電磁兼容基礎(chǔ)課件

電磁兼容基礎(chǔ)

第一章電磁兼容基本概念一、電磁兼容性/電磁兼容概念

ElectromagneticCompatibility-EMC

使處于同一電磁環(huán)境下的各種電子電氣設(shè)備或系統(tǒng)能夠正常工作而又互不干擾，達(dá)到所謂的“兼容”狀態(tài)。指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力電磁兼容（EMC）干擾（EMI）抗干擾（EMS）（1）是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；（2）是指設(shè)備對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。如果一個(gè)電子系統(tǒng)即不產(chǎn)生干擾又能忍受外界干擾的話，我們就稱該電子系統(tǒng)的電磁兼容性合格設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，既該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不容許的降級(jí)；它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不容許的降級(jí)。

GJB72-85《電磁干擾和電磁兼容性名詞術(shù)語》電磁兼容性/電磁兼容

ElectromagneticCompatibility-EMC

“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力”

GB/T4365-2003《電工術(shù)語電磁兼容》

電磁環(huán)境(electromagneticenvironment)

“存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和”電磁兼容性/電磁兼容

ElectromagneticCompatibility-EMC

“電磁兼容是研究在有限的空間、時(shí)間、頻譜資源條件下，各種用電設(shè)備(廣義的還包括生物體)可以共存，并不致引起降級(jí)的一門科學(xué)?！?/p>

ITU已規(guī)劃頻率10kHz~400GHz(頻譜)CISPR-240Hz~400GHz(頻譜)

電磁兼容性/電磁兼容

ElectromagneticCompatibility-EMC8

電磁騷擾源、傳輸途徑（耦合途徑）和敏感設(shè)備騷擾源（N）耦合途徑（T）敏感設(shè)備（R）電磁騷擾電磁干擾其中：R表示接受器的敏感性;

N表示源；T表示電磁能量的耦合。電磁兼容的三要素9產(chǎn)生電磁干擾的條件要有產(chǎn)生電磁能量的物體或現(xiàn)象要有受害設(shè)備要有干擾能量的傳播途徑電磁干擾對(duì)設(shè)備的危害電磁干擾可能降低電子設(shè)備的工作性能電磁干擾可以造成設(shè)備損壞強(qiáng)電磁輻射可能影響人體健康手機(jī)輻射烹飪爆米花？手機(jī)輻射到底能不能致癌？二、研究電磁兼容的意義EMC涉及系統(tǒng)的安全性飛機(jī)艦船武器裝備軌道交通系統(tǒng)生物體可能導(dǎo)致災(zāi)難性事故EMC存在于所有電子產(chǎn)品隨著電子產(chǎn)品應(yīng)用的增加，電磁環(huán)境日益惡化電子產(chǎn)品中的電子電路日益復(fù)雜，調(diào)試越來越困難電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制實(shí)施在全球市場化和國際貿(mào)易更加頻繁的今天，如果電子產(chǎn)品EMC指標(biāo)不符合國際和使用國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就被列入不合格產(chǎn)品，無法出售，更談不上電子產(chǎn)品的價(jià)值……電磁干擾的危害舉例（1）中波、短波、超短波電磁場感應(yīng)入導(dǎo)彈的電爆管中或其他設(shè)備中能引起電爆管引爆、或性能劣化。（2）由于各種摩擦力產(chǎn)生的靜電及大功率電磁輻射可能產(chǎn)生火花，從而導(dǎo)致易燃、易報(bào)爆品意外點(diǎn)燃。（3）大功率無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射時(shí)，可以使附近通信設(shè)備性能下降或根本無法工作。（4）工科醫(yī)設(shè)備發(fā)射的電磁場干擾附近的電視和廣播（5）雷電電磁脈沖形成的電擊造成電力和通信線路的中斷及大量的干擾現(xiàn)象。（6）強(qiáng)電電磁輻射可以對(duì)生物產(chǎn)生有害影響。收音機(jī)和調(diào)光燈共用插座帶來的問題

現(xiàn)象：收音機(jī)收聽調(diào)幅波段時(shí)會(huì)出現(xiàn)“喀拉”聲，而在收聽調(diào)頻節(jié)目時(shí)沒有；不用交流電時(shí)很??；干擾聲的大小與燈的亮度有關(guān)；燈關(guān)閉沒有，燈全亮很小。原因：出現(xiàn)了脈沖電流。電吹風(fēng)會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。飛機(jī)受到的電磁干擾（EMI）三、電磁兼容的發(fā)展歷史19世紀(jì)后期，馬可尼的第一個(gè)火花隙實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是電磁兼容的開端1920年左右，有關(guān)抗干擾技術(shù)的文章開始出現(xiàn)30年代，成立CISPR（國際無線電干擾特別委員會(huì)），以保護(hù)音頻廣播業(yè)務(wù)19世紀(jì)40年代提出了電磁兼容的概念1945年，美國頒布了世界上第一個(gè)軍用標(biāo)準(zhǔn)——JAN-I-225（用于控制機(jī)載電氣設(shè)備的電磁干擾）60年代以后，世界發(fā)達(dá)國家開始研究電磁兼容的測(cè)試儀表和測(cè)試技術(shù)，并開始制定系列軍標(biāo)和民標(biāo)我國電磁兼容的發(fā)展歷史70年代以后，我國開始重視電磁兼容問題。起因是海軍軍艦上的電子設(shè)備相互干擾，使通信、探測(cè)和導(dǎo)航能力大大下降。目前為止，已制定了一整套軍用和民用電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，但均以國外標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本。當(dāng)前，為了和國際貿(mào)易接軌，中國開始實(shí)施3C認(rèn)證制度。四、電磁兼容的研究內(nèi)容EMC技術(shù)是門綜合性邊緣學(xué)科，它以電磁場和無線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新材料技術(shù)等主要研究內(nèi)容1.電磁騷擾源的研究2.傳輸途徑耦合的研究3.敏感設(shè)備的抗干擾性能研究4.電磁兼容測(cè)量技術(shù)的研究5.電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的研究6.電磁兼容分析、預(yù)測(cè)與電磁兼容設(shè)計(jì)1.電磁騷擾源的研究研究電磁騷擾產(chǎn)生的機(jī)理研究電磁騷擾源特性頻域與時(shí)域的特性，更關(guān)心頻域特性表征其特性的主要參數(shù)研究電磁騷擾源發(fā)射的抑制技術(shù)抑制其發(fā)射強(qiáng)度的方法等2.傳播耦合途徑的研究電磁騷擾的主要傳播途徑傳導(dǎo)耦合、電容耦合、電感耦合和輻射耦合電磁兼容領(lǐng)域中傳播特性研究的特點(diǎn)源的非理想化(源的頻域、時(shí)域特性的復(fù)雜性以及源的幾何參數(shù)的復(fù)雜性)寬的頻率范圍，對(duì)于同一距離(例如10m或100m)，對(duì)1GHz為遠(yuǎn)場區(qū)，而對(duì)于10kHz則為近場區(qū)幾種傳播耦合特性需要同時(shí)考慮遠(yuǎn)場與近場，而且傳導(dǎo)與輻射并存。從而使傳播問題的研究更加復(fù)雜化導(dǎo)線傳導(dǎo)指通過一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體（如：電源線、信號(hào)線、控制線或其他金屬體）傳播電磁噪聲能量的過程。從廣義上說，傳導(dǎo)發(fā)射還包括不同設(shè)備、不同電路使用公共地線或公共電源線所產(chǎn)生的公共阻抗耦合?？臻g輻射指以電磁波的形式通過空間傳播電磁噪聲能量的過程。輻射發(fā)射有時(shí)也將感應(yīng)現(xiàn)象包括在內(nèi)。具體包括電場耦合（容性耦合）、磁場耦合（感性耦合）以及電磁耦合。3.敏感設(shè)備的研究敏感設(shè)備對(duì)干擾的響應(yīng)敏感設(shè)備的抗干擾能力 敏感設(shè)備的規(guī)模根據(jù)研究層次的不同，可以是系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、印刷電路板和各種元器件。改善敏感設(shè)備抗干擾性能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程不能片面地強(qiáng)調(diào)某種措施的抗干擾性4.電磁兼容測(cè)量技術(shù)的研究電磁兼容問題的復(fù)雜性，理論上的結(jié)果往往與實(shí)際相距較遠(yuǎn)，因而使得電磁兼容測(cè)量顯得更為重要美國肯塔基大學(xué)的Dr.C.R.Paul曾說過：“在判定最后結(jié)果方面，也許沒有任何其他學(xué)科像電磁兼容那樣更依賴于測(cè)量”測(cè)量方法的研究包括騷擾源的發(fā)射特性的測(cè)量和接受器敏感度的測(cè)量方法測(cè)量儀器設(shè)備的研究電磁兼容測(cè)量的專用儀器，由于測(cè)量的是寬帶干擾，所以往往具有良好的脈沖響應(yīng)測(cè)量場所的研究開闊場，屏蔽室，半電波暗室，全電波暗室，TEMCell,GTEMTell,混響室5.電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的研究衡量產(chǎn)品電磁兼容性的好壞，需要通過標(biāo)準(zhǔn)制定相關(guān)的指標(biāo)如何判斷產(chǎn)品是否滿足要求，達(dá)到了規(guī)范要求，則需要制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)目前國際上的IEC、ITU、IEEE等制定了系列的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的制定可以提高產(chǎn)品的技術(shù)壁壘，達(dá)到保護(hù)民族工業(yè)的作用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)量限值電子設(shè)備必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求是電子設(shè)備達(dá)到電磁兼容性的先決條件，因此，制定和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)本身也是解決電磁兼容問題的一個(gè)重要措施。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)量方法由于大部分干擾具有脈沖性質(zhì)，因此，采用不同的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備將導(dǎo)致不同的測(cè)量結(jié)果，因此，為了使測(cè)量結(jié)果有可比性，標(biāo)準(zhǔn)中必須具體規(guī)定每項(xiàng)測(cè)量的具體的測(cè)量方法以及對(duì)測(cè)量儀器和測(cè)量場地的要求。31電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的制定分析環(huán)境中的各種電磁干擾分析設(shè)備受電磁干擾的機(jī)理編成電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)保證各類電子設(shè)備的正常工作及良好的電磁環(huán)境32電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

