电磁兼容原理与技术复习提纲[小编整理]

第一篇：电磁兼容原理与技术复习提纲

《电磁兼容原理与技术》复习提纲

第1章

电磁兼容技术概述

1.电磁波辐射继水源、大气和噪声之后成为第四大环境污染源。2.名词解释：EMC P5 3.电磁兼容三要素：电磁骚扰源、传输途径和敏感设备 4.电磁干扰源的分类：P7 5.电磁兼容性分析方法通常分为三种：问题解决法、规范法和系统法。6.电磁兼容技术的认证：

2001年12月，中国发布《强制性产品认证管理规定》，即3C认证，欧洲、欧共体：CE认证

美国市场：FCC相关电磁兼容测试 第2章

电磁兼容理论基础

一、电路相关知识：电路是由若干电气器件或设备按一定的方式和规律组成的总体，它构成电流的通路。

1.在直流电路中理想电感元件相当于短路。

2.电压随时间变化（如交流）越快，电流就越大，如果电压不随时间变化（即直流），电流为零，这时电容器相当于开路，故电容器有隔“直”通“交”之说。

二、磁路相关知识：磁通（磁力线）所通过的闭合路径称为磁路。1.用来衡量物质导磁能力的物理量称为导磁率，用μ来表示。

2.所有物质根据磁性分为三大类：顺磁质、反磁质和铁磁质。磁性大小根据物质的磁导率的大小μ来表示，规定真空时μ=1。顺磁质的导磁率略大于真空，如空气、镁、铝等；反磁质的导磁率略小于真空，如水，玻璃，铍等；铁磁质属于顺磁质，它们的导磁率很大，如铁、镍等磁性合金。P29 3.磁性材料的磁性能：P30 磁化过程：图2—17 4.分贝的概念及应用：课后习题1：P36 第3章

干扰耦合机理

1.传导耦合包括通过导体间的电容及互感而形成的干扰耦合。

2.电容性耦合模型等效电路及计算：课后习题3：P66，要求会计算三种情况下的感应电压。3.屏蔽对电感性耦合的影响：

导体2外加屏蔽体：单点接地或不接地，屏蔽层对磁场耦合没有任何影响；两端接地，频率很低时，电感耦合与无屏蔽相同，频率较高时，感应电压保持一个常数，有所减小，屏蔽有效果。

导体1外加屏蔽体：单点接地或不接地，屏蔽层对磁场耦合没有任何影响；两端接地，频率很低时，屏蔽体电流小不足以抵消干扰电流的磁场，屏蔽效果不好，频率较高时，屏蔽体电流磁场抵消干扰电流的磁场，屏蔽效果好；可将屏蔽体一端接地，一端与负载连接。4.课后习题2：P66，电容性耦合和电感性耦合的区别是什么？

电感性耦合干扰电压串联于受害电路上，而电容性耦合干扰电压是并联于受害电路上。对于电容性耦合干扰，可用降低受害电路的负载阻抗来改善干扰情况，而对于电感性耦合，其干扰情况与电路负载无关。5.分布参数电路的基本理论：

在低频时，或者说当波长远大于线长时，分布参数对线上传输的电流、电压的影响很小，而把电路作为集总参数电路来处理；当频率很高，线长和波长可以相比较时，线上的分布参数对电流、电压的影响很大，此时需要用分布参数理论来研究。6.辐射耦合：

（1）研究电磁辐射，最简单的是电偶极子和磁偶极子的辐射，电偶极子是指一根载流导线，它的长度与横向尺寸都比电磁波长小得多，而直径远小于波长的小环天线可作磁偶极子处理。（2）近场区与远场区的特性：P62-63（3）辐射骚扰通常存在4种主要耦合途径：天线耦合、导线感应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合。

第4章

滤波技术

1.一般来说，电容的作用：通交流，阻直流，通高频，阻低频，具体的应用如：旁路、去耦、储能、滤波等。

2.由电容等构成的滤波器的类型：

按滤波原理分：反射式，吸收式 按工作条件分：有源，无源

按频率特性分：低通、高通、带通、带阻 以反射式、吸收式滤波器举例：

反射式滤波器：低通、高通、带通、带阻

吸收式滤波器：电缆滤波器、滤波连接器、铁氧体磁环、穿芯电容器

3.电磁干扰滤波器其工作方式有两种：一种是不让无用信号通过，并把它们反射回信号源，另一种是把无用信号在滤波器里消耗掉。滤波器按工作方式可分为反射式滤波器和吸收式滤波器。

