第一章電磁兼容基本概念

1、電磁兼容原理與應用電磁兼容原理與應用1講授人：張巧利講授人：張巧利聯(lián)系方式：聯(lián)系方式： 聯(lián)系地址：科研樓聯(lián)系地址：科研樓717室室 電子科技大學物理電子學院電子科技大學物理電子學院課程簡介課程簡介n 學時數(shù)：學時數(shù)： 32 n 學分數(shù)：學分數(shù)： 2n 先修課程：先修課程：電磁場與電磁波電磁場與電磁波 電子線路電子線路 微波技術基礎微波技術基礎n 考核方式：考查考核方式：考查n 成績構成：平時成績構成：平時 30分分 期末期末 70分分2課程內容課程內容31電磁兼容性的基本概念電磁兼容性的基本概念2電磁騷擾的耦合與傳輸理論電磁騷擾的耦合與傳輸理論3屏蔽理論及其應用屏蔽理論及其應用4接地技術及其應

2、用接地技術及其應用5搭接技術及應用搭接技術及應用6濾波技術及其應用濾波技術及其應用7. 印制電路板的電磁兼容問題印制電路板的電磁兼容問題8. 電磁兼容測試技術電磁兼容測試技術電磁兼容研究體系電磁兼容研究體系4電磁騷擾源電磁騷擾源傳播途徑傳播途徑電磁兼容設計電磁兼容設計電磁干擾分析電磁干擾分析基于路的基于路的計算方法計算方法基于場的基于場的計算方法計算方法1.1.網(wǎng)格法網(wǎng)格法2.2.特征線法特征線法3.3.頻域法頻域法1.1.有限元法有限元法2.2.差分法差分法3.3.邊界元法邊界元法4.4.模擬電荷法模擬電荷法1.1.雷電雷電2.2.網(wǎng)絡結構及參數(shù)變化網(wǎng)絡結構及參數(shù)變化3.3.核電磁脈沖核電磁

3、脈沖4.4.靜電靜電5.5.輻射輻射6.6.電源質量電源質量1.1.電磁輻射：電耦合、磁電磁輻射：電耦合、磁 耦合、電磁耦合耦合、電磁耦合2.2.波傳導：傳導耦合波傳導：傳導耦合電磁干擾危害電磁干擾危害電磁干擾防護電磁干擾防護電磁干擾測試電磁干擾測試1.1.直擊雷電防護直擊雷電防護2.2.電磁屏蔽電磁屏蔽3.3.接地及搭接接地及搭接4.4.濾波濾波5.5.隔離隔離6.6.保護設備保護設備7.7.電氣安全電氣安全1.1.測試方法測試方法2.2.測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)3.3.測試標準測試標準課程目的課程目的5n 對電磁兼容技術有全面的了解對電磁兼容技術有全面的了解n 掌握常見干擾問題的診斷和解決方法掌握

4、常見干擾問題的診斷和解決方法 n 掌握接地、濾波、屏蔽等關鍵技術掌握接地、濾波、屏蔽等關鍵技術n 在產品電磁兼容設計方面有明確的思路在產品電磁兼容設計方面有明確的思路 n 使產品順利通過電磁兼容試驗使產品順利通過電磁兼容試驗n 具備進一步學習的能力具備進一步學習的能力教材和主要參考書教材和主要參考書6 1.教材教材 工程電磁兼容路宏敏 西安電子科技大學出版社 2010年9月 第二版 2.參考資料參考資料 1電磁兼容概論何金良編著，科學出版社，2010.10 2電磁兼容原理與設計技術楊克俊，人民郵件出版社，2011年 3電磁兼容原理及應用教程呂文紅、郭景天等，清華大學出版社，2008年 4電磁兼

5、容導論C.R.Paul （聞映紅譯） 機械工業(yè)出版社，2006 5電磁干擾測量與控制1000問 K. T. Tung編著，電子工業(yè)出版，2003.10 6電磁兼容原理與設計王定華、趙家升，電于科技大學出版社，1995年 3.參考網(wǎng)址參考網(wǎng)址 http:/ 第一章第一章 電磁兼容的概述電磁兼容的概述電磁干擾的危害電磁干擾的危害電磁干擾三要素電磁干擾三要素電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象電磁兼容標準電磁兼容標準電磁兼容試驗設備電磁兼容試驗設備分貝的概念分貝的概念7作業(yè)：作業(yè)：綜述高速數(shù)字綜述高速數(shù)字/模擬混合電路設計中的電磁兼容問題模擬混合電路設計中的電磁兼容問題(正文字數(shù)大正文字數(shù)大于于6000字，列舉

