电磁兼容知识点总结

第一篇：电磁兼容知识点总结

填空题

1、电磁干扰的危害主要体现在两个方面：a.电气、电子设备的相互影响；b.电磁污染对人体的影响

2、电磁兼容设计方法： a.问题解决法。问题解决法是先研制设备，然后针对调试中出现的电磁干扰的问题，采用各种电磁干扰抑制技术加以解决。

b.规范法。规范法是按颁布的电磁兼容性标准和规范进行设备或系统的设计制造。

c.系统法。系统法是利用计算机软件对某一特定系统的设计方案进行电磁兼容性分析和预测。

3、电磁干扰的三要素

1、形成电磁干扰的三个基本条件：骚扰源，对骚扰敏感的接收单元，把能量从骚扰源耦合到接收单元的传输通道，称为电磁干扰三要素。骚扰源——耦合通道——敏感单元

WCS

2、电路受干扰的程度可用公式描述

IS为电路受干扰的程度；W为骚扰源的强度；C为骚扰源通过某种路径到达被干扰处的耦合因素；I为被干扰电路的抗干扰性能。

4、屏蔽技术是利用屏蔽体阻断或减少电磁能量在空间传播的一种技术，是减少电磁发射和实现电磁骚扰防护的最基本，最重要的手段之一，采用屏蔽有两个目的，一是限制内部产生的辐射超出某一个区域，二是防止外来的辐射进入某一区域。

5、常用的电磁密封衬垫有1.金属丝网衬垫2.导电布衬垫3.导电橡胶4.指形簧片

6、电源线滤波器：作用主要是抑制设备的传导发射或提高对电网中骚扰的抗扰度，虽然同为抑制骚扰，但两者的方向不同，前者是防止骚扰从设备流入电网（称为电源EMI滤波器），后者是防止电网中的骚扰进入设备（称为电源滤波器）

6、干扰控制接地：1.浮地2.单点接地3.多点接地4.混合接地

8、电磁兼容性GB的定义：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。

9、电磁骚扰：可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可以是电磁噪声、无用信号或有用信号，也可以是传播媒介自身的变化。

10、电磁干扰：由电磁骚扰引起的设备、系统或传播通道的性能下降。电磁骚扰是指电磁能量的发射过程，后者则强调电磁骚扰造成的后果。

11、谐波电流的抑制方法

1、电流侧设置LC滤波器

2、采取有源功率因数校正

3、采用PWM整流器

4、多绕组变压器的多脉整流

简答题 1】、电磁兼容研究的内容主要包括：

1、电磁干扰特性及其传播机理。因此研究电磁干扰特性及其传播耦合理论是电磁兼容学科的基本任务之一。

2、电磁危害及电磁频谱管理。有效地管理、合理的利用电磁频谱是电磁兼容的一项必要内容

3、电磁干扰的工程分析方法及控制技术。因此，电磁兼容控制技术始终是电磁兼容学科中最活跃的课题

4、电磁兼容的设计方法。因此，费效比的综合考虑是电磁兼容设计中的一项重要内容。

5、电磁兼容性测量和试验技术。因此高精度的电磁发射及电磁敏感度自动测试系统的研制，开发及应用于工程实践，是电磁兼容学科研究的重要内容。

6、电磁兼容性标准和工程管理。电磁兼容性标准是电磁兼容设计和试验的依据。

7、电磁兼容分析和预测。电磁兼容分析和预测是合理的电磁兼容性设计的基础

8、电磁脉冲及其防护。因此电磁脉冲的干扰及其防护问题已经成为近年来电磁兼容学科的一个重要研究内容。2】、电磁兼容课程的特点：

1、电磁兼容以电磁理论为基础。因此电磁兼容原理是以电磁场理论为基础的

2、电磁兼容是一门综合性边缘学科。因此，掌握电磁兼容需要多学科知识基础。

3、电磁兼容实践性较强。因此，要掌握并灵活运用电磁兼容技术需要设计者不断地去实践，积累经验。

4、大量引用无线电技术的概念和术语。

5、计量单位的特殊性。电磁兼容工程中最常用的度量单位是分贝（dB）3】电磁骚扰的分类与传播方式

电磁骚扰一般可分为两大类：自然骚扰和人为骚扰，自然骚扰是指来源于自然现象而非人工装置产生的电磁骚扰，人为骚扰是来源于人工装置的电磁骚扰。电磁骚扰的传播方式：

1、传导耦合——是指一个电路中的骚扰电压或骚扰电流通过公共电路流通到另一个电路中的耦合方式；其特点是两个电路之间至少有两个电器连接节点

2、磁场耦合——是指一个回路中的骚扰电流通过连接磁通在另一个电路中感应电动势，以传播骚扰的耦合方式

3、电场耦合——是指一个电路中导体的骚扰电压通过与其临近的另一个电路中导体之间的相互电容耦合产生骚扰电流，以传播骚扰的耦合方式

4、辐射耦合——是指电磁骚扰在空间中以电磁波的形式传播，耦合至被干扰电路。

4】屏蔽体设计原则

1、明确电磁骚扰源及敏感单元

如果是屏蔽体外部电磁骚扰，则要了解设备的工作环境和可能的骚扰源及强度，找出设备内部易受干扰的电路及承受能力；如果是屏蔽体内部电磁场，则要判断主要的内部骚扰源及可能产生的辐射场强，了解设备的工作环境及其对设备辐射场强的限值要求；如果是屏蔽内部骚扰对设备本身的干扰，则找出内部骚扰源和被干扰电路

2、大致确定屏蔽体的屏蔽效能根据第一步已知的骚扰场强及防护要求，按式

E0SEE20lgESH0SEE20lgHS 或

计算屏蔽体应达到的屏蔽效能要求

3、确定屏蔽方式

根据产品的外观设计要求和要屏蔽的骚扰的磁场的性质及频率等，确定屏蔽方式、屏蔽体厚度等

4、进行屏蔽完整性设计 根据产品的功能设计要求，确定屏蔽体上必须的孔缝及电缆穿透等，并采取相应的技术措施以避免因屏蔽不完整而带来的屏蔽效果下降 5】屏蔽体上的孔缝对屏蔽效果的影响

1、对于抑制低频磁场的高导磁材料屏蔽体，由于开孔或开缝影响了沿磁力线方向的磁阻，使其增大，降低了对磁场的分流作用。

2、对于抑制高频磁场和电磁波的良导体屏蔽体，由于开孔或开缝影响了屏蔽体感应涡流的抑制作用，使得磁场和电磁波穿过孔缝进入屏蔽体内

3、对于抑制电厂的屏蔽，由于缝隙影响了屏蔽体的电连续性，使之不能成为一个等位体，屏蔽体上的感应电荷不能顺利的从接地线走掉。6】常用的浪涌抑制器件有哪些？各有何特点？用于什么场合？

1、电火花隙

2、金属氧化物压敏电阻

3、硅瞬变吸收二极管 特点及适用场合：

1、气体放电管电流吸收能力大，但相应速度低，有后续电流，离散型大，且电压分档小，适合做第一级粗保护

2、压敏电阻响应速度高，可有较大的吸收能力，但固有电容较大，不适合用在高频电路。

3、硅瞬变吸收二极管，响应速度很高，电压分档很多，但带电流负荷能力较弱，用于精保护

7】EMC设计中应该考虑的问题：

1、识别潜在的骚扰源和敏感单元。一般应关注数字时钟电路、数字信号、电源开关、模拟信号、直流电源线和低速数字信号等

2、识别关键的电流路径。电流要形成回路；电流要走最小阻抗路径

3、识别潜在的天线。天线由两部分组成，且天线的两部分之间要有一个激励电压。

4、分析可能的耦合机理。可归纳为传导耦合、电场耦合、磁场耦合和辐射耦合四种。

8】谐波的产生、危害及谐波标准：

产生：由于电力电子器件的非线性特性，会在电力电子系统中产生谐波电流 危害：

1、电压畸变 谐波电流在线路阻抗上产生的压降引起端电压的畸变，当线路阻抗的电抗分量较大时，电压畸变严重，可能对电网中的其他设备产生影响

2、过零噪声

3、零线过热

4、对变压器和异步电动机的影响

5、使无功补偿电容器过载

6、集肤效应 谐波电流标准

A类是平衡的三相设备、家用电器（不包括列入D类的设备）、电动工具（不包括便携式工具）、白炽灯调光器、音频设备，以及后面3类之外的设备B类是便携式工具以及非专业的电弧焊接设备C类是照明设备，D类是功率小于600W的个人计算机、计算机显示器以及电视接收机等

