什么是《电磁兼容与抗干扰技术》（简述）
在各种工业控制系统中，随着变频器等电子电力装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计（即电磁兼容EMC）已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成控制系统的硬件损坏，有时虽不致损坏系统的硬件，但常使智能化控制装置内微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动控制系统设计、制造和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。
一．电磁兼容（EMC）概述
1.电磁兼容的定义
采用一定的技术手段，使同一电磁环境中的各种电子、电气设备都能正常工作，并且不干扰其它设备的正常工作，这就是电磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，缩写为ECM）.
国际电工委员会（IEC）对电磁兼容性的定义是“电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能而不产生不能容忍的干扰。”
在国家标准GB/T4365-1995中对电磁兼容严格的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承担的电磁骚扰的能力。
电磁兼容有两方面的含义：
（1）设备对来自外部环境的电磁干扰必须具有一定的承受能力（抗扰度）。
（2）设备在正常工作时产生的电磁干扰不超过一定的限值，不干扰其它设备的正常工作。
目前，随着我国经济的发展和科技的进步，工控设备的使用越来越广泛。特别是涉及到大的控制系统时，例如控制系统既有PLC、数控系统、变频器、又有智能化仪表控制系统。如果在系统设计和安装时，没有充分考虑电磁兼容的问题，小则造成设备不能稳定运行，大则造成设备的损坏。目前EMC已经成为系统故障的主要原因。
EMC的一条准则是“预防是最有效的，最经济的方案”。所以，EMC已经成为电气系统设计时必须重视的问题。
电磁兼容性学科涉及的理论基础包括电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、通信技术、材料科学、生物医学等等，所以电磁兼容性学科是一门实用性很强的综合性的前沿学科。为了实现仪器设备之间的电磁兼容，国家针对各种电子、电器产品已经颁布了一系列强制性的电磁兼容执行标准。电磁兼容技术贯穿于电子、电器产品设计、制造、检验、销售的全过程。电磁兼容问题解决的越早，投资效益越高。如果在产品的立项、设计阶段就解决了电磁兼容技术，电磁兼容措施的有效性最高，产品的成本最低。如果产品已经成批的制造出来了，才发现不符合国家的电磁兼容标准，在采取补救措施，产品的成本就会大大提高。
二．EMC设计的主要内容
A，电气设计：
①各元器件的干扰控制和抗干扰措施：屏蔽技术、滤波技术、接地技术的应用。
②元器件的布局、导线的敷设等。
B.结构设计：
机箱的屏蔽，包括通风口、缝隙、表头、显示器、指示灯等处的处理。
三．、抗干扰技术概述
A．接地技术
接地的作用和分类
几种常用的接地方法
浮点接地
单点接地
多点接地
混合接地技术
B．滤波技术
反射式滤波器
损耗滤波器
有缘滤波器
C．屏蔽技术
主动屏蔽、被动屏蔽；
静电屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽。四．PLC控制系统的抗干扰。五．变频器控制系统的抗干扰。
设计早期对电磁兼容性(EMC)问题的考虑 随着产品复杂性与密集度的提高以及设计周期的不断缩短,在设计周期的后期解决电磁兼容性(EMC)问题变得越来越不切合实际。在较高的频率下,您通常用来计算EMC的经验法则不再适用,而且您还可能容易误用这些经验法则。结果,70%～90%的新设计都没有通过第一次EMC测试,从而使后期重设计成本很高,如果制造商延误产品发货日期,损失的销售费用就更大。为了以低得多的成本确定并解决问题,设计师应该考虑在设计过程中及早采用协作式的、基于概念分析的EMC 仿真。 较高的时钟速率会加大满足电磁兼容性需求的难度。在千兆赫兹领域,机壳谐振次数增加会增强电磁辐射,使得孔径与缝隙都成了问题;专用集成电路(ASIC)散热片也会加大电磁辐射。此外,管理机构正在制定规章来保证越来越高的频率下的顺应性。再则,当工程师打算把辐射器设计到系统中时,对集成无线功能(如Wi-Fi、蓝牙、WiMax、UWB)这一趋势提出了进一步的挑战。 传统的电磁兼容设计方法 正常情况下,电气硬件设计人员与机械设计人员在考虑电磁兼容问题时各自为政,彼此之间根本不沟通或很少沟通。她们在设计期间经常使用经验法则,希望这些法则足以满足其设计的器件要求。在设计达到较高频率从而在测试中导致失败时,这些电磁兼容设计规则有不少变得陈旧过时。 在设计阶段之后,设计师制造原型并对其进行电磁兼容性测试。当设计中考虑电磁兼容性太晚时,这一过程往往会出现种种EMC问题。
