EMC电磁兼容基础知识
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电磁兼容教学大纲电磁兼容教学大纲电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是一个涉及电磁场与电子设备相互作用的领域。
随着电子技术的飞速发展,电磁兼容问题变得越来越重要。
为了培养具备电磁兼容知识和技能的工程师,制定一份全面的电磁兼容教学大纲显得尤为重要。
一、引言电磁兼容作为一门交叉学科,涉及电磁场理论、电路理论、电磁波传播、电磁干扰与抗干扰技术等多个领域。
本教学大纲旨在帮助学生全面了解电磁兼容的基本概念、原理和应用,掌握电磁兼容的分析与设计方法。
二、基础知识2.1 电磁场理论2.1.1 电磁场的基本概念2.1.2 麦克斯韦方程组2.1.3 电磁场的辐射与辐射场特性2.2 电磁波传播2.2.1 电磁波的基本特性2.2.2 电磁波在空间中的传播2.2.3 电磁波的传输线理论2.3 电磁干扰与抗干扰技术2.3.1 电磁干扰的分类与特性2.3.2 电磁兼容的基本原理2.3.3 电磁屏蔽与抗干扰技术三、电磁兼容分析与设计方法3.1 电磁兼容分析3.1.1 电磁兼容测试与测量方法3.1.2 电磁兼容仿真与建模技术3.1.3 电磁兼容问题的分析与评估3.2 电磁兼容设计3.2.1 电磁兼容设计的基本原则3.2.2 电磁兼容设计的方法与技巧3.2.3 电磁兼容设计的实践案例四、电磁兼容标准与法规4.1 国际电工委员会(IEC)电磁兼容标准4.2 国家电磁兼容标准与规范4.3 电磁兼容法规与政策五、电磁兼容实验与实践5.1 电磁兼容实验室的建设与管理5.2 电磁兼容测试与测量技术5.3 电磁兼容实践案例分析六、电磁兼容的前沿与发展趋势6.1 电磁兼容的新理论与新方法6.2 电磁兼容技术在新兴领域的应用6.3 电磁兼容的未来发展方向七、总结与展望电磁兼容作为一门重要的学科,对于保障电子设备的正常运行和互联互通具有重要意义。
本教学大纲旨在培养学生对电磁兼容的全面认识和深入理解,为他们今后从事电磁兼容相关工作奠定坚实基础。
EMC电磁兼容基本介绍EMC的研究和应用源于电子技术的普及和应用,尤其是电子设备的增加和电磁信号的广泛使用。
随着现代科技的发展,电子设备和系统在我们日常生活和工作中扮演着越来越重要的角色。
然而,电子设备本身产生的电磁辐射和传导干扰也对其他电子设备和系统造成了很大的干扰和影响。
这就需要进行EMC的研究和应用,以确保各种电子设备和系统能够正常工作,并且相互之间不会产生电磁干扰。
EMC的研究内容较为广泛,主要包括电磁兼容性测试、电磁干扰源的识别和评估、电磁屏蔽技术和电磁兼容性设计等方面。
其中,电磁兼容性测试是EMC领域的基础和重要的一部分。
通过测试可以评估电子设备和系统的电磁兼容性能,发现潜在的问题和存在的干扰源,并采取相应的措施解决这些问题。
电磁干扰源的识别和评估则是为了找出电子系统中可能存在的干扰源,包括发射干扰源和传导干扰源,以便进行干扰源的控制和管理。
电磁屏蔽技术是为了防止电磁辐射和传导干扰的传播,通过采用屏蔽材料和屏蔽结构来降低电磁辐射和干扰的水平。
电磁兼容性设计则是为了在产品设计和制造过程中考虑EMC要求和标准,以便产品在实际使用中能够满足EMC的要求。
EMC的研究和应用对电子设备和系统的正常工作和发展具有重要的意义。
首先,EMC的研究和应用可以确保电子设备和系统在正常工作时不会对周围环境和其他设备产生干扰,提高了电子设备的可靠性和稳定性。
其次,EMC的研究和应用还可以帮助设计人员在产品设计和制造的过程中考虑电磁兼容性,提前发现潜在问题并采取相应的措施,从而减少产品的故障率和维修成本。
此外,EMC的研究和应用还可以提高产品的市场竞争力,因为在一些行业中,产品的EMC性能已成为产品上市和销售的必要条件。
综上所述,EMC是一个重要的工程学科,它关注电子设备和系统之间的电磁兼容性,以确保设备和系统的正常工作并减少电磁干扰。
通过电磁兼容性测试、干扰源的识别和评估、电磁屏蔽技术和电磁兼容性设计等方法,EMC可以提高电子设备和系统的可靠性和稳定性,降低产品的故障率和维修成本,提高产品的市场竞争力。
EMC基础培训资料一、什么是 EMCEMC 即电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility),指的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受的电磁骚扰的能力。
简单来说,就是电子设备在运行过程中,既不会受到外部电磁环境的干扰,也不会对外界产生过多的电磁干扰。