9】产品电磁兼容设计注意事项：

1、根据使用环境获取对系统的电磁兼容性要求

2、在方案论证初期就提出产品的电磁兼容性指标

3、把电磁兼容性设计融入产品的功能设计中，而不是采取事后的补救措施

4、通过实验，测量确认系统已经达到电磁兼容性要求

5、对产品进行跟踪调查，保证其寿命期内电磁兼容问题 10】磁场屏蔽：

1、利用高导磁材料进行磁场屏蔽 利用高导磁材料的低磁阻特性，对骚扰磁场进行分路，可使被屏蔽体包围的区域的磁场大大减弱（H1<

2、利用导电材料产生反向的抵消磁场来实现磁场的屏蔽 以导体作屏蔽体，在外部高频磁场作用下屏蔽体表面产生感应涡流，而涡流产生的方向磁场抵消穿越该屏蔽体的外部磁场，从而实现磁场屏蔽。

屏蔽效能 SERAB R20lg|Z1|

4|Z2|tA20lge8.69t B20lg(1e2td)

11】滤波器的作用就是要限制接收装置的频带，使得在不影响有用信号的前提下抑制无用信号。

滤波器的种类很多，按照滤波器的能量损耗特性分为：反射式滤波器，吸收式滤波器

按照滤波器在电路中的位置和作用可分为信号滤波，电源滤波，电磁干扰滤波，电源去耦滤波，谐波滤波——按照滤波电路中是否包含有源器件分为:有源滤波，无源滤波——按照滤波器的频率特性：高通，低通，带通，带阻滤波等。12】滤波器的插入损耗公式IL20lg(U1)IL为插入损耗（dB）；U1是在信号源U2于负载阻抗之间不接滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压；U2是在信号源与负载阻抗之间插入滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压

13】吸收式滤波器：又称为有损滤波器，它采用有损耗的滤波元件，使骚扰信号的能量消耗在滤波器中，以达到抑制干扰的目的，有

1、铁氧体磁心

2、抗干扰电缆

14】滤波器安装注意方面：

1、滤波器的安装位置

滤波器应尽量安装在设备的入口/出口处，未经处理的电源线在机内走线不宜过长，以防止产生辐射；最好采用插座式滤波器，使其进线、出线分别位于机箱内外两侧

2、滤波器输入和输出引线的隔离

滤波器的输入与输出引线应分隔开，而不能捆扎在一起，以防止骚扰在引线之间耦合，若由于位置与空间的限制而无法分隔开，则应采用屏蔽线

3、滤波器的接地

滤波器不宜用细长导线接地，而应保持滤波器的地与设备外壳有一个大的导电接触面，以保证良好的接地，同时设备外壳必须接地。15】接地的目的：

1、建立与大地相连的低阻抗通路，使雷击电流、静电放电电流等从接地通路直接流入大地，而不致影响设备或系统的正常工作及人身安全

2、建立设备外壳与附近金属导体之间的低阻抗通路，当设备中存在漏电电流时，不至于危及人身安全。

3、设备或者系统的各部分都连接到一个公共点或等位面，以便有一个公共的参考电位，消除两个悬浮电路之间可能存在的干扰电压。

4、将屏蔽体接地，使屏蔽发挥作用

5、将滤波器接地，使滤波器能起到抑制共模干扰的作用

6、印制电路板上的信号电路接到地平面，以提供一个信号返回通路。

7、汽车飞机上的非常重要的电路接车体或机体的金属外壳，以提供一个电流返回通路。

16】常用的搭接方法：

1、焊接

通过焊接使需要接触的导体永久连接，是比较理想的搭接方法，可避免金属面曝露在空气中，因锈蚀而引起的搭接性能下降

2、铆接

铆接也实现了永久连接，在铆接部位的阻抗很小，但其他部位阻抗较大，在高频时不能提供良好的低阻抗连接

3、栓接

通过螺栓连接，可以拆卸，但长时间使用后可能出现连接松动，有时通过螺纹接触的两个面会变成接触线，并且由于腐蚀及高频电流的集肤效应，射频电流沿螺旋线流动，因而在很大程度上呈现电感性。17】开关操作瞬态骚扰的抑制 对感性负载的处理：

1、在负载两端反向并联二极管

2、反向并联二极管并串入电阻

3、在负载两端并联电容

4、在负载两端并联电阻

5、并联一对反向串联的稳压管

6、在负载两端并联压敏电阻 对开关触点的处理：

1、在触点两端并联阻容支路

2、在阻容支路的电阻上并联二极管

3、在触点两端并联稳压管

18】中国强制认证，简称CCC认证，是合并了原来的进口商品安全质量许可证制度（CCIB认证），安全认证强制性监督管理制度（CCEE认证）和电磁兼容安全认证制度（CEMC认证）对强制性认证产品实施“四个统一”（即统一目录，统一标准、技术法规和合格评定程序，统一标志，统一收费标准）。“CCC”认证标志是《第一批实施强制性产品认证的产品目录》中产品准许其出厂销售、进口和使用的证明标记 19】电磁兼容测量的主要仪器和设备：

1、EMI接收机

EMI接收机是进行电磁兼容测量的基本仪器

2、电磁干扰测量用辅助设备：天线，线路阻抗稳定网络，电流探头，电压探头，功率吸收钳

3、测量场地：开阔场地，屏蔽室，屏蔽电波暗室，横电磁波传播室，吉赫横电磁波传输室

4、电磁敏感测试用设备：信号源，功率放大器，注入探头，混响室，亥姆霍兹线图

20】电磁兼容测量的基本方法：？p87

1、电磁辐射发射测量系统

电磁场辐射测量是测量电气、电子设备的电磁辐射强度

2、电磁辐射敏感度测试系统：其测量方法主要由以下几种1）用发射天线产生骚扰电磁场，2）用TEM小室或GTEM小室产生骚扰电磁场，3）用混响室产生骚扰电磁场，4）用亥姆霍兹线圈产生磁场

3、传导发射测量系统：有以下几种测量方法1）通过线路阻抗稳定网络LISN，2）用电流探头测量电源线上的干扰电源，3）通过功率吸收钳来测量电源线上的干扰功率

4、传导敏感度测试系统：注入干扰信号有以下几种方法1）通过变压器向被测线路注入干扰信号，2）通过耦合/去耦网络向被测线路注入干扰信号，3）通过注入探头向被测线注入干扰信号

21】电磁干扰诊断测量，常用的测量方法：

1、用电流探头检测线缆中的骚扰电流

2、用电场探头，磁场探头查找印制电路板上的电场骚扰源

3、用电磁探头查找机箱或屏蔽体的电磁泄漏

4、用光纤探头检查机壳对外部辐射的屏蔽作用

22】印制电路板的布局原则：①将数字电路与模拟电路分开；②将高频、中频和低频电路分开；③有对外信号传输的电路尽量靠近连接器一侧；④连接器置于电路板的一侧。

23】印制电路板的布线原则：1）电路板的走线要短而粗，线条要均匀；2）为保持阻抗连续，应避免线的宽度发生突变，走线也应避免突然拐角。3）电源线和地线走线应尽量靠近，以减小电源回路的阻抗；在电源线和地线之间加高频去耦电容，以减小电源阻抗；在集成电路等功率消耗器件的电源线和地线之间加去耦电容，且电容尽量靠近该器件。4）对不同的分区电路，应使用不同的电源线和地线，将其分别汇集并最后连接于一点，而不能简单地串起来，以减小公共阻抗耦合；5）为减小串扰，应避免长距离平行走线，适当增加平行走线的间距，保持线条件的距离不小于两倍的线条宽度(3W准则)，必要时可在两条印制线间插入地线进行隔离6）减小信号回路的面积，以减小对外的辐射发射和接收的外