通用標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)被引用到被引用到不涉及產(chǎn)品，僅就現(xiàn)象、環(huán)境、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)設(shè)備等給出定義及詳細(xì)描述。如GB4365《電磁兼容術(shù)語》。給通用環(huán)境中所有產(chǎn)品提出最低的電磁兼容要求。如GB/T17799.1《電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)環(huán)境中的抗擾度試驗(yàn)》。給特定產(chǎn)品制定的電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。如GB9254《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測(cè)量方法》。33電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)干擾發(fā)射敏感度傳導(dǎo)輻射傳導(dǎo)輻射電源線信號(hào)/控制線天線端口電場磁場電源/信號(hào)線射頻瞬態(tài)天線端口電場磁場靜電放電電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)范圍國家或組織

制訂單位

標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)IECCISPRCISPRPub.

IECTC77IEC

歐共體CENELECEN

美國FCC

FCCPart,MIL-STD.

日本VCCIVCCI

中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,國防部門GB-GJB-電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)保證電磁環(huán)境滿足社會(huì)發(fā)展的需要人們比以往重視電磁輻射對(duì)人體的影響電磁頻譜有限，需求日益增加為電子產(chǎn)品可靠的工作提供保證電磁兼容認(rèn)證需要設(shè)備具有一定的抗干擾能力需要限制設(shè)備的電磁干擾發(fā)射保證產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，可以正常工作在世界貿(mào)易中提高技術(shù)壁壘，保護(hù)民族工業(yè)的作用36主要國家地區(qū)的電磁兼容認(rèn)證美國FCC認(rèn)證歐盟CE認(rèn)證中國CCC認(rèn)證日本VCCI認(rèn)證德國VDE認(rèn)證37歐盟北美韓國臺(tái)灣日本38澳大利亞、新西蘭393C認(rèn)證介紹國家對(duì)強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證使用統(tǒng)一的標(biāo)志。新的國家強(qiáng)制性認(rèn)證標(biāo)志名稱為“中國強(qiáng)制認(rèn)證”，英文名稱為“ChinaCompulsoryCertification”，英文縮寫可簡稱為“3C”標(biāo)志。2002年5月1日起實(shí)施2003年8月1日起，對(duì)列入目錄的產(chǎn)品，凡未獲得強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證證書和未加施"CCC"強(qiáng)制性認(rèn)證標(biāo)志的產(chǎn)品，不得出廠、進(jìn)口和銷售。

403C認(rèn)證標(biāo)志41第一批實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證的產(chǎn)品目錄

第一批實(shí)施強(qiáng)制性認(rèn)證的產(chǎn)品目錄包括19類，132種產(chǎn)品。19類產(chǎn)品包括：1.電線電纜；2.電路開關(guān)及保護(hù)或連接用電器裝置；3.低壓電器；4.小功率電動(dòng)機(jī)；5.電動(dòng)工具；6.電焊機(jī)；7.家用和類似用途設(shè)備；8.音視頻設(shè)備；9.信號(hào)技術(shù)設(shè)備；10.照明設(shè)備；11.電信終端設(shè)備；12.機(jī)動(dòng)車輛及安全附件；13.機(jī)動(dòng)車輛輪胎；14.安全玻璃；15.農(nóng)機(jī)產(chǎn)品；16.乳膠制品；17.醫(yī)療器械產(chǎn)品；18.消防產(chǎn)品；19.安全技術(shù)防范產(chǎn)品，其中一部分產(chǎn)品涉及電磁兼容認(rèn)證。6.電磁兼容分析、預(yù)測(cè)與電磁兼容設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型