对设计进行昂贵的修复通常就是唯一可行的选择。当设计从系统概念设计转入具体设计再到验证阶段时,设计修改常常会增加一个数量级以上。所以,对设计作出一次修改,在概念设计阶段只耗费100美元,到了测试阶段可能要耗费几十万美元以上,更不用提对面市时间的负面影响了。 电磁兼容仿真的挑战 为了在实验室中一次通过电磁兼容性测试并保证在预算内按时交货,把电磁兼容设计作为产品生产周期不可分割的一部分就是非常必要的。设计师可借助麦克斯韦(Maxwell)方程的3D解法就能达到这一目的。麦克斯韦方程就是对电磁相互作用的简明数学表达。但就是,电磁兼容仿真就是计算电磁学的其它领域中并不常见的难题。 典型的EMC问题与机壳有关,而机壳对EMC影响要比对EMC性能十分重要的插槽、孔与缆线等要大。精确建模要求模型包含大大小小的细节。这一要求导致很大的纵横比(最大特征尺寸与最小特征尺寸之比),从而又要求用精细栅格来解析最精细的细节。压缩模型技术可使您在仿真中包含大大小小的结构,而无需过多的仿真次数。 另一个难题就是您必须在一个很宽的频率范围内完成EMC的特性化。在每一采样频率下计算电磁场所需的时间可能就是令人望而却步的。诸如传输线方法(TLM)等的时域方法可在时域内采用宽带激励来计算电磁场,从而能在一个仿真过程中得出整个频段的数据。空间被划分为在正交传输线交点处建模的单元。电压脉冲就是在每一单元被发射与散射。您可以每隔一定的时间,根据传输线上的电压与电流计算出电场与磁场。
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.
铁路信号电子设备电磁兼容试验中应该关注的几个问题 陈海康，李 洋，卢耀华 （铁道部产品质量监督检验中心通信信号检验站，北京100081） 摘要：TB/T 3073—2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限制》、TB/T 3034—2002《机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限值》规定了铁路信号控制系统中信号电子设备的电磁兼容试验项目。在检验中，设备制造商与检验部门对电子设备通信端口是否进行抗扰度试验有不同理解，设备制造商在是否选择电磁兼容试验项目也存在一定的随意性。不明确试验项目、 严酷等级、判据级别测试的信号电子设备产品在使用后出现抗干扰性能下降、辐射量超标等问题，导致电子设备工作不稳定，甚至危及行车安全。在铁路信号电子设备实际使用的基础上，分析了信号电子产品电磁兼容试验应该关注的问题。 关键词：信号设备；电磁兼容；通信端口；性能试验中图分类号：U284.7 文献标识码：B 文章编号：1006-9178（2008）12-0014-03 2008年12月（ 总第266期）第36卷Vol.36第12期No.12 铁道技术监督 RAILWAY QUALITY CONTROL 收稿日期：2008-10-10 作者简介：陈海康，助理研究员；李洋，研实员；卢耀华，工程师 0引言 随着我国铁路既有线路提速完成、高速客运专 线大规模建设，信号控制系统采用大量电子设备取代了以往只靠电气设备作为信号控制系统的手段。铁路信号电子设备（以下简称电子设备）采用的低功耗、高速度、高集成度的电子电路使得这些电子设备容易受到电磁干扰的威胁，提高信号系统电子设备的电磁兼容性迫在眉睫。 1电子设备电磁兼容测试中发现的问题 1.1部分产品标准电磁兼容试验项目不明确 电子设备的电磁兼容试验项目必须由信号控制系统中电子设备工作性质、端口连接方式决定。但一 些非定型信号电子设备如环境监测、报警设备，国家 和行业标准没有对这些设备的电磁兼容试验项目作具体规定，所以检验一般只能执行企业制定的标准。检验中发现部分设备制造商在选择电磁兼容试验项目有一定随意性。 