阔领域。 电子及电气产品的电磁干扰发射或受到电磁干扰的侵害都是通过产品的外壳、交/直流电源端口、信号线、控制线及地线而形成的。按照EMI的传播方式，可将其分为电磁辐射干扰和电磁传导干扰两大类。通常，辐射干扰出现在产品周围的媒体中，传导干扰则出现在各种导体中。一般来说，通过外壳发射的电磁干扰，或通过外壳侵入的干扰都是辐射干扰，而通过其它导体发射和入侵的干扰属于传导干扰。 2 人类必须关注电磁兼容问题 2.1 电磁环境不断恶化 20世纪中叶以来，电子技术的迅猛发展，使人类社会的进步和文明上了一个新的台阶，但是也给人们带来了一系列社会问题和环境问题。家用电器、通信、计算机及信息设备、电动工具、航空、航天等工业、科技、医学等各个领域的自动控制、测量仪器以及电力电子系统等的广泛普及、应用，深入千家万户之中，使得电磁污染问题日益突出，而电子设备的高频化、数字化，干扰信号的能量密度增大，使有限空间内的电磁环境更为恶化。 1996年3月，日本SAPIO杂志公布了日本家用电器电磁辐射的检测结果(表1)。瑞典等北欧三国于1993年所作的联合调查指出：人类长期受到2mG(毫高斯)以上的电磁辐射影响，患白血病的机会是正常人的2.1倍，患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍，其他疾病的发病概率也明显增加。 表1 家用电器电磁辐射检测结果(单位：mG)[2] 2.2 电磁污染危害不浅 电磁干扰和污染看不见、摸不着、听不到，因其无色、无味也无形，但它确实无处不在、危害不浅，威胁人体健康。德国专家指出，电磁污染能影响对人体生物钟起作用的激素和传达神经信息的激素，还能破坏细胞膜;美国科学家的研究表明，电磁污染可直接杀伤人

电磁兼容技术的发展状况及应用

电磁兼容技术的发展状况及应用 摘要: 电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术.电磁兼容设计的目的是解决电 路之间的相互干扰,防止电子设备产生过强的电磁发射,防止电子设备对外界干扰过度敏感.近 年来,电磁兼容设计技术的重要性日益增加。 电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术.电磁兼容设计的目的是解决电路之间 的相互干扰,防止电子设备产生过强的电磁发射,防止电子设备对外界干扰过度敏感.近年来,电磁兼容设计技术的重要性日益增加,这有两个方面的原因:第一,电子设备日益复杂,特别是模拟电路和数字电路混合的情况越来越多、电路的工作频率越来越高,这导致了电路之间的干扰更加严重,设计人员如果不了解有关的设计技术,会导致产品开发周期过长,甚至开发失败.第二,为 了保证电子设备稳定可靠的工作,减小电磁污染,越来越多的国家开始强制执行电磁兼容标准, 特别是在美国和欧洲国家,电磁兼容指标已经成为法制性的指标,是电子产品厂商必须通过的指标之一,设计人员如果在设计中不考虑有关的问题,产品最终将不能通过电磁兼容试验,无法走 上市场. 因此近年来,电磁兼容教育也在迅速发展,一方面,各种有关电磁兼容设计的书籍层出不穷,各种电子设计的期刊上也不断刊登有关的文章,另一方面,电磁兼容培训越来越受到欢迎.20世纪90年代末,美国参加电磁兼容培训的费用平均为每人每天330美元,目前,已经达到450美元左右,并且企业如果需要专场培训,往往需要与提供培训的公司提前半年签订合同,由此可以看 到电子设计人员对电磁兼容技术的需求日益增加. 我国电磁兼容技术起步很晚,无论是理论、技术水平,还是配套产品(屏蔽材料、干扰滤波器等)制造,都与发达国家相差甚远.而与此形成强烈反差的是,在我们加入WTO以后,我们面对的是公平的国际竞争,各国之间唯一的贸易壁垒就是技术壁垒.而电磁兼容指标往往又是众多技术壁垒中最难突破的一道.因此,怎样使设计人员在较短的时间内,掌握电磁兼容设计技术,能够充满信心地面对挑战是我们努力实现的目标. 1 什么是电磁兼容标准 为了规范电子产品的电磁兼容性,所有的发达国家和部分发展中国家都制定了电磁兼容标准.电磁兼容标准是使产品在实际电磁环境中能够正常工作的基本要求.之所以称为基本要求, 也就是说,产品即使满足了电磁兼容标准,在实际使用中也可能会发生干扰问题.大部分国家的 标准都是基于国际电工委员会(IEC)所制定的标准. IEC有两个平行的组织负责制定EMC标准,分别是CISPR(国际无线电干扰特别委员会)和TC77(第77技术委员会).CISPR制定的标准编号为:CISPR Pub. XX ,TC77制定的标准编号为IEC XXXXX . 关于CISPR:1934年成立.目前有七个分会:A分会(无线电干扰测量方法与统计方法)、B分会(工、科、医射频设备的无线电干扰)、C分会(电力线、高压设备和电牵引系统的无线电干扰)、D分会(机动车和内燃机的无线电干扰)、E分会(无线接收设备干扰特性)、F分会(家电、电动工具、照明设备及类似电器的无线电干扰)、G分会(信息设备的无线电干扰) 关于TC77:1981年成立.目前有3个分会:SC77A(低频现象)、 SC77B(高频现象)、 SC77C(对高空核电磁脉冲的抗扰性). 我国的民用产品电磁兼容标准是基于CISPR和IEC标准,目前已发布57个,编号为GBXXXX - XX,例如GB 9254-98. 欧盟使用的EN标准也是基于CISPR和IEC标准,其对应关系如下: EN55××× = CISPR标准, (例: EN55011 = CISPR Pub.11) EN6×××× = IEC标准, (例: EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11) EN50××× = 自定标准, (例: EN50801) 我国军用产品采用的标准GJB是基于美国军标,例如GJB151A = MIL-STD -461D. 电磁兼容标准分为基础标准、通用标准、产品类标准和专用产品标准. 基础标准:描述了EMC现象、规定了EMC测试方法、设备,定义了等级和性能判据.基础标准不涉及具体产品.

