電磁兼容原理與技術(shù)（第4版）課件 第1、2章 電磁兼容概論、電磁干擾源

第1章電磁兼容概論

一、電磁干擾及其危害1、電磁干擾現(xiàn)象

可以這樣說，當(dāng)電子、電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)射出的電磁能量影響到其它設(shè)備的正常工作時(shí)，我們就說產(chǎn)生了電磁干擾效應(yīng)，或簡稱為電磁干擾。電磁干擾一、電磁干擾及其危害2、電磁干擾的危害電磁干擾（1）對(duì)電子設(shè)備或系統(tǒng)的危害500Km13000Km346個(gè)島礁，12800平方公里，2000人馬島戰(zhàn)爭雙方損耗戰(zhàn)爭結(jié)果英軍收復(fù)馬島取得勝利電磁干擾

此時(shí)，“謝菲爾德”號(hào)正與倫敦例行衛(wèi)星通信報(bào)告。由于軍艦的電磁兼容性能不好，防御雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星通訊信號(hào)造成了一定干擾，通訊官向艦長請(qǐng)求，關(guān)閉遠(yuǎn)程對(duì)空警戒雷達(dá)。由于英軍取得了絕對(duì)的制海權(quán)，因此，艦長對(duì)于自身艦艇的海上安全充滿了自信，答應(yīng)了通訊官的請(qǐng)求。

阿軍飛行員突破自身的訓(xùn)練極限，將飛行高度降到了50米以下的“近距離雷達(dá)盲區(qū)”，幾乎是掠著海面的波浪在疾馳。電磁干擾

關(guān)閉了遠(yuǎn)程對(duì)空警戒雷達(dá)的“謝菲爾德”號(hào)對(duì)此卻一無所知，直到“飛魚”導(dǎo)彈進(jìn)至“謝菲爾德”號(hào)5公里的目視距離中時(shí)，值勤艦員才發(fā)現(xiàn)了危險(xiǎn)，緊急向艦長報(bào)告。此時(shí)的“飛魚”距目標(biāo)僅僅剩下了6秒飛行時(shí)間，一切都為時(shí)已晚。電磁干擾

兩枚“飛魚”導(dǎo)彈命中“謝菲爾德”號(hào)，6天后，在拖回英國的途中沉入了大西洋底。一、電磁干擾及其危害2、電磁干擾的危害（1）對(duì)電子設(shè)備或系統(tǒng)的危害（2）對(duì)武器裝備和燃油的危害電磁干擾電雷管，導(dǎo)線絞合(電起爆彈藥用防靜電包裝)電磁輻射感應(yīng)電壓所引起的火花，油氣混合體＜5W/cm2

一、電磁干擾及其危害2、電磁干擾的危害（1）對(duì)電子設(shè)備或系統(tǒng)的危害（2）對(duì)武器裝備和燃油的危害（3）對(duì)人體的危害電磁干擾

熱效應(yīng)（功率密度）

非熱效應(yīng)（比吸收率）＜0.1W/kg概論1、電磁兼容的含義（1）定義二、電磁兼容的基本概念電磁兼容（Electromagneticcompatibility，簡稱EMC）

（EMC）是指，在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，每臺(tái)電子、電氣產(chǎn)品除了本身能抗住一定的外來電磁干擾保持正常工作之外，還不能產(chǎn)生對(duì)該電磁環(huán)境中的其他電子、電氣產(chǎn)品所不能容忍的電磁干擾。概論1、電磁兼容的含義（1）定義一個(gè)系統(tǒng)如果滿足三個(gè)準(zhǔn)則，就認(rèn)為與其環(huán)境電磁兼容：A、不對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生干擾；B、對(duì)其他系統(tǒng)的發(fā)射不敏感；C、不對(duì)自身產(chǎn)生干擾。二、電磁兼容的基本概念概論1、電磁兼容的含義（2）電子設(shè)備或系統(tǒng)可以分為兼容、不兼容和臨界三種狀態(tài)電磁干擾余量IM=PI-Ps（dB）