界辐射骚扰。

24】减小电力系统中的谐波，基本方法有两类：1.对系统设备和用电装置本身进行改造，使其不产生或者少量产生谐波2.装设谐波补偿装置来补偿谐波，包括 无源电力滤波器与有源电力滤波器的特点适用范围

1、无源电力滤波器——是一种传统的滤波方式，它利用电感、电容的串并谐振对某一频率或一定频率范围呈现较低的阻抗，将其与电网并联，可吸收电网中的谐振频率的谐波电流。具有结构简单、有功消耗低的优点，但体积庞大、滤波效果差。

2、有源电力滤波器——它由电力电子器件构成，是一种动态抑制谐波、补偿无功的电力电子装置，能对大小和频率变化的谐波以及变化的无功进行动态补偿。有源电力滤波器的谐波补偿效果显著，但成本较高、容量有限。

第二篇：电磁兼容测试

一、前言

自从麦克斯韦建立电磁理论、赫芝发现电磁波百余年来，电磁能得到了充分的利用。尤其在科学发达的今天，广播、电视、通信、导航、雷达、遥测遥控及计算机等领域得到了迅速的发展，给人类创造了巨大的物质财富，特别是信息、网络技术的爆炸性发展，使世界的对话距离和时间骤然缩短，世界的面貌焕然一新，地球村的梦想将成为现实。然而，伴随电磁能的利用，也带来了电磁干扰的产生。元用的电磁场，通过辐射和传导的途径，以场和电流(电压)的形式，侵人工作着的敏感的电子设备，使其无法正常工作。而且，如同生态环境污染一样，随着科学技术的发展.电磁环境的污染也越来越严重。它不仅对电子产品的安全与可靠性产生危害，还会对人类及生态产生不良影响。当然，这种污染不会滞留和积累电磁能量，一旦电磁骚扰源停止工作，干扰也即消失。

电磁环境的不断恶化，引起了世界各工业发达国家的重视，特别是二十世纪七十年代以来，进行了大量的理论研究及实验工作。进而提出了如何使电子设备或系统在其所处的电磁环境中，能够正常的运衍，而对在该环境中工作的其它设备或系统也不引人不能承受的电磁干扰的新课题。这就是所谓的电磁兼容。

电磁兼容学是一门新兴的跨学科的综合性应用学科。作为边缘技术，它以电气和元线电技术的基本理论为基础，并涉及许多新的技术领域，如微波技术、微电子技术、计算机技术、通信和网络技术、以及新材料等等。电磁兼容技术研究的范围很广，儿乎所有现代化工业领域，如电力、通信、交通、航天、军工、计算机和医疗等都必须解决电磁兼容问题。研究的热点内容主要有：

电磁干扰源的特性及其传输特性；

电磁干扰的危害效应；

电磁干扰的抑制技术；

电磁频谱的利用和管理；

电磁兼容性标准与规范；

电磁兼容性的测量与试验技术；

电磁泄漏与静电放电等。

电磁兼容学又是技术与管理并重的实用工程学。开展这样的工程，需要投入大量的人力和财力。国际标准化组织已经和正在制定EMC的有关标准和规范。我国在这方面的起步虽然较晚，但发展很快。随着市场经济的发展，我国要参与世界技术市场的竞争，进出口的电子产品都必须通过EMC检验。因此，我国政府和相关部门越来越关注EMC问题，不断制定了有关的强制性贯彻标准。各部门和军兵种也都开始研究并建立了不同规模的EMC实验室和检测中心。各种形式的技术研讨和交流，促进了EMC技术的普及、推广和应用。我国98年已立法强制对六类进口电子产品(计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响)及通信终端产品施行EMC检测。99年国家质量监督局发布了《EMC认证管理办法》。我国电子技术标准化研究所EMC测试实验室被美国联邦通信委员会通过了FCC认可。从2000年2月16日起，出口美国的信息技术设备和发射及接收设备，由该实验室出具的数据将被美国直接接受。目前，国内也正在审定和验收正式的EMC认证机构和实验室。

产品的EMC检测是实现电磁兼容不可缺少的技术手段，强制贯彻电磁兼容标准，则是保证产品质量和提高市场竞争力的先决条件。

二、电磁兼容基本概念

关于EMC的有关概念、定义和术语，在1995年颁布的国家标准GB/T4365“电磁兼容术语”中有详细的阐述。这里仅就几个主要概念作一些辅助说明。

1.电磁环境(Electromagnetic Environment)

指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。

2.电磁兼容性(Electmmagnetic Compatibiiity-EMC)

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。

对于EMC这一概念，作为一门学科，可译为“电磁兼容”，而作为一个设备或系统的电磁兼容能力，可称为“电磁兼容性”。

由定义可以看出，EMC包括两个方面的含义，即设备或系统产生的电磁发射，不致影响其它设备或系统的功能；而本设备或系统的抗干扰能力，又足以使本设备或系统的功能不受其它干扰的影响。这就又引出了另外两个概念——电磁干扰和电磁敏感度。

3.电磁干扰(Electromagnetic Interference-EMI)

电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。

所谓电磁骚扰(Electmmagnetic Disturbance)是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或元生命物质产生损害作用的电磁现象。它可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化，它可能引起设备或系统降级或损害，但不一定会形成后果。而电磁干扰则是由电磁骚扰引起的后果。电磁干扰是由干扰源、藕合通道和接收器三部分构成的。通常称作干扰的三要素。

根据干扰传播的途径，电磁干扰可分为辐射干扰和传导干扰。

辐射干扰(Radiated Interference)是通过空间并以电磁波的特性和规律传播的。但不是任何装置都能辐射电磁波的。

传导干扰(Conducted Interference)是沿着导体传播的干扰。所以传导干扰的传播要求在干扰源和接收器之间有一完整的电路连接。

4.电磁敏感度(Electmmagnetic SuseeptibilkrEMS)

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。敏感度高，抗扰度低。其实二者是一个问题的两个方面，即从不同角度反映装置、设备或系统的抗干扰能力。以电平来表示，敏感度电平(刚刚开始出现性能降低时的电平)越小，说明敏感度越高，抗扰度就越低；而抗扰度电平越高，说明抗扰度也越高，敏感度就越低。

电磁敏感度也分为辐射敏感度和传导敏感度。

三、电磁干扰的危害

人们常说的射频干扰(Radio Frequency Interference-RFI)是指元线电广播范围的干扰。1934年在巴黎举行的国际无线电干扰特别委员会(CISPR)，就是第一次开始对电磁干扰及其控制技术的世界性有组织的研究。在人类进入信息化社会的今天，电磁波作为一种资源已在OHz~400GHz宽频范围内，广泛地用于信息技术产品中，如汽车、通信、计算机、家电等产品，大量地拥人社会和家庭。伴之而来的电磁干扰也就从甚低频到微波波段，无孔不入地辐射或传导至运行中的子设备或系统以及周围的环境。给设备或系统以及生态带来各种各样的危害。现就几个领域的电磁骚扰现象作简要介绍。

(一)信息技术设备的电磁干扰不容忽视

信息技术设备(Informatbn Technohgy Equipmem-ITE)是指用于以下目的的设备：

接收来自外部源的数据(如通过键盘、数据线输入)；

对接收到的数据进行某些处理；

提供数据输出。

过去，人们往往认为，计算机是以逻辑为特征的数字系统，受自身和外来电磁干扰影响不会很大。尽管在系统设计和工程实现中，也自觉或不自觉地进行着防止和消除各种干扰的工作，然而，提到掌握和运用EMC技术上来认识和研究，其意识性还欠缺。然而，随着微电子技术的发展，计算机己朝高速度、高灵敏度、高集成和多功能方向发展，系统已是含有多种元器件和许多分系统的低压传输信息的复杂设备。高速和高密，会使系统的辐射加重，低压、高灵敏度会使系统的抗扰度降低。因此，由于电磁环境的干扰和系统内部的相互窜扰，严重地威胁着计算机和数字系统工作的稳定性、可靠性和安全性。如兼容机经常出现死机的现象就是典型一例。