6、參考文獻字，列舉參考文獻)1.1 電磁干擾電磁干擾的危害的危害8為什么要掌握電磁兼容技術為什么要掌握電磁兼容技術電磁干擾和電磁污染的危害日益嚴重電磁干擾和電磁污染的危害日益嚴重電子電路日益復雜，調試越來越難電子電路日益復雜，調試越來越難電磁兼容標準強制實施，市場準入的需要電磁兼容標準強制實施，市場準入的需要市場競爭日益激烈，開發(fā)周期越來越短市場競爭日益激烈，開發(fā)周期越來越短9電磁干擾對設備的危害電磁干擾對設備的危害10一、電磁干擾會破壞或降低電子設備的工作性能一、電磁干擾會破壞或降低電子設備的工作性能電磁干擾對設備的危害電磁干擾對設備的危害11電磁干擾對設備的危害電磁干擾對設備的危害12電磁干

7、擾對設備的危害電磁干擾對設備的危害13二、雷電電磁脈沖造成的災難性后果二、雷電電磁脈沖造成的災難性后果北京一電視塔遭雷擊北京一電視塔遭雷擊重慶一小學遭雷擊重慶一小學遭雷擊電磁干擾對設備的危害電磁干擾對設備的危害14飛機遭雷擊飛機遭雷擊自由女神遭雷擊自由女神遭雷擊電磁干擾對設備的危害電磁干擾對設備的危害152003年發(fā)生在新西蘭基督城的一次飛機墜毀事故中，飛機上的導航手年發(fā)生在新西蘭基督城的一次飛機墜毀事故中，飛機上的導航手機被列為是可能的干擾因素之一，這次事故共造成機被列為是可能的干擾因素之一，這次事故共造成8人死亡，當時飛機正準人死亡，當時飛機正準備進入跑道而著陸。事故調查發(fā)現(xiàn)駕駛員的手機上

8、有一條通話記錄，通話備進入跑道而著陸。事故調查發(fā)現(xiàn)駕駛員的手機上有一條通話記錄，通話時間為時間為3分鐘，一直持續(xù)到墜毀前。在新西蘭運輸事故調查委員會發(fā)布的最分鐘，一直持續(xù)到墜毀前。在新西蘭運輸事故調查委員會發(fā)布的最終報告中認為終報告中認為“駕駛員自己的手機產生了干擾，導致了錯誤的指示駕駛員自己的手機產生了干擾，導致了錯誤的指示”。三、電磁干擾會對航天系統(tǒng)造成災難性后果三、電磁干擾會對航天系統(tǒng)造成災難性后果俄探測器失敗，美雷達害的？俄探測器失敗，美雷達害的？16生意人報生意人報援引航天工業(yè)消息人士的話報援引航天工業(yè)消息人士的話報道，位于太平洋的美國一座雷達釋放道，位于太平洋的美國一座雷達釋放“強

9、勁強勁”電磁輻射，可能是電磁輻射，可能是“福布斯福布斯- -土壤土壤”出現(xiàn)故出現(xiàn)故障的原因。障的原因。“探測器可能碰巧暴露在（美國探測器可能碰巧暴露在（美國雷達）輻射中，專家沒有排除這種可能，雷達）輻射中，專家沒有排除這種可能，”這名消息人士說，這名消息人士說，“輻射引發(fā)探測器裝載電輻射引發(fā)探測器裝載電子器件故障。子器件故障。”“福布斯福布斯-土壤土壤”號號2011年年11月月發(fā)射升空。與運載火箭分離后，發(fā)射升空。與運載火箭分離后，探測器主發(fā)動機未能啟動，無探測器主發(fā)動機未能啟動，無法變軌，法變軌，“滯留滯留”近地軌道，近地軌道，2012年年1月月15日回落地球，殘片日回落地球，殘片落入太平洋

10、。落入太平洋。電磁輻射無處不在電磁輻射無處不在17n電視臺通過電磁波，將精彩的電視節(jié)目展現(xiàn)給我們電視臺通過電磁波，將精彩的電視節(jié)目展現(xiàn)給我們電磁輻射無處不在電磁輻射無處不在18n移動通信設備極大的移動通信設備極大的方便了我們的聯(lián)系方便了我們的聯(lián)系n無線電設備無線電設備n無線上網(wǎng)設備無線上網(wǎng)設備電磁輻射對人體的危害電磁輻射對人體的危害19為什么輻射會對人體產生危害？為什么輻射會對人體產生危害？輻射可劃分為高能量的游離輻射和較低能量的游離輻射輻射可劃分為高能量的游離輻射和較低能量的游離輻射。高能量的游離輻射高能量的游離輻射（通稱放射線）（通稱放射線）如X射線、（阿爾法）射線、（貝塔射線）、（伽馬）