包括根據(jù)實(shí)際電路、布線和參數(shù)建立所有騷擾源、傳播途徑與敏感設(shè)備的模型。分析程序應(yīng)能計(jì)算所有騷擾源通過各種可能傳播途徑對(duì)每個(gè)敏感設(shè)備的影響，并判斷這些綜合影響的危害是否符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。這些程序的優(yōu)劣，不僅僅取決于能夠處理多少個(gè)騷擾源與多少個(gè)敏感設(shè)備，而且還在于其預(yù)測(cè)的精確性。電磁兼容建模預(yù)測(cè)技術(shù)研究國際上已開發(fā)了多種分析軟件包用于電磁環(huán)境及電磁干擾的分析和預(yù)測(cè)，如HFSS(頻域FEM)XFD-TD/Fidelity(時(shí)域FD-TD)Ensemble(頻域MOM)NEC2(頻域MOM)MAFIA(頻域FIM)EMTP(TLM法)ANSYS(FEM)ANSOFTCDEGS(TLM法)電磁兼容性建模預(yù)測(cè)的復(fù)雜性第一、研究的頻率范圍很寬(例如：9kHz～40GHz覆蓋13個(gè)倍頻程以上)，在某個(gè)規(guī)定距離上，對(duì)較高頻率為遠(yuǎn)場，而對(duì)較低頻率為近場，所以電磁兼容傳播的數(shù)學(xué)模型遠(yuǎn)、近場需同時(shí)考慮。第二、建模時(shí)必需將源(噪聲的產(chǎn)生系統(tǒng))與通道(噪聲傳播系統(tǒng))同時(shí)建在一個(gè)模型中。第三、系統(tǒng)的綜合性騷擾源同時(shí)可能也是敏感設(shè)備傳輸耦合的途徑往往是多通道的騷擾源源與敏感設(shè)備不只一個(gè)第四、由于需要工程上的實(shí)用化，所以邊界條件比較復(fù)雜，理想化有一定難度。45一、電磁騷擾源及其特性電磁騷擾：任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩驘o生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。是客觀存在的一種物理現(xiàn)象。騷擾源的特點(diǎn)：電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號(hào)或傳播媒介自身的變化電磁騷擾產(chǎn)生的根本原因是導(dǎo)體中有電壓或電流的變化，即較大的dV/dt或dI/dt具有非理想特性(源的頻域、時(shí)域特性以及源的幾何參數(shù)很復(fù)雜)

具有很寬的頻帶，例如，從10kHz至1000MHz46電磁騷擾/電磁干擾/電磁噪聲電磁騷擾:任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。注：電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號(hào)或傳播媒介自身的變化電磁干擾:電磁騷擾引起的設(shè)備、系統(tǒng)或傳輸通道性能的下降電磁噪聲：一種不傳送信息的電磁現(xiàn)象。如電氣設(shè)備中產(chǎn)生的放電、浪涌或者震蕩，這些都不含任何信息47電磁騷擾源的分類按頻率分類音頻、甚低頻、低頻、中頻、高頻、甚高頻、特高頻、超高頻和極高頻按波形分類連續(xù)和離散、周期和非周期按來源分類自然干擾源和人為干擾源系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外48按電磁耦合途徑分類傳導(dǎo)騷擾源和輻射騷擾源按測(cè)量接收機(jī)的帶寬分類窄帶騷擾源和寬帶騷擾源按實(shí)施騷擾者的主觀意向分類有意騷擾源和無意騷擾源49宇宙騷擾包括來自銀河系的噪聲和來自太陽系的噪聲大氣騷擾來自大氣層，如雷電、電離層變動(dòng)等靜電放電(ESD)熱噪聲自然騷擾源50人為騷擾源工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療射頻設(shè)備(ISM)高壓電力系統(tǒng)電牽引系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電視、聲音廣播接收機(jī)家用電器，電動(dòng)工具信息技術(shù)設(shè)備大型電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)核爆炸通信、導(dǎo)航、定位、遙控……無線電業(yè)務(wù)發(fā)射機(jī)51常見騷擾源雷電NEMP數(shù)字電路ESD無線通信感性負(fù)載通斷直流電機(jī)、變頻調(diào)速器52時(shí)域波形頻譜分量富里葉級(jí)數(shù)(周期)富里葉變換(非周期)傳統(tǒng)EMC分析更多是在頻域中進(jìn)行，并且不考慮相位因素，目前發(fā)展趨勢(shì)是時(shí)域分析。示波器觀察頻譜分析儀觀察二、電磁騷擾的描述53電磁騷擾源舉例調(diào)光器產(chǎn)生的非線性電流54時(shí)域正弦、脈沖、隨機(jī)噪聲頻域單位電壓（dBV，V）電流（dBA，A）電場（dBV/m,V/m）磁場（dBA/m,A/m）功率（dBw,w）55常用單位—分貝功率：dBm電壓：dB

場強(qiáng)：dB

分貝是兩個(gè)功率的比值的對(duì)數(shù)，英文縮寫為dB：

由于在EMC中，干擾的幅度范圍和頻率范圍都很寬，電磁兼容中使用分貝數(shù)的好處是，可以用較小的坐標(biāo)可以描述很寬的范圍，因此用分貝描述更加方便。常用單位：56電壓和電流使用分貝時(shí)，定義如下：注：這些定義的基礎(chǔ)是必須在相同的阻抗上測(cè)量。57

也可以用分貝來表示功率Ｐ、電壓Ｖ和電流Ｉ等物理量的絕對(duì)數(shù)值，表示這個(gè)物理量相對(duì)于某一個(gè)參考數(shù)值的分貝數(shù)。(1)功率一般功率以1μW、1mW或W作為參考，則其單位為dBμW、dBmW和dBW：58（2）電壓0dBμ=－120dBV一般電壓Ｖ以1μV、1mV或V作為參考，則其單位為dBμV、dBmV和dBV：59(3)電流一般電流I以1μA、1mA或A作為參考，則其單位為dBμA、dBmA和dBA：60接收機(jī)讀數(shù)dBμ與dBm之間的關(guān)系式中P——

功率，W；

V——

降在電阻R上的電壓，V；

R——

電阻，Ω。

若令R=50Ω,將上式取分貝：61接收機(jī)讀數(shù)dBμ與dBm之間的關(guān)系Ｅ(dBμV／m)＝P(dBm)＋107(dB)＋K(dB)＋L(dB)

工程上用得最多的一個(gè)公式:式中：Ｅ(dBμV／m)——

接收天線口面處的電場強(qiáng)度

P(dBm)——

接收機(jī)讀數(shù)(接收機(jī)負(fù)載所消耗的功率)K(dB)——

接收天線的天線因子

L(dB)——

接收天線與接收機(jī)之間電纜的損耗62線性值與分貝值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：電磁騷擾源與敏感設(shè)備間的傳輸耦合途徑

電磁騷擾傳輸耦合進(jìn)電子設(shè)備或系統(tǒng)并對(duì)其造成干擾的途徑有：(1)電子設(shè)備的接收天線，以及具有天線效應(yīng)的輸入、輸出饋線和設(shè)備外殼（即開的孔、縫隙是天然的電磁波通道）；(2)經(jīng)有輸電線及其配電線進(jìn)入電子設(shè)備的電源系統(tǒng)，并以傳導(dǎo)耦合的方式到達(dá)敏感設(shè)備；(3)設(shè)備的外接電纜與騷擾源設(shè)備的信號(hào)電纜近距離并行布線，騷擾信號(hào)以串?dāng)_的方式從信號(hào)電纜耦合進(jìn)入設(shè)備或系統(tǒng)中。第1節(jié)共模騷擾和差模騷擾對(duì)設(shè)備造成干擾的電磁騷擾源分為共模騷擾和差模騷擾一、共模騷擾和差模騷擾（1）共模騷擾共模騷擾表現(xiàn)為出現(xiàn)在每個(gè)信號(hào)線上的對(duì)地騷擾電壓相等。共模騷擾由信號(hào)線和地線之間的共模噪聲電流引起。

