EMC理論與實踐第一部分

EMC理論與實踐第一部分演示文稿當前1頁，總共140頁。Copyright@杭州電子科技大學·新型電子器件與應用研究所EMC理論與實踐第一部分當前2頁，總共140頁。電磁兼容設計第二章EMI分類與特征第一章

EMI抑制技術原理與應用第四章EMI濾波器第五章接地與搭接第六章電路的EMC設計第三章輻射干擾的抑制第七章諧波分析與抑制當前3頁，總共140頁。第一章EMI抑制技術原理與應用當前4頁，總共140頁。1.1EMC基本概念

當前5頁，總共140頁。引言各種電氣電子設備已廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個部門以及人們的日常生活中。這些設備在正常運行的同時也往外發(fā)射電磁能量，可能對其他設備產(chǎn)生不良影響，甚至造成嚴重的危害，這就是電磁干擾。在有限的時間、空間和有限的頻率資源條件下，由于電氣電子設備的數(shù)量與日俱增，使用的密集程度越來越大，電磁干擾的嚴重性受到了人們的普遍關注。當前6頁，總共140頁。

在這種復雜的電磁環(huán)境中，如何減少相互間的電磁騷擾：使各種設備能正常運轉。減輕惡劣的電磁環(huán)境對人類及生態(tài)產(chǎn)生不良的影響。電磁兼容學正是為解決這類問題而迅速發(fā)展起來的一門新興學科。當前7頁，總共140頁。電磁兼容：ElectromagneticCompatibility,直譯為電磁兼容性。國家標準GB/T436—1995制定工作組：對一門學科、一個領域、一個工業(yè)或技術范圍來講，應譯為“電磁兼容”，以便反映整個領域，而不僅僅是一項技術指標；而對于設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)的性能參數(shù)來說，則應譯為“電磁兼容性”。當前8頁，總共140頁。GB/T4365—1995，IEC60050（161）電磁兼容所下的定義為：設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

當前9頁，總共140頁。電磁環(huán)境：空間時間頻譜當前10頁，總共140頁。歷史（1）1887年德國，赫茲實驗19世紀后期，馬可尼火花隙實驗1901年，馬可尼使用銅線陣列實現(xiàn)了首次跨大西洋的電波發(fā)射1920年左右，開始出現(xiàn)各種抗電磁干擾的文章1930：電氣設備的干擾，如電機、電氣化鐵道和電信號燈之間的無線電干擾成為主要問題。當前11頁，總共140頁。歷史（2）第二次世界大戰(zhàn)：無線電收發(fā)設備、導航設備以及雷達的使用，飛行器上的無線電收發(fā)設備和導航設備之間的干擾增多。電子器件的密度（主要是電子真空管）小，可逐步排查當前12頁，總共140頁。歷史（3）20世紀50年代，場效應晶體管發(fā)明，60年代發(fā)明的集成電路（IC），70年代發(fā)明微處理器芯片。語音和數(shù)據(jù)傳輸需要增加，頻譜變得越來越擁擠。當前13頁，總共140頁。電磁波的頻譜劃分頻率(MHz)

波長(m)頻段名稱用途300~30GHz

1mm~10mm極高頻雷達，空間通信30~3GHz10mm~100mm超高頻雷達，空間通信3GHz~300MHz100mm~1m特高頻視距無線通信與廣播300MHz~30MHz1m~10m

甚高頻視距無限通信與廣播30MHz~3MHz10m~100m高頻短波通信，廣播3MHz~300KHz100m~1km中頻無線通信與廣播300KHz~30KHz1km~10km低頻無線電導航30KHz~3KHz10km~100km甚低頻無線電導航3KHz~300Hz100km~1Mm極低頻海底通信300Hz~30Hz1Mm~10Mm工頻輸電當前14頁，總共140頁。歷史（4）1979年，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）規(guī)定所有的“數(shù)字設備”的電磁發(fā)射必須低于某個限定值。使得自愿行為變?yōu)榉ǘǖ姆闲猿绦蛞蟆?933年國際電工技術委員會（IEC）在巴黎成立國際無線電干擾特別委員會（CISPR）當前15頁，總共140頁。EMI示例（1）真空吸塵器或帶直流電機的家用電器打開時，電視屏幕上會有“線條”出現(xiàn)。運載火箭故障：1967年大力神ⅢC發(fā)生故障?；鸹ǚ烹姰斍?6頁，總共140頁。EMI示例（2）1982年，英國與阿根廷馬島戰(zhàn)役，英國驅逐艦HMS“謝菲爾德號”受到導彈攻擊。1988年11月8日，美國UH-60黑鷹直升機。該直升機對電磁發(fā)射敏感。從1982年以來，共死亡22名軍人。飛機與雷達發(fā)射機、無線電發(fā)射機，甚至城市波段（CB）發(fā)射機太近。當前17頁，總共140頁。EMI示例（3）1967年，美國Forrestal航空母艦駛離北越的海岸，甲板上停留了眾多的加滿燃油的殲擊機，機上裝載了1000磅的炸彈。其中一枚導彈不經(jīng)意間發(fā)射，擊中了另一輛飛機，造成油箱爆炸，死亡134名現(xiàn)役軍人。大功率搜索雷達在屏蔽連接器接觸片兩端產(chǎn)生的射頻（RF）電壓導致了這場災難。當前18頁，總共140頁。EMI示例（4）天然電磁輻射，如雷電、火山噴發(fā)、地震和太陽黑子活動引起的磁暴等；人工電磁輻射，如空調機、計算機、電視機、電冰箱、微波爐、卡拉OK機、電熱毯、移動電話、微波發(fā)射站、高壓電線、X光放射線發(fā)生器、激光發(fā)射器等，在正常工作時所產(chǎn)生的各種不同波長和頻率的電磁波。

