浅谈电磁兼容技术

《工业控制计算机｝２０１３年第２６卷第８期　１Ｏ７　浅谈电磁兼容技术　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　王玉红　郑跃军　王　忍　王　刚　韩海亮　彭枭萌　（安徽继远电网技术有限责任公司，安徽合肥２３００８８）　

摘要　随着我国加入世贸组织，以及强制性产品认证制度的实施，国家标准组织将电气、电子设备电磁兼容技术提升到了一　个新的高度。从电磁兼容技术的电磁干扰和电磁敏感度两个方面，结合标准法规、测试设备、测试内容、测试报告、设计规避　措施等，逐步解析，使设计者在设计开发过程中注入ＥＭＣ设计理念，最终使设计的电气、电子产品在相应电磁环境条件下，　满足ＥＭＣ法规和标准规定的技术要求，不受干扰影响，能相互兼容、正常工作，以提升产品质量。　关键词：电磁兼容，电磁干扰，电磁敏感性，标准法规　’　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ａｎａｌｙｓｅ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｒＯｍ　ｅＩｅｃｔｒＯｍａｇｎｅｔｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏ—　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｔｗｏ　ａｓｐｅｃｔｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ．ｔｅｓｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｅｓｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｅｓｔ　ｒｅｐｏ￣，ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｖｏｉｄｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｒｅｓｏｌｖｅ，ｆｏｒｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ　ｅｍｂｅｄ　ｉｎｔｏ　ＥＭＣ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｒｕｎ－ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏ—　ｃｅｓｓ，ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｎｏｒｍａｌｌｙ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｍｅｅｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ．ＥＭＣ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｗｉｔｈｏｕｔ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ，ｎｏｒｍａｌ　ｗｏｒｋ．　

本文从ＥＭＣ技术内容、设计规避措施、测试判断几个方面　进行分析归纳，以提高设计水平，提升产品可靠性。　１　电磁兼容技术分类　电磁兼容ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）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　］。“不对该环境中任何事物构　成不能忍受的电磁骚扰的能力”指的是“电磁干扰”ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－　ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ），即电磁骚扰引起设备、传输通道或系统　性能的下降。电磁干扰又分为辐射骚扰ＲＥ（Ｒａｄｉａｔｅｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ）　和电源线信号线传导骚扰ＣＥ（Ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ）　卅；“在其　电磁环境中符合要求运行”指的是“电磁敏感性”ＥＭＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏ—　ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ），即在存在电磁骚扰情况下，装置、设　备或系统避免性能下降、抑制外界电磁干扰的能力。包括传导骚　扰抗扰度ＣＳ（Ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）、射频电磁场辐射抗　扰度ＲＳ（Ｒａｄｉａｔｅｄ　Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）、静电放电ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ—　ｓｔａｔｉｃ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）、电快速瞬变脉冲群Ｅ　－／Ｂ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｆａｓｔ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｂｕｒｓｔ）、浪涌抗扰度试验（ＳＵＲＧＥ）、电压跌落与中断　抗扰度（ＤＩＰ）、磁场抗扰度（ＭＳ）［５－７］等。　２电磁兼容测试　从电磁兼容的分类可以看出，电磁兼容测试包括ＥＭＩ测试　和ＥＭＳ测试，下文将分别从ＥＭＩ和ＥＭＳ的测试设备、测试项　目、测试方法、测试结果几个方面举例分析。　２．１测试设备　在对电子设备进行电磁兼容性能测试过程中，除需被试设　备（ＥＵＴ）、电源、负载模拟器、电源线、屏蔽线等辅助设备以外，　还需一些精密的信号发生器、测量设备，设备＿的名称和功能如表　１所示。　２．２测试项目　（１）ＥＭＩ测试项目　ＥＭｌ主要包括辐射骚扰（ＲＥ）和传导骚扰（ＣＥ）。辐射骚扰是　

表１　部分试验设备名称和功能表　分类　名称　设备功能　静电放电试验仪器　测试电气、电子设备遭受来自操作者和邻近物体静电放电干扰时的性能　传导千扰模拟器　通过导电介质把．个电网络ＬＩＩｆｉｌ＇￣Ｉｌｌｌ１个电网绍的设备　‘　