如室内环境监测装置属于非安全设备，制造商为其选择电磁抗扰度试验，却没有关注该设备的辐射是否影响其它安全电子设备正常工作，没有认识到限制室内环境监测设备辐射骚扰限值与传导骚扰限值是首要问题。再比如道口设备实际上是一种安全设备，制造商把设备辐射骚扰限值处理好了，却忽视了更重要的抗扰度试验，因为道口设备大多数情况下并不一定安装在信号机械室，受道口设备干扰的其他电子设备较少，应该更关注其自身受长距离导线传导的电磁抗扰度试验。造成这些问题的主要原因是对电磁兼容含义认识不够全面及对信号电子 Abstract ：The Standards TB/T 3073—2003“EMC Tests and Limits for Railway Signaling Electronic Apparatus ”and TB/T 3034—2002“EMC Tests and Limits for Rolling-stock Electrical Apparatus ”have regulated the EMC tests for electronic equipment in Railway Signal Control System.During inspecting,equipment manufacturers and inspection department have different understanding on whether or not to carry immunity test on communications equipment port.There is some randomness when manufacturers select test projects on EMC.If the issues such as test items,harsh grading,criterion level are not to be designated before electronic equipment inspection,the equipment and relative products may probably induce decline of equipment anti-jamming performance and over-level of electro －magnetism radiation, leading to instability of electronic equipment, and even endangering train running safety. Based on the actual use of railway signal electronic equipment,this paper analyses those considerations on elec －tronic equipment EMC tests. Keywords:Signaling Equipment;EMC;Communications Port;Performance Inspection 质量检验 QUALITY MANAGEMENT AND INSPECTION 14··
如何提高电子产品的抗干扰能力和电磁兼容性 常规电磁兼容知识及相关电磁兼容测试方案配置: 1.常用电磁兼容测试项目和测试要点 2.电磁兼容测试项目及设备配置 3.传导，辐射，雷击（SURGE），静电（ESD）,群脉冲（EFT）测试 4.ESD测试（静电放电测试） 5.浪涌抗扰度（surge）实验室配置 6.浪涌的抗干扰测试（SURGE） 7.surge浪涌（冲击）抗扰度测试 8.工频磁场抗扰度试验 9.IEC61000-4-4 EFT脉冲群抗扰度试验的新老标准的不同 10.电子产品的雷击浪涌防护标准及测试 11.脉冲群抗扰度试验的重复性和可比性 12.衰减振荡波抗扰度试验 13.电磁兼容抗干扰测试仪器的校准 14.从脉冲群抗扰度试验的标准草案看试验演变情况 15.IEC61000-4-5（GB/T17626.5）浪涌的抗干扰测试（SURGE） 16.GB/T17626.6（IEC61000-4-6）射频场感应的传导骚扰抗扰度 17.电磁兼容测试项目 18.国内外电磁兼容标准概况与测试手段简介 19.电磁兼容测试项目和测试要点（EMC） 20.GB/T17626.2-2006与GB/T17626.2-1998静电放电标准差异分析报告 21.