11、射線等。較低能量的游離輻射（通稱電磁波）較低能量的游離輻射（通稱電磁波）如微波爐、移動電話、電臺、變電所、顯像管等發(fā)出的電磁波。游離輻射大時可致人或生物產生病變或死亡。較低能量的游離輻射，即為電磁輻射，按震動頻率的不同可分為微波、超高較低能量的游離輻射，即為電磁輻射，按震動頻率的不同可分為微波、超高頻波、調頻波、低頻波、極低頻波等頻波、調頻波、低頻波、極低頻波等。已有研究表明，它們已經(jīng)成為現(xiàn)代人類病變的最新威脅。電磁輻射既包括手機、計算機、電視機、微波爐等使用時產生的電磁輻射，也包括電視臺、變電站、電磁波發(fā)射塔等運行時產生的高強度電磁波。這些電磁輻射充斥空間，無色無味無形，可以穿透包括人體在內

12、的多種物質。人體如果長期暴露在超過安全輻射劑量的環(huán)境中，細胞就會被大面積殺傷或殺死。手機、電腦和家用電器的低頻電磁輻射對人體有傷害手機、電腦和家用電器的低頻電磁輻射對人體有傷害，傷害作用因人群不同而有所差異，婦女、少年兒童、老年體弱者為敏感人群，特別對胎兒損害更大；受害程度與接受輻射的積累劑量有關。低頻電磁輻射會對人體的神經(jīng)系統(tǒng)功能、免疫系統(tǒng)功能、循環(huán)系統(tǒng)功能和生命發(fā)育功能等產生影響。電磁輻射對人體的危害電磁輻射對人體的危害20電磁輻射對人體的危害電磁輻射對人體的危害電腦電腦21電磁輻射對人體的危害電磁輻射對人體的危害手機手機22電磁輻射對人體的危害電磁輻射對人體的危害手機手機23n目前國際上

13、常用目前國際上常用“SAR”（Specific Absorbtion Ratio）即）即“比吸收率比吸收率”來對手機輻射進行量化和測量，這來對手機輻射進行量化和測量，這項數(shù)值是指單位時間內單位質量的項數(shù)值是指單位時間內單位質量的物質吸收的電磁輻射能量。物質吸收的電磁輻射能量。n根據(jù)比吸收率目前國際上有兩個比根據(jù)比吸收率目前國際上有兩個比較通用的標準分別是歐洲標準和美較通用的標準分別是歐洲標準和美國標準，值得一提的是我們中國也國標準，值得一提的是我們中國也曾提出了制定了自己的比吸收率標曾提出了制定了自己的比吸收率標準（準（1.0w/kg），但是由于過于嚴苛），但是由于過于嚴苛而沒有強制執(zhí)行，現(xiàn)在

14、主要按照美而沒有強制執(zhí)行，現(xiàn)在主要按照美國標準執(zhí)行。國標準執(zhí)行。n歐洲標準：歐洲標準：以以6分鐘為計時，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量不得超過分鐘為計時，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量不得超過2瓦，瓦，即即2w/kg。n美國標準：美國標準：以以6分鐘為計時，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量不得超過分鐘為計時，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量不得超過1.6瓦，即瓦，即1.6w/kg。電磁輻射對人體的危害電磁輻射對人體的危害24電磁脈沖在軍事上的應用電磁脈沖在軍事上的應用n高能微波武器對人體的殺傷既不同于高能微波武器對人體的殺傷既不同于常規(guī)武器對人員的損傷，也有別于其常規(guī)武器對人員的損傷，也有

15、別于其他定向能武器的破壞。他定向能武器的破壞。它是通過微波它是通過微波對人體作用產生的對人體作用產生的“非熱效應非熱效應”和和“熱效應熱效應”的軟殺傷來實現(xiàn)的。的軟殺傷來實現(xiàn)的?！胺欠菬嵝獰嵝笔侵溉梭w受到較弱能量的微是指人體受到較弱能量的微波照射后引起的傷害，它可使人的神波照射后引起的傷害，它可使人的神經(jīng)混亂、頭痛、煩躁、記憶力減退，經(jīng)混亂、頭痛、煩躁、記憶力減退，比如用它可損傷高性能飛機的駕駛員比如用它可損傷高性能飛機的駕駛員或其他精密系統(tǒng)的操作人員，使之發(fā)或其他精密系統(tǒng)的操作人員，使之發(fā)生變態(tài)反應；生變態(tài)反應；“熱效應熱效應”是由強微波是由強微波能量對人體的照射引起人體細胞的分能量對