共模電流本身不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響，只有當(dāng)共模電流轉(zhuǎn)換為差模電流，才會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響。共模電流：大小近似相等方向相同共模騷擾的產(chǎn)生VICMICMVICM產(chǎn)生共模騷擾電流的原因外界電磁場在所有信號(hào)線上感應(yīng)出等幅同相的電壓，該電壓產(chǎn)生共模電流電纜兩端所接的地電位不同引起地電壓差，該電壓產(chǎn)生共模電流信號(hào)線與地之間存在電位差，該電位差引起共模電流靜電感應(yīng)（2）差模騷擾差模騷擾作用時(shí)，騷擾電壓差動(dòng)地出現(xiàn)在兩個(gè)信號(hào)線之間，與所加信號(hào)相同的方式存在于信號(hào)電路中。差模電流和信號(hào)電流往返路徑一致，很難消除。差模電流大小相等，方向相反產(chǎn)生差模電流的原因外界電磁場在信號(hào)線和信號(hào)地線之間直接感應(yīng)出差模電流來自電網(wǎng)中其它設(shè)備的干擾電流，如感性負(fù)載的通斷共模電流轉(zhuǎn)換為差模電流（3）共模和差模電流的測(cè)量電流鉗工作原理和結(jié)構(gòu)（4）共模騷擾和差模騷擾的轉(zhuǎn)換通常由于電路結(jié)構(gòu)的不平衡，共模騷擾電流會(huì)轉(zhuǎn)換為差模騷擾電流。第2節(jié)傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)耦合

傳導(dǎo)發(fā)射（ConductedEmission）是指系統(tǒng)內(nèi)部的電壓或電流通過信號(hào)電纜、電源線或地線傳輸出去而成為其他系統(tǒng)或設(shè)備的干擾源的方式稱為傳導(dǎo)發(fā)射。傳導(dǎo)耦合是指騷擾源的電磁能量以電壓或電流的形式通過金屬導(dǎo)線耦合至敏感設(shè)備。該金屬導(dǎo)線可以是電源線、地線或信號(hào)線。一、傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)耦合二、公共阻抗耦合公共阻抗耦合：騷擾源和敏感設(shè)備通過公共阻抗上的電壓或電流交鏈而構(gòu)成的電磁騷擾的耦合產(chǎn)生公共阻抗耦合的原因：是由于騷擾源與敏感設(shè)備共用一個(gè)電路阻抗而產(chǎn)生的。共用電源線時(shí)稱為共電源阻抗耦合，共用地線時(shí)稱為共地阻抗耦合。（1）共電源阻抗耦合只要有電源線的產(chǎn)品都會(huì)涉及到電磁騷擾的共電源耦合，包括許多直流供電產(chǎn)品。另外，信號(hào)/控制線也會(huì)有傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)耦合存在。傳導(dǎo)騷擾通常用騷擾電壓或騷擾電流表示。為電源內(nèi)阻和電源線阻抗當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)電路共用地線時(shí)，將產(chǎn)生共地線阻抗耦合。一個(gè)電路的電流通過公共地線阻抗在另一個(gè)電路上出現(xiàn)干擾電壓。為地線阻抗（2）共地線阻抗耦合電路2的電源電流的任何變化都會(huì)影響電路1的電源電壓，這就是由公共線路阻抗耦合造成的干擾（3）共線路阻抗耦合（4）公共阻抗耦合舉例電路1電路2地電流1地電流2公共地阻抗V~~~改進(jìn)1改進(jìn)2第3節(jié)傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量一、傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試概述測(cè)試場地-屏蔽室傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量設(shè)備測(cè)量接收機(jī)人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN）線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）電壓探頭或電流探頭功率吸收鉗傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量參數(shù)傳導(dǎo)騷擾電壓傳導(dǎo)騷擾電流（共模電流和差模電流）傳導(dǎo)功率頻率范圍的上限是30MHz二、傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量場地——電磁屏蔽室電源濾波器通風(fēng)板電纜接線板通風(fēng)板三、傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量設(shè)備

（1）測(cè)量接收機(jī)測(cè)量接收機(jī)也叫EMI測(cè)量儀是電磁兼容測(cè)試中應(yīng)用最廣、最基本的測(cè)量儀器測(cè)量接收機(jī)的三大組成部分線性放大電路

●放大

●選頻---通頻帶包絡(luò)檢波電路：將中頻噪聲電壓檢波成直流或緩慢變化的電流指示電表：顯示檢波器解調(diào)的結(jié)果（2）人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN）/線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）隔離電網(wǎng)干擾，提供穩(wěn)定的測(cè)試阻抗，并起到濾波的作用電磁場與電磁兼容LISN電路

射頻輸出射頻輸出注意瞬態(tài)高壓損壞儀器（3）電壓探頭/電流探頭如果設(shè)備額定電流過大，沒有合適的LISN可用，也可以直接用電壓探頭來測(cè)量電源端的騷擾電壓電流探頭結(jié)構(gòu)（4）功率吸收鉗（AbsorbingClamp）結(jié)構(gòu)：1）寬帶射頻電流變換器；2）寬帶射頻功率吸收體和受試設(shè)備引線的阻抗穩(wěn)定器；

3）

吸收套筒，即鐵氧體環(huán)附件；騷擾功率測(cè)量：1）頻率測(cè)試范圍（30-300MHz）功率吸收鉗吸收鉗結(jié)構(gòu)電磁場與電磁兼容四、傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試布置輻射發(fā)射（RadiatedEmission）：電磁騷擾通過空間實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳播方式。輻射耦合（RadiatedCoupling）：電磁騷擾以空間電磁波的形式耦合到敏感設(shè)備。第1節(jié)輻射源一、無線電波的輻射

麥克斯韋方程組說明脫離了電流的變化的電場產(chǎn)生磁場，脫離了電荷的變化的磁場產(chǎn)生電場。這種電磁場在空間交替變幻，綿延不斷向外傳播的過程就是電磁波的輻射過程。輻射場的激勵(lì)源是電流和電荷產(chǎn)生輻射場的前提條件是要有位移電流位移電流：由于電位移的變化引起的真實(shí)的電的流動(dòng)。++++----ItqI~+++---

各種天線都可以看成是由很多電偶極子構(gòu)成的，因此天線的輻射場也可以看成是這許多電偶極子輻射場的疊加。電偶極子：長度l<<

的流有電流的導(dǎo)線。特點(diǎn)：由l<<

，得電偶極子上的電流I處處相等。1.電偶極子（電流元、赫芝偶極子）二、電偶極子的輻射電偶極子的電流：zxyMr

I電偶極子沿Z軸放置M為遠(yuǎn)離電偶極子的觀察點(diǎn)將表達(dá)式中正比于1/r3和1/r2的項(xiàng)略去，即可得到電偶極子的輻射場：條件：三、環(huán)天線的輻射第2節(jié)差模輻射和共模輻射差模輻射：電路中傳送信號(hào)電流的導(dǎo)線所構(gòu)成的環(huán)路，對(duì)外發(fā)射電磁波而形成電磁騷擾的差模輻射方式。電纜中兩根靠近的導(dǎo)線傳輸差模(去和回)信號(hào)電流，除了自身可以產(chǎn)生輻射場，系統(tǒng)外輻射場也可以耦合到這個(gè)系統(tǒng)，并在兩根電線之間產(chǎn)生差模干擾。參考地(可以是設(shè)備外部，也可以是設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu))在這種耦合方式中不起作用。共模輻射：系統(tǒng)某些部件與地之間形成的不期望有的共模電壓，在該電壓的驅(qū)動(dòng)下由板外電纜向外發(fā)射而形成電磁騷擾的共模輻射方式。長度小于λ/4的導(dǎo)線對(duì)的差模輻射可以用小型環(huán)狀天線（周長小于λ/4）來建模。其輻射電場的大小與環(huán)路面積A、電流振幅值I（正弦波）和距離r有關(guān)，其在自由空間中最大輻射場的預(yù)測(cè)公式為一、差模輻射模型上述公式只適用于正弦波適用于自由空間對(duì)周長小于λ/4的小環(huán)輻射的預(yù)測(cè)結(jié)果精確，對(duì)大環(huán)輻射的預(yù)測(cè)結(jié)果是近似的是對(duì)最大輻射的預(yù)測(cè)1.差模輻射預(yù)測(cè)注意點(diǎn)大環(huán)天線的最大輻射方向在環(huán)的法線方向（