静电放电抗扰度试验GB/T17626.2 22.电压跌落、短时中断和电压渐变的抗干扰度试验 23.工频磁场抗干扰度试验系统 24.雷击浪涌抗干扰度试验系统配置方案 25.电快速瞬变脉冲群的抗干扰度试验系统 26.静电放电抗干扰试验系统 车载电子电磁兼容性内容如下: 1.车辆零组件电磁兼容试验方法介绍 2.汽车电子电磁兼容测试项目 3.汽车电子干扰模拟器/汽车电子电磁兼容测试系统/汽车干扰模拟系统 4.汽车电子的电磁兼容测试项目及测试设备 5.汽车及车载电子设备电磁兼容EMC测试 6.汽车电子电磁兼容测试－企业实验室射频骚扰测试 7.车辆电气设备的瞬变传导骚扰和抗扰度性能测试 8.汽车电子部件EMI抗扰性测试的各种方法及其优缺点 9.汽车高能量抛负载发生器（汽车电子电磁兼容性检测设备） 10.汽车电压跌落模拟发生器（汽车电子电磁兼容性设备） 11.汽车瞬变脉冲干扰模拟器（汽车电子电磁兼容检测设备）
《电磁场与电磁兼容》期末考试A及答案 1 / 8
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3 / 8 北 京 交 通 大 学 考 试 试 题 课程名称：《电磁场与电磁兼容》 2010年－2011年度第二学期 A 卷 （请考生注意：本试卷共有九道大题） 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 得 分 阅卷人 一、请写出电磁兼容的三要素（6分） 答：骚扰源、耦合途径、敏感设备 二、可用于近似分析架设在地面上的天线特性的基本原理是什么？该原理的主要 内容以及实质是什么？（6分） 答：镜像原理：架设在理想导电平面上的天线，在任一观测点的场强为直射波与反射波的叠加。可以用一个镜像天线作为反射波的等效源。镜像天线的电流大小与实际天线相等，方向为使反射波与直射波在导电平面上满足边界条件，垂直天线的镜像天线垂直，电流方向与实际天线相同，大小相等，水平天线的镜像天线水平，电流方向与实际天线方向相反，大小相等。 实质：用集中镜像电流代替分布感应场电流。 三、图示滤波器的安装是否正确？如果不正确应如何改进？（8分） 答：不正确。滤波器没有良好接地，通过细线接地，高频效果很差。改进：去掉地 所在学院……………… 班级……………… 姓
线，去掉绝缘层，使滤波器的金属外壳大面积地贴在金属机箱的导电表面上。 四、接地是解决电磁干扰问题的有效措施，但接地不良反而会增加干扰。请问为什 么？可以采用什么措施解决由地环路所引入的干扰？（8分） 答：（1.）地线存在阻抗，若接地不良，可能会引起地线阻抗干扰；地线可能会与设备构成环路，引起地环路干扰；此外多根地线之间或地线与设备之间还可能引起线间耦合干扰。（2）减小地线阻抗，以减小干扰电压；增加环路阻抗，以减小干扰电流，可通过隔离变压器、光电耦合器、共模扼流圈、平衡电路等来实现。 五、供电电源为50Hz、220V的台式计算机，要判定它的电磁兼容性能是否合格， 典型的需要对该计算机进行哪几项电磁兼容性能的测量？在抗扰度测试中，对被测计算机施加的干扰信号分别模拟实际应用中的哪些干扰？（10分） 答：（1）电磁骚扰发射测试和电磁抗扰度测试，其中电磁骚扰发射测试包括传导骚扰测试和辐射骚扰测试；电磁抗扰度测试包括静电抗扰度测试、浪涌抗扰度测试、电快速脉冲群抗扰度测试、射频辐射场抗扰度测试，射频场感应的传导抗扰度测试。（2）浪涌抗扰度测试模拟电源系统开关以及雷击的影响，感应雷 静电抗扰度测试模拟人体静电放电对设备的干扰 电快速脉冲群抗扰度测试模拟感应负载断电产生的干扰噪声 射频辐射场抗扰度测试模拟来自空间的电磁波产生的骚扰 射频场感应的传导抗扰度测试模拟低频电磁波在电缆上感应出共模电压或电流，以传导的方式对敏感设备造成的骚扰。 六、请画出测量空间某一点的电场强度的测量系统框图。已知天线在450MHz时的 天线校正系数是12dB，测量接收机的读数为37dBμV, 电缆损耗为3.2dB，求该测试点的电场强度是多少？（10分） 4 / 8
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