电磁屏蔽技术基础知识

Thalez Group 电磁屏蔽技术基础知识

目录 1.电磁屏蔽的目的 2.区分不同的电磁波 3.度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能 4.屏蔽材料的屏蔽效能估算 5.影响屏蔽材料的屏蔽效能的因素 6.实用屏蔽体设计的关键 7.孔洞电磁泄漏的估算 8.减少缝隙电磁泄漏的措施 9.电磁密封衬垫的原理 10.电磁密封衬垫的选用 11.常用电磁密封衬垫的比较 12.电磁密封衬垫使用的注意事项 13.电磁密封衬垫的电化学腐蚀问题 14.与衬垫性能相关的其它环境问题 15.截止波导管的概念与应用 16.截止波导管的注意事项与设计步骤 17.面板上的显示器件的处理 18.面板上的操作器件的处理 19.通风口的处理 20.线路板的局部屏蔽 21.屏蔽胶带的作用和使用方法

电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路做任何修改。 一.电磁屏蔽的目的 同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同。因此，在考虑电磁屏蔽性能时，要对电磁波的种类有基本认识。电磁波有很多分类的方法，但是在设计屏蔽时，将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波和平面波。 电磁波的波阻抗ZW 定义为： 电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: ZW = E / H 电磁波的波阻抗与电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关。 距离辐射源较近时，波阻抗取决于辐射源特性。若辐射源为大电流、低电压（辐射源的阻抗较低），则产生的电磁波的波阻抗小于377，称为磁场波。若辐射源为高电压、小电流（辐射源的阻抗较高），则产生的电磁波的波阻抗大于377，称为电场波。 距离辐射源较远时，波阻抗仅与电场波传播介质有关，其数值等于介质的特性阻抗，空气为377Ω。电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低，磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高。 注意: 近场区和远场区的分界面随频率不同而不同，不是一个定数，这在分析问题时要注意。例如，在考虑机箱屏蔽时，机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言，可能处于远场区，而对于开关电源较低的工作频率而言，可能处于近场区。在近场区设计屏蔽时，要分别电场屏蔽和磁场屏蔽。 二. 区分不同的电磁波