电磁兼容性包括两个方面:一方面是设备要有一定的抗干扰能力,能够在复杂的电磁环境中稳定运行;另一方面,设备自身产生的电磁辐射要控制在一定范围内,不能影响其他设备的正常工作。
二、EMC 问题的产生电子设备在工作时,会通过电路中的电流变化产生电磁波。
当多个设备同时工作时,这些电磁波就可能相互干扰。
例如,手机在通话时会发出电磁波,如果附近的电子设备对这种电磁波过于敏感,就可能出现工作异常。
同时,外部的电磁环境,如雷电、电力系统的电磁辐射等,也可能对电子设备造成干扰。
三、EMC 标准与规范为了确保电子设备的电磁兼容性,各国和国际组织都制定了相应的标准和规范。
这些标准规定了电子设备在不同频段内允许产生和承受的电磁干扰水平。
常见的 EMC 标准包括国际电工委员会(IEC)制定的标准,以及各个国家和地区自己制定的标准,如我国的 GB 标准。
企业在生产电子设备时,必须按照相关标准进行设计和测试,以确保产品能够通过 EMC 认证,进入市场销售。
四、EMC 测试项目EMC 测试主要包括两个方面:电磁干扰(EMI)测试和电磁抗扰度(EMS)测试。
电磁干扰测试是测量电子设备向外发射的电磁能量,常见的测试项目有:1、传导干扰测试:检测设备通过电源线、信号线等导体向外传播的干扰。
2、辐射干扰测试:测量设备通过空间向外辐射的电磁波。
电磁抗扰度测试是评估电子设备在受到外部电磁干扰时的工作性能,常见的测试项目有:1、静电放电抗扰度测试:模拟人体静电放电对设备的影响。
2、射频电磁场辐射抗扰度测试:考察设备在射频电磁场中的抗干扰能力。
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。
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。
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。
2. 电磁兼容测试标准GB 4343.1 /EN55014/CISPR 14-1 家用电器、电动工具和类似具的电磁兼容要求GB 9254/EN 55022/CISPR 22 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB 4824/EN 55011/CISPR 11 工业、科学和医疗射频设备电磁骚扰特性 限值和测量方法GB/T 17626.2/EN61000-4-2 ESD(Electrostaticdischarge)/静电抗扰试验GB/T 17626.3/EN61000-4-3 RS(RadiatedSusceptibility)/射频电磁场辐射抗扰试验GB/T 17626.4/EN61000-4-4 EFT/Burst(Electricalfasttransient)/电快速瞬变脉冲群抗扰试验GB/T 17626.5/EN61000-4-5 Surge/(冲击)浪涌抗扰试验GB/T 17626.6/EN61000-4-6 CS(ConductedSusceptibility)/射频场感应的传导骚扰抗扰试验GB/T 17626.8/EN61000-4-8 PFMF(Powerfrequencymagneticfield)/电源频率磁场抗扰试验GB/T 17626.11/EN61000-4-11 PQF(Voltagedips,interruptionandvariation)/电压瞬变抗扰试验GBT 18029.21-2012 轮椅车 第21部分电动轮椅车、电动代步车和电池充电器的电磁兼容性要求和测试方法GBT 24338.5-2009 轨道交通 电磁兼容 第4部分:信号和通信设备的发射与抗扰YY 0505-2012 医用电气设备 第1-2部分 安全通用要求并列标准 电磁兼容要求和试验FCC PART 15/FCC PART 18 美国无线电电磁兼容测试要求。
EMC基础知识分享目录1、 EMC基本概念2、EMC标准化组织3、 EMC标准介绍4、EMI测试项目介绍E M C基本概念电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility)的定义是指:设备或系统在所处的电磁环境中能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。
其中EMC包含EMI(电磁干扰度)和EMS(电磁抗干扰度)两个部分,EMI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;EMS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。