=0o）周長小于λ/4的小環(huán)天線的最大輻射方向在環(huán)的側(cè)面（

=90o）有反射面存在時(shí)，地面的反射會(huì)使騷擾源的輻射發(fā)射增大，最大可達(dá)6dB，上述預(yù)測(cè)公式為：2.脈沖信號(hào)的差模輻射預(yù)測(cè)第一步：求脈沖信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)第二步：確定n次諧波的電流振幅值當(dāng)信號(hào)上升沿時(shí)間tr等于下降沿時(shí)間（梯形波）時(shí)（兩者不相等時(shí)，取小值）：I為信號(hào)幅度，d為信號(hào)占空比，T為周期第三步：求脈沖信號(hào)產(chǎn)生的寬帶輻射脈沖信號(hào)差模輻射頻譜包絡(luò)倍頻程：指使用頻率f與基準(zhǔn)頻率f0之比等于2的n次方，即f/f0=2^n次方，則f稱f0的n次倍頻程。3.差模輻射特性差模輻射與電流環(huán)路面積成正比；當(dāng)信號(hào)電流不變時(shí)，差模輻射隨頻率以40dB/10倍頻的速度增加；當(dāng)電流改變時(shí)，如考慮電流諧波，則當(dāng)頻率小于1/

tr時(shí)，差模輻射隨頻率以20dB/10倍頻的速度增加，當(dāng)頻率超過該點(diǎn)時(shí)，差模輻射保持不變；信號(hào)上升沿時(shí)間對(duì)差模輻射的影響很大；差模輻射與信號(hào)電流幅值成正比。4.控制差模輻射的方法減小差模電流的大??；減小電流信號(hào)的頻率或電流的諧波分量；減小環(huán)路面積；利用去耦電容減小環(huán)路面積對(duì)于數(shù)字信號(hào)，盡量增大信號(hào)的上升沿時(shí)間。0+10+20+30+40+50+60+70+116.936.739.336.513.435.639.337.4326.437.739.23519.436.939.336.3530.738.538.93327.337.939.234.7733.43938.430.131.238.638.832.6935.339.337.625.433.83938.329.5例：在r=3m距離處預(yù)測(cè)上升沿時(shí)間tr=4nS的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的輻射發(fā)射。時(shí)鐘信號(hào)頻率

f=6MHz，在一個(gè)面積為A=10cm2的環(huán)路上傳輸，電流的幅值假設(shè)為I=35mA，求其最大輻射場強(qiáng)

Emax？二、共模輻射模型共模電流可以由外部電磁場耦合到由電纜與地參考面形成的回路中，然后引起共模輻射。共模電流也可以由地參考點(diǎn)和電纜之間的噪聲電壓激勵(lì)，然后產(chǎn)生共模輻射。短的細(xì)導(dǎo)線的共模輻射可以用長度小于

/4的電偶極子來建模。其輻射電場的大小與電偶極子長度l、共模電流I的大小和距離r有關(guān)，其近似預(yù)測(cè)公式為：1.長直電短導(dǎo)線的共模輻射模型適用條件：考慮地面的反射時(shí)：電偶極子的最大輻射方向?yàn)?/p>

=90o，所以：2.電小三維立體結(jié)構(gòu)電纜的共模輻射模型電小三維立體結(jié)構(gòu)電纜的共模輻射可用點(diǎn)源來建模，利用輻射功率P來預(yù)測(cè)輻射：考慮地面的反射時(shí)：自由空間：3.脈沖信號(hào)共模輻射頻譜包絡(luò)隨著頻率升高，共模輻射會(huì)逐漸減弱，所以共模輻射在低于1/πtr的頻率范圍內(nèi)才是問題。差模電流與共模電流的關(guān)系Id與Ic分別為產(chǎn)生相同的輻射場所需要的共模電流和差模電流。共模輻射需考慮的頻率范圍——取決于信號(hào)上升沿時(shí)間；共模輻射比差模輻射更難控制；共模輻射決定著產(chǎn)品的整體發(fā)射性能；減小共模輻射的主要方法是減小共模電流；大多數(shù)減小差模輻射的方法也適用于減小共模輻射。4.共模輻射特性5.控制共模輻射的方法減小地電壓的大小提供足夠大的共模阻抗與電纜串聯(lián)——共模扼流圈分流共模電流使用屏蔽電纜第3節(jié)輻射耦合適用條件：電小尺寸，忽略分布電感和分布電容XYZES+輻射耦合模型+-第4節(jié)輻射發(fā)射測(cè)量1.輻射發(fā)射測(cè)試設(shè)備與方法測(cè)試儀器和設(shè)備測(cè)試場地測(cè)量用天線、測(cè)量接收機(jī)測(cè)試方法如何測(cè)得最大輻射如何保證測(cè)量結(jié)果的一致性（1）輻射發(fā)射測(cè)試場地電磁發(fā)射試驗(yàn)開闊場（民用標(biāo)準(zhǔn)）屏蔽暗室(半無反射室)電磁場與電磁兼容開闊場長軸20米橢圓區(qū)內(nèi)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(nèi)變化，找出各種極化方向下的最強(qiáng)輻射值受試件放在0.8米高的木桌上電磁場與電磁兼容開闊場實(shí)景馬達(dá)驅(qū)動(dòng)高度掃描天線桿天線EUT防雨棚轉(zhuǎn)臺(tái)和桌子金屬網(wǎng)地面橢圓區(qū)內(nèi)沒有其它物體EMC電波暗室高度掃描天線桿天線金屬地板轉(zhuǎn)臺(tái)上的受試件電磁場與電磁兼容電波暗室結(jié)構(gòu)帶風(fēng)扇的通風(fēng)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(cè)試儀器柜電源濾波器屏蔽門刀口結(jié)構(gòu)（2）測(cè)量天線雙錐天線對(duì)數(shù)周期天線（3）輻射發(fā)射測(cè)試方法距離EUT高度找最大值天線水平垂直兩種極化天線1-4米掃描轉(zhuǎn)臺(tái)360o旋轉(zhuǎn)覆蓋全頻段（30MHz-1000MHz）第1節(jié)遠(yuǎn)場和近場近場和遠(yuǎn)場的分界電偶極子工程應(yīng)用r>3λ或10λ一般天線2D2/λ近場與遠(yuǎn)場的不同特性波阻抗與源的特性有關(guān)在近場區(qū)與距離有關(guān)，在遠(yuǎn)場區(qū)與距離無關(guān)一、近場和遠(yuǎn)場遠(yuǎn)、近場的波阻抗特性第2節(jié)分布參數(shù)MCICICILILRSRLR2GR2LmVGIGVS一、傳輸線分布參數(shù)的求解傳輸線：由兩個(gè)或多個(gè)距離很近的平行導(dǎo)體所構(gòu)成的系統(tǒng)雙線傳輸線：由兩個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成的傳輸線多導(dǎo)體傳輸線：由兩個(gè)以上導(dǎo)體構(gòu)成的傳輸線均勻傳輸線：傳輸線的橫截面尺寸在傳輸線沿線任意點(diǎn)處都相等雙線傳輸線的常見類型傳輸線的分析方法若傳輸線的長度遠(yuǎn)小于在傳輸線中傳輸?shù)男盘?hào)的波長——采用集中參數(shù)電路理論來分析若傳輸線的長度與在傳輸線中傳輸?shù)男盘?hào)的波長可比擬——采用分布參數(shù)電路理論來分析二、傳輸線的分布參數(shù)分布電阻分布電導(dǎo)分布電容分布電感均勻傳輸線的分布參數(shù)沿線均勻分布。用每單位長度的參數(shù)來表示傳輸線的分布參數(shù)：