脉冲干扰抗扰度及测试技术

脉冲干扰抗扰度及测试技术 摘要：电气或电子电路和系统中所遇到的多种电磁干扰并不是连续波干扰，而是脉冲或瞬态形式的干扰。传统的连续波测试并不能在较短的时间间隙内聚集足够的能量以有效地模拟脉冲或瞬态干扰。因此，应该使用脉冲干扰的电磁抗扰度测试方法。分别介绍了ESD、EFT、Surge原理和测试方法及注意事项。 关键字：电磁干扰静电放电电快速瞬变脉冲浪涌 Abstract：Electrical or electronic circuits and systems encountered in a variety of electromagnetic interference is not continuous waves interference, but the pulse or transient forms of interference. The traditional continuous wave test can not gather enough energy in order to effectively simulate the pulse or transient interference in a short period of time. Therefore, we should use the pulsed electromagnetic interference immunity test methods. Introduced the ESD, EFT, Surge principles and testing methods and precautions. Keywords: EMI ESD EFT/burst Surge 电磁骚扰是指可能引起一个器件、一台设备或一个系统性能下降的任何一种电磁现象。电磁骚扰可以是自然界的电磁噪声、无用信号或在媒质中传播时自身发生的改变。 电磁干扰（EMI）是电磁骚扰造成的器件、设备或系统的性能下降现象，从它的源到达接收机的主要机制是传导和辐射，如图1所示。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络，在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。 图1 电磁干扰耦合机制 1静电放电 静电放电（ESD）即累积的静电电荷放电，是一种自然现象，这种放电产生电磁干扰。当两种不同介电常数的材料互相摩擦时、加热或与带电物体接触将产生静电。静电放电是把累积的电荷泄放给具有较低对地电阻的另一个物体，这

常见电磁兼容(EMC)问题及解决办法

常见电磁兼容(EMC)问题及解决办法 通讯类电子产品不光包括以上三项：RE，CE，ESD，还有Surge--浪涌（雷击，打雷）医疗器械最容易出现的问题是：ESD--静电，EFT--瞬态脉冲抗干扰，CS--传导抗干扰，RS--辐射抗干扰。针对于北方干燥地区，产品的ESD--静电要求要很高。针对于像四川和一些西南多雷地区，EFT防雷要求要很高。 如何提高电子产品的抗干扰能力和电磁兼容性： 1、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰： （1）微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。 （2）系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。 （3）含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。 2、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施： （1）选用频率低的微控制器： 选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。 （2）减小信号传输中的畸变微控制器主要采用高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA左右，输入电容10PF左右，输入阻抗相当高，高速CMOS 电路的输出端都有相当的带载能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。当Tpd＞Tr时，就成了一个传输线问题，必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。 信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关，即与印制线路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为，信号在印制板引线的传输速度，约为光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中常用逻辑电话元件的Tr（标准延迟时间）为3到18ns之间。 在印制线路板上，信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线，线上延迟时间大致在

电磁干扰及抑制技术

电磁干扰及常用的抑制技术 摘要：各种干扰是机电一体化系统和装置出现瞬时故障的主要原因。电磁兼容性设计是目前电子设备及机电一体化系统设计时考虑的一个重要原则，它的核心是抑制电磁干扰。电磁干扰的抑制要从干扰源、传播途径、接收器三个方面着手，切断干扰耦合的途径，干扰的影响也将被消除。常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等。 关键词：电磁干扰干扰抑制屏蔽接地 1．电磁干扰 电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的、并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。构成电磁干扰必须具备三个基本条件：①存在干扰源；②有相应的传输介质；③有敏感的接收元件。只要除去其中一个条件，电磁干扰就可消除，这就是电磁抑制技术的基本出发点。 1.1 电磁干扰的分类 常见的各种电磁干扰根据干扰的现象和信号特征不同有以下分类方法。 1、按其来源分类 (1) 自然干扰。 自然干扰是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。 (2) 人为干扰。

由于电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。 2、按干扰功能分类 (1) 有意干扰。 有意干扰是指人为了达到某种目的而有意识制造的电磁干扰信号。这是当前电子战的重要手段。 (2) 无意干扰。 无意干扰是指人在无意之中所造成的干扰，如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰等。 3、按干扰出现的规律分类 (1) 固定干扰。 多为邻近电气设备固定运行时发出的干扰。 (2) 半固定干扰。 偶尔使用的设备(如行车、电钻等)引起的干扰。 (3) 随机干扰。 无法预计的偶发性干扰。 4、按耦合方式分类 (1) 传导耦合干扰。 传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过金属导线或其他元件(如电容器、电感器、变压器等)耦合到被干扰设备(电路)。 (2) 辐射耦合干扰。 电磁辐射耦合是指电磁噪声的能量以电磁场能量的形式，通过空

电磁屏蔽技术.