PI

干擾電平（dB）

Ps

敏感度門限電平（dB）二、電磁兼容的基本概念概論1、電磁兼容的含義（3）電磁兼容是抗干擾概念的擴(kuò)展和延伸。

從最初的設(shè)法防止射頻頻段內(nèi)的電磁噪聲、電磁干擾，發(fā)展到防止和對(duì)抗各種電磁干擾。進(jìn)一步在認(rèn)識(shí)上產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，把主動(dòng)采取措施抑制電磁干擾貫穿于設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用的整個(gè)過程中。這樣才能保證電子、電氣設(shè)備和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電磁兼容。二、電磁兼容的基本概念概論2、電磁兼容常用名詞術(shù)語二、電磁兼容的基本概念概論2、電磁兼容常用名詞術(shù)語二、電磁兼容的基本概念概論3、電磁干擾效應(yīng)電磁干擾三要素二、電磁兼容的基本概念研究領(lǐng)域1、EMC技術(shù)的應(yīng)用和研究領(lǐng)域三、電磁兼容的研究領(lǐng)域電路板設(shè)計(jì)中的電磁兼容問題（尤其是高速數(shù)字電路）雷擊浪涌和靜電防護(hù)問題培養(yǎng)電磁兼容意識(shí)，改善電磁環(huán)境問題研究領(lǐng)域2、EMC的新技術(shù)領(lǐng)域三、電磁兼容的研究領(lǐng)域計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)設(shè)備的電磁泄露問題（正反兩方）。TEMPEST技術(shù)，控制危及信息安全的非功能電磁泄露，防止被竊聽的危險(xiǎn)。

信號(hào)干擾技術(shù)（白噪聲干擾和相關(guān)干擾）信號(hào)屏蔽技術(shù)

TEMPEST技術(shù)即低輻射技術(shù)采用手段：研究領(lǐng)域3、頻譜管理三、電磁兼容的研究領(lǐng)域

發(fā)展更高的頻率，利用空間隔離、時(shí)間隔離，以及不同工作方式來復(fù)用。研究方法1、電磁兼容學(xué)科的特點(diǎn)四、電磁兼容的研究方法（1）理論體系以電磁場(chǎng)理論和電路理論為基礎(chǔ)（2）大量引用無線電技術(shù)的概念和術(shù)語（3）計(jì)量單位的特殊性研究方法2、電磁兼容的實(shí)施四、電磁兼容的研究方法（1）問題解決法研制--聯(lián)試--發(fā)現(xiàn)問題--解決

例：GSM手機(jī)電路，射頻脈沖干擾音頻電路

研究方法2、電磁兼容的實(shí)施四、電磁兼容的研究方法（1）問題解決法例：手機(jī)、掌上電腦等，抗靜電問題屏蔽和靜電放電ESD器件判斷標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)前改進(jìn)后不受影響3000V6000V重新開機(jī)可恢復(fù)4000V8000V取下電池可恢復(fù)5000V10000V研究方法2、電磁兼容的實(shí)施四、電磁兼容的研究方法（2）規(guī)范法優(yōu)點(diǎn)：可以預(yù)防一些干擾問題，比問題解決法好。缺點(diǎn)：由于規(guī)范不完善，可能還會(huì)出問題；或過度設(shè)計(jì)，使成本上升。②30cm處，30~470MHz中，電視帶內(nèi)＜30dBμV/m電視帶外＜54dBμV/m

，為保護(hù)電視及其他無線電系統(tǒng)的工作。研究方法2、電磁兼容的實(shí)施四、電磁兼容的研究方法（2）規(guī)范法規(guī)定各種非預(yù)期發(fā)射的極限值，如：微波爐規(guī)定①距表面5cm處，＜1mW/cm2功率密度研究方法2、電磁兼容的實(shí)施四、電磁兼容的研究方法（2）規(guī)范法例：手機(jī)是四層電路板，射頻和數(shù)字音頻各布一面，各區(qū)域用屏蔽盒