當前19頁，總共140頁。電磁輻射對人體的影響

1、生物體對電磁輻射能量的吸收

①、電離輻射和非電離輻射

電磁輻射的量子能量w＝hfh＝6.62×10-34J·S普朗克常數(shù)。

f＞3×1015Hz量子的能量可以使原子和分子電離――電離輻射，例如X射線輻射、γ射線輻射，

f＜3×1015Hz量子的能量不能使原子和分子電離――非電離輻射。

電磁干擾和電磁污染一般屬于非電離輻射。當前20頁，總共140頁。

②、比吸收率（SAR）specificenergyabsorptionrate

定義：生物體單位時間內、單位質量吸收的電磁輻射能量（W/kg）

ρ：生物體密度，即單位時間內、單位體積吸收的電磁輻射能量，

σ：電導率

E：電場強度振幅生物體吸收輻射場能量，引起體溫（或局部體溫）升高。

當前21頁，總共140頁。③、諧振吸收

當輻射頻率與生物體（或某些器官,例如眼睛、大腦）的固有頻率諧振時，吸收最強。人體固有諧振頻率的范圍大約為30M～3000MHz，一般成年人的諧振吸收頻率約為400MHz。當前22頁，總共140頁。2、電磁輻射對人體的影響

一般認為電磁輻射對人體的影響包括三個方面：

①、熱效應

輻射功能密度S＞10mW/cm2（E＞110V/m），人體吸收的輻射能轉化為熱量，超過人體體溫調節(jié)能力時，會引起人體（或局部組織）體溫明顯升高，或引起生理功能紊亂（人的體溫每升高一度，基礎代謝增加約5~14%，組織中的氧的需求量增加50~100%）。熱效應首先損傷人體上對熱比較敏感的器官，例如眼睛、大腦、男性生殖器等，例如可導致白內障（＞300mW/cm2）。

S＜10mW/cm2，不會引起體溫明顯的升高，但可能使體內局部小范圍內出現(xiàn)顯著的能量吸收（諧振吸收），引起生理功能的障礙。當前23頁，總共140頁。

②、非熱效應

S＜1mW/cm2（E＜61.4V/m），長時間照射也不會引起體溫明顯的升高，但會出現(xiàn)煩躁、頭暈、疲勞、失眠、記憶力減退、脫發(fā)、白血球升高、植物神經(jīng)功能紊亂、腦電圖和心電圖的變化等癥狀。這些一般稱為電磁輻射的非熱效應，這些癥狀在脫離輻射源后一般是可以逐漸恢復的。

③、三致作用（致癌、致畸、致突變作用）

這是電磁輻射的遠期效應，在國內外已經(jīng)引起了重視，但尚無一致的意見。一些研究者的實驗表明：長時間的電磁輻射可能誘發(fā)癌癥，也可能引起染色體的畸變，具有致畸、致突變作用。

當前24頁，總共140頁。④、決定電磁輻射對生物體影響程度的幾個因素

a、場強：場強越大，影響越大。

b、頻率：在諧振吸收頻率處，影響最大。一般是頻率升

高，影響增大，微波段影響最大。

c、作用時間：電磁輻射對生物體的影響具有積累作用，

作用時間越長，影響越大。

d、與輻射源的距離:

對于偶極子天線，在天線近區(qū)E∝1/r3，在天線遠區(qū)E∝1/r。輻射場強隨距離的增大迅速衰減，影響減小。

e、環(huán)境溫度和濕度：溫度高、濕度大，生物體不易散熱，影響增大。

f、輻射特性：脈沖波比連續(xù)波的影響大。

當前25頁，總共140頁。EMI示例（5）電磁波的致病效應隨著磁場振動頻率的增大而增大，頻率超過10萬赫茲以上，可對人體造成潛在威脅。在這種環(huán)境下工作生活過久，電磁波的干擾，使人體組織內分子原有的電場發(fā)生變化，可能給組成腦細胞的各種生物分子以一定程度的破壞。當前26頁，總共140頁。EMI示例（6）磁場會增加兒童得癌的風險，而且從2mG(毫高斯)起，風險開始加倍。事實上，長期處在磁場超過1mG的地方你就已經(jīng)受到輻射污染了，而實際上在家中所測到的數(shù)據(jù)遠遠高于這個數(shù)字。

(地磁場0.3GUSS)當前27頁，總共140頁。EMI示例（7）小型電暖器的磁場就可以高達200mG。微波爐即使僅是插著電沒有使用它，有的機型前方按鍵板的磁場仍可高達30~60mG，使用時的磁場則超過200mG。帶變壓器的低壓電源一般磁場都很高，在接線的地方可以測到300mG以上，不過距離僅30厘米遠就馬上掉到1mG以下了。