(二)信息技术设备的电磁泄揭威胁着信息安全

计算机的键盘、显示屏等都会使信息辐射泄漏出去。如果泄漏的是有用信息，一旦被敌方截获，将会造成巨大损失。美国是最早利用电磁辐射泄漏获取情报和重视防信息泄漏的国家。美国曾有人在纽约做过试验，将辐射信号截获设备“数据扫描器”装在汽车上，从曼哈顿南端的贝特利公园，沿华尔街缓行，对沿途的海关大楼、联邦储备银行、世界贸易中心、市政厅、警察总局、纽约电话局以及联合国总部等单位正在工作的计算机进行辐射信号监测。惊奇地发现，纽约是一个巨大的信息库。如果截获者，对其有兴趣，便可通过放大、特征提取、解密、解码等技术或信息处理等，获得有用的情报。据资料介绍，当今的截获技术相当先进，可在1公里之内，获取清晰的屏幕图像。在通信方面，则往往是以传导波的方式泄漏和截获。因为，通信领域的信号传播方式主要是电缆、光缆和无线电波。所以，网络时代，传导形式的泄密更加严重。美国曾在20世纪70年代，一个潜水员在前苏联领海纵深内部的鄂霍次克海120米深的海底军事通信电缆上安装了一个6米长的窃听设备，它大量记录了所有经过电缆的通信信号。由于没有采取任何加密措施，而使大量军事通信情报轻易地落在了美国人手中。美国在信息泄漏的制技术方面也很高明。美国国家安全局和美国国防部从二十世纪六十年代就开始研究制定和逐步完善的防电磁泄漏标准，就是用于计算机及信息设备防信息泄漏的研究被称作Tempest技术。IBM开发的Tempest个人计算机、打印机、显示器等产品.就有明显的市场竞争力。在网络时代，信息泄漏被认为是对网络安全的最大威胁。所以，防信息泄漏已不再只是对军事领域才有意义，而在经济领域及各行各业都应引起足够的重视了。

(三)机载系统的EMI现象

我们都知道，在飞机上不允许使用笔记本电脑、手机和听CD片等。其原因就在于避免这些设备产生电磁骚扰。一旦电磁骚扰通过飞机上的电缆线藕合到机上的敏感设备，就可能形成干扰，使设备工作不稳，甚至失控。如果这些骚扰通过机舱的窗户向外辐射，使空间的电磁环境更加复杂，而机身上有大量的传感器和数十付天线，就会因干扰而增加飞机偏离航线或造成其它事故的可能性。本来飞机设计对电磁兼容性，尤其是抗扰性的要求就是非常高的。

现代交通工具越来越多的依赖于电子系统。对车载接收、监控和定位等电子控制系统来说，如果电磁抗扰度不够，就很容易受空间电磁环境干扰而不能正常工作，甚至失控造成事故。如气囊的保护失灵、定位错误等。铁路道岔的信号自动控制，如果因电磁干扰造成误控，将会给列车的行驶带来不堪设想的灾难。

(四)微波领域的电磁干扰

卫星地面站和雷达装置都会受到诸如：特高频波段的电视信号、核电信号等干扰。如美国正在研制的新一代大功率徽波武器，其频率在l~100GHz范围，可想，强的微波辐射将会给电子设备或系统以及生物带来多么严重的破坏和杀伤。

移动电话正在我国蓬勃发展，可是它所产生的电磁干扰给持手机的人们带来许多困扰和惊恐。目前，国家尚无关于移动电话的电磁辐射卫生标准，也无手机电磁辐射测试方法的标准.但据有关部门的初步检测和分析，认为手机的电磁辐射为点频微波辐波。手机在使用过程中，其电磁辐射以手机与基站(网)取得联系时最大，第一声铃响后，辐射逐渐减小。所以，在手机接通后的最初几秒之内，最好不要马上将手机贴耳接听。因为人的大脑和眼睛对辐射是比较敏感的，以免造成伤害。当然，在通话过程中，声调的高低、声音的大小和快慢也会使辐射有所不同。另外，手机的类型不同，天线的内置或外置，其辐射都会有些差别。

(五)EMI对医疗卫生设备或系统的危害

当今，许多医疗设备都采用了先进的电子和信息技术。这些设备的抗扰度如何，直接关系到人们的生命安危。如心脏起膊器，往往就会受到来自计算机、手机等的电磁干扰，使其功能发生变化。据说，一付由生物电控制的假肢，在高压线下受到电磁干扰后人仰车翻。所以医疗设备的电磁兼容性设计尤为重要，医疗单位的电磁环境值得关注。

另外，雷电和静电放电的危害，也属电磁危害范畴，其危害的严重性是人们多有体会和认识的。

四、坚持电磁兼容设计，确保产品质量

EMC学科的建立和一系列电磁兼容标准的制定，为我们从理论与实践的结合上实现产品或系统的电磁兼容提供了指导。

EMC设计的目标是通过EMC测试和认证。

EMC设计的最终目的是为了使我们的设备或系统能在预定的电磁环境中正常、稳定的工作，并对该电磁环境中的任何事物不构成电磁骚扰，即实现电磁兼容。

EMC设计涉及的内容很多。从原理上讲，要研究 干扰的三要素(干扰源、干扰的藕合通道和接收器)和 抑制干扰措施等。从技术来说，主要是如何运用滤波、接地和屏蔽三大技术。

电磁兼容设计的基本原则和方法，首先是根据产品设计对EMC提出的要求和相应的指标，然后，依据电磁兼容的有关标准和规范，将设计产品的电磁兼容性指标要求分解成元器件级、电路级、模块级和产品级的指标要求，再按照各级要实现的功能要求，逐级分层次的进行设计。

电磁兼容性设计应考虑的问题很多，但从根据上讲，就是如何提高设备的抗扰度和防止电磁泄漏。通常采取的措施，一方面设备或系统本身应选用互相干扰最小的设备、电路和部件，并进行合理的布局。再就是通过接地、屏蔽及滤波技术，抑制与隔离电磁骚扰。对不同的设备或系统有不同的设计方法和措施。下面具体谈点粗浅认识。

(一)元器件的选择和电路的分析是EMC设计的基础

以计算机为例.它是以数字电路为主，以低电平传输信号的设备。所用的数字集成电路既是干扰源，又是干扰的敏感器件，以存储器为代表的MOS器件就是一个典型例子。存储器瞬间工作时能产生很大电流，加之工作频率可达百兆以上，因而易产生窜扰，造成误动作或通过公共阻抗干扰其它电路。但另一方面，MOS器件本身的抗扰性又很差。数字电路传送脉冲信号，产生的辐射频率范围很宽，如时钟产生器、高速逻辑电路等都会产生高频干扰和电磁泄漏，同时也会受通信、电视等频段的电磁骚扰。因此，在设计时要考虑选用抗干扰器件，合理确定指标和运用接地、屏蔽等技术。

(二)电珠系统的电磁兼容性设计

无论是信息技术设备还是无线电电子、电气产品都要有电源供电。电源有外电源和内电源，电源是典型的也是危害严重的电磁干扰源。如电网的冲击，尖峰电压可高达千伏以上，会给设备或系统带来毁灭性的破坏。另外，电源干线是多种干扰信号侵人设备的途径。因此，电源系统，特别是开关电源的EMC设计是部件级设计的重要环节。其措施多种多样，诸如供电电缆直接从电网总闸引出，电网引出的交流经稳压、低通滤波、电源变压器绕组间的隔离、屏蔽以及浪涌抑制和过压过流保护等。

(三)接地系统的抗干扰设计

良好的接地可以保护设备或系统的正常操作以及人身安全。可以消除各种电磁干扰和雷击等。所以接地设计是非常重要的，但也是难度较大的课题。地线的种类很多，有逻辑地、信号地、屏蔽地、保护地等。接地的方式也可分单点接地、多点接地、混合接地和悬浮地等。理想的接地面应为零电位，各接地点之间无电位差。但实际上，任何“地”或接地线都有电阻。当有电流通过时，就会产生压降，使地线上的电位不为零，两个接地点之间就会存在地电压。当电路多点接地，井有信号联系时，就将构成地环路干扰电压。因此，接地技术十分讲究，如信号接地与电源接地要分开，复杂电路采用多点接地和公共地等。