《电磁屏蔽技术》 1.电磁屏蔽的目的 电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径，从而消除干扰在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路做任何修改 2. 区分不同的电磁波 同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同因此，在考虑电磁屏蔽性能时，要对电磁波的种类有基本认识电磁波有很多分类的方法，但是在设计屏蔽时，将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波、和平面波 电磁波的波阻抗Z W 定义为：电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: Z W = E / H 电磁波的波阻抗电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关 距离辐射源较近时，波阻抗取决于辐射源特性若辐射源为大电流、低电压（辐射源的阻抗较低），则产生的电磁波的波阻抗小于377，称为磁场波若辐射源为高电压、小电流（辐射源的阻抗较高），则产生的电磁波的波阻抗大于377，称为电场波 距离辐射源较远时，波阻抗仅与电场波传播介质有关，其数值等于介质的特性阻抗，空气为377Ω 电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低，磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高 注意:近场区和远场区的分界面随频率不同而不同，不是一个定数，这在分析问题时要注意例如，在考虑机箱屏蔽时，机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言，可能处于远场区，而对于开关电源较低的工作频率而言，可能处于近场区在近场区设计屏蔽时，要分别电场屏蔽和磁场屏蔽 3. 度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能 屏蔽体的有效性用屏蔽效能（SE）来度量屏蔽效能的定义如下： SE=20lg(E1/E2) (dB) 式中：E1=没有屏蔽时的场强E2 =有屏蔽时的场强

变电站内的电磁干扰及电磁兼容问题要点

变电站内的电磁干扰及电磁兼容问题 黄海1, 张辉2, 华栋3 (1. 海口威特电气有限公司, 海口市,570311;2. 广东工业大学, 广州市,510090;3. 华南理工大学, 广州市,510641 [摘要]变电站是一二次设备最集中的场所, 系统运行方式的改变, 开关的动作, 雷电流的出现以及二次电缆间 的电磁耦合都会对二次回路产生干扰, 特别是引进微机监控和保护设备后, 电磁干扰问题更不容忽视。海南省几个变电站改造, 采用在互感器原、副绕组间装设屏蔽层, 加装浪涌吸收器, 采用多层电缆并将电缆外皮多点接地, 以及对控制室信号线和计算机室进行屏蔽等抗电磁干扰措施后, 收到了良好的效果。 [关键词]变电站电磁干扰电磁兼容性 中图分类号:TM15文献标识码:B文章编号:1000-7229(2002 02-0032-02 Problems of Electromagnetic Interference and Compatibility Substations Huang Hai 1 , Zhang Hui 2 , Hua Dong 3 (1. Haikou Weite Electrical Co. Ltd. , Haikou , 570311; 2. , 510090; 3. South China University of Science and , , [Abstract]The substation is the place and is concentrated mostly. So change of oper 2ation mode of the system , action of thunder current and electromagnetic coupling

继电器电磁干扰的分析及抑制

摘要：本文主要介绍了对电气设备中继电器及其开关触点干扰抑制的机理，提出了抑制干扰的有效措施。 关键词：继电器电磁干扰分析抑制 1前言 随着科学技术的飞速发展，电子、电力电子、电气设备应用越来越广泛，它们在运行过程中会产生较强的电磁干扰和谐波干扰。其中，电磁干扰具有很宽的频率范围（从几百Hz 到MHz），又有一定的幅度，经过传导和辐射会污染电磁环境，对电子设备造成干扰，有时甚至危及操作人员的安全。特别是大功率中、短波广播发射中心，其周围电磁环境尤为复杂，要想保证设备安全稳定运行，电子设备及电源必须具有更高的电磁兼容性。 2电磁干扰的抑制 电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)是指由无用信号或电磁骚扰（噪声）对有用电磁信号的接收或传输所造成的损害。一个系统或系统内，某一线路受到电磁干扰的程度可以表示为如下关系式： N=G×C/I 其中：G为噪声源强度； I为受干扰电路的敏感程度；