16、人體的照射引起人體細胞的分子以驚人的速度運動，彼此碰撞，產子以驚人的速度運動，彼此碰撞，產生熱功能等生理效應，能使人體的皮生熱功能等生理效應，能使人體的皮膚組織還未感到疼痛，深部組織卻已膚組織還未感到疼痛，深部組織卻已受到深度損傷。受到深度損傷。25n高能微波武器高能微波武器26電磁脈沖武器威力巨大，具有短時巨能（電磁脈沖武器威力巨大，具有短時巨能（0.001秒發(fā)射能量可達秒發(fā)射能量可達1萬到萬到10萬伏特萬伏特/平方米）、殺傷面廣（影響頻率涵蓋極低頻到超高頻）以及投平方米）、殺傷面廣（影響頻率涵蓋極低頻到超高頻）以及投送方式多（導彈、戰(zhàn)機、火炮發(fā)射或人工攜帶）等特性。能夠對大范送方式多（導彈

17、、戰(zhàn)機、火炮發(fā)射或人工攜帶）等特性。能夠對大范圍內的一切正在使用的軍用和民用電子系統(tǒng)造成損害，不僅使敵方軍圍內的一切正在使用的軍用和民用電子系統(tǒng)造成損害，不僅使敵方軍隊的指揮控制系統(tǒng)陷入崩潰，而且可以破壞普通民眾的正常生產和生隊的指揮控制系統(tǒng)陷入崩潰，而且可以破壞普通民眾的正常生產和生活，給民眾帶來巨大的心理壓力，從而影響敵國指揮當局的戰(zhàn)略決策?；?，給民眾帶來巨大的心理壓力，從而影響敵國指揮當局的戰(zhàn)略決策。 n電磁脈沖武器電磁脈沖武器電磁脈沖在軍事上的應用電磁脈沖在軍事上的應用27電磁脈沖在軍事上的應用電磁脈沖在軍事上的應用1.2 電磁兼容的基本概念電磁兼容的基本概念28電磁騷擾和電磁干擾電磁

18、騷擾和電磁干擾29 電磁騷擾（電磁騷擾（EMD，Electromagnetic Disturbance） 電磁干擾（電磁干擾（EMI，Electromagnetic Interference） 電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。 電磁騷擾（電磁騷擾（現(xiàn)象現(xiàn)象）電磁干擾（電磁干擾（結果結果） 干擾源干擾源公共電源公共電源TV set 任何任何可能可能引起裝置、引起裝置、設備或系統(tǒng)性能降低或設備或系統(tǒng)性能降低或對有生命或無生命物質對有生命或無生命物質產生作用的產生作用的電磁現(xiàn)象電磁現(xiàn)象。電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象30開關電源開關電源數(shù)字脈沖電

19、路數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設備220AC電磁兼容的概念電磁兼容的概念31 設備設備(分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即：該設備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設備共存狀態(tài)。即：該設備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設備的電磁發(fā)射而導致或遭受不允許的降級；它也不會使處于同一電磁的電磁發(fā)射而導致或遭受不允許的降級；它也不會使處于同一電磁環(huán)境中的其它設備環(huán)境中的其它設備(分系統(tǒng)、系統(tǒng)）因受其電磁發(fā)射而導致或遭受不分系統(tǒng)、系統(tǒng)）因受其電磁發(fā)射而導致或遭受不允許的降級。允許的降級。電磁兼容電磁兼容 (EMC，Electro

20、magnetic Compatibility)不產生超過規(guī)定限度的電磁發(fā)射；不產生超過規(guī)定限度的電磁發(fā)射；應具有抗電磁干擾的能力。應具有抗電磁干擾的能力。含義有兩個方面含義有兩個方面1.3 電磁干擾的產生條件電磁干擾的產生條件32產生電磁干擾的條件產生電磁干擾的條件331、突然變化的電壓或電流，即、突然變化的電壓或電流，即dV/dt或或dI/dt很大很大2、輻射天線或傳導導體、輻射天線或傳導導體 設計中，遇到電壓、電流的突然變化，設計中，遇到電壓、電流的突然變化，需要考慮潛在的電磁干擾問題需要考慮潛在的電磁干擾問題潛在的敏感元件潛在的敏感元件潛在的敏感元件潛在的敏感元件噪聲元件噪聲元件噪聲元件

