电磁干扰三要素

电磁干扰的产生要素及抑制方法1 基本概念电磁兼容(EMC)的基本含义是指设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起正常执行各自功能的共存状态，具体到船载微波统一测控系统EMC的要求是在测量船上配置的测控系统能正常工作，且不对处于同一测量船上的其它设备形成有害干扰。

由此可见，EMC要求电子设备少向外发射干扰信号，同时应具有抗外界干扰的能力。

电子设备的EMC包含电磁干扰(EMI)和敏感度的控制。

电子设备的EMI主要包含传导干扰和辐射干扰两个方面，传导干扰是通过电压电流的形式在导线中传播的，辐射干扰是通过电磁感应的形式在空间传播的。

干扰源、耦合途径、敏感设备是EMI的三要素，接地设计、滤波设计、屏蔽设计是EMC控制的三大措施。

2 电磁干扰三要素电磁干扰具备三个要素，即电磁干扰源的特性、传输途径及电磁敏感性现象和标准。

1)电磁干扰源通常将电磁干扰源分成若干类，按干扰源的来源可分为自然干扰源和人为干扰源；按电磁耦合途径可分为传导干扰源和辐射干扰源；按传输的频带可分为窄带干扰源和宽带干扰源；按干扰波形可分为连续波、周期脉冲波和非周期脉冲波干扰源。

2)电磁干扰的传输途径电磁干扰的传输形式与电磁能量的传输形式基本相同，通常分为两大类，即传导干扰和辐射干扰。

通过导体传播的电磁干扰叫做传导干扰，其耦合形式有电耦合、磁耦合和电磁耦合；通过空间传播的干扰叫做辐射干扰，其耦合形式有近场感应耦合(近场磁感应和近场电感应)和远场感应耦合。

系统间的辐射耦合主要是远场感应耦合，而系统内的辐射耦合主要是近场感应耦合。

此外，还有辐射与传导同时存在的复合干扰。

3)电磁敏感性电磁敏感体是电磁干扰的最终受害体，也称为受扰体。

电磁干扰源产生的干扰信号经过传输通道最终到达敏感体。

这时，干扰能否产生就取决于敏感体自身抵抗干扰的能力。

通常把系统或设备抑制外来能量的能力叫做系统或设备的电磁敏感性。

不同的系统和不同的设备，其电磁敏感性也就不同。

3 电磁干扰的抑制围绕电磁干扰(EMI)三要素，要有针对性地采取措施，如降低干扰源的干扰水平、切断干扰耦合途径、提高敏感设备的耐受能力，有效提高系统稳定性及可靠性。