因此,根据定义。
E M C标准化组织IEC:国际电工委员会,成立于1906年,它是世界上成立最早的国际性电工标准化机构,负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。
CISPR:国际无线电干扰特别委员会,负责>9KHz所有类型电器的EMI无线电信号保护测试标准规范的编写。
TC77:第77技术委员会,整个频率范围内的抗扰度,低频范围内(<9KHz)的发射,以及CISPR不涉及的骚扰现象;负责制定基本文件即IEC61000系列标准。
其中IEC61000-4系列标准是目前国际上比较完整和系统的抗扰度基础标准。
CENELEL:欧洲电工标准化委员会,制定统一的欧洲电工标准(EN标准),实行电工产品的合格认证制度。
SAC: 中国国家标准化管理委员会,制定我国的标准化制度E M C标准介绍电磁兼容标准分为基础标准、通用标准、产品类标准。
1、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。
2、产品类标准:针对某种产品系列的EMC测试标准。
往往引用基础标准,但根据产品的特殊性提出更详细的规定。
3、通用标准:按照设备使用环境划分的,当产品没有特定的产品类标准可以遵循时,使用通用标准来进行EMC测试。
EM C 常用标准对照表E M I测试项目介绍1、EMI测试设备的分组和分类2、传导骚扰(CE)①测试简介:传导干扰是用来衡量电子产品在运行过程中对整个电网发送电子干扰信号大小的一个概念。
一、EMC的定义EMC即电磁兼容,EMC是英文Electromagnetic Compatibility的缩写在我们生活、工作的环境中,时时刻刻都存在着各种各样的电磁能量,这些电磁能量可能会使电子设备的运行产生不应有的响应我们把电磁能量对电子设备的这种影响称之为电磁干扰电磁兼容就是研究电磁干扰的一门技术,对电磁兼容通俗的解释是:这种技术的目的在于,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,也不会给环境以这种影响换句话说,就是它不会因为周边的电磁环境而导致性能降低、功能丧失或损坏,也不会在周边环境中产生过量的电磁能量,以致影响周边设备的正常工作电磁兼容是电子产品的一个很重要的性能,电磁兼容问题既可能存在系统之间,也可能存在系统的内部从上面的定义可看出EMC包含了以下三个方面的含义:1、EMI电磁干扰:即处在一定环境中设备或系统,在正常运行时,不应产生超过相应标准所要求的电磁能量;2、EMS电磁敏感度:即处在一定环境中设备或系统,在正常运行时,设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰,或者说设备或系统对于一定范围内的电磁能量不敏感,能按照设计性能保持正常的运行;3、电磁环境:即系统或设备的工作环境即使相同种类的设备也可能运用在不同的电磁环境中,对于应用在不同环境中的设备,对它们的电磁兼容要求也可能不是一样的离开了具体的电磁环境,谈电磁兼容没有什么实际意义二、产品的EMC目标1、EMC标准EMC标准通常可分为四大类:(1)基础标准:对EMC术语的定义,对EMC现象、环境、测试方法、试验仪器和基本试验装置的说明例如:IEC50(161)电磁兼容术语CISPR16无线电干扰和抗扰度测试IEC1000-4基础性电磁兼容性试验和测试技术(2)通用标准:给定环境的所有产品的标准例如:IEC1000-6-1 通用EMS标准--住宅、商业和轻工业环境IEC1000-6-2 通用EMS标准--重工业环境IEC1000-6-3 通用EMI标准--住宅、商业和轻工业环境IEC1000-6-4 通用EMI标准--重工业环境(3)产品类别标准:指针对某一产品类别的标准(4)专用产品标准:某一专门的产品标准2、产品的EMC目标包括以下三个方面的内容:-使产品满足相应EMC标准的要求;-使产品满足实际电磁环境的需求;-设备或系统内部的EMC要求3、通讯类的产品,其EMC性能要求具体如下:⑴、传导发射AC电源线传导发射的要求请参见下表:频率范围平均值检波(dBmV)准峰值检波(dBmV)0.15~0.5MHz 56-46(随对数坐标线性下降)66-56(随对数坐标线性下降)0.5~5MHz 46 565-30MHz 50 60DC电源线传导发射的要求请参见下表:频率范围平均值检波(dBmV)准峰值检波(dBmV)0.02~0.15MHZ --- 790.15~0.5MHZ 66 790.5~30MHZ 