电磁兼容及系统整机测试技术
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电磁兼容测试技术发展展望
电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指电子、电气设备
共处一个环境中能互不干扰、兼容工作的能力,对于一个设备,既要求它不产生
过大的干扰使其他设备工作失常,也要求它具有一定的抗干扰能力,以保证在其
他设备发出的干扰环境下能正常工作。
为了获得一个产品(设备、系统)优良的EMC,国内外EMC业界主要从以下
四个方面努力。
预测产品可能存在的EMC问题,它包括电磁干扰(Electromagnetic
Interference,EMI)特性、干扰耦合路径特性、受试设备的电磁敏感度
(Electromagnetic Susceptibility,EMS)特性的物理模拟预测与数学模拟预
测,近年来出现的EMC仿真也是指这方面的相同内容;
优化产品的EMC设计,采用有效的EMI控制技术,如屏蔽、滤波、接地、去
耦等;
制定合理的EMC标准,建立贯彻标准的质保体系;
研究科学可行的EMC测试与实验技术,包括测试方法与测试设备。
这四个方面是相互关联的,正确的EMC测试是验证EMC预测的准确性必不可
少的手段,EMC测试与实验是评价产品EMC设计优劣的准尺,是评定EMI控制措
施效果的裁判,EMC测试更是EMC标准的孪生兄弟,EMC标准要靠测试来贯彻执
行,EMC测试则以标准为准绳。正是由于EMC测试在提高产品EMC中如此重要,
世界各国都在EMC测试上投入了巨大的人力和资金。
一个现代电子和电气产品(设备、系统)的电磁兼容性对保证产品正常功能
的发挥起着至关重要的作用,这已是国内外业界公认的事实,因此,美国、欧盟
等都制定了一系列EMC标准与规范,例如IEC/CISPR系列标准、ANSI标准和
MIL-STD系列美军标等。我国也制定了与国际接轨的EMC国军标(GJB)和国标
(GB),并在2001年5月1日颁布了第一批产品强制认证(3C认证)的清单,
共有19类132种。也就是说,一个产品的电磁兼容特性今后不是仅为该产品增
工业技术 2015年第17期l科技创新与应用 电磁兼容及其防护与检测技术 陈国磊 (凯迈(洛阳)测控有限公司,河南洛阳471003) 摘要:电磁兼容已经成为人们生活息息相关和普遍关注的问题,文章主要概述了电磁兼容的检测技术与其防护相关的研究进 展。 ’ 关键词:电磁兼容;电磁兼容防护;电磁兼容检测 引言 随着国民经济的不断发展和人们生活水平的不断提高,越来越 多的电气设备和电子产品融入到人们的日常生活当中,人们生存空 间中存在的电磁能量也在不断的增加,电磁对于人们的生产和生活 的影响也越来越大。如果在这样复杂的电磁环境中,保证生产的各 种设备之间的正常运行和恶劣的电磁环境对人们生活的影响,成了 现代社会亟待解决的问题。 电磁兼容性(EMC)是评价各类设备和系统在指定的电磁环境 中,不会受到恶劣的电磁环境的影响而失效不能正常工作,或者设 备和系统的整体功能是否下降的指标。其要求设备或系统,在恶劣 的电磁环境中,不管是传导电磁还是辐射电磁,都不会使其对周边 的环境才是不良影响,或者影响设备或系统本身的性能。而另一个 指标电磁敏感度,则是衡量设备或系统本身对环境或其他设备造成 的电磁干扰程度。 1电磁兼容检测技术 对于设备的电磁兼容测试,主要包括设备的辐射发射值、辐射 敏感度和屏蔽效能测试。其中辐射发射值其测试的目的是测试设备 对环境在全频段的电磁干扰。辐射敏感度则是测试设备受环境电磁 干扰的抗扰度测试。屏蔽效能测试时阻断干扰耦合通道的能力测 试。此三项测试也符合了电磁干扰的三大要素的要求,电磁干扰对 环境或设备造成影响需要电磁干扰源、电磁干扰接收装置和电磁耦 合通道。 1.1电磁兼容测试仪器 电磁兼容检测的核心仪器为频谱分析仪,该设备能够自动检测 电磁兼容的相关的参数,并快捷、准确的通过图表的方式显示。为了 全方位的对设备中的各个部件、PCB板和电缆进行全方位的电磁兼 容检测。则需要使用新型的电磁兼容扫描仪,并结合频谱分析仪;便 能够实现电磁兼容检测的可视化。电磁兼容检测的其他设备还包括 干扰发射器、干扰接收机和天线等附件。 1.2电磁兼容测试场地 不同的电磁环境对于电磁兼容检测的结果是截然不同的,主要 是因为不同的测试场地对于电磁波的反射、折射率是不同的,因此 导致叠加的电磁场场强也不同。电磁兼容的测试场所主要有:开阔 试验场、屏蔽室、电波暗室等。 (1)开阔试验场。其场地设计为以椭圆形状,且场地周围无反射 物,地表铺设平坦且电导率均匀的金属接地板。将被测设备与接收 天线分布置于椭圆的焦点位置。其主要测试对象为大型的机电设 备,测试的频率范围为30—1000MHz。 (2)屏蔽室。该场地的墙体和天花板均使用金属网格或者金属 板拼接成六面体形状。这样的屏蔽室是相当于法拉第电笼,不会受 到外界电磁的干扰,同时在屏蔽室内进行电磁辐射场大的设备测试 也不会对周边的环境造成影响。缺点是在一定的电磁频率内会使屏 蔽室产生谐振,此时的屏蔽效果将会大大降低。 (3)电波暗室。电波暗室能够模拟无反射的电磁环境,通过在电 波暗室内各个墙体上安装电波吸收材料,能够吸收任何入射到墙体 上的电磁波,消除反射电磁对测试的影响。虽然造价相对较高,但是 其内部无反射电磁波,更不存在电磁污染,因此是电磁兼容测试的 理想场地。 1.3电磁兼容测试方法 对于电磁兼容的测试方法,其主要分为三种测试方式:直接测 试、替代测试和自动测试。 (1)直接测试。直接测试需要按照电磁兼容测试的标准的要求 对设备进行测试,不管是实验室的场地配置要求还是设备运行的状 态要求都应符合电磁兼容测试标准,其测试结果相对精确,但是其 对测试场地和测试仪器设备的要求较高,费用较大。 (2)替代测试。