电磁干扰的原理电磁干扰是指电磁波的传播过程中，由于外来电磁信号对目标设备的影响而导致其工作异常或失效的现象。

其原理主要涉及电磁波的产生、传播和接收三个方面。

首先，电磁波的产生是电磁干扰的前提。

电磁波是由电荷的加速运动产生的，当电流在导体中流动时，会产生磁场，当电流的大小和方向发生变化时，磁场也会随之变化。

同时，变化的磁场又会引起电场的变化，从而形成电磁波。

这种电磁波的产生是通过电能和磁能的相互转换实现的。

其次，电磁波的传播是电磁干扰的基础。

电磁波在传播过程中会遵循电磁场理论，即电场和磁场相互垂直并且相互作用。

电磁波的传播速度与真空中光速相等，即3×10^8米/秒。

电磁波在空间中以波动的形式传播，波长λ和频率f的关系为λ=c/f，其中c为光速。

不同频段的电磁波有不同的特性，例如，无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。

最后，电磁波的接收会使目标设备受到干扰。

当外来电磁波进入目标设备时，如果其能量足够大并且频率与目标设备的工作频率相近，就会发生干扰。

这是因为外来电磁波的电能和磁能会干扰目标设备的正常工作。

例如，在无线通信领域，如果接收到与通信设备相同频率的其他无线电信号，就会干扰到通信的正常进行，造成通信故障或丢包现象。

电磁波的干扰效应主要包括以下几个方面：1. 串扰干扰：当多个电磁信号在传输过程中，由于彼此靠近或交叉路径，会相互干扰，导致接收信号的失真、错误或丢失。

例如，高速公路上的无线电通信会受到车辆或其他无线电设备的电磁干扰，导致通信传输质量下降。

2. 辐射干扰：电磁波在传播过程中会辐射到周围的环境中，如果其他设备的工作频率与辐射电磁波的频率相近，就会受到干扰。

例如，当手机和无线网络设备在同一频段工作时，它们的相互辐射就会造成干扰，影响通信的质量和速度。

3. 直接输入干扰：当外来电磁波通过导线或直接接触目标设备时，会引入额外的电流或电压，使得设备受到干扰。

例如，当电源线和信号线之间的距离太近或产生接触，电源线中的电磁波就会通过感应作用干扰信号线，导致设备工作不正常或损坏。

从电磁干扰三要素解决电磁干扰的思路
电磁干扰是指电子设备与外界的电磁场发生相互作用，导致设备
性能受到不良影响的现象。

解决电磁干扰需要注意以下三个要素：
1. 发射源控制
发射源是指电子设备所产生的电磁信号。

要控制电子设备的电磁
信号发射，可以采取以下方法：使用屏蔽措施将信号包裹在设备内部，减少信号泄漏；优化设计，降低信号噪声；使用低干扰引脚，减少信
号干扰；在关键部位上添加衰减器或者滤波器，降低发射的电磁干扰。

2. 传输渠道控制
传输渠道是指电磁信号在空气、电线、电缆等传输介质中传播的
过程。

要控制电磁信号在传输渠道中的干扰，可以采取以下方法：选
择合适的传输介质，在设计传输系统时选择合适的传输介质；在传输
渠道上增加屏蔽措施来削弱信号功率并降低电磁干扰；使用合适的信
号调制技术来提高传输质量。

3. 接收器控制
接收器是指接收电子设备发射的电磁信号的设备。

要控制接收器
对电磁信号产生的干扰，可以采取以下方法：在接收设备中加入反干
扰电路，使其能够自动屏蔽噪声直到信号消失；增加滤波器或者放大
器来提高接收设备的接收性能；在接收设备周围加入屏蔽装置以减少
外部电磁干扰。

综上所述，要解决电磁干扰问题，需要控制发射源、传输渠道和
接收器三个要素，并且采取适当的技术措施。

磁环抑制电磁干扰的三要素是什么？磁环抑制电磁干扰的三要素：形成电磁干扰的三要素是骚扰源、传播途径和受扰设备，因而，抑制电磁干扰也应该从这三方面入手，采取适当措施，首先应该抑制骚扰源，直接消除干扰原因；其次是消除骚扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径；第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度，目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁骚扰源和受扰设备之间的耦合通道。

（1）磁环采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰，即用电导率良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽，屏蔽有两个目的，一是限制内部辐射的电磁能量泄漏出，二是防止外来的辐射干扰进入该内部区域，其原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用。

（2）接地就是在两点间建立传导通路，以便将电子设备或元器件连接到某些叫作“地”的参考点上，接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法，电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用，在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，当磁力线穿过该环路时将产生磁感应噪声。

（3）滤波是抑制传导干扰的有效方法，磁环在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用，EMI滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，可以抑制来自电网的干扰对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。

磁环的主要使用方法有几点？磁环专用于电源线、信号线等多股线缆上的EMI干扰抑制，包括电源线上的噪声和尖峰干扰，同时具有吸EMI吸收磁环收静电脉冲能力，使电子设备达到电磁兼容（EMI/EMC 和静电放电的相应国际规范，使用时可将一根多芯电缆或一束多股线缆穿于其中。

多穿一次可加强其效果，通常用25MHz和100MHz频率点的阻抗值来衡量磁环磁珠的吸收特性。

镍锌抗干扰磁环的吸收干扰能力是用其阻抗特性来表征的低频段呈现非常低的感性阻抗值，磁环不影响数据线或信号线上有用信号的传输，高频段，约为10MHz左右开始，阻抗增大，其感抗成分保持很小，电阻性份量却迅速增加，将高频段EMI干扰能量以热能形式吸收耗散，通常用两个关键点频率25MHz和100MHz处电阻值来标定EMI吸收磁环/磁珠的吸收特性。