60 73要求:0.02~0.15MHZ采用50Ω/50uH+5Ω LISN0.15~30MHZ 采用50Ω/50uH LISN测试设置必须符合EN55022的要求任一频率点的发射水平超过规定的极限值均视为不合格⑵、AC电源谐波干扰测试频率范围50~2000HZ,测试方法及参数要求参见IEC1000-3-2⑶、AC电源电压波动测试方法和参数要求请参见IEC1000-3-3⑷、辐射干扰10m辐射发射的限制值如下表所示:频率范围限制值(准峰值)(dBmV /M)30~230MHZ 30>230~1000MHZ 37测试设置必须符合EN55022、ETS300 127[2]的要求任一频率点的发射水平超过规定的极限值均视为不合格⑸、ESD(静电放电)静电放电的测试指标请参见下表:放电方式试验水平性能等级Immunity Air ?KV BImmunity Contact ?KV BResistibility Air ?5KV RResistibility Contact ?KV R测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-2的要求对EUT施加上表中的干扰信号后,EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑹、EFT/B(快速瞬变脉冲串)EFT/B的测试指标请参见下表:Port 试验水平耦合方式性能等级信号线(不包括传送计费、计时及控制信息的信号线) ?KV 耦合钳 B其他信号线?KV 耦合钳 BAC/DC电源线?KV 耦合网络B注:上表中的量值高于欧洲标准的要求,是根据我们公司的实际情况提出来的测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-4的要求对EUT施加上表中的干扰信号后,EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑺、传导敏感度(CS)CS的测试指标请参见下表:Port 试验水平相关参数性能等级Signal、AC /DC 3V (非调制)0.15~80MHZ 80%调制源阻抗150Ω A注:1 对信号线、DC电源线,标准要求仅当线长可超过3m时测试2 对于应用在恶劣环境中的产品,要求在同等条件下,施加10V的干扰测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-6的要求对EUT施加上表中的干扰信号后,EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑻、辐射敏感度:(RS)RS的测试指标请参见下表:Port 试验水平相关参数性能等级Enclosure 3V/M 80~1000MHZ 80%调制A注:对于应用在恶劣环境中的产品,要求在同等条件下,施加10V /M的干扰测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-3的要求对EUT施加上表中的干扰信号后,EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑼、Surge(浪涌)Surge的测试指标请参见下表:Port 试验水平性能等级Immunity Outdoor Signal 1KV 10/700 BImmunity Indoor Singal 0.5KV 1.2/50(8/20) BImmunity AC(DC) Line-Line 1KV Line-Earth 2KV 1.2/50(8/20) BResistibility Outdoor Singal 4KV 10/700 RResistibility AC(DC) Line-Line 2KV Line-Earth 4KV 1.2/50(8/20) R注:1 标准未要求测试DC电源,对DC电源的要求是根据公司产品的实际情况确定的2 对于室内信号线,仅当其长度可能长于10m时才要求测试,耦合阻抗为42欧3 对室外线进行4KV试验时,要求提供保护装置4 对于室内信号线,根据实际情况可测试到1KV测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-5的要求对EUT施加上表中的干扰信号后,EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑽、DIP(电压跌落)DIP的测试指标请参见下表:Port 试验水平性能等级AC 70% 1000ms BAC 40% 200ms BAC 0% 