(四)印制电路板的EMC设计

元器件、电路和地线引起的骚扰都会在印制电路板上反映出来。因此，印制电路板的EMC工程设计非常关键。印制电路板的布线要合理，如采用多层板，电源线与地线靠近，时钟线、信号线与地线的臣离要近等，以减少电路工作时引起内部噪声。严格执行印制电路板的工艺标准和规范，模拟和数字电路分层布局，以达到板上各电路之间的相互兼容。

另外，值得注意的是在进行EMC设计时，一定不能忽略对静电放电(ESD)的防护。ESD防护的关键，一是防止静电核的产生和积累，再就是阻隔ESD效应的发生。阻止披电的方法和措施很多，这里不做赘述。

五、掌握并运用EMC测试技术

EMC设计与EMC测试是相辅相成的。EMC设计的好坏是要通过EMC测试来衡量的。只有在产品的EMC设计和研制的全过程中，进行EMC的相容性预测和评估，才能及早发现可能存在的电磁干扰，并采取必要的抑制和防护措施，从而确保系统的电磁兼容性。否则，当产品定型或系统建成后再发现不兼容的题，则需在人力、物力上花很大的代价去修改设计或采用补救的措施。然而，往往难以彻底的解决问题，而给系统的使用带来许多麻烦。

EMC测试包括测试方法、测量仪器和试验场所，测试方法以各类标准为依据，测量仪器以频域为基础，试验场地是进行EMC测试的先决条件，也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC检测受场地的影响很大，尤其以电磁辐射发射、辐射接收与辐射敏感度的测试对场地的要求最为严格。目前，国内外常用的试验场地有：开阔场、半电波暗室、屏蔽室和横电磁波小室等。

作为EMC测试的实验室大体有两种类型：一种是经过EMC权威机构审定和质量体系认证而且具有法定测试资格的综合性设计与测试实验室。或称检测中心。它包括有进行传导干扰、传导敏感度及静电放电敏感度测试的屏蔽室，有进行辐射敏感度测试的消声屏蔽室，有用来进行辐射发射测试的开阔场地和配备齐全的测试与控制仪器设备。要建立这样一套完善的实验室需投入几百万甚至数千万元人民币。目前，国内已有数家已建成或正在投资兴建。

另一种类型就是根据本单位的实际需要和经费情况而建立的具有一定测试功能的EMC实验室。比起大型的综合实验室，这类测试实验室规模小，造价低。主要适用于预相容测试和EMC评估。也就是为了使产品在最后进行EMC认证之前，具有自测试和评估的手段。如有不足，还可充分利用社会成果，内外合作，相互比对和交流，以达节约开支，改进设计，不断提高产品的电磁兼容性之目的。

在测试仪器方面，以频谱分析仪为核心的自动检测系统，可以快捷、准确地提供EMC有关参数。新型的EMC扫描仪与频谱仪相结合，实现了电磁辐射的可视化。可对系统的单个元器件，PCB板、整机与电缆等进行全方位的三维测试，显示真实的电磁辐射状况。

EMC测试必须依据EMC标准和规范给出的测试方法进行，并以标准规定的极限值作为判据。对于预相容测试，尽管不可能保证产品通过所有项目的标准测试，但至少可以消除绝大部分的电磁干扰，从而提高产品的可信度。而且能够指出你如何改进设计、抑制EMI发射。

六、结束语

EMC作为一门多学科的高新技术，以其在质量保证体系中的重要作用而逐渐被人们所认识。坚持电磁兼容性设计，提高贯彻EMC标准的意识性。消除电磁干扰，实现电磁兼容，从根本上提高产品的质量与可靠性。

第三篇：电磁兼容作业

题目：电源电磁兼容原理及抑制方法电磁兼容原理作业

姓名：赵军

学号：S20060151

电源电磁兼容原理及抑制方法

随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）。

EMI信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility）性。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。

本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。1 电磁干扰的产生和传播方式

开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。1.1 传导干扰的产生和传播

传导干扰可分为共模（Common Mode-CM）干扰和差模（Differential Mode-DM）干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。1.1.1 共模（CM）干扰

变换器工作在高频情况时，由于dv/dt很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。如图1所示，共模干扰电流从具有高dv/dt的开关管出发流经接地散热片和地线，再由高频LISN网络（由两个50Ω电阻等效）流回输入线路。

图1 典型开关变换器中共模、差模干扰的传播路径

根据共模干扰产生的原理，实际应用时常采用以下几种抑制方法： 1）优化电路器件布置，尽量减少寄生、耦合电容。

2）延缓开关的开通、关断时间。但是这与开关电源高频化的趋势不符。3）应用缓冲电路，减缓dv/dt的变化率。1.2.2 差模（DM）干扰

开关变换器中的电流在高频情况下作开关变化，从而在输入、输出的滤波电容上产生很高的di/dt，即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应了干扰电压。这时就会产生差模干扰。故选用高质量的滤波电容（等效电感或阻抗很低）可以降低差模干扰。

1.2 辐射干扰的产生和传播

辐射干扰又可分为近场干扰〔测量点与场源距离<λ/6（λ为干扰电磁波波长）〕和远场干扰（测量点与场源距离>λ/6）。由麦克斯韦电磁场理论可知，导体中变化的电流会在其周围空间中产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，两者都遵循麦克斯韦方程式。而这一变化电流的幅值和频率决定了产生的电磁场的大小以及其作用范围。在辐射研究中天线是电磁辐射源，在开关电源电路中，主电路中的元器件、连线等都可认为是天线，可以应用电偶极子和磁偶极子理论来分析。分析时，二极管、开关管、电容等可看成电偶极子；电感线圈可以认为是磁偶极子，再以相关的电磁场理论进行综合分析就可以了。

图2是一个Boost电路的空间分布图，把元器件看成电偶极子或磁偶极子，应用相关电磁场理论进行分析，可以得出各元器件在空间的辐射电磁干扰，将这些干扰量迭加，就可以得到整个电路在空间产生的辐射干扰。关于电偶极子、磁偶极子，可参考相关的电磁场书籍，此处不再论述。

图2 Bosst电路在三维空间的分布

需要注意的是，不同支路的电流相位不一定相同，在磁场计算时这一点尤其重要。相位不同一是因为干扰从干扰源传播到测量点存在时延作用（也称迟滞效应）；再一个原因是元器件本身的特性导致相位不同。如电感中电流相位比其它元器件要滞后。迟滞效应引起的相位滞后是信号频率作用的结果，仅在频率很高时作用才较明显（如GHz级或更高）；对于功率电子器件而言，频率相对较低，故迟滞效应作用不是很大。2 几种新的电磁干扰抑制方法

在开关电源产生的两类干扰中，传导干扰由于经电网传播，会对其它电子设备产生严重的干扰，往往引起更严重的问题。常用的抑制方法有：缓冲器法，减少耦合路径法，减少寄生元件法等。近年来，随着对电子设备电磁干扰的限制越来越严格，又出现了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法与新的无源缓冲电路的设计等几个方面。下面分别予以介绍。2.1 新的控制方法—调制频率控制

干扰是根据开关频率变化的，干扰的能量集中在这些离散的开关频率点上，所以很难满足抑制EMI的要求。通过将开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上，产生一系列的分立边频带，则干扰频谱可以展开，干扰能量被分成小份分布在这些分立频段上，从而更容易达到EMI的标准。调制频率（Modulated Frequency）控制就是根据这种原理实现对开关电源电磁干扰的抑制。最初人们采用随机频率（Randomized Frequency）控制[1]，其主要思想是，在控制电路中加入一个随机扰动分量，使开关间隔进行不规则变化，则开关噪声频谱由原来离散的尖峰脉冲噪声变成连续分布噪声，其峰值大大下降。具体办法 是，由脉冲发生器产生两种不同占空比的脉冲，再与电压误差放大器产生的误差 信号进行采样选择产生最终的控制信号。其具体的控制波形如图3(a)所示。