高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术分析 发表时间：2019-07-09T16:32:18.260Z 来源：《建筑模拟》2019年第20期作者：李文强[导读] 我国现阶段应大力研究及实践高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术，在现存的技术前提下不断创新、优化及升级，保证铁路信号系统的安全运行。 李文强 中国铁路北京局集团有限公司石家庄电务段摘要：我国道路建设随着科技的快速发展而发展迅速。随着电气化铁路的飞速发展及进步，现阶段高速铁路信号系统中涵盖着越来越多的高科技设备及仪器，但随着信号系统的应用及发展会出现较强的电磁干扰，影响高速铁路信号系统的正常使用，甚至影响高速铁路的运行安全，危害人们的生命安全。因此，有效的抗电磁干扰技术尤为重要。 关键词：高速铁路信号系统；抗电磁干扰技术引言 我国道路建设的快速发展离不开国家经济的大力支持。作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速铁路系统中存在电磁骚扰源数量众多特点，且相关干扰多为突发性脉冲干扰，高速铁路采用的综合接地方式、共用的接地钢轨也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。 1信号系统发展过程 高速铁路信号专业是故障-安全的信息化，经历了机械、电气、电子以及计算机应用等发展阶段，从人工控制、设备控制向信息控制为主体的方向发展。车站信号、区间信号和列车运行控制技术的一体化，通信信号技术的相互融合，以及行车调度指挥自动化等技术的应用，使现代高速铁路信号系统不再是各种传统的机械、电子类信号设备的简单组合，而是一个包含列车追踪、安全防护、速度控制等功能完善、层次分明、基于计算机处理技术的复杂控制系统。从而打破了铁路信号功能单一、控制分散、相对独立的传统理念，发展成集信号指示、列车运行控制、调度集中、数据通信等多项功能为一体，软件与硬件紧密结合的大型安全相关系统，具有网络化和系统化的技术特点，且系统功能复杂多样。 2现阶段高速铁路信号系统中存在的电磁干扰类型强电磁干扰主要是指由于电磁引发的传输通道、系统性能或设备元件等出现的故障及性能下降问题，现阶段的强电磁干扰主要分为雷电电磁干扰及电气化牵引供电系统干扰两部分，其中雷电电磁干扰主要是指大气放电产生的，由两种带异电荷的雷云接近后产生的较为强烈的放电现象，虽然雷云对于铁路信号的影响较小，但雷击产生的放电现象会严重影响铁路信号系统。第二种是电气化牵引供电系统干扰，主要分为牵引电磁干扰及传导性干扰两种，牵引电磁干扰主要是由于铁路沿线强电线产生的电磁影响，使得信号电缆出现感应电，影响线路信号的传输质量，甚至击穿信号电缆绝缘层，导致行车安全无法收到保障；传导性干扰主要是由传导电流产生，牵引电流通过机车、钢轨到地面的传输耦合途径，钢轨中的地中回流、平衡电流及大地迷流等对高速铁路信号设备产生了干扰及影响。 3高速铁路信号系统抗电磁干扰技术措施 3.1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很如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，通信系统设计应选择适当的接收电平，电磁兼容设计需通过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，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。 3.2高速铁路信号系统电磁干扰故障排查技术 在排查高速铁路信号系统电磁干扰现象时首先应借助相应的技术设备及仪器开展相应的测量，结合实际测量结果、理论知识储备、工作经验、现场电磁干扰的实际情况初步定位骚扰源，寻找出干扰传输耦合途径，通过进一步的测量手段证明对电磁骚扰源定位，针对干扰传输耦合途径的判断属于正确的，继而针对电磁干扰故障进行解决。 3.3多源异构数据融合技术 电务运维数据包括集中监测系统采集的结构化时间序列数据，图像监控、列控司法记录仪等半结构化数据，以及记录日志等非结构化文本数据，不能有效实现知识的共享和互操作，这将影响高速铁路的智能运营维护决策和行车效率。多源异构信息融合技术和方法，可以实现结构化、半结构化和非结构化多源异构数据的融合互补，形成一致性、综合性电务维护数据。 3.4多层域状态智能感知 轨道交通自动化等级的进一步提高和高速列车自动驾驶的发展等，需要运用列车运行周界检测与入侵物智能感知技术和识别技术，实现对轨道交通运载工具、运行环境、运行周界等进行全天候、全场景、跨区间、多层域的状态实时感知，除了在列车上增加智能感知设备外，在铁路沿线也要增加智能感知设备，并将感知状态实时传输给列车，实现车、地相结合的智能感知。未来高速铁路信号系统可对车、电、机和环境的状态进行数据收集和融合。通过M-M网络实现设备间信息传输，利用全感知信息的障碍物状态输入，实现高精度、高安全的列车移动闭塞控制。 3.5智能调度控制一体化