10ms BAC 0% 5000ms CDC 0% 50ms CDC 40% 100ms C注:1 标准未要求测试DC电源电压跌落,此要求是根据公司产品的实际情况确定的2 公司产品的电源以DC电源为多,考虑到产品的实际使用情况,我们也要求在前一级电源,即AC电源口施加干扰测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-11的要求对EUT施加上表中的干扰信号后,EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑾、Power induction(电压感应)DIP的测试指标请参见下表:Port 试验水平性能等级Out door Signal Line 300V 50HZ 200ms R测试布置及测试方法必须符合标准K.20的要求对EUT施加上表中的干扰信号后,EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑿、工频磁场敏感度(MS)标准未对磁场敏感度提要求,但如果产品中使用了磁敏感元件则必须预先提出,根据实际情况,我们再提出具体的测试指标工频磁场敏感度的测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-8的要求关于上述表格中性能等级的说明:A级:EUT在试验中,试验后始终正常地工作,没有出现超过产品说明书允许限度的性能降低B级:EUT在试验中出现了超过产品说明书允许限度的性能降低,但没有出现存储数据丢失和EUT工作状态发生改变的现象试验后,EUT立即自动恢复正常C级:在试验中,EUT出现临时的功能丢失,但不存在EUT物理损坏和系统软件损坏的现象试验后,EUT需要经过人工操作,能恢复正常工作R级:试验后,设备没有出现损坏或故障(如软件损坏或保护装置的误动作)现象外部干扰信号引起保险丝以及其他保护装置的损坏是允许的,在替换保护装置,重新设置运行参数后,设备能正常运行注:1 上述的要求主要根据欧标提出三、电磁干扰三要素1、干扰源2、耦合途径3、敏感(接收)装置它们之间的关系如下图所示:三个要素缺一不可,少一个就构不成电磁兼容问题,所以要解决电磁兼容问题首先就要从这三个要素着手我们注意到,耦合途径在这三个要素中处于关键的位置对于一个具体的产品,耦合途径往往既是EMI信号的耦合途径,又是EMS信号的耦合途径所以耦合途径对于电磁兼容问题有着更重要的意义四、耦合机制及相应的对策措施简介耦合机制可分为两大类:-传导-非传导传导耦合有两种模式:-直接传导-公共阻抗,例如可通过公共地阻抗进入到线路非传导耦合有三种模式:-电场电场的定义:电场的耦合模型如下图所示:从等效电路可以算出耦合的干扰电压:VS由此式可得干扰电压和信号频率的关系图:从图可可知,在低频时耦合的干扰信号较少我们将模型再度简化:其中:图示是两根导线产生的串音干扰的示意图:由上我们可以找到抑制电场耦合的方法:-尽可能使导线间的分布电容降低:●使导线间的距离拉大;●因为分布电容与导线的长度成正比,所以要尽可能缩短导线的长度;●导体下增加一块接地平面可减小导线间的分布电容;-隔离的方法图示中的隔离地线的长度必须短于信号频率的波长-降低dv/dt例如使用沿时间较长的器件;-可能的情况下降低负载阻抗;-增加旁路电容-屏蔽-磁场磁场的产生:H=I/2лr当变化的磁力线穿过一个闭合回路,在此回路中会产生一感应电压(适用于低频的情况:所有的尺寸都比k小)其中:为环路垂直矢量A为回路面积B为变化的磁通量B0为磁通密度的峰值q为磁通与环路垂直矢量的夹角两根导线之间的磁场耦合通常由下式决定:其中:M是互感互感M跟导线的长度、形状以及离地平面的高度等因素有关,例:地平面上两圆导线间的互感由下式决定:其中:h为平行导线到地的距离D为两导线间的距离,且大于导线直径a为常数从上面的分析,我们可以得出减少磁场耦合的方法:-减少路所涵盖的面积-使回路和干扰源的距离尽可能远-使回路方向与磁场方向平行-降低磁场干扰源的强度-减小回路间的互感:•两导线的间距拉大;•缩短导线的长度;•使导线尽可能接近地平面;•使各自磁场方向相互垂直,如下图所示:-屏蔽-混合形式(电场、磁场同时作用或电磁场)在低频的条件下,可以将混合的模型理解为电场和磁场的叠加在高频的条件下,应采用传输线的理论进行分析,也就是将每一条耦合线路用电容、电感元件来替代注:可通过比较耦合线路的长度和线路上信号的波长来区分高低频在实际的电路中,往往是电场耦合与磁场耦合同时存在,我们可通过接收电路阻抗来判断那一种耦合方式占优势:--当接收电路为高阻抗时,电场耦合占优势;--当接收电路为低阻抗时,