(a)随机频率控制原理波形图

(b)调制频率控制原理波形图 图3 两种不同的频率调制波形

但是，随机频率控制在开通时基本上采用PWM控制的方法，在关断时才采用随机频率，因而其调制干扰能量的效果不是很好，抑制干扰的效果不是很理想。而最新出现的调制频率控制则很好地解决了这些问题。其原理是，将主开关频率进行调制，在主频带周围产生一系列的边频带，从而将噪声能量分布在很宽的频带上，降低了干扰。这种控制方法的关键是对频率进行调制，使开关能量分布在边频带的范围，且幅值受调制系数β的影响（调制系数β=Δf/fm，Δf为相邻边频带间隔，fm为调制频率），一般β越大调制效果越好[2][3]，其控制波形如图3(b)所示。

图4即为一个根据调制频率原理设计的控制电路。各种控制方法可以在不影响变换器工作特性的情况下，很好地抑制开通、关断时的干扰。

图4 一个典型的调制频率控制电路

2.2 新的无源缓冲电路设计

开关变换器中电磁干扰是在开关管开关时刻产生的。以整流二极管为例，在开通时，其导通电流不仅引起大量的开通损耗，还产生很大的di/dt，导致电磁干扰；而在关断时，其两端的电压快速升高，有很大的dv/dt，从而产生电磁干扰。缓冲电路不仅可以抑制开通时的di/dt、限制关断时的dv/dt，还具有电路简单、成本较低的特点，因而得到了广泛应用。但是传统的缓冲电路中往往采用有源辅助开关，电路复杂不易控制，并有可能导致更高的电压或电流应力，降低了可靠性。因此许多新的无源缓冲器应运而生，以下分别予以总结介绍。2.2.1 二极管反向恢复电流抑制电路

对于图5(a)的Boost电路，Q1开通后，D1将关断。但由于此前D1上的电流为工作电流，要降为零，其dv/dt将很高。D1的关断只能靠反向恢复电流尖峰，而现有的抑制二极管反向恢复电流的方法大多只适用于特定的变换器电路，而且只对应某一种的输入输出模式，适用性很差。国外有人提出了图5(b)的电路[6]，可以较好地解决这一缺陷。

图5(b)的关键在于把一个辅助二极管（D2）、一个小的辅助电感（L2）与主功率电感（L1）的部分线圈串联，然后与主二极管（D1）并联。其工作原理是，在Q1开通时，利用辅助电感及辅助二极管构成的辅助电路进行分流，使主二极管D1上的电流降为零，并维持到Q1关断。由于电感L2的作用，辅助二极管D2上的反向恢复电流是很小的，可以忽略。

(a)Boost电路

(b)二极管反向恢复电路

图5 Boost电路及其二极管反向恢复电路

这种方法除了可用于一般的变换器电路，以限制主二极管的反向恢复电流，还可以用在输入输出整流二极管的恢复电流抑制上。图6是这种应用的举例。这种技术应用在一般的电源电路里，都可以获得有效抑制反向恢复尖峰电流、降低EMI、减少损耗提高效率的效果。

(a)输入整流电路

(b)输出整流电路 图6 输入输出整流二极管反向恢复电流抑制电路

2.2.2 无损缓冲电路

在变换器电路中，主二极管反向恢复时，会对开关管造成很大的电流、电压应力，引起很大的功耗，极易造成器件的损坏。为了抑制这种反向恢复电流，减少损耗，而提出了一种无损缓冲电路[5]，如图7所示。

图7 无损缓冲电路

其主要工作原理是，主开关Q开通时的di/dt应力、关断时的dv/dt应力分别受L1、C1所限制，利用L1、C1、C2之间相互的谐振及能量转换，实现对主二极管D反向恢复电流的抑制，使开关损耗、EMI大大减少。不仅如此，由于开通时C1上的能量转移到C2，关断时C2和L1上的能量转移到负载，这种缓冲电路的损耗很低，效率很高。2.2.3 无源补偿技术

传统的共模干扰抑制电路如图8所示。为了使通过滤波电容Cy流入地的漏电流维持在安全范围，Cy的值都较小，相应的扼流线圈LCM就变大，特别是由于LCM要传输全部的功率，其损耗、体积和重量都会变大。应用无源补偿技术，则可以在不影响主电路工作的情况下，较好地抑制电路的共模干扰，并可减少LCM、节省成本。

图8 共模干扰滤波器 由于共模干扰是由开关器件的寄生电容在高频时的dv/dt产生的，因此，用一个额外的变压器绕组在补偿电容上产生一个180°的反向电压，产生的补偿电流再与寄生电容上的干扰电流迭加，从而消除干扰。这就是无源补偿的原理。

图9(a)为加入补偿电路的隔离式半桥电路。由于半桥、全桥电路常用于大功率场合，滤波电感LCM较大，所以补偿的效果会更明显。该电路在变压器上加了一个补偿线圈Nc，匝数与原边绕组一样；补偿电容CCOMP的大小则与寄生电容CPARA一样。这样一来，工作时的Nc使CCOMP产生一个与CPARA上干扰电流大小相同、方向相反的补偿电流，迭加后消除了干扰电流。补偿线圈不流过全部的功率，仅传输干扰电流，补偿电路十分简单。

同样，对于图9(b)中的正激式电路，利用其自身的磁复位线圈，可以更加方便地实现补偿。无源补偿技术还可以应用于非隔离式的变换器电路中，如图10所示，原理是一样的。

(b)带补偿电路的正激电路

(a)带补偿电路的隔离式半桥电路

图9 两种无源补偿电路

(a)Boost电路

(b)Buck电路

图10 带补偿电路的非隔离式Boost、Buck电路

需要注意的是，无源补偿技术有一定的应用条件，它受开关电流、电压的上升、下降时间，以及变压器结构等因素的影响，特别当变压器的线间耦合电容远大于寄生电容时，干扰电流不经补偿线圈而直接进入大地，此时抑制效果就不很理想。3 结语

产生噪声的来源很多，如外来干扰、机械振动、电路设计不当、元器件选择不当以及结构布局或布线不合理等。在开关变换器中，功率三极管和二极管在开－关过程中所产生的射频能量是干扰的主要来源之一。由于频率较高，或以电磁能的形式直接向空间辐射（辐射干扰），或以干扰电流的形式沿着输入、输出导线传送（传导干扰），其中后者的危害更为严重。

开关电源技术是一项综合性技术，可以利用先进的半导体电路设计技术、磁性材料、电感元件技术以及开关器件技术等来有效地减少和抑制EMI。目前，开关电源已日益广泛地应用到各种控制设备、通信设备以及家用电器中，其电磁干扰问题、及与其它电子设备的电磁兼容问题已日益成为人们关注的热点，未来电磁干扰及其相关问题必将得到更多的研究。

第四篇：电磁兼容作业

电磁兼容学习报告

姓名：时新淦 学号 ： 201230210800 专业：电工理论及技术

1.前言

这学期开设了电磁场理论这门课程，这门课程是一个基础，当上完这么课后感觉学得还不够，因此当老师在上第一堂电磁兼容课时，心情是非常喜悦的，一方面是电磁理论知识的又一次温习和深化，而且电磁兼容是具体的电磁场理论知识的一个实际运用。课程结束之前，最后一堂课给我留下了深刻的印象，一方面是电磁兼容重要性，另一方面是对自己以后学习的一个启迪。

下面就从电磁兼容的概述，电磁兼容与课题联系两方面展开讨论。

2.电磁兼容概述

在课程的最后一节课中，老师给我们详细的介绍了电磁兼容。一个系统应该满足三个EMC原则：

（一）不对其他系统产生干扰；

（二）对其他系统的辐射不敏感；

（三）不对自身产生干扰。老师还给我们举了一些例子如：美国的航母曾因电磁兼容问题引发爆炸，手机辐射影响音响设备等，让我们更好地理解了电磁干扰的危害性和电磁兼容技术的重要性。

后面查了一些相关的资料更加了解电磁兼容，如一些基本术语，电磁干扰三要素（电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备），电磁兼容的组织认证等等（如老师上课讲的中国的强制性认证“CCC”，还有如美国的强制性“FCC”等等）。

下面将就电磁兼容作下整体的概述。2.1.电磁骚扰

电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。这里，电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低，或者队友生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象；而电磁干扰是指由电磁骚扰产生的具有危害性的电磁能量或者引起的后果。