21、噪聲元件輻射發(fā)射輻射發(fā)射輻射敏感度輻射敏感度傳導敏感度傳導敏感度傳導發(fā)射傳導發(fā)射四個基本的電磁兼容問題四個基本的電磁兼容問題34電磁干擾三要素電磁干擾三要素35干擾源干擾源干擾途徑干擾途徑敏感設備敏感設備123 形成電磁干擾的三要素：形成電磁干擾的三要素：干擾源、干擾源、 耦合路徑、敏感設備耦合路徑、敏感設備電磁干擾源：電磁干擾源：產生電磁干擾的元器件、電路設備、系統(tǒng)或自然干擾源。產生電磁干擾的元器件、電路設備、系統(tǒng)或自然干擾源。干擾耦合途徑：干擾耦合途徑：使能量從干擾源耦合（或傳輸）到敏感設備上并使敏使能量從干擾源耦合（或傳輸）到敏感設備上并使敏 感設備產生響應的媒介感設備產生響應的媒介敏感

22、設備：敏感設備：對電磁干擾發(fā)生響應的設備對電磁干擾發(fā)生響應的設備電磁干擾三要素電磁干擾三要素36電磁干擾三要素電磁干擾三要素n產生電磁干擾產生電磁干擾37S t, f ,r,C t, f ,r,R t, f ,r,干擾源干擾源耦合途徑耦合途徑敏感設備敏感設備n抑制電磁干擾抑制電磁干擾S t, f ,r,C t, f ,r,R t, f ,r,電磁干擾分類電磁干擾分類n根據(jù)電磁波產生的機理不同，我們一般根據(jù)電磁波產生的機理不同，我們一般將電磁干擾劃分為將電磁干擾劃分為自然電磁干擾和人為電磁干擾自然電磁干擾和人為電磁干擾兩種。兩種。n非人為因素產生的電磁波，構成了電磁環(huán)境的一部分，我非人為因素產生

23、的電磁波，構成了電磁環(huán)境的一部分，我們把這部分電磁波所形成的電磁環(huán)境稱為自然電磁環(huán)境。們把這部分電磁波所形成的電磁環(huán)境稱為自然電磁環(huán)境。在自然電磁環(huán)境中，靜電、雷電和自然輻射是在自然電磁環(huán)境中，靜電、雷電和自然輻射是3種最重要的種最重要的電磁干擾。電磁干擾。 n人為干擾：人為干擾：源自人們的生活和生產活動，主要是各種電子源自人們的生活和生產活動，主要是各種電子電氣設備產生的干擾。電氣設備產生的干擾。38電磁干擾分類電磁干擾分類自然電磁干擾自然電磁干擾n大氣噪聲大氣噪聲n雷電雷電(30MHz以下以下)n銀河系無線電輻射銀河系無線電輻射(150MHz200MHz)n宇宙射線宇宙射線(10MHz30

24、GHz)n地震地震39電磁干擾分類電磁干擾分類常見的人為電磁干擾常見的人為電磁干擾n通信廣播：電視、廣播和各種通信臺站；通信廣播：電視、廣播和各種通信臺站；n電力系統(tǒng)：發(fā)電機、變壓器和電力線；電力系統(tǒng)：發(fā)電機、變壓器和電力線；n工業(yè)設備：各種電動機、電焊機、加熱器、機床、控制器工業(yè)設備：各種電動機、電焊機、加熱器、機床、控制器、 計算機計算機、攪拌機、繼電器；、攪拌機、繼電器；n交通運輸：電動機車、導航系統(tǒng)、交通運輸：電動機車、導航系統(tǒng)、汽車點火裝置汽車點火裝置 (10MHz100MHz)；n醫(yī)療醫(yī)療設備設備：電子醫(yī)療器械，：電子醫(yī)療器械，X射線；射線；n辦公設備：計算機、鍵盤、打印機、復印機