R1G1C1L11.分布參數(shù)之間的關(guān)系分布電感為外電感和內(nèi)電感之和：一般情況下：三個(gè)分布參數(shù)之間的關(guān)系為：2.分布電感的計(jì)算載流導(dǎo)線周圍的磁場

R1R2平行雙線分布電感計(jì)算sab3.分布電容的計(jì)算原理分布電容：C=Q/U單位：F設(shè)電容上的電荷均勻分布，則等效電容平行雙線傳輸線的分布電容計(jì)算Sab大地上方傳輸線的分布電容

——利用鏡像原理求解3.傳輸線的電阻趨膚深度r為導(dǎo)線半徑第3節(jié)感性和容性耦合一、容性耦合容性耦合：導(dǎo)體上的交流電壓產(chǎn)生電場，這個(gè)電場與臨近的導(dǎo)體耦合，并在其上感應(yīng)出電壓。感應(yīng)電壓為：式中，CC是分布電容，Zin是敏感電路的對(duì)地阻抗。CC的值與導(dǎo)體之間距離、有效面積以及有無電屏蔽材料有關(guān)。容性耦合隨導(dǎo)體間的距離增加而減小近似公式兩根平行導(dǎo)體之間的容性耦合及其等效電路：低頻高頻精確公式容性耦合的抑制措施針對(duì)騷擾源和敏感對(duì)象減小騷擾源電壓變化的幅度和速率敏感對(duì)象具有低阻抗和高信噪比兩個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)盡量緊湊，在空間上彼此隔開針對(duì)減小分布電容的措施導(dǎo)線盡量短、間隔盡量大、避免平行走線采用電屏蔽采用對(duì)稱性結(jié)構(gòu)（多芯導(dǎo)線相互絞合），抵消耦合的騷擾信號(hào)二、感性耦合感性耦合：當(dāng)一個(gè)回路的電流變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場，這個(gè)磁場將與臨近的導(dǎo)體耦合，在其上感應(yīng)出電壓。感應(yīng)電壓的幅值與回路面積成正比。感應(yīng)電壓為：式中，M為互感系數(shù)，取決于騷擾源和敏感電路的環(huán)路面積、方向、距離以及兩者之間有無磁屏蔽?；ル姼卸x與計(jì)算定義：自感L

＝

1/I1

，互感M

＝

12/I1

1

是電流I1在回路1中產(chǎn)生的磁通，

12是電流I1在回路2中產(chǎn)生的磁通回路1回路2

abaM=（

/2

）ln[b2/（b2-a2）

l]為兩根平行導(dǎo)體之間的感性耦合及其等效電路VN＝d

12/dt=d(MI1)/dt=MdI1/dt低頻高頻感性耦合的抑制措施導(dǎo)線盡量短、間隔盡量大、避免平行走線、減小電流回路所圍成的面積采用磁屏蔽（使用屏蔽電纜）采用結(jié)構(gòu)平衡措施（雙絞線，磁場去耦合）三、感性-容性耦合模型時(shí)域頻域感性-容性頻域耦合模型計(jì)算公式耦合系數(shù)第1節(jié)屏蔽的概念利用屏蔽體的反射、衰減和引導(dǎo)由源所產(chǎn)生的電磁波，不讓它進(jìn)入被屏蔽的區(qū)域屏蔽前的場強(qiáng)E1屏蔽后的場強(qiáng)E2屏蔽：利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能量的傳輸，限制被屏蔽區(qū)域的電磁能量泄漏出去或防止外來的輻射干擾進(jìn)入被屏蔽的區(qū)域屏蔽的分類（1）靜電屏蔽對(duì)靜電場的屏蔽——采用良好接地的良導(dǎo)體磁屏蔽對(duì)低頻磁場的屏蔽——采用高導(dǎo)磁率材料電磁屏蔽利用導(dǎo)體表面對(duì)電磁波的反射作用和導(dǎo)體內(nèi)部對(duì)電磁波的吸收作用實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻電磁場的屏蔽屏蔽的分類（2）主動(dòng)屏蔽屏蔽對(duì)象——騷擾源，限制騷擾源產(chǎn)生的騷擾能量向外傳播被動(dòng)屏蔽屏蔽對(duì)象——敏感設(shè)備，防止外部騷擾源對(duì)它的干擾屏蔽效能

屏蔽效能是沒有屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場強(qiáng)與有屏蔽時(shí)該位置的場強(qiáng)的比值，它表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度。如果屏蔽效能計(jì)算中使用的磁場，則稱為磁場屏蔽效能；如果計(jì)算中用的是電場，則稱為電場屏蔽效能：SE=20lg(E1/E2)dB第2節(jié)靜電場的屏蔽原理要實(shí)現(xiàn)靜電場的有效屏蔽，屏蔽體必須接地。靜電場主動(dòng)屏蔽原理電屏蔽是為了防止兩個(gè)回路之間的容性耦合引起的干擾，電屏蔽由良導(dǎo)體材料構(gòu)成。在過渡過程中接地線中會(huì)有電流流過。對(duì)電場的被動(dòng)屏蔽，屏蔽體也應(yīng)接地，以保持地電位，實(shí)現(xiàn)有效屏蔽靜電場的被動(dòng)屏蔽原理導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體表面各處等電位，因此，其內(nèi)部不出現(xiàn)電力線，理論上，屏蔽體不需要接地。被動(dòng)屏蔽屏蔽體接地的影響加上不接地的屏蔽體后屏蔽體接地后屏蔽層接地例：屏蔽電纜減小容性耦合的原理電場屏蔽的屏蔽效能