磁场耦合占优势当然也有可能这两种耦合形式均不占优势或者是没有那一种耦合形式占明显的优势对于传导类耦合机制的对策措施:-滤波滤波电路有多种形式,有单元件滤波、组合电路滤波也有其他的分法,但这些都不重要,关键在于具体电路的需要-隔离在数字或模拟电路中可以利用变压器、光隔离器件等来减少电磁干扰的传播使用时的限制因素是他们的输入输出容抗(通常是在pF范围内),该阻抗允许高频噪声旁路光隔离器-衰减在抑制干扰源等方面有着重要的作用抑制非传导类干扰的一些共性的对策措施:-降低(干扰信号的)发射和接收天线的灵敏度-拉开发射和接收天线间的距离-屏蔽五、解决EMC问题的时机、过程以及方法1、时机解决产品EMC问题的容易程度与解决问题的成本存在这样的关系:所以从设计阶段开始考虑EMC问题,成本最低,也最容易2、过程A、论证阶段:B、方案阶段C、工程研制阶段,即实现产品EMC性能的全过程,必要时需要进行一些模拟试验D、定型阶段:完成对产品的EMC性能鉴定,形成相关文件E、生产阶段:强调生产的过程与工艺要保证产品的EMC性能3、解决方法(1)确认干扰源,并确定其干扰的量级;(2)确认敏感(接收)装置,对敏感电路进行识别和等级划分;(3)确认耦合机制;(4)问题的解决;(5)用实验确认结果六、解决EMC问题所涉及的技术简介1、滤波⑴共模干扰、差模干扰的概念:差模:例:电源的火线与中线之间的干扰共模:例:火线和中线与地之间的干扰共模干扰在转换成差模干扰后才会对电子线路构成影响⑵典型的电源滤波电路:其中共模线圈、CY1、CY2是针对共模干扰,差模线圈、CX是针对差模干扰⑶注意事项:•滤波器应放在干扰信号的入口处或敏感元件旁电源滤波器应放在机体入口处;•滤波器的输入、输出线禁止捆扎在一起,也禁止就近平行走线;•滤波器外壳必须良好接地,接地线尽量短,最好外壳紧贴在金属机壳上;•对信号线而言,滤波的方法必须能保证信号的完整性;•滤波元件的选择必须有针对性;•滤波方法必须与线路、结构相容,必须容易实现且很好地重复;•滤波必须完全彻底;•防止由滤波元器件构成意外振荡;•滤波要有层次一个系统不仅系统的对外接口要采取滤波措施,而且系统内各分系统(装置)间也要采取相应的滤波措施•必须正确地放置滤波元器件。
科学公正服务价值电磁兼容基础朱文立E-Mail: gzzwl-1@2/66电磁兼容基础00:15一电磁兼容基础课程内容1.电磁兼容概述1.1 电磁兼容的定义1.2 电磁兼容的研究领域1.3 实施电磁兼容的目的2.电磁兼容理论基础2.1 基本名词术语2.2 电磁兼容测试中常用单位2.3 电磁干扰形成的三要素2.4 电磁信号及其特性3.电磁兼容测量3.1 电磁兼容标准及其分类3.2 几个重要电磁兼容标准对照表3.3 常用电磁兼容测量项目4.电磁兼容设计基础4.1 电磁兼容设计方法4.2 电磁兼容设计的费效比4.3 电磁兼容设计一般要求4.4 电磁兼容控制策略与控制技术4.5 电磁兼容性补救措施3/66电磁兼容基础00:151.电磁兼容概述1.1 电磁兼容的定义国家标准GB/T 4365-2003《电工术语电磁兼容》:“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受的电磁骚扰的能力。
”EMC=EMI+EMS4/66•设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态(EMC )。
包括以下两个方面:•a )设备、分系统、系统在预定的电磁环境中运行时,可按规定的安全裕度实现设计的工作性能、且不因电磁干扰而受损或产生不可接受的降级(EMS>LS );•b )设备、分系统、系统在预定的电磁环境中正常地工作且不会给环境(或其他设备)带来不可接受电磁干扰(EMI<LI )。
GJB 72A-2002•“电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下,各种用电设备(分系统、系统,广义的还包括生物体)可以共存并不致引起降级的一门科学。
特色定义•在共同的电磁环境中,任何设备、分系统、系统都应该不受干扰并且不干扰其他设备。
电磁兼容要求电磁兼容基础00:155/66电磁兼容基础00:15电磁环境要素时间空间频谱构成要素—电磁环境组成要素电磁环境是由空间、时间、频谱三个要素组成的。
要解决电磁兼容问题,离不开空间、时间、频谱这三要素。
这也就是我们说的电磁环境。
6/661.2 电磁兼容的研究领域电磁兼容基础00:15骚扰源特性的研究敏感设备抗干扰性能研究电磁骚扰的传播特性研究123☐电磁骚扰产生的机理,☐频域与时域的特性,☐表征其特性的主要参数,☐抑制其发射强度的方法等等。