當前28頁，總共140頁。1.2EMC常用術語和定義

當前29頁，總共140頁。

電磁騷擾ElectromagneticDisturbance—EMI“任何可能引起裝置、設備或系統(tǒng)性能降低或對有生命或無生命物質產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。”電磁干擾ElectromagneticInterference—EMI“電磁騷擾引起的設備、傳輸通道、系統(tǒng)性能的下降?！碑斍?0頁，總共140頁。電磁騷擾與電磁干擾電磁騷擾僅僅是電磁現(xiàn)象，既客觀存在的一種物理現(xiàn)象；他可能引起降級或損害，但不一定已經(jīng)形成后果。而電磁干擾是由電磁騷擾引起的后果。雖然電磁騷擾與電磁干擾有一定的區(qū)別，但是工程上往往不以明確劃分，并統(tǒng)一縮寫為—EMI。當前31頁，總共140頁。（電磁）發(fā)射（electromagnetic）emission“從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象?！彪姶旁肼昬lectromagneticnoise“一種明顯不傳送信息的時變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號疊加或組合?！弊匀辉肼昻aturalnoise“來源于自然現(xiàn)象而不是由機械或其他人造裝置產(chǎn)生的噪聲?！碑斍?2頁，總共140頁。人為噪聲man-madenoise“由機械或其它人造裝置所產(chǎn)生的噪聲?！?/p>

喀嚦聲click“持續(xù)時間不大于200ms，兩個擾動之間的間隔至少為200ms的擾動。一個喀嚦聲可以包括幾個脈沖?！彪姶怒h(huán)境electromagneticenvironment“存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象總和?！碑斍?3頁，總共140頁。無用信號unwantedsignal，undesiredsignal“可能損害有用信號接收的信號?！备蓴_信號interferingsignal“損害有用信號接收的信號?！备蓴_信號是任何情況下都是有害的；而無用信號在某些條件下還是有用的無害的。當前34頁，總共140頁。（對騷擾的）抗擾度immunity(toadisturbance)“裝置、設備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運行性能的能力?！保姶牛┟舾卸?electromagnetic)susceptibility—EMS“在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力?！边@里應該注意的是敏感性高，抗擾度低。實際上，抗擾度與敏感性都反應的是裝置、設備或系統(tǒng)的抗干擾的能力，僅僅是從不同的角度而言。在國際與國內，軍用標準體系常用敏感性這一術語；而民用標準體系慣用抗擾度一詞。當前35頁，總共140頁。（時變量的）電平level(oftimevaryingquantity)

“用規(guī)定方式在規(guī)定時間間隔內求得的諸如功率或場參數(shù)等時變量的平均值或加權值。”電平可用對數(shù)來表示，例如相對某一參考值的分貝數(shù)。騷擾限值（允許值）limitofdisturbance

“對應于規(guī)定測量方法的最大電磁騷擾允許電平。”干擾限值（允許值）limitofinterference

“電磁騷擾使裝置、設備或系統(tǒng)最大允許的性能降低?！碑斍?6頁，總共140頁。（電磁）兼容電平(electromagnetic)compatibilitylevel

“預期加在工作于指定條件的裝置、設備或系統(tǒng)上規(guī)定的最大電磁騷擾電平?！保}擾源的）發(fā)射電平emissionlevel(ofadisturbancesource)

用規(guī)定的方法測得的由特定裝置、設備或系統(tǒng)發(fā)射的某給定電磁騷擾電平?！保▉碜则}擾源的）發(fā)射限值emissionlimit(fromadisturbsource)

“規(guī)定電磁騷擾源的最大發(fā)射電平。”當前37頁，總共140頁。

發(fā)射裕量emissionmargin

“裝置、設備或系統(tǒng)的電磁兼容電平與發(fā)射限值之間的差值?！笨箶_度電平immunitylevel

“將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設備或系統(tǒng)而其仍能正常工作并保持所需性能等級時的最大騷擾電平?！碑斍?8頁，總共140頁?？箶_度限值immunitylimit“規(guī)定的最小抗擾度電平?！笨箶_度余量immunitymargin“裝置、設備或系統(tǒng)的抗擾度限值與電磁兼容電平之間的差值。”（電磁）兼容余量(electromagnetic)compatibilitymargin“裝置、設備或系統(tǒng)的抗擾度限值與騷擾源的發(fā)射限值之間的差值?！碑斍?9頁，總共140頁。

騷擾抑制disturbancesuppression“削弱或消除電磁騷擾的措施。”干擾抑制interferencesuppression“削弱或消除電磁干擾的措施。”當前40頁，總共140頁。

基帶Baseband“信號在調制載波（或副載波）頻率構成傳輸信號或射頻信號之前所占有的頻帶?！睂拵Оl(fā)射broadbandemission“頻譜能量分布相當均勻而且連續(xù)，以至于當測量儀器或接收機在幾倍接收機帶寬的頻率范圍內調諧時而無明顯變化的一種發(fā)射?！闭瓗Оl(fā)射narrowbandemission“比測量儀器或接收機的帶寬窄的一種發(fā)射?！眮y真發(fā)射spuriousemission“在需要的帶寬以內或以外，與被傳輸信息無關的一個或多個頻率上的發(fā)射?！碑斍?1頁，總共140頁。電波暗室anechoicchamber“