依据骚扰的来源分类，电磁骚扰源分为两大类：自然骚扰源和人为骚扰源。其中，人为骚扰源包括功能性骚扰源和非功能性骚扰源。功能性骚扰源指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的有用电磁能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置。非功能性骚扰源指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的无用电磁能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置。描述电磁骚扰源产生的干扰效应，通常电磁骚扰的性质可以由以下参数描述：1.频谱宽度 2.幅度或电平3.波形 4.出现率 5.辐射骚扰的极化特性 6.辐射骚扰的方向特性 7.天线有效面积。

关于电磁骚扰的耦合与传输理论是电磁兼容理论的另一个重要知识，一般而言，从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介，即耦合途径，有两种方式：一种是传导耦合方式；另一种是辐射耦合方式。其中辐射耦合可以划分为三种：1.天线与天线的耦合 2.场与线的耦合 3.线与线的感应耦合。传导耦合按其耦合方式可以划分为电路性耦合、电容性耦合、电感性耦合三种基本方式。2.2.电磁屏蔽

屏蔽理论及其应用这一部分是这门课程的另一个一个重点。

屏蔽就是由导电或导磁材料制成的金属屏蔽体将电磁骚扰源限制在一定 的范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合或辐射到另一面时受到抑制或衰减。电磁屏蔽按其屏蔽原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽包含静电屏蔽和交变电场屏蔽，磁场屏蔽包含静磁屏蔽（恒定磁场屏蔽）和交变磁场屏蔽。

静电屏蔽必须具有讲个基本要点：完整的屏蔽导体和良好的接地。交变电场屏蔽的基本原理是采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接收器的传输途径。

低频磁场的屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分路。高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在导体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽目的。金属屏蔽体对电磁波的屏蔽效果包括反射损耗、吸收损耗和多次反射损耗。如何描述屏蔽体的屏蔽效果及如何定量分析和表示屏蔽效果，这里我们主要是引入了屏蔽效能的概念。屏蔽效能是指不存在屏蔽体时某处的电场强度E0与存在屏蔽体时同一处的电场强度Es之比，常用分贝（dB）表示。总而言之电磁兼容问题是一个不可回避的问题，好的电磁兼容工作可以使得系统性能有着完全不一样的效果。2.3.接地技术

接地技术是任何电子、电气设备或系统正常工作时必须采用的重要技术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段，也是抑制电磁干扰、保障设备或系统电磁兼容性、提高设备或系统可靠性的重要技术措施。接地的分类，按作用可分为安全接地和信号接地，其中安全接地又有设备安全接地、接零保护接地和防雷接地，信号接地又分为单点接地、多点接地、混合接地和悬浮接地。还有一个是搭接技术，搭接是指两个金属物体之间通过机械、化学或物理方法实现结构连接，以建立一条稳定的低阻抗电气通路的工艺过程。搭接的目的在于为电流的流动提供一个均匀的结构面和低阻抗通路，以避免在相互连接的两金属件间形成电位差，因为这种电位差对所有频率都可能引起电磁干扰。搭接方法可分为永久性搭接和半永久性搭接。搭接类型为两种基本类型：直接搭接和间接搭接。

3.电磁兼容与课题的联系

在实际的课题研究中电磁兼容的问题是不可忽略的，在本人所研究的基于FPGA的探伤系统研究中，传感器如何降低外界干扰源的问题是一个关键，这涉及到所采集数据的有效性和准确性。通常情况下在传感器的外层都有一层屏蔽层，如图一所示，图一（1）没有屏蔽层，图一（2）有屏蔽层。

图一（1）图一（2）屏蔽层的主要作用是将磁场约束在传感器内部，从而减小外部电磁场的干扰，同时它也可以使得各线圈之间的电位接近，从而减小线圈之间的容性耦合。屏蔽层的的引入使得激励和接收线圈的磁场发生变化，从而改变了传感器的灵敏度场。因此，屏蔽层的设计参数（厚度，电导率和线圈之间的距离）对于传 感器的特性有很大的影响[1]。

实际中传感器光有屏蔽装置还不够，例如当用金属导体靠近传感器或者外界有较强的噪声干扰时都会干扰到传感器的测量结果，这也说明了当传感器的灵敏度非常高的时候除了在硬件方面提高抗干扰性，还需要在传感器的激励方式，软件方面还需要下些功夫。

由于选取的被测对象一般是高电导率的金属，因此具有很强的涡流效应，一般低中频的激励信号（<1MHz）就足够了,然而在检测低电导率物体时，需要施加高频率的激励信号，高频信号很容易受来至接收线圈小的感应信号的噪声的干扰，与此同时，由于驱动电路和激励线圈的连接只有几米远，因此激励信号会衰减。为了更好的解决这个问题，设计了前端电路并且将其放置在每个线圈前面[2][3]。图二是前端电路的示意图。

图二

如图所示：电路有两个通道，一个通道作为能量和激励信号的放大，另一个作为接收线圈中所产生的小的感应信号的放大。当FPGA选择相应的线圈作为接收线圈时，带有门控功能的合理集成电路使得该线圈的激励信号能够很好的关断。反之当线圈作为激励时可以在合适的时间施加激励信号。

由于感应信号非常的小，所以信号必须经过放大达到一个可以检测的水平，因此前段电路必须离线圈的距离要足够的近，在一些信号衰减的非常严重的运用中，在信号的放大模块中我们选择了高增益（大于50倍）的运放。

此外，为了更好的保护FPGA芯片，需要将FPGA的主板放在绝缘带上，在人体每次接触主板之前需要接触一些金属物，将人体的静电给放掉达到保护芯片的作用。

通常在各种实验中谈及到的滤波技术是一个重要的课题，EMI滤波的工作原理和普通滤波器一样，它允许有用信号的频率分量通过，同时又阻止其他干扰分量的通过

在课题中在电路中由FPGA内部的DDS产生的激励信号源经过AD9754的数模转换后，输出信号中耦合系统时钟干扰与大量的谐波分量。在系统中采用低通滤波器能较好的去除输出信号中的杂波影响，平滑输出信号。

我们采用的是二阶Butterworth有源滤波器如图二:

图三

它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90º，两级RC 电路的移相到-180º，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。

除了硬件上的滤波，我们在软件上也实现数字滤波。系统设计采用的是具有一定数据处理位宽的数字信号处理器FPGA，故在完成滤波器的设计之后，还要对滤波器的系数进行量化，并将量化的系数文件导入设计的滤波器模块中，滤波模块和滤波效果图四所示。

图四

（一）滤波器模块

图四

（二）simulink仿真滤波效果图 滤波技术是抑制电气、电子设备传导电磁干扰，提高电气、电子设备传导抗扰度水平的主要手段，也是保证设备整体或局部屏蔽效能的重要辅助措施。描述滤波器特性的技术指标包括插入损耗、频率特性、阻抗特性、额定电压、U1表示信号源额定电流等。其中插入损耗Il20log(U1*U2)，（或者干扰源）与负载阻抗（或者干扰对象）之间没有接入滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压；U2表示信号源与负载阻抗之间接入滤波器时，信号源通过滤波器在同一负载阻抗上产生的电压。反射式滤波器的工作原理是把不需要的频率成分的能量反射回信号源或者骚扰源，而让需要的频率成分的能量通过滤波器施加于负载，以达到选择和抑制信号的目的。吸收式滤波器将信号中不需要的频率分量的能量消耗在滤波器中（或称被滤波器吸收），而允许需要的频率分量通过，以达到抑制干扰的目的。

4.小结

虽然这个学期的电磁兼容课程学习时间有限，但我收获颇丰。一是国外的一些经典的英文教材是非常好参考书，在学习的过程中发现国外的英文教材浅显易懂但却不乏深度。

二是就电磁干扰本身而言，电磁干扰往往会给你意想不到的结果，正如老师说的一个系统当你无意间多根接线就可能是整个系统无法工作，这也说明了电磁兼容这门课的重要性。很显然当我们做实验时，有些时候达不到预期的结果我们排除一些因素的后应该要往这方面思考，如果在大型的工程中没有考虑电磁兼容问题，往往会造成不可挽回的损失。

三是作为电磁兼容的基础知识电磁场理论的掌握是一个逐步的过程，在以前的学习中很少用所学的知识去解释和解决一些实际遇到的问题，借此机会给自己提个醒，希望以后腾出时间去更深的了解电磁方面的知识。

参考文献：

[1]尹武良.低频电磁传感检测技术[M].北京:科学出版社:2010:17－154.[2] W.L.Yin，A.J.Peyton.A Planar EMT System for the Detection of Faults on Thin Metallic Plates.Measurement Science and Technology,2006,17(8),2130-2135.[3] Yin W, Peyton A J.Thickness measurement of non-magnetic plates using multi-frequency eddy current sensors[J].NTD&E International, 2007, 40: 43-48.