☐在电磁兼容领域中,被干扰的设备或可能受电磁骚扰影响的设备称为敏感设备,或者在系统分析中称为骚扰接收器。
如何提高敏感设备的抗干扰性能,是电磁兼容领域中的研究问题之一。
☐研究电磁骚扰如何从骚扰源传播到敏感设备上去,包括辐射与传导。
☐电磁兼容领域中传播特性研究的特点:☐源的非理想化(源的频域、时域特性的复杂性以及源的几何参数的复杂性)☐宽的频率范围。
电磁兼容涉及的问题可以归结为五大方面:7/66电磁兼容基础00:15电磁兼容测量技术研究系统内与系统间的电磁兼容性研究45☐包括测量设备、测量方法、数据处理方法以及测量结果的评价等等。
☐由于电磁兼容问题的复杂性,理论上的结果往往与实际相距较远,因而使得电磁兼容测量显得更为重要。
☐由于电磁骚扰源在频域与时域特性的复杂性,为了各个国家、各个实验室测量结果之间的可比性,必须详细规定测量仪器的各方面指标,并且各个国家的仪器指标应该严格地相同。
☐标准中采用的表征电磁噪声的参数(例如:峰值、准峰值、有效值、平均值)都是用等效于某一个特定参数的正弦信号定标的。
亦即:测量得到的电磁噪声电平是等效于某个正弦信号的电平。
☐在一个系统之内或系统之间,EMC问题往往要复杂得多:☐干扰源可能同时也是敏感设备;☐传播的途径往往是多通道的;☐干扰源与敏感设备不只一个等等。
⏹这就需要我们对系统内的或系统间的电磁兼容问题进行分析与预测。
☐产品设计者更多的关注点在系统内的电磁兼容问题的解决;☐检测实验室的工程师更多关注点在系统间的电磁兼容问题。
8/66电磁兼容基础00:15 1.3实施电磁兼容的目的1.3.1电磁干扰及其危害在电磁环境中,电磁干扰造成的危害是各种各样的,可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。
9/66电磁兼容基础00:15⏹一些电磁干扰可能造成的危害:①干扰电视的收看、广播收音机的收听。
②在数字系统与数据传输过程中数据的丢失。
③在设备、分系统或系统级正常工作的破坏。
④医疗电子设备(例如医疗监护仪、心电起搏器等)的工作失常。
⑤自动化微处理器控制系统(例如:汽车的刹车系统、防撞气囊保护系统)的工作失控。
⑥导航系统的工作失常。
⑦起爆装置的无意爆炸。
⑧工业过程控制功能(例如:石油或化工)的失效。
除此之外,强电场还会对生物体造成影响。
⏹由此可见,电磁环境的恶化,会导致多方面的后果。
⏹开展电磁兼容研究,加强电磁兼容管理,降低电磁骚扰,避免电磁干扰,是当务之急。
10/66电磁兼容基础00:151.3.2 国家标准及国际标准的要求⏹由于电子设备的发展及广泛应用,造成了复杂的电磁环境,干扰日益严重。
这就促使电磁兼容(Electromagnetic Compatibility 简称为EMC )技术的出现并迅速发展起来。
⏹相应的国家及国际标准出台则使对电磁兼容管理提高到法律的高度,从而进一步地促进了电磁兼容的发展。
⏹现在各国家、军队部门以及世界组织均成立了相应的管理组织或部门,出台了许多有关标准、规定和措施。
例如欧洲的CE 指令、美国的FCC 联邦法规都有相应的电磁兼容要求。
⏹我们国家对产品的电磁兼容性能也制订了一系列强制性或推荐性标准,并通过市场监督抽查和国家强制性产品认证(即3C 认证)等措施来保证市场销售的产品的电磁兼容符合性。
因此,产品的电磁兼容符合性是国家标准及国际标准的要求。
11/66电磁兼容基础00:152.电磁兼容理论基础2.1 基本名词术语(电磁)发射(electromagnetic )emission “从源向外发出电磁能的现象。
”电磁兼容中的发射既包含传导发射,也包括辐射发射。
电磁骚扰electromagnetic disturbance “任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。
电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。
”电磁骚扰还包括了无用信号。
电磁干扰electromagnetic interference“电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
”(性能)降低degradation (of Performance )“装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。
”此种非期望偏离(指向坏的方向偏离)并不意味着一定会被使用者觉察,但也应视为性能降低。
由以上两个术语可见:电磁骚扰仅仅是电磁现象,即指客观存在的一种物理现象,它可能引起降级或损害,但不一定已经形成后果。