是用來進行輻射試驗測量的微波（通常高于200MHz）暗室，在高于某些規(guī)定頻率（例如1GHz）上，暗室墻壁的電壓反射系數(shù)通常小于0.01（40dB）。”開放式室外試驗場open—spacesite“用于測量輻射電磁干擾的試驗場地。”此場地應是敞開的，平坦的，并且遠離建筑物、電力線、圍墻、地下電纜、地下管道。此場地的環(huán)境電磁場電平應該相當?shù)?，以便在所選擇的任一試驗頻率上進行輻射發(fā)射試驗。實際上，這種要求永遠不可能完全實現(xiàn)。當前42頁，總共140頁。電磁屏蔽室電源濾波器通風板電纜接線板通風板當前43頁，總共140頁。當前44頁，總共140頁。當前45頁，總共140頁。當前46頁，總共140頁。當前47頁，總共140頁。電磁兼容試驗室的結構帶風扇的通風板

主室輔助室2輔助室1可拆卸的濾波板或觀察窗射頻測試儀器柜電源濾波器屏蔽門刀口結構當前48頁，總共140頁。半無反射室實景高度掃描天線桿天線金屬地板轉臺上的受試件當前49頁，總共140頁。當前50頁，總共140頁。開闊場地要求長軸20米橢圓區(qū)內無金屬物體

金屬地平面短軸17.32米天線與受試件距離10米不同的天線在1~4米高度內變化，找出各種極化方向下的最強輻射值受試件放在0.8米高的木桌上當前51頁，總共140頁。開闊場實景當前52頁，總共140頁。開闊場實景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)內沒有其它物體當前53頁，總共140頁。

天線系數(shù)antennafactor“測量儀器或接收機輸入端電壓與場強之比；它包括天線有效長度、失配以及傳輸損耗等效應。”電流探頭currentprobe“是一種使用時箝在被測導線上的傳感器，借助于環(huán)繞導線的磁場而產(chǎn)生電流?！庇盟梢匝杆俚貙Ь€中傳輸?shù)墓ゎl或射頻電流進行取樣，后者，通常是對射頻干擾進行測量，此時，電流探頭的輸出端接在接收機的輸入端。人工電源網(wǎng)絡artificialmainsnetwork“接入受試設備電源線中的網(wǎng)絡，它在射頻頻段為測量擾動電壓提供規(guī)定的負載阻抗，并在射頻頻段上，使設備與供電電源隔離?！碑斍?4頁，總共140頁。近場區(qū)near—fieldregions“無功近場區(qū)：緊靠著天線的、無功場起主要作用的天線區(qū)。對大多數(shù)天線常取離天線表面距離處?！薄拜椛浣鼒鰠^(qū)：在無功近場和遠場區(qū)之間的天線場區(qū)，該場區(qū)隨角度的分布與離天線的距離有關。如果天線的最大口徑尺寸不大于波長，則該場區(qū)可能不存在。”遠場區(qū)far—fieldregion“場隨角度的分布基本上與天線的距離無關的天線場區(qū)?！弊⒁猓喝绻炀€最大口徑尺寸D大于基頻波長λ，遠場離天線的距離一般取大于處。當前55頁，總共140頁。倍頻程octave“高端與低端為2：1的頻率比?！崩纾簭?~2MHz、2~4MHz、500~1000MHz的頻率間隔。十倍頻程decade

“高端與低端為10比1的頻率比?！碑斍?6頁，總共140頁。電尺寸電尺寸用波長來衡量具有物理尺寸,可認為是電小尺寸一個結構的電長度取決于物理尺寸、激勵源的頻率和波在媒介中的傳播速度。（此結構完全處于該媒介中）當前57頁，總共140頁。自由空間中：非自由空間：例：聚四氟乙烯（）當前58頁，總共140頁。注意：自由空間空氣中1m的尺寸正好是300MHz頻率時候的波長。例：50MHz的波長：1m*300MHz/50MHz=6m當前59頁，總共140頁。電小尺寸（）：可以用集總電路模型來描述電大尺寸（）：可以用分布電路模型來描述例：最大物理尺寸為3.6m，工作頻率為86MHz的電路或輻射結構的電尺寸為3.6/3.49=1.03個波長，因為自由空間中86MHz的波長是300/86=3.49m。如果將此結構置于聚氯乙烯（PVC）介質中（），電尺寸將變成2.06個波長，因為PVC中86MHz的波長是 當前60頁，總共140頁。分貝在電磁兼容分析中，很多物理量都與分貝（dB）有關，例如對輻射發(fā)射的限制值為dBμV/m，對傳導發(fā)射的限制值為dBμV或dBμA，屏蔽體的屏蔽效能和濾波器的插入損耗都用dB度量等。并且，頻譜分析儀的幅度顯示刻度一般也是按照dB標示的。因此對于dB有一個正確的理解十分重要。當前61頁，總共140頁。EMC問題中感興趣的單位表示量的范圍非常。如電場值可以從1μV/m到200V/m，其動態(tài)范圍到達8個數(shù)量級。采用dB表示：108的電壓范圍為160dB.分貝具有壓縮數(shù)據(jù)的特點人的聽力趨于對數(shù)形式，以dB為單位描述噪聲納皮爾（Napier，1550-1617年）男爵