25、、日光燈；辦公設備：計算機、鍵盤、打印機、復印機、日光燈；n家用電器：微波爐、風扇、吸塵器、冰箱；家用電器：微波爐、風扇、吸塵器、冰箱；n軍事武器：核爆炸，電磁武器。軍事武器：核爆炸，電磁武器。40電磁干擾的頻率分類電磁干擾的頻率分類41 工頻干擾：工頻干擾：f = 50Hz， = 6000km； 甚低頻干擾：甚低頻干擾：f = 30kHz以下，以下， = 10km以上；以上； 載頻干擾：載頻干擾：f = 30kHz300kHz， = 1km10km； 射頻、視頻干擾：射頻、視頻干擾：f = 300kHz300MHz， = 1m1km； 微波干擾：微波干擾：f = 300MHz300GHz，

26、= 1mm1m； 雷電及電磁脈沖干擾：頻率范圍很寬，雷電及電磁脈沖干擾：頻率范圍很寬，f = 0Hz。1.4 電磁兼容的工程方法電磁兼容的工程方法42抑制電磁干擾的途徑抑制電磁干擾的途徑43l抑制干擾源的發(fā)射抑制干擾源的發(fā)射l使接收器對發(fā)射不敏感使接收器對發(fā)射不敏感l(wèi)盡可能使耦合路徑無效盡可能使耦合路徑無效電磁干擾抑制技術電磁干擾抑制技術44屏蔽：主要用于切斷通過空間輻射干擾的傳播途徑屏蔽：主要用于切斷通過空間輻射干擾的傳播途徑濾波：主要用于抑制沿導線傳播的傳導干擾濾波：主要用于抑制沿導線傳播的傳導干擾接地接地/搭接：主要用于解決地線、接地體的設置問題搭接：主要用于解決地線、接地體的設置問題

27、電磁傳輸通道抑制的三項基本技術電磁傳輸通道抑制的三項基本技術 時間分隔：使有用信號在騷擾信號停止發(fā)射時傳輸時間分隔：使有用信號在騷擾信號停止發(fā)射時傳輸 空間分離：抑制空間輻射騷擾和感應耦合騷擾空間分離：抑制空間輻射騷擾和感應耦合騷擾 頻譜管理：頻段劃分給各種無線電業(yè)務，特定用戶指定頻段頻譜管理：頻段劃分給各種無線電業(yè)務，特定用戶指定頻段 電氣隔離：避免電路中傳導干擾的可靠方法電氣隔離：避免電路中傳導干擾的可靠方法實施電磁兼容性的技術步驟實施電磁兼容性的技術步驟45l電磁干擾分析與預測電磁干擾分析與預測l電磁兼容性試驗電磁兼容性試驗l電磁兼容性設計電磁兼容性設計 電磁兼容性預測分析是采用計算機數(shù)

28、字仿真技術，將各種電磁電磁兼容性預測分析是采用計算機數(shù)字仿真技術，將各種電磁干擾特性、傳輸特性和敏感度特性用數(shù)學模型描述，并編制成程序干擾特性、傳輸特性和敏感度特性用數(shù)學模型描述，并編制成程序對潛在的電磁干擾進行計算。對潛在的電磁干擾進行計算。干擾源模型、傳輸損耗模型、接受器模型干擾源模型、傳輸損耗模型、接受器模型元件與部件級元件與部件級設備與分系統(tǒng)級設備與分系統(tǒng)級系統(tǒng)級（包括系統(tǒng)內和系統(tǒng)間）系統(tǒng)級（包括系統(tǒng)內和系統(tǒng)間） 數(shù)學模型數(shù)學模型 電磁兼容性分析預測范疇電磁兼容性分析預測范疇電磁兼容性分析與預測電磁兼容性分析與預測46電磁兼容的工程分析方法電磁兼容的工程分析方法47 “出現(xiàn)什么問題，解

29、決什么問題出現(xiàn)什么問題，解決什么問題”的經(jīng)驗方法。在設備或系統(tǒng)設計研制的經(jīng)驗方法。在設備或系統(tǒng)設計研制過程中不進行電磁兼容性設計。過程中不進行電磁兼容性設計。 以設備或系統(tǒng)遵循的標準和規(guī)范所規(guī)定的極限值為基礎。由于各種標準以設備或系統(tǒng)遵循的標準和規(guī)范所規(guī)定的極限值為基礎。由于各種標準和規(guī)范中的極限值是以同類設備或系統(tǒng)中最嚴重情況制定的，因而可能導致和規(guī)范中的極限值是以同類設備或系統(tǒng)中最嚴重情況制定的，因而可能導致具體設備或系統(tǒng)設計的過分保守。具體設備或系統(tǒng)設計的過分保守。 從電子設備或系統(tǒng)設計開始就進行電磁兼容性設計的方法。它在設備或從電子設備或系統(tǒng)設計開始就進行電磁兼容性設計的方法。它在設備