而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。
12/66电磁兼容基础00:15电磁环境electromagnetic environment“存在于给定场所的所有电磁现象的总和。
”“给定场所”即“空间”;“所有电磁现象”包括全部“时间”与全部“频谱”。
电磁噪声electromagneticnoise “一种明显不传送信息的时变电磁现象,它可能与有用信号叠加或组合。
”一般认为无线电频率从10kHz 开始向上。
而“电磁”现象则包括所有的频率,除无线电频率外,还包括所有的低频(包括直流)电磁现象。
无用信号unwanted signal “可能损害有用信号接收的信号。
”干扰信号interfering signal“损害有用信号接收的信号”。
比较以上两条术语可见:差别仅在于无用信号是“可能损害…”,而干扰信号是“损害…”。
表明无用信号在某些条件下还是有用的无害的;而干扰信号任何情况下都是有害的。
13/66电磁兼容基础00:15(对骚扰的)抗扰度immunity (to a disturbance )“装置、设备或系统面临电磁骚扰下降低运行性能的能力。
”(电磁)敏感性(electromagnetic )susceptibility—EMS“在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。
注:敏感性高,抗扰度低。
”骚扰限值(允许值)limit of disturbance “对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平。
”(来自骚扰源的)发射限值emission limit (from a disturb source)“规定电磁骚扰源的最大发射电平。
”抗扰度与敏感性都反映的是装置、设备或系统的抗干扰的能力,仅仅是从不同的角度而言。
在国际与国内,军用标准体系常用敏感性这一术语;而民用标准体系惯用抗扰度一词。
发射裕量emission margin“装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。
”14/66电磁兼容基础00:15(时变量的)电平level (of time varyingquantity )“用规定方式在规定时间间隔内求得的诸如功率或场参数等时变量的平均值或加权值。
”(骚扰源的)发射电平emission level (of a disturbance source)“用规定的方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平。
”(电磁)兼容电平(electromagnetic) compatibility level “预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最大电磁骚扰电平。
”注:实际上磁兼容电平并非绝对最大值,而可能以小概率超出。
抗扰度电平immunity level“将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。
”抗扰度限值immunity limit“规定的最小抗扰度电平。
”也就是说:超过此电平,该装置、设备或系统就会出现性能降低。
而敏感性电平,是指刚刚开始出现性能降低的电平。
所以对某一装置、设备或系统而言,扰抗度电平与敏感性电平是同一个数值。
15/66电磁兼容基础00:15抗扰度裕量immunity margin “装置、设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。
”(电磁)兼容裕量(electromagnetic) compatibility margin “装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值。
”骚扰抑制disturbance suppression “削弱或消除电磁骚扰的措施。
”骚扰抑制是加于电磁发射器(源)上的措施。
干扰抑制interference suppression“削弱或消除电磁干扰的措施。
”干扰抑制是加于敏感设备(被干扰对象)上的措施。
内部抗扰度internal immunity 装置、设备或系统在其常规输入端或天线处存在电磁骚扰时能正常工作而无性能降低的能力。
外部抗扰度external immunity装置、设备或系统在电磁骚扰经由除常规输入端或天线以外的途径侵入情况下,能正常工作无性能降低的能力。