當前62頁，總共140頁。

適用于海軍的RE101極限當前63頁，總共140頁。功率：功率的基本單位為瓦（W），既焦耳/秒（J/s）引入“貝爾”（B）為單位。則為：采用貝爾的1/10，即分貝（dB）為單位，即：

式中：P1與P2應采用相同的單位。

當前64頁，總共140頁。應該明確dB僅為兩個量的比值，是無量綱的。隨著dB表示式中的參考量的單位不同，dB在形式上也可帶有某種量綱。如，,是相對于1W的比值，即以1W為0dB。此時，是以帶有功率量綱的dB表示，則:若以1mW為0dB,則此時的P2亦應為mW為單位，則表示式為：當前65頁，總共140頁。顯然：頻譜分析儀常以分貝毫瓦（dBm）表示其輸入電平。當前66頁，總共140頁。電壓：對于純阻抗負載式中：P——功率，W；

V——降在電阻R上的電壓，V；

R——電阻，Ω。若以分貝（dB）表示，上式可寫為：右端的第一項即為電壓的分貝值

當前67頁，總共140頁。在電磁兼容領域，常用μV為單位，此時，即以1μV為0dB。顯然：推導dBμ與dBm之間的關系：

對于50Ω的系統(tǒng)：當前68頁，總共140頁。電流常以dBμA為單位，即：式中：是以μA為單位的電流。當前69頁，總共140頁。常見數(shù)值的dB值轉換比值V或I（dB）P（dB）比值V或I（dB）P（dB）10612060615.567.7810510050513.986.991048040412.046.02103603039.544.77102402026.023.01102010100919.089.5410-1-20-10818.069.0310-2-40-20716.98.4510-3-60-30當前70頁，總共140頁。作業(yè)：1、將下列各量用絕對單位表示：60dBμV/m,120dBμV/m2、求下列各物理量以dB表示的比值：（1）P1=1mW，P2=20W；（2）i1=2mA，i2=0.5A;（3）v1=10mV,v2=20μ

v;當前71頁，總共140頁。天線在EMC中的基本常用公式及單位

天線的定義：發(fā)射天線把高頻電磁能量通過各種形狀的金屬導體向空間輻射出去的裝置。接收天線

把空間的電磁能量，通過各種形狀的金屬導體，轉化為高頻能量收集起來。當前72頁，總共140頁。測量電磁干擾的天線當前73頁，總共140頁。天線因數(shù)AF接收點的場強E（V/m）與此場強在該天線輸出端生成的電壓V（V）之比，表達式：兩邊取對數(shù)：AF=E–VAF：天線因數(shù)，單位為dB/m;E：在天線位置的場強，單位為dBμV/m;V：在天線端子上的電壓，單位為dBμV。當前74頁，總共140頁。增益與天線因數(shù)的關系式中：G--全向天線的增益，單位為dB;f--信號頻率，單位為MHz;AF--天線因數(shù)，單位為dB/m。當前75頁，總共140頁。VSWR

“電壓駐波比”（VSWR）描述傳輸線與它的源或負載的失配程度，也可以描述因失配在線路上產(chǎn)生的駐波的幅度大?。菏街校害选瓷湎禂?shù)，既反射電壓與入射電壓之比。匹配時，，則；失配時，，則。當前76頁，總共140頁。場在EMC中的基本常用公式及單位

場是電磁兼容中貫穿始終的一個概念，對于場的理解也就關系到對電磁兼容的理解。

波阻抗：電場強度與磁場強度的比值電磁輻射空氣阻抗，其值為377Ω其計算方法：當前77頁，總共140頁。近場與遠場近場當干擾源到被干擾物的距離小于波長時

遠場當干擾源到被干擾物的距離小于波長時遠場中，波被認為是平面波，并且E場與H場以相同速率隨距離的增加而衰減。所以其阻抗是一常量，并且等于自由空間阻抗即電磁輻射空氣阻抗值：當前78頁，總共140頁。近場中，波阻抗決定于源的特性小電流，高電壓的輻射體將主要產(chǎn)生高阻抗電場，對于頻率f，介電常數(shù)為ε，在距離d處的阻抗絕對值為：大電流，低電壓的輻射體將主要產(chǎn)生低阻抗磁場，對于頻率f，磁導率為μ，在距離d處的阻抗絕對值為：

當前79頁，總共140頁。

附近的區(qū)域，是介于近場與遠場之間的過渡區(qū)，這并不是一個精確的判斷標準。當前80頁，總共140頁。功率密度有時用空間的功率密度S表示電磁場強度，尤其是在微波段。因為在微波波段，測量功率比測量電壓容易，而且也具有實際意義。功率密度的基本單位為電磁波傳送能量公式：