ANSYS电磁兼容仿真设计软件 用途：用于电子系统电磁兼容分析，包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真，数模混合电路的噪声分析和抑制，以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真，确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。 一、购置理由 1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境，一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分，系统内部相互不发生干扰，正常工作，本身就非常困难；另一方面，在隐身、电子对抗、静放电，雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下，设备还需要有足够的抗干扰能力，为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性，设备必须通过相关的电磁兼容标准，如国军标GJB151A，GJB152A。 长期以来，设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段，只能依赖于设备后期试验测试，不仅测量成本高昂，而且，如果EMI测量超标，后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题，也只能靠经验进行猜想和诊断，采取的措施也只能通过不断的试验进行验证，这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。 2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善，我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验，并且已经开
始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下，将复杂的多电源系统PCB布通，确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入，也存在一些困难，特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中，我们不仅要保证电路板的正常工作，还要提高关键性的技术指标，例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等，此外，还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求，为此，我们迫切需要建立的仿真功能包括： ●高速通道中，连接器，电缆等三维全波精确和建模仿真， 这些结构的寄生效应对于信号的传输性能有至关重要的影 响； ●有效的PCB电源完整性分析工具，对PCB上的电源、地等 直流网络的信号质量进行仿真 ●为提高仿真精度，需要SPICE模型，IBIS模型和S参数模 型的混合仿真 ●需要同时进行时域和频域仿真和设计，观察时域的眼图、 误码率，调整预加重和均衡电路的频域参数，使得信号通道 的物理特性与集成电路和收/发预加重、均衡等相配合，达到 系统性能的最优 ●有效的PCB的辐射控制与仿真手段，确保系统EMI性能达 标。 现在EDA市场上已经有一些SI/PI和EMI/EMC仿真设计工具，但存在多方面的局限性。我们的PCB布线工具虽然能解决一定的问题，