EMI问题的三规律和三要素EMC问题三规律和三要素EMC（ElectromagneTIcCompatibility）即电磁兼容。

它是研究电磁干扰的一门技术。

电磁干扰是我们周边电磁能量使电子设备的运行产生不应有的响应。

EMC的技术目的在于使电气装置或系统在共同的电磁环境条件下，既不受电磁环境的影响，也不会给环境以干扰。

下面我们认识以下EMC领域的三个重要规律和EMC问题三个要素：一、EMC三个重要规律规律一、EMC费效比关系规律：EMC问题越早考虑、越早解决，费用越小、效果越好。

在新产品研发阶段就进行EMC设计，比等到产品EMC测试不合格才进行改进，费用可以大大节省，效率可以大大提高；反之，效率就会大大降低，费用就会大大增加。

经验告诉我们，在功能设计的同时进行EMC设计，到样板、样机完成则通过EMC测试，是最省时间和最有经济效益的。

相反，产品研发阶段不考虑EMC，投产以后发现EMC不合格才进行改进，非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费，甚至由于涉及到结构设计、PCB设计的缺陷，无法实施改进措施，导致产品不能上市。

规律二、高频电流环路面积S越大，EMI辐射越严重。

高频信号电流流经电感最小路径。

当频率较高时，一般走线电抗大于电阻，连线对高频信号就是电感，串联电感引起辐射。

电磁辐射大多是EUT 被测设备上的高频电流环路产生的，最恶劣的情况就是开路之天线形式。

对应处理方法就是减少、减短连线，减小高频电流回路面积，尽量消除任何非正常工作需要的天线，如不连续的布线或有天线效应之元器件过长的插脚。

减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要任务之一，就是想方设法减小高频电流环路面积S。

规律三、环路电流频率f越高，引起的EMI辐射越严重，电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。

减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二，就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f，即减小骚扰电磁波的频率f。

电磁兼容题库⼀、填空题（每空0.5分，共20分）1．构成电磁⼲扰的三要素是【⼲扰源】、【传输通道】和【接收器】；如果按照传输途径划分，电磁⼲扰可分为【传导⼲扰】和【辐射⼲扰】。

2．电磁兼容裕量是指【抗扰度限值】和【发射限值】之间的差值。

3．抑制电磁⼲扰的三⼤技术措施是【滤波】、【屏蔽】和【接地】。

4．常见的机电类产品的电磁兼容标志有中国的【CCC】标志、欧洲的【CE】标志和美国的【FCC】标志。

5． IEC/TC77主要负责指定频率低于【9kHz】和【开关操作】等引起的⾼频瞬间发射的抗扰性标准。

6．电容性⼲扰的⼲扰量是【变化的电场】；电感性⼲扰在⼲扰源和接受体之间存在【交连的磁通】；电路性⼲扰是经【公共阻抗】耦合产⽣的。

7．辐射⼲扰源可归纳为【电偶极⼦】辐射和【磁偶极⼦】辐射。

如果根据场区远近划分，【近区场】主要是⼲扰源的感应场，⽽【远区场】呈现出辐射场特性。

8．随着频率的【增加】，孔隙的泄漏越来越严重。

因此，⾦属⽹对【微波或超⾼频】频段不具备屏蔽效能。

9．电磁⼲扰耦合通道⾮线性作⽤模式有互调制、【交叉调制】和【直接混频】10．静电屏蔽必须具备完整的【屏蔽导体】和良好的【接地】。

11．电磁屏蔽的材料特性主要由它的【电导率】和【磁导率】所决定。

12．滤波器按⼯作原理分为【反射式滤波器】和【吸收式滤波器】，其中⼀种是由有耗元件如【铁氧体】材料所组成的。

13．设U1和U2分别是接⼊滤波器前后信号源在同⼀负载阻抗上建⽴的电压，则插⼊损耗可定义为【20lg(U2/U1)】分贝。

14．多级电路的接地点应选择在【低电平级】电路的输⼊端。

15．电⼦设备的信号接地⽅式有【单点接地】、【多点接地】、【混合接地】和【悬浮接地】。

其中，若设备⼯作频率⾼于10MHz，应采⽤【多点接地】⽅式。

⼆、简答题（每题5分，共20分）1．电磁兼容的基本概念？答：电磁兼容⼀般指电⽓及电⼦设备在共同的电磁环境中能够执⾏各⾃功能的共存状态，即要求在同⼀电磁环境中的上述各种设备都能正常⼯作，且不对该环境中任何其它设备构成不能承担的电磁骚扰的能⼒。