30、或系統(tǒng)設計的全過程中貫徹始終，全面綜合電磁耦合因素，不斷進行電磁兼容系統(tǒng)設計的全過程中貫徹始終，全面綜合電磁耦合因素，不斷進行電磁兼容性分析、預測，對各階段設計進行評估，提出修改措施。性分析、預測，對各階段設計進行評估，提出修改措施。 問題解決法問題解決法 系統(tǒng)法系統(tǒng)法 規(guī)范法規(guī)范法 電磁兼容設計技術電磁兼容設計技術48 電磁兼容設計的具體內容電磁兼容設計的具體內容l分析系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境；分析系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境；l選擇頻譜及頻率；選擇頻譜及頻率；l制定電磁兼容要求與控制計劃；制定電磁兼容要求與控制計劃；l設備及電路的電磁兼容設計。設備及電路的電磁兼容設計。 電磁兼容設計的主要參數(shù)電磁兼容設計

31、的主要參數(shù)敏感度門限和干擾允許值、電磁干擾安全系數(shù)、敏感度閾值、失效干敏感度門限和干擾允許值、電磁干擾安全系數(shù)、敏感度閾值、失效干擾電平、費效比擾電平、費效比l設備內部的電路相互不干擾，達到預期的功能；設備內部的電路相互不干擾，達到預期的功能；l設備產生的電磁干擾強度低于特定的極限值；設備產生的電磁干擾強度低于特定的極限值；l設備對外界的電磁干擾有一定的抵抗力。設備對外界的電磁干擾有一定的抵抗力。 電磁兼容設計的目的電磁兼容設計的目的電磁兼容的工程方法電磁兼容的工程方法49 1、 測試修改法測試修改法 2 、系統(tǒng)設計法、系統(tǒng)設計法可采取的措施可采取的措施 電路電路結構封裝結構封裝 屏蔽屏蔽 濾

32、波濾波 軟件軟件EMC成本成本措施措施 概念概念 設計設計 產品產品 市場市場開發(fā)進程開發(fā)進程電磁兼容測量研究電磁兼容測量研究n電磁兼容問題的復雜性，理論上的結果往往與實際相電磁兼容問題的復雜性，理論上的結果往往與實際相距較遠，因而使得電磁兼容測量顯得更為重要距較遠，因而使得電磁兼容測量顯得更為重要n美國肯塔基大學的美國肯塔基大學的Dr. C. R. Paul曾說過：曾說過：“在判定最在判定最后結果方面，也許沒有任何其他學科像電磁兼容那樣后結果方面，也許沒有任何其他學科像電磁兼容那樣更依賴于測量更依賴于測量”50電磁兼容測量與試驗技術電磁兼容測量與試驗技術51l測試方法測試方法l測試場地測試場

33、地l測試設備測試設備l測試過程的自動化測試過程的自動化 l輻射發(fā)射（電場、磁場）輻射發(fā)射（電場、磁場）l輻射抗擾度（電場、磁場）輻射抗擾度（電場、磁場）l傳導發(fā)射（射頻發(fā)射、電源諧波）傳導發(fā)射（射頻發(fā)射、電源諧波）l傳導抗擾度（射頻、電快速脈沖、浪涌）傳導抗擾度（射頻、電快速脈沖、浪涌）l靜電放電（直接、感應）靜電放電（直接、感應）電磁屏蔽暗室電磁屏蔽暗室電磁干擾接收機電磁干擾接收機l電磁兼容測量與試驗技術研究電磁兼容測量與試驗技術研究的基本內容的基本內容l電磁兼容測量與試驗技術電磁兼容測量與試驗技術 研究研究的基本項目的基本項目電磁兼容試驗場地電磁兼容試驗場地52電磁發(fā)射試驗電磁發(fā)射試驗敏感

34、度或抗擾度試驗：敏感度或抗擾度試驗：開闊場（民用標準）開闊場（民用標準）屏蔽暗室屏蔽暗室(半無反射室半無反射室)可在普通環(huán)境中，但是可在普通環(huán)境中，但是注意對周圍設備的影響注意對周圍設備的影響測試場地標準測試場地標準EN 50147（電波暗室）ANSI C63.4（場地衰減）IEC/EN61000-4-3（均勻域）MIL-STD 285（屏蔽效果）IEC 61000-4-20（TEM小室）輻射發(fā)射測試輻射發(fā)射測試53旋轉找最大面1 4m屏蔽墻開闊場地要求開闊場地要求54長軸長軸20m橢圓區(qū)內無金屬物體橢圓區(qū)內無金屬物體 金金 屬屬 地地 平平 面面短軸短軸17.32m天線與受試件距離天線與受試