信　电快速瞬变脉冲群发生器　测试电快速瞬变脉冲群机扰度试验设备　模拟　信号发生器　产生各种频率、波形和输出电平电信号，提供测试信号源或激励源的设蔷　器与　功率放大器　在给定失真率条件下，以产　Ｅ最大功率输出以驱动某一负载的放大器　发生　控射天线　把线上传播的导行波变换成　尤界媒介中传播的电磁渡，或者进行相反的变换　嚣　连续渡发生器　激光器以连续方式而　足脉冲方式输出波自ｃＪ装置　电流变换器　一种铁心自冶无气隙的变压器　振荡渡发生器　提供持续振荡，不阿频率、不ｌ蒯波形的设备　波测量设备　对｝自波进行测试分析白ｑ设备　电磁ｆ扰自动测试采统　测量电磷丁扰的各种参数及波形分析　测量　电磁１　扰分析仪　对电磁干扰的幅度发生率和持续时间进彳亍自动分析　设备　频谱分析仪和扫描接收机　测盘并分析ｒ１８ＧＨｚ频率范围内的干扰　

峰值平均值有效值接收机　测量９ｋＨｚ　ｔＧＨｚ干扰电压的峰值、平均值、有效值　音频干扰电压衷　测量２０ｔｌｚ　２０ＭＩｚ音频磊统抑制噪声的能力　

指以无线电波形式发出的一定频率的电磁能量所引起的骚扰。　ＲＥ的测量可以在开阔场或暗室中，一般测试距离为１Ｏｍ或　３ｍ。测试时将ＥＵＴ置于转台上旋转，找出最大辐射点，辐射信　号由接收天线接收后，通过电缆传到室外的接收机。用到的测试　设备有测量接收机、接收天线、转台和天线塔等；传导骚扰一般　

表２不同产品ＥＭＩ测试项目分类　序号　测试项目　Ａｖ产品　ＩＴ产品　工／科／医　家电　灯具　ｌ　ＡＣ　√　√　√　√。　

传导骚扰电压（９ＫＨｚ＿＿３０　ｚ）　ｌ负载端　Ｉ信号端　

辐射场强（３０Ｍｔｚ—ＩＧＨｚ）　√　骚扰功率（３０ｔ，￣ｌｚ一３０＆＇￣Ｉｚ）　√　４　天线端子骚扰电压　谐波电流　√　√　电压波动和闪烁　√　７　射频输出端游泳信号干扰电压　Ｊ　低频磁场　√　９　高频磁场（ＩＧＨｚ以上）　ｌＯ　继续干扰　√　１１０　超声波测距语音提示系统的研究　式为１６位定时计数器模式。置　位总中断总允许位ＥＡ，即可以　进行键盘中断、超声接收中断。　然后进行测温、测距、显示、语音　播报，如此循环，主程序流程如　图５ａ所示。超声波发生子程序　产生一个超声波脉冲，为了避免　超声波从发射器直接传送到接　收器引起的直射波触发，需要延　时约０．１ｍｓ后，才打开外中断１　接收返回的超声波信号。由于采　用的是１１．０５９２ＭＨｚ的晶振，计　数器每加一个数约为１　ｓ，需要　一定修正计算　］。当主程序检测　到接收成功的标志位后，将计数　器Ｔ０中的数，按式Ｓ＝Ｖｘｔ／２计　算，即可得被测物体与测距仪之　间的距离。语音播报芯片　ＢＳＤ５０１５支持双线通讯方式　（类似Ｉ℃通讯ＳＬＡＶＥ方式），　分别为时钟线（ＣＬＫ）和数据线　ａ丰　序流　图　ｂ语爵捕报料序流　图　图５超声波测距语音提示系统　程序流程图　（ＤＡＴＡ）。一共发送１６ｂｉｔ，从高位先开始发送，５０１５支持．ＡＤ４　和．ＷＡＶ两种语音格式文件的播放。把所要播报的数据存入ＳＤ　卡中。语音文件的播放顺序以文件名的数字编号为准。如０００１．　ＡＤ４表示第一个文件，０００２．ＡＤ４即表示第２个文件，在编程时　直接调用芯片的发送函数。语音播报程序流程如图５ｂ所示。　３系统调试　根据系统电路图，制作电路板，搭建出了超声波测距语音提　示系统，如图６所示。经过调试，超声波接收稳定，干扰较小，系　统能够正常显示了所测的距离与实际温度，语音播报正常。超声　波发射和接收采用Ｏ１５的超声波换能器ＭＡ４０Ａ５（Ｓ发射）和　ＭＡ４０Ａ５（Ｒ接收），中心频率为４０ｋＨｚ，两换能器中心轴线平行　并相距４～８ｃｍ。　