C为噪声通过某种途径传导受干扰处的耦合因素。 从上式可以看出，电磁干扰抑制的技术就是围绕这三个要素所采取的各种措施，归纳起来就是： （1）抑制电磁干扰源； （2）切断电磁干扰耦合途径； （3）降低电磁敏感装置的敏感性。 2.1抑制电磁干扰源 首先必须确定干扰源在何处，越靠近干扰源的地方采取措施抑制效果越好，一般来说，电流电压瞬变的地方（即di/dt或du/dt）即是干扰源，如：继电器开合、电容充放电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。另外，市电并非理想的50Hz正弦波，其中充满各种频率噪声，也是不可忽视的干扰源。 抑制干扰源就是尽可能的减小di/dt或du/dt，这是抗干扰设计时最优先和最重要的原则。减小di/dt的干扰源，主要是在干扰回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现；减小du/dt的干扰源，则是通过在干扰源两端并联电容来实现。 抑制方法通常采用低噪声电路、瞬态抑制电路、稳压电路等，所选用的器件应尽可能采用低噪声、高频特性好、稳定性高的电子元件，特别要注意，抑制电路中不适当的器件选择可能会产生新的干扰源。

电磁兼容技术及应用

电磁兼容技术及应用 摘要：本文简要介绍电磁兼容相关的各项技术，通过对接地、屏蔽、滤波等技术的分析，说明产品如何实现良好的电磁兼容性，如何将电磁兼容技术融入产品研发流程。对实例分析，结合电磁兼容理论，说明实际测试中的处理 摘要：本文简要介绍电磁兼容相关的各项技术，通过对接地、屏蔽、滤波等技术的分析，说明产品如何实现良好的电磁兼容性，如何将电磁兼容技术融入产品研发流程。对实例分析，结合电磁兼容理论，说明实际测试中的处理方法，从干扰源、耦合路径、敏感源方面逐步分析验证，提高产品可靠性。 关键词：电磁兼容接地屏蔽滤波 目前，电磁兼容技术已经发展成为专门的针对电子产品抗电磁干扰和电磁辐射的技术，成为考察电子产品的安全可靠性的一个重要指标，覆盖所有电子产品。 各个电子设备在同一空间工作时，会在其周围产生一定强度的电磁场，这些电磁场通过一定的途径（辐射、传导）耦合给其他的电子设备，影响其他设备的正常工作，可能使通讯出错或者系统死机等，设备间相互干扰相互影响，这种影响不仅仅存在设备间，同时也存在元件与元件之间，系统与系统之间。甚至存在与集成芯片内部。 电磁兼容技术主要包括接地、滤波、屏蔽技术等，在特定场合需要注意的是不一样的，A、在结构方面，需要注意屏蔽和接地，B、在线缆方面注意接地和滤波，C、在PCB设计方面，需要注意信号布局布线、滤波等。 一、电磁兼容技术 首先从构成电磁干扰的三要素入手，即干扰源、敏感源、耦合路径，★干扰源是产生电磁干扰的设备，通过电缆、空间辐射等耦合路径影响干扰敏感源设备。高频电压/电流是产生干扰的根源，电磁能量在设备之间传播有两种方式：传导发射和辐射发射，传导