北京交通大学远程与继续教育学院 20 ～20 学年第学期远程教育期末试卷 教学中心石家庄学习中心 学号姓名年级层次专业 考试课程：0228《铁路信号抗干扰技术》（A卷）开卷 注：所有试题均答在答题纸上，答在试卷上一律无效。 一、单项选择题（本大题共 10个小题，每小题1 分，共10 分） 1、电源滤波器中的差模电容值为200nF，则5MHZ时的阻抗约为（）Ω。 A. 0.079 B. 0.159 C. 0.318 D.以上均不对 2、我国实施的强制性产品认证的名称缩写是（）。 A. CCC B. CC C. FCC D.VDE 3、120dBμV/m可换算为（）。 A. 120dBV/m B. 100μV/m C. 1V/m D.1mV/m 4、变压器一般用来抑制（）。 A. 共模干扰 B. 差模干扰 C. 雷电干扰 D.以上均错误 5、根据单点辐射场强的公式E=√30P/r，可推断此条件下场的性质为（）。 A. 与距离无关 B. 近场 C. 应根据功率确定 D.远场 6、电容滤波器用作低通滤波器时，正确的说法是（）。 A. 为电路提供一个并联低阻抗 B. 高频电流将主要流过负载 C. 电容越大，阻抗越大 D.低频电流主要流过电容 7、电磁场的屏蔽效能包括（）。 A. 反射衰减 B. 多重反射衰减 C. 吸收衰减 D.以上均正确 8、一般设备中的地线至少有（）种。
A. 三 B. 四 C. 五 D.六 9、ZPW-2000无绝缘轨道电路应用于站内轨道电路时，调谐区必须改为基于（）方式。 A. 谐振 B. 电气绝缘 C. 机械绝缘 D.共振 10、当电源屏输入电压不超过额定电压的（）时，其输出应保证信号设备正常工作。 A. ± 5% B. ± 15% C. ± 25% D.± 35% 二、判断题（本大题共15 小题，每小题 1分，共15 分） 1、电磁兼容控制技术最常用的只有屏蔽和滤波。（） 2、当看电脑的时候，若是手机响了，电脑屏幕会不停的闪动，这不属于电磁干扰。（） 3、EMI滤波器主要是LC滤波器和铁磁氧体滤波器。（） 4、信号设备的安全性指标是根据安全完善度等级（SIL）划分的，按照危险测故障率的量化指标，由低到高分为1-4级。（） 5、电气化铁道为强电系统，电磁干扰的基本来源是：高电压、强电流、强辐射。（） 6、EN 50121-4是为机车车辆外的信号、通信设备制定的，对这些设备只规定了电磁发射限制。（） 7、射频电磁场辐射抗扰度试验主要是考核设备抵抗射频电磁场辐射干扰的能力。（） 8、无绝缘轨道电路补偿电容的设置可采用等间距法。（） 9、UM71轨道电路调频系数为：1.07-0.38，带通滤波器带宽为±11HZ。（） 10、扼流变压器容量越大，不平衡电流数值越大；开气隙后的牵引圈阻抗随不平衡电流增大而减小。（）
电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。 编辑摘要 目录 ?1定义 ?2内容 ?3电磁兼容设计... ?4电磁干扰源 ?5电磁干扰传播... ?6电磁兼容的主... ?7提高电磁兼容... ?8EMC设计 ?1电源方面 ?2信号线方面 ?3模拟信号方面 ?4数字信号 ?5电路设计方面 ?9干扰类型 ?10.1防治电磁... ?10问题 ?11.1骚扰源 ?11.2耦合途径 ?11.3敏感设备 ?11术语 ?12电磁兼容 ?13技术标准 ?13.1国外标准 ?13.2国内标准 电磁兼容 - 定义 EMC（ElectromagneticCompatibility）
在国际电工委员会标准IEC对电磁兼容的定义为：系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不会对其他系统和设备造成干扰。 图1 电磁兼容概念图图册 EMC包括EMI（电磁干扰）及EMS（电磁耐受性）两部分，所谓EMI电磁干扰，乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声；而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。 电磁兼容（electromagneticcompatibility）各种电气或电子设备在电磁环境复杂的共同空间中，以规定的安全系数满足设计要求的正常工作能力。也称电磁兼容性。它的含义包括：①电子系统或设备之间在电磁环境中的相互兼顾；②电子系统或设备在自然界电磁环境中能按照设计要求正常工作。若再扩展到电磁场对生态环境的影响，则又可把电磁兼容学科内容称作环境电磁学。 电磁兼容的研究是随着电子技术逐步向高频、高速、高精度、高可靠性、高灵敏度、高密度（小型化、大规模集成化），大功率、小信号运用、复杂化等方面的需要而逐步发展的。特别是在人造地球卫星、导弹、计算机、通信设备和潜艇中大量采用现代电子技术后，使电磁兼容问题更加突出。 