35、件距離 10m不同的天線在不同的天線在14m高度內變化，找出各種極化方向下的最強輻射值高度內變化，找出各種極化方向下的最強輻射值受試件放在受試件放在0.8m高的木桌上高的木桌上開闊場地實景開闊場地實景55開闊場實景開闊場實景56馬達驅動高度掃描天線桿天線EUT防雨棚轉臺和桌子金屬網(wǎng)地面橢圓區(qū)內沒有其它物體電磁屏蔽室電磁屏蔽室57電源濾波器通風板電纜接線板通風板半無反射室實景半無反射室實景58高度掃描天線桿高度掃描天線桿天線天線金屬地板金屬地板轉臺上的受試件轉臺上的受試件TEM小室小室59電磁兼容測試設備電磁兼容測試設備60EMC測試設備測試設備 示波器，干擾接收機，頻譜儀，網(wǎng)絡分析儀示波器，干

36、擾接收機，頻譜儀，網(wǎng)絡分析儀EMC輔助測試設備輔助測試設備 天線，信號發(fā)生器，功率放大器天線，信號發(fā)生器，功率放大器電磁干擾接收機電磁干擾接收機掃頻式頻譜儀掃頻式頻譜儀測量電磁干擾的天線測量電磁干擾的天線61電磁兼容標準電磁兼容標準62分析環(huán)境中的各種分析環(huán)境中的各種電磁干擾電磁干擾分析設備受電磁干分析設備受電磁干擾的機理擾的機理編成電磁兼編成電磁兼容標準容標準保證各類電子保證各類電子設備的正常工設備的正常工作及良好的電作及良好的電磁環(huán)境磁環(huán)境電磁兼容標準的內容電磁兼容標準的內容63電磁兼容標準電磁兼容標準干擾發(fā)射干擾發(fā)射敏敏 感感 度度傳傳 導導輻輻 射射傳傳 導導輻輻 射射電電源源線線信號

37、、控制線信號、控制線天天線線端端口口電電 場場磁磁 場場電源線電源線/信號線信號線天天線線端端口口電電 場場磁磁 場場靜靜 電電放放電電 射射頻頻瞬瞬態(tài)態(tài)電磁兼容標準體系電磁兼容標準體系64基礎標準基礎標準 電磁兼容標準電磁兼容標準 通用標準通用標準 產品類標準產品類標準 被引用到被引用到被引用到被引用到電磁兼容標準編號的識別電磁兼容標準編號的識別65國家或組織國家或組織制訂單位制訂單位標標 準準 編編 號號 IECCISPR CISPR Pub. IECTC77 IEC 歐共體CENELEC EN 美國FCC,DOD FCC Part , MIL-STD. 日本VCCI VCCI 中國質量技

38、術監(jiān)督局，國防部門 GB - GJB - 電磁兼容的基本單位電磁兼容的基本單位66n高頻、微波電磁干擾場強有高頻、微波電磁干擾場強有3種基本單位：種基本單位：電場強度電場強度V/m、磁場強度磁場強度A/m和功率通量密度和功率通量密度W/m2。 n在測量電場時，若儀器的表頭刻度用的是電場強度單位，在測量電場時，若儀器的表頭刻度用的是電場強度單位，則用則用V/m、mV/m和和V/m等單位表示；等單位表示；n當使用環(huán)天線、框天線或磁性天線等來測量磁場，儀器的當使用環(huán)天線、框天線或磁性天線等來測量磁場，儀器的表頭刻度采用磁場強度單位，表頭刻度采用磁場強度單位，則可用則可用 A/m，mA/m和和A/m等單位表示；等單位表示；n由于對電場、磁場的單獨測量在技術上有一定困難，或者由于對電場、磁場的單獨測量在技術上有一定困難，或者功率密度測量比電場、磁場測量要方便，功率密度測量比電場、磁場測量要方便，可采用功率通量可采用功率通量密度測量，功率通量密度的單位為密度測量，功率通量密度的單位為W/m2或或mW/cm2。分貝分貝(dB)的概念的概念 在電磁干擾場強的測試中，往往會遇到量值相差非常懸殊在電磁干擾場強的測試中，往往會遇到量值相差非常懸殊(甚至達千百萬倍的信號甚至達千百萬倍的信號