由于直接测试的方式,对于测试场地和测试仪器 设备的要求过高,费用较大,一般的生产企业不能负担。替代测试是 指在测试结果有一定的可比性的条件下,采用替代场地和替代测试 仪器对设备进场电磁兼容测试的过程,此类方法可以降低测试成 本,但是其测试结果存在一定误差和对比,且测试的范围较窄。 (3)自动测试法。自动测试法,是指在同等的电磁环境下,在设 备的输入端和输出端分别设备相应的电磁噪声发生器和电磁噪声 测量仪。由于是处于同等的电磁环境中,因此电磁噪声发生器和电 磁噪声测量仪可以相互校准。使得测试设备在电磁噪声测量仪上得 到的结果相当于背景无电磁干扰的环境之中。这种电磁兼容检测方 式虽然简单且准确,但是能够测试的电磁兼容项目相对有限。 2电磁兼容的防护 根据电磁干扰形成的三要素,要对电磁干扰进行防护必须通过 屏蔽、滤波、接地、隔离等措施才能有效的杜绝电磁干扰。从干扰源 处控制干扰的产生是治本的方式,降低干扰源电磁发射可以通过研 究降低电磁噪声幅值的技术和通过屏蔽干扰源、对干扰源进行滤波 和接地处理等。屏蔽是指通过运用各类的导电材料将干扰源与外界 隔离开,在干扰源上形成法拉第电笼,从而杜绝干扰源对外界造成 电磁干扰。滤波是指通过在干扰源的输出端设置滤波器,迫使干扰 源的电磁噪声通过低阻的滤波通道,从而减少干扰源对外界的电磁 干扰。线路接地的主要目的为了泄放电荷或建立电路基准电平而设 置的导线连接。 3结束语 由于电气、电子设备的普遍使用,电磁干扰也普遍的存在于人 们的生产和生活中,电磁干扰的检测与抑制问题也越来越得到人们 的关注。电磁兼容的检测必须严格的按照电磁兼容检测的标准和规 范进行测试,并且要求被测设备的相关参数不得超出,电磁兼容检 测标准所设定的阈值。电磁兼容检测的过程复杂且测试的项目也较 多,测试结果也受测试者的经验和实验室的技术水平限制,因此其 多次多人的测试结果并不理想。因此亟需建立自动的电磁兼容检测 系统和研究更加科学的测试手段。同时电磁干扰的防护也不容忽 视,做到杜绝与源头,改善人们生产、生活的电磁环境。 参考文献 [1]周香.混波室设计及其在电磁兼容测试中的应用【D].南京:东南大 学,2005. [2】陈淑凤,马蔚宇,马晓庆.电磁兼容试验技术[M].北京:北京邮电大 学出版社。2001. [3】韩智,傅士冀,傅军,等.电磁兼容抗扰度试验及作用[J]_湖北电力 2002,26(5):11-12. 『4]杨克俊.电磁兼容原理与设计技术【M].北京:人民邮电出版社, 2004. [5]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计理论与实践[M].北京:电子工 业出版社.2009. 作者简介:陈国磊(1978,11一),男,河南南阳人,汉,本科,助理 工程师,研究方向:电气。 —.97—
emc电磁兼容设计与测试案例分析
电磁兼容性(EMC)设计和测试案例分析是指在设计、制造和入网系统产品时,使用规范和测试方法,检测出其EMC行为。本文将介绍用于EMC设计和测试的常用方法和技术,以及常见的案例分析。
首先,要搞清楚EMC测试的目的。有两个主要的方面需要考虑:一是抑制电磁波的发射,以确保其周围环境或附近系统不受EMC污染;二是防止EMC干扰自身系统。为了做到这一点,需要考虑系统的整体结构,特别是各组件之间的共性与局部信号分布特性,以及由各组件信号导致的EMC干扰和故障影响。
其次是EMC设计方法。EMC设计流程主要包括总体设计、EMC抑制、EMC测试、仿真分析和调试调试等等。具体的步骤就是可用性分析、选择民用和兼容的电子元器件、排列电子元器件、降低EMC/EMI噪声源、分离电源和电路、抑制电缆电磁感应、引入EMI抑制组件、使用EMC封装等等。
最后是EMC测试案例分析。常见的EMC案例分析包括测试电源线的EMC性能、测试产品的电磁干扰抑制治理能力等。通常,测试主要通过发射测量等标准EMC测试方法来完成,以确定产品能够在EMC环境中正常运行,减少EMC/EMI干扰对其他系统的损害。
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.. .. .. GJBI51A-97标准 军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技术
目录
军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技术 ................................... 1
引 言.................................................................... 1
1 GJB151A一97标准简介 .................................................. 2
2 .军工电子设备的EMC特点和设计对策 ..................................... 3
2.1 电源和EMC的关系 ............................................... 3
2.2 机箱电磁屏蔽 ................................................... 4
2.3 电路设计中的EMC对策 ........................................... 4
2.4 注重接地质量 ................................................... 5
3 针对各项军标EMC试验的达标技术 ........................................ 5
3.1 传导发射类试验 ................................................. 5