第五篇：电磁兼容论文

本学期，我选修了电磁兼容这门课程。通过电磁兼容课程的学习，老师教会了我许多，一方面是有关电磁兼容方面的知识，另一方面是有关生活和人生方面的体会和感悟。由于与电机系统的电磁兼容有关的问题大都涉及一些高年级的知识，作为大二的我还没有学习，所以对于电机系统的电磁兼容问题没有过于深刻的理解和探究。我想通过以下几个方面来阐述我所理解的电磁兼容问题。

一．电磁兼容的概念

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。

电磁兼容（electromagnetic compatibility）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。

二．系统电磁兼容技术发展现状

电磁兼容技术是在研究电磁干扰机理和电磁干扰防护技术的过程中发展起来的。电磁干扰是人们早就发现的电磁现象, 它几乎和电磁效应现象同时被发现, 1881年英国科学家发表“ 论无线电干扰”的文章, 标志着研究干扰问题的开始。1888年德国物理学家赫兹首创了天线, 第一次把电磁波辐射到自由空间, 同时成功地接收到电磁波,用实验证实了电磁波的存在, 从此开始了对电磁干扰问题的实验研究。1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题, 使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。

按照研究对象的不同,可将电磁兼容问题自上向下划分为如下6 个层次:环境级电磁兼容问题、系统级电磁兼容问题、分系统级电磁兼容问题、设备级电磁兼容问题、电路级电磁兼容问题和器件级电磁兼容问题等。

系统电磁兼容技术在军事装备领域发挥着重要作用,它不仅是武器装备的一种性能,更是武器装备的一种能力。系统电磁兼容问题是大型复杂系统全寿命周期中必须面对的客观问题。如果解决不当,其不仅带来大量研制经费的浪费,同时还将导致系统从根本上丧失使用能力。

系统电磁兼容技术主要包括:系统电磁兼容设计技术和系统电磁兼容试验技术。设计技术包括:电磁兼容仿真、分析、预测、评估、优化、设计规范、设计方法、工程控制等技术和过程;试验技术包括:试验规范制定、标准制定、项目选择、实施方法、场地建设、误差处理等技术和过程。

三．电磁干扰的危害

强的电磁场会对人们的健康带来一定的危害。多年来各国学者对此进行了长期、深入、艰苦的研究工作。研究的结论是，无论工频还是射频电磁场，当超过一定强度时，对人体健康都是有害的。关键是危害的性质、程度与后果对电磁场强之间的关系。

相对较弱的电磁干扰对设备或系统造成的恶性电磁干扰事故是触目惊心的。可举出20 世纪70 年代的两个例子：美国一炼钢厂曾经因为控制天车的电路被干扰而造成整个钢水包的钢水完全倾倒在车间地面上的事故；一个配载假肢的骑摩托车人，当行车至高压电力线下时，由于假肢的控制电路受到干扰而造成车毁人亡的事故。

图 1 示出了残疾人用的电动轮椅在未采取抗干扰措施之前暴露于20V/m 电场强度下，其工作出现的反常现象。测试时轮椅工作在常用状态（30r/min）。由图可见，当加以不同频率的电磁辐射时，其工作失控，转速在 0～100r/min 之间变化，干扰频率从100MHz～700MHz。我们知道，这些频率被电视广播、调频广播以及移动通信所占用。

还有许多情况，电磁干扰造成的事故也可能是恶性的。例如：电磁辐射可能干扰电爆装置，使其误引爆。美国土星火箭上大约使用了150个电爆装置；一架飞机使用的电爆装置也在百个以上；航天飞机上大约有500个电爆装置。可见这一问题的严重性。

我们都知道，在民用飞机座舱内不允许使用移动通信手机或游戏机之类的数字型电器。这是由于这些设备产生的电磁骚扰不仅可以通过机内电缆耦合到机的敏感设备上，更严重的是，电磁辐射骚扰可能通过机舱窗户向机外辐射。而在机身上存在有大量的天线与传感器，可能直接接收电磁骚扰辐射。

四．生活中的电磁兼容

电磁兼容是指器件在工作的过程中即不干扰其它电器，同时也不被其它电器所干扰。有电磁兼容问题意味着有电磁之间的相互干扰问题。机电一体化的大时代背景下，每一个电器元件的核心都是电路板，也就是PCB板。电路板的板间是存在干扰的。在设计板子的过程中应该考虑到这个问题，一般板子不能太大，其频率也不能太高，频率如果过高就不能将电气元件当成理想的集总电气元件使用，要考虑它在高频条件下的性质。比如是电脑一般都是有两个频率的。这些都是与电磁干扰相关联的考虑。

另一个与生活息息相关的东西就是手机。手机实际上是“蜂窝”电话。接收手机信号的是分布在各处的手机机站，手机发出的信号会通过附近的机站被发送出去。当我们在长途行驶的车上打电话时，偶尔会出现掉线的情况。这实际是我们在车辆行驶的过程中离一个正在通信着的机站越来越远，而距离另外一个机站越来越近，这时我们的手机就会选择切换机站。如果我们手机从一个机站脱离，而另一个机站满负荷而无法接入，就会出现掉线的情况。在我们的生活中，我们还会遇到许多相类似的问题。我们通常都习以为常。但其实只要我们仔细的思考，我们就会发现电磁干扰和电磁兼容在我们的生活中处处存在。

五．解决电磁兼容的实施办法

电磁兼容的实施性方法包含了组织措施与技术措施两个方面。

技术上有合适的接地，合理的布线，屏蔽。滤波，电气隔离，限幅，续流，计算机软硬件措施等。组织上有具有一定电磁兼容能力的元器件，标准、规范，频谱管理，空间分离，时间分隔等。

接地

接地是电子设备的一个很重要问题。接地目的有三个：

（1）接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地干作。

（2）防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。

（3）保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。此外，很多医疗设备都与病人的人体直接相连，当机壳带有110V或220V电压时，将发生致命危险。

因此，接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面，是电路或系统的基准电位，但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全，电子设备的机壳和机房的金属构件等，必须与大地相连接，而且接地电阻一般要很小，不能超过规定值。

电路的接地方式基本上有三类，即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中，只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。接地平面，可以是设备的底板，也可以是贯通整个系统的地导线，在比较大的系统中，还可以是设备的结构框架等等。混合接地是将那些只需高频接地点，利用旁路电容和接地平面连接起来。但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。

屏蔽

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。

因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

屏蔽体材料选择的原则是：

（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。

（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。

（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显着地减小传导干扰的电平，因为干扰频谱成份不网于有用信号的频率，滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力，从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。所以，采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合，或是增强接收设备的抗干扰能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开，消除电路之间的耦合，并避免干扰信号进入电路。对高频电路可采用两个电容器和一个电感器（高频扼流圈）组成的CLCMπ型滤波器。滤波器的种类很多，选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。

正确选用无源元件

实用的无源元件并不是“理想”的，其特性与理想的特性是有差异的。实用的元件本身可能就是一个干扰源，因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

电路技术

有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求，可以结合屏蔽，采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路，对地或对其它导线都具有相同的阻抗。其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。这时的干扰噪声是一个共态信号，可在负载上自行消失。另外，还可采用其它一些电路技术，例如接点网络，整形电路，积分电路和选通电路等等。总之，采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。

六．结语

从电磁兼容领域来看，无论从理论研究、实验室水平、标准化工作等方面与工业发达国家相比，我国当前还处在一个较低的水平。但是无论从国家安全还是保护人身安全与健康，保护环境来看，电磁兼容都起着相当重要的作用；而且它又是一个创新力度较强的学科，所以还需要我们这一代人的努力学习与创造，发展我国乃至世界的电磁兼容水平。