當前81頁，總共140頁。電場強度與磁場強度

根據(jù)可得磁場強度H為寫為分貝形式：即：當時當前82頁，總共140頁。

磁通密度B（Tesla）與磁場強度H（A/m）的關系如下：式中：

——以特斯拉為單位的磁通密度；

——介質的絕對磁導率，亨/米（H/m）,在真空中

——以安/米（A/m）為單位的磁場強度。若以分貝表示，并且介質磁導率取真空中：當前83頁，總共140頁。屏蔽在EMC中的基本常用公式及單位

屏蔽是解決電磁兼容問題的基本方法之一，簡要介紹屏蔽在電磁兼容中的基本公式及單位。材質特性阻抗

由于式中：磁導率（H/m）電導率（S/m）介電常數(shù)（F/m）因空氣：當前84頁，總共140頁。趨膚深度趨膚深度以表示，說明金屬表面電流滲入金屬表面深度的情況，表示63%的表面電流滲入金屬表面時的深度，或者說衰減1/e（37%）當前85頁，總共140頁。金屬板的屏蔽效能對于已知，如何計算低頻磁場、高頻磁場、平面波的屏蔽效能：對于低頻磁場：對于高頻磁場：對平面波：對超薄型隔離膜：，式中：：源到金屬隔離物的距離，單位為m；：金屬隔離物的厚度，單位為mm；：MHz；當前86頁，總共140頁。濾波器的插入損耗與阻抗標準的濾波器幾乎總是在50Ω電阻阻抗之間確定它的特性。這種情況與實際的電路不可能匹配。但是如果能夠知道實際的電路阻抗，且它們也是電阻性的，則可以根據(jù)公開的50Ω值計算出期望的濾波器插入損耗。當前87頁，總共140頁。第一步，導出濾波器的轉移阻抗：式中ILdB的是50Ω公開的插入損耗值。在其他電阻性阻抗RS（源阻抗）和RL（負載阻抗）之間的插入損耗等于：電抗性的源阻抗或負載阻抗會改變?yōu)V波器的性能，這個方程將不在適用。當前88頁，總共140頁。1.3電磁兼容的內容當前89頁，總共140頁。研究在有限空間、時間和頻譜資源等條件下，各種用電設備（廣義的還包括生物體）可以共存，并不致引起降級的一門科學。電磁兼容性是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境下能正常工作，并且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力當前90頁，總共140頁。具有三方面的含義：1、電磁環(huán)境應該是給定的或可預期的2、設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)不應產(chǎn)生超過標準或規(guī)范所規(guī)定的電磁騷擾發(fā)射限值的要求；電磁騷擾發(fā)射就是從騷擾源向外發(fā)出騷擾能量的現(xiàn)象，它是引起電磁騷擾的原因3、設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)應滿足標準或規(guī)范所規(guī)定的電磁敏感性(EMS)限值或抗干擾度限值的要求。當前91頁，總共140頁。實現(xiàn)電磁兼容的途徑形成電磁干擾的基本要素：1、電磁騷擾源2、耦合途徑3、敏感設備當前92頁，總共140頁。

電磁兼容設計的目的是使所設計的電子設備或系統(tǒng)在預期電磁環(huán)境中實現(xiàn)電磁兼容。要求是使電子設備或系統(tǒng)滿足EMC標準的規(guī)定。能在預期的電磁環(huán)境中正常工作，無性能降低或故障對該電磁環(huán)境不是一個污染源當前93頁，總共140頁。需要研究的問題：1、對于電磁騷擾源的研究2、對于電磁騷擾傳播特性的研究3、對于敏感設備抗干擾能力的研究4、對于測量設備、測量方法與數(shù)據(jù)處理方法的研究5、對于系統(tǒng)內、系統(tǒng)間電磁兼容性的研究當前94頁，總共140頁。電磁兼容學是一門新興的綜合性學科。核心仍然是電磁波，其理論基礎包括數(shù)學、電磁場理論、電路理論、微波理論與技術、天線與電波傳播理論、通信理論、材料科學、計算機與控制理論、機械工藝學、核物理學、生物醫(yī)學以及法理學、社會學等內容當前95頁，總共140頁。1.4EMC標準與規(guī)范當前96頁，總共140頁。EMC標準與規(guī)范標準是一個一般性的導則或預期要滿足的準則,由它可以導出各種規(guī)范;規(guī)范是一個包含某類設備詳細說明和詳細數(shù)據(jù),必須遵守的文件.當前97頁，總共140頁。EMC標準與規(guī)范的內容:規(guī)定名詞術語;規(guī)定電磁騷擾發(fā)射限值和抗擾度要求;規(guī)定統(tǒng)一的試驗方法;規(guī)定EMC控制方法或設計規(guī)范.EMC標準與規(guī)范的類型:國際級,例如IEC標準;分會議級,例如CISPR出版物;CE級,例如歐洲協(xié)調標準EN;國家級,例如國標GB,FCC等.軍用標準,例如國軍標GJB,美軍標MIL.當前98頁，總共140頁。由IEC(國際電工委員會),ITU(國際電信聯(lián)盟)和其他標準化組織制定的EMC出版物和標準:基礎EMC標準基礎EMC標準(basicEMCstandards)規(guī)定達到EMC的一般和基本的條件或規(guī)則，它們與涉及EMC問題的所有系列產(chǎn)品、系統(tǒng)或設施有關，并可適用于這些產(chǎn)品，但不規(guī)定產(chǎn)品的發(fā)射限值或抗擾度判定準則。它們是制定其他EMC標準(如通用標準或產(chǎn)品標準)的基礎或引用的文件。基礎標準涉及的內容為:術語，電磁現(xiàn)象的描述，兼容性電平的規(guī)范，騷擾發(fā)射限值的總要求，測量、試驗技術和方法(包括測試設備、輔助設備、基本配置、測量場所等)、試驗等級、環(huán)境的描述和分類(包括環(huán)境的范圍和/或兼容性電平,它們是構成發(fā)射限值或抗擾度電平的重要基礎)等.當前99頁，總共140頁。2.通用EMC標準通用EMC標準(genericEMCstandards)是關于特定環(huán)境下的EMC標準。它規(guī)定一組最低的基本要求和測量/試驗程序，它可應用于該特定環(huán)境下工作的所有產(chǎn)品或系統(tǒng)。如某種產(chǎn)品無系列產(chǎn)品標準或專用產(chǎn)品標準，可使用通用EMC標準。通用標準將特定環(huán)境分為兩大類;1．居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境(1)居住環(huán)境:如住宅、公寓等居住場所。(2)商業(yè)環(huán)境:像商店、超市等零售網(wǎng)點;辦公樓、銀行等商務樓;電影院、酒吧、舞廳等公共娛樂場所;加油站、停車場、游樂園等室外場所。(3)輕工業(yè)環(huán)境:像工場、實驗室、維修中心等輕工業(yè)場所。2．工業(yè)環(huán)境(1)工、科、醫(yī)(lSM)設備的工作場所。(2)大的感性負載或容性負載頻繁開關的場所。(3)大電流并伴有強磁場的場所。