因?yàn)樵诰€性系統(tǒng)中，感應(yīng)電壓正比于干擾場強(qiáng)，所以第3節(jié)磁場的屏蔽原理磁屏蔽是用來隔離磁場耦合的措施。磁屏蔽分為高頻磁場屏蔽和低頻磁場屏蔽高頻磁場的屏蔽采用高導(dǎo)電率的良導(dǎo)體，導(dǎo)體上感應(yīng)的渦流產(chǎn)生的方向相反的磁場抵消了干擾磁場。低頻磁場的屏蔽H0H1R0Rs低頻磁場的屏蔽采用高導(dǎo)磁率材料，高導(dǎo)磁性材料為磁力線提供低磁阻通路，使磁場封閉在屏蔽體內(nèi)而起隔離作用。低頻磁場的屏蔽效能H0RsR0H1SE=H0/H1=（RS+R0）/RS=1+R0/RSRS=屏蔽體的磁阻R0=空氣的磁阻結(jié)論屏蔽體的磁阻越小，屏蔽效能越高。為了減小屏蔽體的磁阻，應(yīng)該：使屏蔽體盡量小，這樣可以使磁路盡量短，從而達(dá)到減小磁阻的目的增加磁路的截面積使用導(dǎo)磁率盡量高的材料屏蔽低頻磁場的困難低頻磁場低頻磁場吸收損耗小反射損耗小高導(dǎo)電材料高導(dǎo)磁材料高導(dǎo)電材料屏蔽效能低磁屏蔽材料的頻率特性151015坡莫合金

金屬鎳鋼冷軋鋼0.010.11.010100kHz

r103磁導(dǎo)率隨場強(qiáng)的變化磁通密度B磁場強(qiáng)度H飽和起始磁導(dǎo)率最大磁導(dǎo)率=B/H低頻強(qiáng)磁場的屏蔽高導(dǎo)磁率材料：飽和低導(dǎo)磁率材料：屏效不夠低導(dǎo)磁率材料高導(dǎo)磁率材料加工的影響20406080100101001k10k跌落前跌落后第4節(jié)電磁場的屏蔽原理電磁屏蔽是指利用屏蔽體阻止高頻電磁能量在空間的傳播電磁屏蔽的原理反射損耗吸收損耗多次反射損耗實(shí)心材料屏蔽效能的計(jì)算入射波場強(qiáng)距離吸收損耗AR1R2SE＝R1＋R2＋A＋B＝R＋A＋BB吸收損耗的計(jì)算

A＝20lg(E0/E1)=20lg(et/

)dBA=0.131tfr

rdBt入射電磁波E0剩余電磁波E1E1=E0e-

t

=E0e-t/

0.37E0

結(jié)論屏蔽材料越厚，吸收損耗越大，厚度每增加一個(gè)趨膚深度，吸收損耗增加約9dB；

屏蔽材料的磁導(dǎo)率越高，吸收損耗越大；屏蔽材料的電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大；被屏蔽電磁波的頻率越高，吸收損耗越大。反射損耗的計(jì)算

R

20lgZW4Zm反射損耗與波阻抗有關(guān)，波阻抗越高，則反射損耗越大Zm=3.6910-7fr/r遠(yuǎn)場：377

近場：取決于源的特性同一種材料的特性阻抗隨頻率而變Zm為屏蔽體的特性阻抗：波阻抗的概念波阻抗的定義：波阻抗的值：近場：電場的波阻抗大于媒質(zhì)的本征阻抗磁場的波阻抗小于媒質(zhì)的本征阻抗遠(yuǎn)場：等于媒質(zhì)的本征阻抗波阻抗的變化：近場：根據(jù)輻射源的性質(zhì)，隨距離而變化遠(yuǎn)場：波阻抗保持不變近場和遠(yuǎn)場分界：波阻抗的特點(diǎn)波阻抗電場為主E1/r3H1/r2磁場為主H1/r3E1/r2平面波E1/rH1/r377/2到觀測(cè)點(diǎn)距離rE/H

結(jié)論遠(yuǎn)場：電磁波的波阻抗為377

。近場：電場波和磁場波的波阻抗是不同的，因此做近場屏蔽時(shí)，要分別考慮電場波和磁場波的情況。由于電場波的波阻抗較高，因此反射損耗較大。磁場波的波阻抗較低，往往反射損耗較小。電場波：屏蔽體距離輻射源越近，反射損耗越大。磁場波：屏蔽體距離輻射源越遠(yuǎn)，反射損耗越大。不同電磁波的反射損耗遠(yuǎn)場:R＝168.1-10lg()fμrσrdB近場電場:R＝321.7-10lg()f3r2μr

σr近場磁場:R＝14.56+10lg()fr2σr

μr影響反射損耗的因素1500.1k1k10k100k1M10M100M平面波3

108/2rfR(dB)r=30m

電場r=1m靠近輻射源r=30m磁場

r=1m靠近輻射源綜合屏蔽效能(0.5mm鋁板)150250平面波00.1k1k10k100k1M10M高頻時(shí)電磁波種類的影響很小電場波r=0.5m磁場波r=0.5m屏蔽效能（dB）頻率多次反射修正因子的計(jì)算電磁波在屏蔽體內(nèi)多次反射，會(huì)引起附加的電磁泄漏，因此要對(duì)前面的計(jì)算進(jìn)行修正。B=20lg(1-e-2t/

)說明：

B為負(fù)值，其作用是減小屏蔽效能當(dāng)趨膚深度與屏蔽體的厚度相當(dāng)時(shí)，可以忽略對(duì)于電場波，可以忽略良好電磁屏蔽的關(guān)鍵因素屏蔽體導(dǎo)電連續(xù)沒有穿過屏蔽體的導(dǎo)體屏蔽效能高的屏蔽體不要忘記：選擇適當(dāng)?shù)钠帘尾牧夏阒绬幔号c屏蔽體接地與否無關(guān)第5節(jié)屏蔽技術(shù)的應(yīng)用實(shí)際屏蔽體的問題實(shí)際機(jī)箱上有許多泄漏源：不同部分結(jié)合處的縫隙通風(fēng)口、顯示窗、按鍵、指示燈、電纜線、電源線等通風(fēng)口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕電源線縫隙孔洞的泄漏

LLH

當(dāng)電磁波入射到一個(gè)縫隙孔洞時(shí)，其作用相當(dāng)于一個(gè)偶極子天線，當(dāng)縫隙的長度達(dá)到

/2時(shí)，其輻射效率最高（與縫隙的寬度無關(guān)），也就是說，它可以將激勵(lì)縫隙的全部能量輻射出去?？p隙的泄漏低頻起主要作用高頻起主要作用縫隙的阻抗越小，則電磁泄漏越小，屏蔽效能越高?？p隙的處理電磁密封襯墊縫隙電磁密封襯墊的種類

金屬絲網(wǎng)襯墊(帶橡膠芯的和空心的)導(dǎo)電橡膠(不同導(dǎo)電填充物的)指形簧片(不同表面涂覆層的)螺旋管襯墊(不銹鋼的和鍍錫鈹銅的)導(dǎo)電布截止波導(dǎo)管頻率高的電磁波能通過波導(dǎo)管，頻率低的電磁波損耗很大！工作在截止區(qū)的波導(dǎo)管叫截止波導(dǎo)。損耗頻率fc截止頻率截止區(qū)截止波導(dǎo)管的設(shè)計(jì)步驟孔洞的泄漏不能滿足屏蔽要求SE確定截止波導(dǎo)管的截面形狀確定要屏蔽的最高的頻率f確定波導(dǎo)管的截止頻率fc計(jì)算截止波導(dǎo)管的截面尺寸由SE確定截止波導(dǎo)管的長度5f通風(fēng)口的處理穿孔金屬板截止波導(dǎo)通風(fēng)板第1節(jié)接地的概念一、接地的作用電路中的電位參考點(diǎn)