新型號(hào)需通過測(cè)試（EMC測(cè)試的一半，對(duì)外干擾）諧波輻射等，才能拿到入網(wǎng)證。研究方法2、電磁兼容的實(shí)施四、電磁兼容的研究方法（3）系統(tǒng)法系統(tǒng)的電磁干擾預(yù)測(cè)與分析系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電磁兼容試驗(yàn)（或測(cè)量）標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范1、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容五、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)概況

標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)一般性的準(zhǔn)則，由它可以導(dǎo)出各種規(guī)范；規(guī)范則是一個(gè)包含詳細(xì)數(shù)據(jù)、必須按合同遵守的文件。

通用性的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范難以規(guī)定新類別產(chǎn)品，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)----行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)----國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)也成為新加入者的門檻。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范2、國內(nèi)外電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)簡介五、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)概況國內(nèi)起步較晚，處于制定和不斷發(fā)展之中《強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證管理規(guī)定》CCC3C對(duì)這些產(chǎn)品的安全性能、電磁兼容、防電磁輻射等方面都作了詳細(xì)的規(guī)定。GB19286-2015電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電磁兼容性要求及測(cè)量方法GJB151A-2013軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范2、國內(nèi)外電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)簡介五、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)概況國外起步早，對(duì)出口產(chǎn)品企業(yè)提出很高的要求。例如：FCC（美國聯(lián)邦通信委員會(huì)）對(duì)民用產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)范。MIL-STD-462電磁干擾特性的測(cè)量計(jì)量單位和換算關(guān)系1、功率的分貝單位六、電磁兼容計(jì)量單位和換算關(guān)系dBmW單位：dBmW簡稱dBm計(jì)量單位和換算關(guān)系1、功率的分貝單位六、電磁兼容計(jì)量單位和換算關(guān)系增3dB，增加1倍；減3dB，減少一半。0dBm=1mW1dBm=1.25mW2dBm=1.6mW3dBm=2mW4dBm=2.5mW5dBm=3.2mW6dBm=4mW7dBm=5mW8dBm=6.4mW9dBm=8mW10dBm=10mW-10dBm=0.1mW0dBm=1mW10dBm=10mW20dBm=100mW計(jì)量單位和換算關(guān)系2、電壓的分貝單位六、電磁兼容計(jì)量單位和換算關(guān)系dBμV單位：計(jì)量單位和換算關(guān)系3、電流的分貝單位六、電磁兼容計(jì)量單位和換算關(guān)系計(jì)量單位和換算關(guān)系4、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度和功率密度的分貝單位六、電磁兼容計(jì)量單位和換算關(guān)系計(jì)量單位和換算關(guān)系5、遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、功率密度的換算關(guān)系六、電磁兼容計(jì)量單位和換算關(guān)系在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，E/H=Z0=377Ω

(Z0為自由空間波阻抗)習(xí)題1、P20習(xí)題1.11

將電壓8mV轉(zhuǎn)換為dBμV表示2、單位換算表（設(shè)負(fù)載阻抗為50Ω）dBmmWdBμmV差值（dBμ-dBm）-8-9…-1710組學(xué)號(hào)的尾數(shù)習(xí)題評(píng)講1、P20習(xí)題1.11

將電壓8mV轉(zhuǎn)換為dBμV表示思路：1mV=60dBμV增加一倍增加6dB2mV=66dBμV增加一倍增加6dB4mV=72dBμV增加一倍增加6dB8mV=78dBμV習(xí)題評(píng)講2、單位換算表（設(shè)負(fù)載阻抗為50Ω）dBmmWdBμmV差值（dBμ-dBm）-80.169989.1107-90.1259879.4107-100.19770.8107-110.089663.1107-120.0639556.2107-130.059450.1107-140.049344.7107-150.039239.8107-160.0259135.5107-170.029031.6107第2章電磁干擾三要素第2章電磁干擾源