电磁兼容中差模与共模干扰及抑制技术

电磁兼容中差模与共模干扰及抑制技术 于　虹 (国家计算机外设质检中心,杭州310012) 摘　要　本文分析了引起差模和共模干扰现象的原因,提出了测量和确定辐射场源特性的方法,对差模干扰和共模干扰提出了抑制方法。 关键词　电磁兼容　差模干扰　共模干扰 一、引起差模与共模干扰的物理原因 电磁兼容辐射干扰问题主要来自电路中的电流突变产生的磁场变化或电压突变产生的电场变化;当把距辐射源的距离与波长λ作比较作为近场与远场区域的分界点(一般把距离λ的区域定义为近场区域,把距离 λ的区域定义为远场区域),若近场范围以磁场为主时,表明它与差模电流有密切关系,而电场与共模电流有密切关系。 电流的变化会引起电压的变化,反之亦然。但在实际电路中是其中之一占主导地位。辐射源的阻抗决定着近场是以磁场为主还是以电场为主。一般来讲,磁场是由仪器中某一局部回路产生的,这些回路可以分解为不同的模式。 电路中的阻抗概念是正确理解问题的一个重要概念,这里所提及的阻抗是指在特定辐射频率下的总的阻抗,这与通常所理解的阻抗概念有所不同。比如,电路中的连结器常被认为是低阻抗,但在高频条件下由于电路中的感应现象而实际上呈高阻抗。在一个电路中所有导线变为高阻抗的最常见方式就是线路中接地线显著的感应现象,在有些频率下,地线被感应成为高阻抗状态。对于整个线路来讲,地线实际上是以高阻抗状态与线路中其它线相串联起来了。在这种情形下,通过电容耦合形成回流。低阻场或者由电流产生的场,主要是磁场,在近场处以磁场为主。低阻场与低阻源相联系,也就是说与差模干扰有密切关系。 二、确定差模与共模干扰的诊断技术 低源阻抗引起电流变化的场,这决定了在近场区域以磁场为主,反之亦然,这就是确定辐射是否为差模干扰的基础。测量场阻的变化采用近场探头和频谱分析仪联合进行,其仪器配置及测试方法见图1所示。设E∶E场场强; H∶H场场强;P F∶探头性能因子;Z∶场阻抗;则H=Vh+P Fh-52;E=Ve+PFe;Z= 10(e-h)/20;若Z<377Ψ,那么d i/d t是主要的,辐射可能是差模;若Z>377Ψ,d v/d t是主要的,辐射可能是共模的 。 图1 在测量H场时要注意探头的取向,一般沿着源的两个径向测量,每个方向上测量2～6个点,点距为1～4m,在近场处间距要小一点。每个测量点上同时测出H场和E场的数据。 对于得到的实验数据采用两种方式处理均可:①作出H场和E场场强随距离变化的曲线,其中一个比另一个变化快。当H场变化较快时,为低阻抗源问题;当E场变化较快时为高阻抗源问题。②在同一测量点上(近场范围)利用Z=E/H来求出该测量点的场阻,并 25 计量技术　1997.№2

电磁干扰与电磁兼容浅谈2

电磁干扰与电磁兼容浅谈之一：电磁干扰无处不在 一年前，我曾在《电子工程专辑》杂志上发表过一篇名为“电子线路与电磁兼容设计”的文章。此文章引起了很多读者的关注，下面文章的内容拟作为前一篇文章的继续或补充，希望再次引起读者的关注和兴趣。 1．一个让人胆战心惊的星球 电磁干扰对人类危害最大的，实际上还是我们居住的地球，其中雷电干扰对人类的生活危害最大。雷电不但对人类的生存造成很大的威胁，对树木、森林、房屋、建筑，以及电器设备都会造成很大的损害和破坏。 根据统计，地球每一秒钟就有100多次闪电，每次闪电产生的能量可供一个100瓦的灯泡点亮3个月；在雨季，平均每6分钟就有一个人被雷电击中；每年有成千上万的人因雷电击中而丧伤，还有大片的森林因雷电击中而起火烧毁，雷电还经常使高压电网、以及通信出现故障，使城市供电和通信中断，引起城市交通失控出现混乱；连英国的白金汉宫也曾遭受过雷电严重破坏，上个世纪50年代，白金汉宫就是因一块窗帘布被雷电击中而起火燃烧；上海电视台平均每年要遭受33次大的雷击，每次雷击都会使电子设备遭受不同程度的损坏；1992年6月22日，北京国家气象中心多台计算机接口因感应雷击被毁，损失二仟多万元；1992年8 月23日，赣州市60%的有线电视和50%闭路电视遭受过雷击，其中91台电视机因感应雷击而毁于一旦；2006年6月9日，南韩一架大型客机在空中遭受雷击，头部解体脱落，幸好没有人员伤亡。 很多人都不清楚，地球也是一个带电体。根据实验测试，在地球表面存在一个垂直向下的稳定电场，电场强度E约为100伏/米，场强的大小随高度的增加而减弱。另外，根据实验测试，在地面附近大气的电导率σ0约为3×10-14西蒙/米，且随高度的增加而增加。由此可知地球表面的电流密度j的方向指向地心，大小为： 故从大气流向地球表面的总电流强度I为：