图６超声波测距语音提示系统实物图　４结束语　

本文在分析了超声波测距原理的基础上，搭建出了超声波　测距语音提示系统实物，经验证该系统功能良好，经过系统扩展　和升级，可以应用到汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场　的物体位置的测量及远距离监测。　

参考文献　［１］张毅刚．单片机原理及应用［Ｍ］北京：高等教育出版社，２００８　［２］史晓华，杜新培．超声波测距系统［Ｊ］．科技广场，２００８，５（１）：５９—６１　［３］庞京玉，王骏．高精度超声波测距系统开发［Ｊ］．现代计算机（专业　版），２００９，５（３）：８－１３　［收稿日期：２０１３．４　３０］　

（上接第１Ｏ８页）　以最大限度降低阻抗；②尽量减少多电路公共地，公共地易使线　路上阻抗产生干扰电压，同时要避免形成不必要的地回路；③设　计时数字地与模拟地分开、大信号地与小信号地分开、直流地和　交流地分开；④接地母线中，尽量减少串联接头，并保证接触良　好；⑤允许的情况下，尽量使线路板座和电缆头近距离内连接，　以提升电磁兼容性；⑥安装在屏蔽内的设备接地时，应使其返回　导线也在屏蔽内。　３．３滤波　滤波器通常也称为滤波网络，是在频域上对磁噪声进行处　理，将不需要的那部分频谱滤掉，主要由集总或分布参数的电阻　器、电感器、电容器，或它们的某种组合所构成。这样的网络能使　某些频率成分易于通过（称为通带），而阻碍其它一些频率成分　的通过（称为阻带）。根据滤波器的工作原理不同，可分为反射式　滤波器和吸收式滤波器。反射式滤波器是通过把不需要的频率　成分的能量反射回信号源而达到抑制的目的，通常由电抗元件　（如电感器、电容器）组成。在滤波器的通带内提供低的串联阻抗　和高的并联阻抗，让有用信号顺利传输，而在阻带内对干扰信号　建立起高的串联阻抗和低的并联阻抗，阻碍其通过（将其反射回　去）；吸收式滤波器是由有耗元件构成，它通过吸收不需要的频　率成分的能量来达到抑制的目的。将这两种滤波器串联起来使　用，既能得到陡峭的频率特性，又有很高的阻带衰减，可以达到　更好的滤波效果。按滤波器频率特性（即通带和阻带的分布）可　分为四种：低通滤波器（ＬＰＦ）、高通滤波器（ＥＩＰＦ）、带通滤波器　（ＢＰＦ）、带阻滤波器（ＢＲＦ）。　

４结束语　‘　ＥＭＣ是电子电器产品开发过程的重点，也是难点，受篇幅　内容限制，本文电磁兼容技术还存在居多待完善之处：第一，要　综合考虑元器件的选型，为满足不同法规、不同领域（如军工、车　规、民用）、不同等级的产品要求，尽量使用低电平逻辑部件、低　速芯片、避免大功率可控硅、在电路设计中合理采用滤波、浪涌　阻尼电路等原则；第二，ＰＣＢ电路板分层设计，走线段、粗、直原　则，在成本、开发周期、技术可行性许可的情况下，尽量选用多层　板，将电源层、地线层、信号层分层合理布置，减少环路面积原　则；第三，电源系统滤波原则，在电源输入输出端尽量稳压、滤　波、隔离、屏蔽、过压反向电压保护等措施；第四，防雷电静电干　扰原则，对一些处在环境恶劣，可能受到雷电、强静电的设备需　采取预防措施。