电磁兼容 - 内容 各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响，在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。 20 世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨，主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其相应的测量和计量技术，并在此基础上根据技术经济最合理的原则，对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定，使处于同一电磁环境的设备都是兼容的，同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。 进行电磁兼容（包括电磁干扰和电磁耐受性）的检测与试验的机构有苏州电器科学研究院、航天环境可靠性试验中心、环境可靠性与电磁兼容试验中心等实验室。 内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰，包括以下几种：
FLO/EMC电磁兼容仿真分析软件 为什么要重视电磁兼容性（EMC）的分析 众所周知,仅在几年前,EMC问题在整个设计流程中还只是个次要的问题。而今天,EMC设计问题扩展到传统设计流程的各个阶段。市场开拓者们要将大量资金和数周时间花费在屏蔽室,以谋求能顺利通过电磁兼容性测试。 这种现象不是偶然的,我们知道： ·EMI已经成为一个很严重的且在日益恶化的环境污染源 ·越来越多电器设备的投入使用 ·IC时钟频率的越来越高 ·辐射源辐射功率的增大 ·抗干扰性的减弱 ·无线通信的发展 诸如此类的原因导致了我们为了使同一环境中各种设备都能正常工作又互不干扰变得越来越困难,同时这种电磁环境对人类及生物也产生了越来越大的危害,解决电磁兼容性问题也变得越来越紧迫。 拿一个简单的例子,对于一台pc电脑来说,在EMC方面需要满足以下标准： 1．辐射性能方面（Emissions） a. EN 61000-3-2(Harmonics) b. EN 61000-3-3(Voltage Fluctuations and Flicker) c. EN 55022(Conducted Emissions) d. EN 55022(Radiated Emissions) 2．抗干扰性能标准EN55024（Immunity） a. EN 61000-4-2(Electrostatic Discharge) b. EN 61000-4-3(Radiated Electric Field) c. EN 61000-4-4(Fast Transients) d. EN 61000-4-5(High Energy Surges) e. EN 61000-4-6(Conducted RF) f. EN 61000-4-8(Radiated Magnetic Field) g. EN 61000-4-11(Voltage Dips and Interrupts) 而通常来说,整个测试的代价是需要4000美元和3天的时间。 在20世纪90年代前期,国内企业的产品在出口欧美等国市场时,必须出具电磁兼容合格报告才能获得市场准入,但是由于企业往往在产品设计和研发阶段没有考虑相关问题或是不了解国外的电磁兼容技术法规要求而导致不能顺利投放海外市场或花费很大的代价来满足国外相应的电磁兼容性能要求,这与国内的设计模式是分不开的,传统的设计方式遵循的是设计—样品生产—测试的模式,一旦测试不能通过测试标准,就必需按照设计流程重新开始！无疑,这样做的代价是冗长的设计周期和昂贵的设计成本。与此同时,国内缺乏相关技术标准,也缺乏相关的试验手段和条件来检测进口产品的电磁兼容性能。使得我国的电磁兼容技术远远落后于欧美等发达国家。 在90年代后期,国家和相关行业纷纷对产品的设备的电磁兼容性能制订标准规范,并制订了相关的认证实施措施;兴建了大量的电磁兼容实验室,规范国内外产品的电磁兼容性能。 在科学技术日益发展的今天,针对传统设计模式中解决电磁兼容性问题的弊端,国外企业纷纷引入电磁兼容分析软件,利用计算机在设计前期对系统电磁兼容性能进行模拟分析,即所
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