高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术研究

高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术研究 发表时间：2019-06-21T16:03:58.057Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：刘磊 [导读] 作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速运行的过程中，整个系统受到了数量众多的电磁干扰，且相关干扰多为突发性脉冲干扰。 中铁建电气化局集团南方工程有限公司湖北武汉市 430074 摘要：作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速运行的过程中，整个系统受到了数量众多的电磁干扰，且相关干扰多为突发性脉冲干扰。另一方面，高速铁路采用的综合接地方式、共用的接地钢轨使得电磁骚扰传输耦合途径错综复杂，这些均对高速铁路信号系统的抗电磁干扰提出了较高挑战，由此可了解本文研究具备的较高现实意义。 关键词：高速铁路；信号系统；抗电磁干扰技术；研究 1高速铁路信号系统抗电磁干扰技术措施 1.1基本抑制措施 高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术措施一般由三个方面入手，以高速铁路车载信号系统为例，具体的抑制措施如下：①骚扰源：高速铁路的电磁噪声在1.88~2.6GHz频段基本不会对设备的孔缝、信号端口、电源线端口造成影响，设备的天线端口也不会受到影响，因此仅需要考虑实际工程中的具体设备以采用针对性措施。②耦合途径：需考虑电缆的合理布线和接地，并保证不同类别的电缆间隔敷设，不同类别电缆之间的最小距离应遵循（表1）规定，同时保证电缆间互为直角；如出现不同类别间电缆最小距离无法满足情况，需设法将电缆隔开，一般采用连接整体屏蔽、金属电缆槽、金属板、金属管的方式，在信号电缆和电力电缆共存情况下，还需要重点关注电路馈线与回流电缆的敷设距离，保证二者尽可能拉近，将在接近导电的机车结构处安装电缆能够有效抑制电缆的发射场，一般情况下电缆屏蔽层需接地，且需要关注机箱屏蔽，机箱孔缝尺寸需满足最小波长要求，必要时可通过安装金属密闭塾片、导电性填料进行改善，接地线应短而宽并与接地面实现可靠搭接，电缆合理的接地和布线可有效提升其抗电磁干扰能力。③敏感设备：信号设备的电磁兼容性也需要得到重视，由于高速铁路车载信号系统本身属于敏感设备，该设备本身的防护措施必须得到重视，这种重视需体现在设计层面。具体来说，通信系统在设计阶段应选择适当的接收电平，电磁兼容设计需使用，浪涌防护器件设置电压限幅环节，瞬变电压抑制器、压敏电阻、硅雪崩二极管、放电管均属于常用的浪涌防护器件，此种措施下冲击电流可得到较好抑制（如雷电、变电所过流保护开关瞬时开闭引发的相关现象）。 表1 不同类别电缆之间的最小距离 同样以车载信号系统为例，其处理流程可概括为：“故障现象分析→现场实际测试→干扰耦合途径验证→敏感设备分析→抗干扰措施实施→验证试验”，通过列举可能导致故障现象的因素、选择针对性较强的仪器设备、围绕典型干扰传输耦合途径开展分析、建立被干扰信号系统电磁抗扰度模型，即可完成高质量的电磁干扰故障处理，最终合理应用抗干扰措施并验证其有效性，即可有效解决电磁干扰导致的故障问题。为取得优秀的高速铁路信号系统抗电磁干扰效果，一般需同时应用屏蔽、接地、滤波技术，但如果三种技术存在应用不当情况，则很容易引起更为严重的电磁干扰问题，因此必须保证抗干扰措施应用的针对性、定制性，并从整个系统角度思考问题，避免解决问题的过程引入新的电磁干扰耦合，结合故障实际和相关经验属于其中关键，这些必须得到相关业内人士的重点关注。 2实例分析 2.1故障现象分析 为提升研究的实践价值，本文选择了某高速列车作为研究对象，在通过某一位置时，该高速列车出现了ATP（车载自动列车防护系统）和多次报人机交互单元DMI出现通信超时故障，结合故障现象开展分析，技术人员初步确定了电磁骚扰源及其耦合途径，具体判断如下：①由于DMI临近的弱电设备未出现类似故障（通信超时故障报警时），因此可初步判断空间的辐射电磁场骚扰与主要电磁干扰信号基本不存在联系。②与DMI共用电源的弱电设备未出现类似故障，因此来自电源线的传导电压/电流骚扰与主要电磁干扰信号基本不存在联系。③ATP与DMI间的Profibus总线平行于220V交流输电线平行走线，且长度为23m，电压骚扰信号进入Profibus总线因此获得可行性较高的方式，即线间的容性耦合方式，ATP与DMI之间的数据传输也很容易出现误码故障，因此可初步判断信号线的传导电压骚扰为干扰源。 2.2敏感设备分析 图1为车载ATP系统基本结构图，结合该图不难发现，主机柜内的设备主要有JRU单元、BTM单元、DC/DC电源、车载电台、ATP核心运算单元，主机柜外则安装有天线、速度传感器、DMI单元等设备，ATP与DMI间的数据传输采用Profibus总线，设备的连接采用菊花链结构，在ATP核心运算单元支持下，总线可实现间隔性的DMI状态查询，必要时需上报DMI通信超时故障，如出现多次无法收到响应数据包的