當前100頁，總共140頁。3.產(chǎn)品EMC標準產(chǎn)品EMC標準根據(jù)適用于產(chǎn)品范圍的大小和產(chǎn)品的特性又可進一步分為系列產(chǎn)品(或產(chǎn)品類)EMC標準和專用產(chǎn)品EMC標準;系列產(chǎn)品EMC標準針對特定的產(chǎn)品類別規(guī)定了專門的EMC(發(fā)射和抗擾度)要求、限值和測量/試驗程序。產(chǎn)品類標準比通用標準包含更多的特殊性和詳細的性能要求，以及產(chǎn)品運行條件等，產(chǎn)品類別的范圍可寬可窄。當前101頁，總共140頁。4.專用產(chǎn)品EMC標準專用產(chǎn)品EMC標準是關于特定產(chǎn)品、系統(tǒng)或設施而制定的EMC標準，根據(jù)這些產(chǎn)品特性必須考慮一些專門的條件，它們采用的規(guī)則和系列產(chǎn)品必須考慮一些專門的條件,它們采用的規(guī)則和系列產(chǎn)品EMC標準相同。專用產(chǎn)品EMC標準應比系列產(chǎn)品EMC標準優(yōu)先采用。當前102頁，總共140頁。在IEC中承擔電磁兼容國際標準化研究工作的主要是電磁兼容咨詢委員會(ACEC)、無線電干擾特別委員會(CISPR)和TC77:CISPR是世界上最早成立的國際性無線電干擾組織，它的目標是促進國際無線電干擾問題在下列幾方面達成一致意見，以利于國際貿易:(1)保護無線電接收裝置，使其免受以下干擾:1)所有類型的電子設備;2)點火系統(tǒng);3)包括電力牽引系統(tǒng)的供電系統(tǒng);4)工業(yè)、科學和醫(yī)用無線電頻率(不包括用于傳輸信息的發(fā)射機的輻射);5)聲音和電視廣播接收機;6)信息技術設備。(2)干擾測量的設備和方法(3)由(1)中干擾源產(chǎn)生的干擾的限值;(4)聲音和電視廣播接收裝置的抗擾度要求和抗擾度測量方法的規(guī)定;當前103頁，總共140頁。(5)為了避免CISPR和IEC其他技術委員會以及其他國際組織的各技術委員會制定標準的重復工作，在制定除接收機以外的其他設備的發(fā)射抗抗擾度要求時，CISPR要和這些委員會共同考慮;(6)安全規(guī)程對電氣設備的干擾抑制的影響。CISPR負責制定出版物的各分會的分工如下:CISPR/A:無線電干擾測量和統(tǒng)計方法;CISPR/B:工業(yè)、科學和醫(yī)療設備的無線電干擾;CISPR/C:架空電力線、高壓設備和電力牽引系統(tǒng)的無線電干擾;CISPR/D:機動車輛和內燃機的無線電干擾;CISPR/E:無線電接收設備的干擾;CISPR/F:家用電器、電動工具、照明設備和類似設備的干擾;CISPR/G:信息技術設備的干擾;CISPR/H:保護無線電業(yè)務的發(fā)射限值;CISPR/I:信息技術設備、多媒體設備和接收機的電磁兼容當前104頁，總共140頁。國家電磁兼容體系我國的電磁兼容標準和國際上類似,可以分為四類:基礎標準涉及EMC術語,電磁環(huán)境,EMC測量設備規(guī)范和EMC測量方法通用標準其中GB8702主要涉及在強磁場環(huán)境下對人體的保護要求,GB/T14431主要涉及無線電業(yè)務要求的信號/干擾保護比.產(chǎn)品類標準如GB9254,GB4343,GB4824和GB13837等.系統(tǒng)間電磁兼容標準主要規(guī)定了經(jīng)過協(xié)調的不同系統(tǒng)之間的EMC要求.當前105頁，總共140頁。國家軍用標準GJB151A-97

軍用設備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求當前106頁，總共140頁。GJB151A的試驗場地帶風扇的通風板