一、電磁干擾源分類所謂電磁干擾源，是指任何產(chǎn)生電磁干擾的元件、器件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。

人為干擾源自然干擾源雷電放電局部大氣噪聲宇宙噪聲熱噪聲一、電磁干擾源分類所謂電磁干擾源，是指任何產(chǎn)生電磁干擾的元件、器件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。

人為干擾源自然干擾源功能性干擾源非功能性干擾源無線電廣播、電視無線通訊雷達(dá)導(dǎo)航一、電磁干擾源分類所謂電磁干擾源，是指任何產(chǎn)生電磁干擾的元件、器件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。

人為干擾源自然干擾源功能性干擾源非功能性干擾源送變電系統(tǒng)靜電放電電氣化鐵路汽車點(diǎn)火系統(tǒng)家電核電磁脈沖二、自然干擾源1.雷電

附近發(fā)生的雷電，對(duì)電子設(shè)備來說，是一種極為強(qiáng)烈的電磁干擾源。二、自然干擾源1.雷電

90%的雷電電磁能量分布在十幾KHz頻率范圍，通訊網(wǎng)中常采用高通濾波器來實(shí)現(xiàn)防雷。電流從10%上升到90%，1~4μs，平均2.6μs電流從10%上升到90%，再下降到50%，20~90μs平均43μs二、自然干擾源2.局部大氣噪聲

大氣中的水蒸氣、沙塵與天線、飛機(jī)表面撞擊產(chǎn)生靜電放電而引起電磁噪聲。

大氣中的無線電噪聲也來源于全世界的雷暴，它的主要變量是地理位置，無線電頻率，一天的時(shí)間和季節(jié)。規(guī)則的或隨機(jī)的，要用統(tǒng)計(jì)的方法來描述。例：美國GE公司測(cè)110V線路10000小時(shí)（約一年多）內(nèi)。超過1000V，300余次；結(jié)果：超過一倍電壓浪涌800余次；3800V、4200V、5600V各一次。二、自然干擾源3.宇宙噪聲

對(duì)地球而言，太陽是最強(qiáng)的射電源。分為寧靜期、活動(dòng)期、強(qiáng)活動(dòng)期，輻射有幾個(gè)數(shù)量級(jí)變化。例如：衛(wèi)星凌日現(xiàn)象發(fā)生在每年春分和秋分前后，在這期間，如果太陽、通信衛(wèi)星和地面站在一條直線上，那么電磁波對(duì)于人造衛(wèi)星的影響也就最為強(qiáng)烈，嚴(yán)重的會(huì)造成衛(wèi)星信號(hào)傳輸出現(xiàn)障礙。一般每個(gè)小站受干擾的時(shí)間為2至5天，每天約為5至15分鐘，時(shí)間大約在10：00至10：50之間。二、自然干擾源4.熱噪聲

熱噪聲又稱白噪聲，是電阻類導(dǎo)體（如天線）或元器件中由于自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)而引起的噪聲，是一種隨機(jī)噪聲。它是溫度變化的結(jié)果，但不受頻率變化的影響。熱噪聲是在所有頻譜中以相同的形態(tài)分布，它是不能夠完全消除的，因此對(duì)通信系統(tǒng)性能構(gòu)成了上限。三、人為電磁干擾源1.功能性干擾源

功能干擾源主要指分配了頻率的發(fā)射機(jī)，中波發(fā)射機(jī)達(dá)MW級(jí)，短波發(fā)射機(jī)達(dá)幾百KW，調(diào)頻廣播和電視10~50KW，遠(yuǎn)程雷達(dá)10MW三、人為電磁干擾源1.功能性干擾源