——給出了地線應(yīng)具有的等電位狀態(tài)信號(hào)電流流回信號(hào)源的低阻抗路徑

——突出了電流的流動(dòng)接地的目的——安全地220V0V+++++1．觸電防護(hù)2．雷擊防護(hù)3．靜電放電防護(hù)接地的目的——信號(hào)地4．為系統(tǒng)中的所有電路提供一個(gè)電位基準(zhǔn)

交流電源電纜中的地線一般僅可用做安全地，不能用做信號(hào)地，兩個(gè)電源接地點(diǎn)之間的電壓通常有數(shù)百mV，小信號(hào)電路在這種條件下根本無法工作。

接地方式

并聯(lián)單點(diǎn)接地

串聯(lián)單點(diǎn)接地

混合接地

多點(diǎn)接地

單點(diǎn)接地二、接地的基本方式接地方式單點(diǎn)接地：所有電路的地線接到公共地線的同一點(diǎn)，進(jìn)一步可分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地：所有電路的地線接到公共地線的不同點(diǎn)，一般電路就近接地混合接地：在地線系統(tǒng)內(nèi)使用電感、電容連接，利用電感、電容器件在不同頻率下有不同阻抗的特性，使地線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的接地結(jié)構(gòu)。單點(diǎn)接地串聯(lián)單點(diǎn)接地優(yōu)點(diǎn)：簡單缺點(diǎn)：公共阻抗耦合并聯(lián)單點(diǎn)接地優(yōu)點(diǎn)：無公共阻抗耦合缺點(diǎn)：接地線過多123I1I2I3ABC123I1I2I3ABCR1R2R3串聯(lián)單點(diǎn)、并聯(lián)單點(diǎn)混合接地模擬電路1模擬電路2模擬電路3數(shù)字邏輯控制電路數(shù)字信息處理電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路線路板上的地線噪聲模擬數(shù)字多點(diǎn)接地地線阻抗一定保持很小，避免公共阻抗耦合鍍銀（減小表面電阻）良好搭接（減小地線阻抗）寬金屬板（減小電感）R1R2R3L1L2L3電路1電路2電路3第2節(jié)接地的干擾問題一、導(dǎo)線的阻抗V=IR地線電壓地線是等電位的假設(shè)不成立電流走最小阻抗路徑我們并不知道地電流的確切路徑地電流失去控制設(shè)計(jì)地線的核心——減小地線的阻抗Z=RAC+jLL1H/m

=1/(fr

r)1/2

RAC=0.076rf1/2RDCr電流深度0.37II趨膚效應(yīng)導(dǎo)線的阻抗高頻時(shí)，導(dǎo)線的直徑作用減小二、地環(huán)路干擾IGVGVN地環(huán)路I1I2形成地環(huán)路干擾的原因兩個(gè)設(shè)備的地電位不同，形成地電壓——差模電壓環(huán)路在電磁場中的感應(yīng)解決地環(huán)路干擾的基本思路減小地線的阻抗，從而減小干擾電壓增加地環(huán)路的阻抗，從而減小地環(huán)路電流——理想情況是切斷地環(huán)路

處于靜電防護(hù)和安全的考慮，直接切斷地環(huán)路是不允許的。因此采用隔離變壓器、光耦合、共模扼流圈、平衡電路等方法。

電磁隔離裝置一般指起隔離作用的各種形式的變壓器。變壓器和其他磁耦合元件一樣，都是以磁通的形式將能量從一個(gè)電路轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電路的裝置。變壓器一方面本身存在電磁干擾問題，如初級(jí)和次級(jí)線圈間的分布電容、磁場泄漏和產(chǎn)生諧波引起的電壓失真等；而另一個(gè)方面，變壓器因也用于減小電磁干擾，如抗干擾變壓器，隔離變壓器和光耦合器等?？垢蓴_變壓器抗干擾變壓器的線圈的繞制方法是在環(huán)形磁芯的兩邊各繞初級(jí)繞組的一半和次級(jí)繞組的一半，兩個(gè)繞組的繞向相同，其中一對(duì)同名端相接，另一對(duì)同名端作為引出端。隔離變壓器隔離變壓器一般指變比為1：1的變壓器，即原邊和副邊繞組數(shù)相同，輸入電壓與輸出電壓相等。實(shí)際上，除自耦變壓器外的任何一種變壓器都是一個(gè)隔離元件，它能提供初級(jí)和次級(jí)之間的隔離。隔離變壓器適用于低頻電路。隔離變壓器抑制地環(huán)路干擾的頻率范圍為：采用隔離變壓器斷開接地環(huán)路的方法，對(duì)直流電路和頻率很低（如低于50Hz）的電路不適用的。光耦合器件切斷兩個(gè)電路單元之間地環(huán)路的最有效的方法是在兩個(gè)電路之間采用光電耦合器。光電耦合器可以將兩個(gè)電路之間的地環(huán)路完全斷開，有效抑制地線的干擾。使用光電耦合器時(shí)，電路1和電路2必須分別饋電，以防止電源線在同一電源變壓器中構(gòu)成新的干擾耦合途徑。三、公共阻抗耦合問題電路1電路2地電流1地電流2公共地阻抗第3節(jié)屏蔽電纜的接地一、屏蔽電纜的接地分類V0v~~~~HE磁場屏蔽電場屏蔽高頻低磁波屏蔽二、針對(duì)電場的屏蔽電纜接地電纜接敏感電路的信號(hào)地，目的是將屏蔽層的電位保持在地電位。干擾頻率較低干擾頻率較高單點(diǎn)接地（否則出問題）（在哪里接地？）多點(diǎn)接地（間隔

/20接地）電纜多點(diǎn)接地帶來的問題~ISVOUTVINIS~LSRSMVINVOUT=VOUT+ISRS噪聲低頻磁場對(duì)電纜的干擾VN

＝(d

/dt)=A(dB/dt)VN磁通

回路面積A感應(yīng)電壓當(dāng)面積一定時(shí)減小面積可以減小噪聲三、針對(duì)磁場的電纜接地VSVSVS只有兩端接地的屏蔽層才能屏蔽磁場從環(huán)路面積來考慮四、屏蔽電纜接地舉例各種接法的等效電路第1節(jié)干擾濾波的概念一、電磁干擾的濾波

濾波器的作用是僅允許工作必須的信號(hào)頻率通過，而對(duì)工作不必須的信號(hào)頻率有很大的衰減作用，這樣就使產(chǎn)生干擾的機(jī)會(huì)減為最少。

采用濾波器可以達(dá)到分離信號(hào)、抑制干擾的目的。采用濾波器可以顯著減小傳導(dǎo)干擾的電平。干擾頻譜成份一般不同于有用信號(hào)的頻率，濾波器對(duì)這些與有用信號(hào)頻率不同的成分具有良好的抑制作用，從而達(dá)到抑制干擾的目的。濾波器分信號(hào)選擇濾波器和EMI（電磁干擾）濾波器兩大類安裝在電源線上的濾波器稱為電源線干擾濾波器電源濾波器除了要保證滿足安全方面的要求外，還要注意當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電路中的電感不能發(fā)生飽和（導(dǎo)致濾波器性能下降）安裝在信號(hào)線上的濾波器稱為信號(hào)線干擾濾波器信號(hào)濾波器還要考慮濾波器不能對(duì)工作信號(hào)有嚴(yán)重的影響，不能造成信號(hào)的失真二、干擾濾波器的作用信號(hào)濾波器電源濾波器切斷