电磁干扰与电磁兼容课程论文

电磁干扰与电磁兼容 课程论文 论文题目：PCB电磁兼容性技术 专业： 班级： 学号： 姓名： 年月

目录 一：电磁兼容性技术概述.......................................................................................................... - 1 - 二：PCB设计中的电磁兼容问题 ............................................................................................. - 1 - 2.1 PCB形成干扰的基本要素: .......................................................................................... - 1 - 2.2 PCB中存在的电磁干扰分类： ................................................................................... - 2 - 三：印制电路板电磁兼容设计原则.......................................................................................... - 3 - 3.1印制电路板的层数、尺寸选择原则............................................................................ - 3 - 3.2器件布局原则................................................................................................................ - 3 - 3.3地线与电源线的设计原则............................................................................................ - 3 - 四：信号线设计原则.................................................................................................................. - 4 - 五：PCB 电磁兼容性设计中的相关注意事项 ........................................................................ - 5 - 六：结束语.................................................................................................................................. - 5 - 参考文献：.................................................................................................................................. - 6 -

电磁兼容技术的发展及典型应用技术

电磁兼容技术的发展及典型应用技术 高鹏张英会 摘要: 本文简单的介绍了电磁兼容技术的发展现状和几种典型的技术应用, 并对控制和试验技术中的电磁屏蔽技术、干扰抑制滤波技术及 EMI 诊断进行了简单的介绍和分析。最后, 对几种比较新型的试验室技术做了简单的介绍。 关键词: 电磁兼容; 控制技术; 试验技术; 干扰抑制滤波 电磁兼容是指电气设备在同一电磁环境中共存的一种特性, 即要求在同一环境中使用的电气设备正常工作而不能相互干扰, 达到兼容的目的, 更通俗的说, 要求工作中的电气设备对环境的电磁干扰值和抗干扰能力必须满足法律法规的要求, 否则该电气设备则会对其他正常工作的电气设备造成干扰或者不能再正常允许的电磁环境中正常工作。 它是与电磁环境密切相关的一门综合性极强的边缘科学。主要以电气、电子科学理论为基础, 研究并解决各类电磁污染问题, 可以说电磁兼容技术是一个正在不断发展的新型综合性学科, 也是一门工程性极强的应用技术。 1.发展现状 60 年代以来, 现代电子科学技术向高频、高速、高灵敏度、高安装密度、高集成度、高可靠性方面发展, 其应用范围越来越广, 渗透到了社会的每个角落, 因而发达国家在EMC研究方面投入了大量的人力和物力。电磁兼容的研究在我国起步较晚, 发达的西方国家早在 20 世纪 80 年代就已经发布了对电气设备的电磁兼容指标进行强制性认证的法令, 任何电气设备必须满足相关的法律法规的要求方可投放市场, 须取得认证合格证后才允许在市场上销售。 早几年前, 我国的电气产品没有对电磁兼容指标作出具体的要求, 相关的法律法规尚在制定中, 国内的产品开发人员还没有把电磁兼容这一理念认识理解, 许多产品在设计、开发阶段根本没有考虑到电磁兼容这一问题, 加之不了解国外的电磁兼容相关标准, 使得研发的产品不能通过国外强制性的电磁兼容测试, 致使产品不能投放国外市场。设计开发的产品需要送到境外去做电磁兼容测试, 不断地修改不断地测试, 走了很多弯路, 浪费了大量的人力物力, 更浪费了宝贵的时间, 甚至错失了许多商机。 随着我国加入 WTO, 电磁兼容在我国得到了越来越高度的重视, 我国政府制定了较为完善的标准和相应的实施细则, 从多种渠道推动国内电磁兼容检测和研究工作, 开展了各种各样的围绕着电磁兼容设计、开发、测试等方面的培训活动, 使产品的开发人员认识和