4.滤波器插入损耗的计算：P69课后习题3：P94 5.凡满足倒转原则的低通滤波器可以很方便地变成所需要的高通滤波器，倒转原则就是将低通滤波器的每一个线圈换成一个电容器，而每一个电容器换成一个线圈，就可变成高通滤波器。

6.吸收式滤波器是由有耗元件构成的，它通过吸收不需要成分的能量转化为热能来达到抑制干扰的目的。实际使用中是将铁氧体一类物质制成柔软的磁管，可以在绝缘或非绝缘的导体上滑动，这种磁管称为电磁干扰抑制管。

7.铁氧体磁环电路插入损耗的计算：P76 式（4-7）8.电源线上呈现的干扰可分为共模及差模两种，共模干扰是载流导体与参考地之间不希望有的电位差，差模干扰是两个载流导体之间不希望有的电位差。

9.课后习题6、7：P94-95 实际电容器和实际电感的等效电路和频率特性图，并分析其在实际应用中对滤波特性的影响。

10.共模扼流圈对于两根导线上方向相同的共模干扰电流会呈现较大的电感，因此对共模干扰电流有抑制作用，而对差模电流没有影响。11.铁氧体EMI抑制元件：P90-92（客观题）

12.铁氧体的等效电路在低频时是一个电感，高频时是随频率变化的电阻。第5章

屏蔽技术 1.电磁屏蔽原理：P96 2.电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用。3.分析电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽工作原理：

电磁屏蔽的类型：电场屏蔽（静电场的屏蔽和交变电场的屏蔽）、磁场屏蔽（低频磁场屏蔽和高频磁场屏蔽）和电磁屏蔽，屏蔽原理如下：

(1)静电场的屏蔽：主动屏蔽时，球壳导体表面电位为零，静电场被封闭在金属球壳内；被动屏蔽时导体内部任何一点的电场为零，导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的表面上。

(2)交变电场屏蔽：采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限定在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接收器的传输路径。屏蔽体必须是良导体（例如金、银、铜、铝等），屏蔽体必须有良好的接地。

(3)低频磁场的屏蔽常用高磁导率的铁磁材料（例如铁、硅钢片、坡莫合金等），其屏蔽原理 是利用铁磁材料的高磁导率对骚扰源的磁力线进行了集中分流，在空气中的漏磁通大大减少。(4)高频磁场的屏蔽：采用低电阻率的良导体材料，例如铜、铝等。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的，也就是说，利用了涡流反磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，来抑制或抵消屏蔽体外的磁场。

(5)电磁屏蔽：频率较低时，干扰一般发生在近场，高压低电流源以电场为主，磁场分量可忽略，可以只考虑电场的屏蔽，而低压大电流干扰源则以磁场为主，电场分量可忽略，可以只考虑磁场的屏蔽。随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场干扰，电场、磁场均不能忽略，因而就要对电场和磁场同时屏蔽，由于集肤效应，电磁屏蔽体无须做得很厚，当频率在500KHz~30MHz范围内，屏蔽材料可选用铝，而当频率大于30MHz时，则可选用铝、铜、铜镀银等。

4.影响屏蔽的两大因素：一是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。

5.屏蔽材料：P114-117（客观题）6.屏蔽完整性：P118-121（客观题）

7.集肤效应：又叫趋肤效应，当交变电流通过导体时，电流将集中在导体表面流过，这种现象叫集肤效应。电流或电压以较高频率在导体中传导时，电子会聚集于导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中，频率越高，趋肤效用越显著。

8.电磁密封衬垫的材料种类有：导电橡胶、金属编织网、指形簧片、多重导电橡胶、螺旋管、导电布衬垫。

第6章

印制电路板PCB的电磁兼容设计

1.20H原则：所有的具有一定电压的印制电路板都会向空间辐射电磁能量，为了减小这个效应，印制电路板的物理尺寸应该比最靠近的接地板的物理尺寸小20H，其中H是两层印制电路板的间距。