本來只有自然電磁現(xiàn)象的自然界，人類不斷將新的要素加到地球環(huán)境中。一類是發(fā)射裝置，一類是接收裝置。產(chǎn)生了“電磁環(huán)境污染”問題例：尋呼發(fā)展初期，一臺(tái)發(fā)射機(jī)覆蓋60km，后來10km一臺(tái)，功率越來越大，原因是電磁污染。三、人為電磁干擾源1.功能性干擾源

例：1967年7月29日，美國福萊斯特航空母艦駛離越南北部海岸，殲擊機(jī)掛空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、1000磅炸彈，一枚導(dǎo)彈不經(jīng)意發(fā)射，擊中另一架飛機(jī)造成油箱爆炸，134名軍人死亡。是由大功率搜索雷達(dá)開機(jī)造成。三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電高壓送變電系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械家用電器工業(yè)設(shè)備核電磁脈沖三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電高壓送變電系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械家用電器工業(yè)設(shè)備核電磁脈沖防靜電措施三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電

高壓送變電系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械家用電器工業(yè)設(shè)備核電磁脈沖電暈放電、接觸不良產(chǎn)生的火花三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電高壓送變電系統(tǒng)

點(diǎn)火系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械家用電器工業(yè)設(shè)備核電磁脈沖實(shí)質(zhì)是高壓火花放電三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電高壓送變電系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)機(jī)械家用電器工業(yè)設(shè)備核電磁脈沖實(shí)質(zhì)是低壓火花放電三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電高壓送變電系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械

家用電器工業(yè)設(shè)備核電磁脈沖WIFI的普遍使用智能家電、設(shè)備眾多，頻段擁擠例如：Wifi干擾對(duì)碼三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電高壓送變電系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械家用電器工業(yè)設(shè)備

核電磁脈沖

核輻射與周圍環(huán)境作用，發(fā)生帶電離子運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生傳遞很遠(yuǎn)的電磁場(chǎng)。

核爆炸時(shí)，除產(chǎn)生沖擊波、光熱輻射、放射性污染之外，還有第四種效應(yīng)——核電磁脈沖效應(yīng)。在大氣層外高空核爆炸時(shí)，由于沒有空氣，就不能產(chǎn)生沖擊波，也不能生成熱輻射，而放射性塵屑又隨距離平方而減弱，電磁脈沖幾乎成了唯一的核爆炸效應(yīng)。三、人為電磁干擾源2.非功能性干擾源

靜電放電高壓送變電系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械家用電器工業(yè)設(shè)備

核電磁脈沖1、能量大（峰值電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)50KV/m）2、上升時(shí)間短（上升前沿時(shí)間約為10ns）3、頻譜寬（從低頻到幾百兆赫茲，除了對(duì)無線電設(shè)備的高頻端有毀滅性的破壞外，還可以使計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備癱瘓。）4、覆蓋范圍廣（覆蓋范圍由核爆炸高度決定）四、電磁干擾源的基本性質(zhì)1.頻率特性

傳導(dǎo)干擾頻譜分布從接近DC~1GHz，低頻按集中參數(shù)處理，高頻按分布參數(shù)處理，頻率再高，傳導(dǎo)電流大為衰減，更趨向于輻射干擾波。例：耳機(jī)線避免手機(jī)輻射四、電磁干擾源的基本性質(zhì)1.頻率特性

輻射干擾：電路的非線性作用（把設(shè)備通帶之外的信號(hào)引入設(shè)備）

三種模式：互調(diào)、交調(diào)、直接混頻例：1~12CH加250~280MHz振蕩器收15CH1ch49.75MHz2ch57.75MHz3ch65.75MHz4ch77.25MHz5ch85.25MHz6ch168.25MHz7ch176.25MHz8ch184.25MHz9ch192.25MHz10ch200.25MHz11ch208.25MHz12ch216.25MHz13ch471.25MHz14ch479.25MHz15ch487.25MHz16ch495.25MHz四、電磁干