主室輔助室2輔助室1可拆卸的濾波板或觀察窗射頻測試儀器柜電源濾波器屏蔽門刀口結構當前107頁，總共140頁。電磁屏蔽室電源濾波器通風板電纜接線板通風板當前108頁，總共140頁。當前109頁，總共140頁。電磁兼容試驗的原則之一所連接的外圍設備受試設備處于實際使用狀態(tài)電纜的種類、布置、長度等接地狀態(tài)軟硬件的工作狀態(tài)當前110頁，總共140頁。電磁兼容試驗的原則之二敏感度試驗時處于最敏感狀態(tài)（例如：做電纜傳導敏感度試驗時，設備讀取電纜上的數(shù)據(jù)）受試設備處于最壞狀態(tài)發(fā)射試驗時，處于最大發(fā)射狀態(tài)（例如：測量打印機輻射發(fā)射時，打印處于打印狀態(tài)）當前111頁，總共140頁。

一般測試配置當前112頁，總共140頁。

非導電表面設置EUT時的測試配置當前113頁，總共140頁。

獨立的EUT，多個EUT屏蔽室測試配置當前114頁，總共140頁。

獨立EUT的測試配置當前115頁，總共140頁。1.5電磁兼容性設計的一般概念當前116頁，總共140頁。試驗測試作為檢驗和發(fā)現(xiàn)問題的技術手段是不可缺少的，然而沒有合理周全的電磁兼容性設計，試驗測試發(fā)現(xiàn)了干擾問題也只能是亡羊補牢，因此電磁兼容性必須從設計抓起，必須十分重視設計上作。實踐證明：電磁兼容性是靠周密有效的設計實現(xiàn)的，不是通過試驗測試解決的。當前117頁，總共140頁。電磁兼容性設計一般分為五個級別：1.電路組件級設計；2.設備級設計；3.分系統(tǒng)級設計；4.系統(tǒng)級設計；5.系統(tǒng)間級設計。當前118頁，總共140頁。電磁兼容性設計應該從方案論證階段初期開始，貫穿到方案階段、工程研制階段、定型生產(chǎn)階段、銷售和使用階段。各階段的電磁兼容性設計內容應作為該階段的功能性設計和評審驗收內容的一部分，應該把電磁兼容性設計要求綜合到系統(tǒng)的功能性設計要求中去。電磁兼容性設計應該與功能性設計同步進行、并行展開。當前119頁，總共140頁。這種從系統(tǒng)或設備功能設計初期就同步進行電磁兼容性設計的方法叫做設計的“系統(tǒng)法”。是現(xiàn)代科技綜合運用的最佳工程設計技術。

“問題解決法”：一種“出現(xiàn)什么問題，解決什么問題”的經(jīng)驗方法?！耙?guī)范法”方法。該方法以系統(tǒng)和設備遵循的標準所規(guī)定的極限值為計算基礎，由于各種標準和規(guī)范中的極限值是以同類系統(tǒng)或設備中最嚴重情況制訂的，因此可能導致具體設備設計的過分保守。

當前120頁，總共140頁。重要準則：電磁兼容性設計的費效比綜合平衡美國貝爾實驗室分析論證，在新產(chǎn)品設計開始階段能把干擾抑制在電路組件級、設備級或分系統(tǒng)級，這就可以消除電磁干擾的80%~90%。

圖產(chǎn)品生產(chǎn)過程中解決干擾措施與成本關系當前121頁，總共140頁。選擇適當?shù)陌踩６葟陌踩慕嵌瓤紤]，希望電磁兼容性安全裕度越高越好，但需要采取更多相應的抑制干擾的措施，投資的經(jīng)費就增多。從經(jīng)濟觀點來分析，安全裕度不能太高，以減少經(jīng)費投入。設計中應綜合權衡，選擇適當?shù)陌踩６?，采用投資少而系統(tǒng)效能又高的設計方案，以便減少費效比。當前122頁，總共140頁。系統(tǒng)級電磁兼容性設計要以全壽命期考慮為基礎，以系統(tǒng)可能遇到的最惡劣的電磁環(huán)境電平作為系統(tǒng)設計的基點，應立足于全壽命期獲得電磁兼容狀態(tài)來選用設備、確定布局和技術控制狀態(tài)、選擇材料、結構及工藝。電磁兼容性設計的基本參數(shù)主要有電磁敏感閾值、敏感度門限值、干擾允許值、電磁發(fā)射限值、安全裕度、失效干擾電平等。

當前123頁，總共140頁。電子設備的電磁兼容性設計

電子設備的電磁兼容性設計控制干擾源的電磁發(fā)射抑制電磁干擾的傳播增強敏感設備的抗干擾能力研究干擾源的發(fā)射特性，各種電磁干擾的傳播通道(傳導、輻射及感應)，以及敏感設備的感受特性。當前124頁，總共140頁。相應措施1.優(yōu)化信號設計

電信號在傳輸信息時需占據(jù)一定的頻譜，為了盡量減小干擾，信號占用的頻譜不應大于信息所必須的頻譜寬度，亦就是對有用信號規(guī)定必要的最小帶寬。優(yōu)化信號波形可減小必須帶寬。

當前125頁，總共140頁。2.完善線路設計

應設計和選用自身發(fā)射小、抗干擾能力強的電子線路（包括集成電路）作為電子設備的單元電路。一般小信號放