2.3W原则：当两条印制线的间距比较小时，两线之间会发生电磁串扰，串音会使有关电路功能失常。为避免发生这种干扰影响，应保持任何线条间距不小于三倍的印制线条宽度，即不小于3W，W为印制线条的宽度。3.6.1-6.3（客观题）第7章

接地技术

1.地的简单分类：安全地和零电位地。

2.从电路参考点的角度考虑，接地的方式可以分为悬浮地、单点接地、多点接地、混合接地。3.设置安全地线的意义：（1）当绝缘被破坏时，安全地线能起保护作用（2）防止设备感应带电而造成电击（3）防止雷击事故。

4.可以通过以下方法安装接地装置：埋设铜板，打入地桩，钻孔法，埋设导线，地下管道。5.地线中的干扰分为：地阻抗干扰和地环路干扰。

6.减小地线干扰的措施：减小地线阻抗和电源馈线阻抗，正确选择接地方式和阻隔地环路。7.导体的射频电阻相关知识：

在直流情况下，电流在导体截面上均匀分布，导体的横截面积就是它的有效载流面积，对于射频（高频）电流，由于集肤效应，导体的有效载流面积远小于导体的几何截面积，所以导体的射频电阻要大于导体的直流电阻。

随着频率升高，导体半径越大，集肤效应越明显，导体的射频电阻将越大于导体的直流电阻。在工程上，用相互绝缘的多股漆包线代替单根导线绕制的射频电感线圈，以延缓射频电阻的增长。

截面积相同的导体，矩形截面的周长大于圆截面，而且宽厚比越大，截面周长越长，其等效半径越大，射频电阻越小，设备电线和搭接条采用扁铜带的原因就在于此。

在截面积一定的情况下，增加宽度可以减小导体的电感，因此无论从射频电阻还是电感角度考虑，采用宽厚比值大的扁铜带制作地线都是合理的。8.阻隔地环路的几种措施：变压器耦合、纵向扼流圈传输信号、同轴电缆传输信号、光耦合器、光缆传输信号、差分放大器。

9.屏蔽电缆的接地：屏蔽电缆由绝缘导线外面再包一层金属薄膜即屏蔽层构成，屏蔽层通常是金属编织网或金属箔。屏蔽电缆的屏蔽层只有在接地以后才能起到屏蔽作用。屏蔽层接地产生的电场屏蔽：

如果屏蔽层不接地，由于面积比普通导线大，耦合电容也大，产生的耦合量也大，将比不用屏蔽电缆时产生更大的电场辐合。屏蔽层接地产生的磁场屏蔽：

如果屏蔽层不接地或只有一端接地，屏蔽层上无电流流过，电流经地面返回不起磁场屏蔽的作用；如果屏蔽层两端接地，电流经屏蔽层回流，当频率一定时，回流产生的磁场几乎和被屏蔽导线上流过电流产生的磁场大小相等，方向相反，因而互相抵消，抑制了骚扰源的向外辐射。

防静电技术

1.静电产生的几种形式：接触起电、破断起电、感应起电、电荷迁移

2.静电放电的几种类型：火花放电、电晕放电、刷性放电、场致发射放电、雷形放电 3.静电对电子产品的危害形式和特点？

4.生产过程中静电防护的主要措施为为静电泄露、耗散、中和、增湿、屏蔽与接地。5.静电接地方式有直接接地和间接接地。

6.电子制造过程中的静电防护的相关知识，如基本原则：（1）抑制静电荷的积聚（2）迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷，等等。

防雷相关知识

1.雷击造成的危害主要有四种：直击雷、雷电波侵入、感应过电压、地电位反击。

2.列举几种电涌保护器基本元件：放电间隙、气体放电管、压敏电阻、抑制二极管、扼流线圈、1/4波长短路器。

3.避雷针由三部分组成：接闪器、引下线和接地体。

第二篇：电磁兼容原理论文

电磁兼容原理、技术及应用

设计论文

电磁兼容性屏蔽

系

别

滨江电子信息工程系

专业名称

电子信息

班级名称

电子信息<三>班

学生姓名 陈贵龙学号 20082305924 指导教师

吴大中 职称 高级教师

论文设计时间

2010年12月20日－2010年12月26日 摘要 本文简单介绍了广义的电磁屏蔽设计基本思路和实现方法 关键词 电磁兼容性 电磁屏蔽设计 电磁屏蔽材料和屏蔽方法 一.引言

电子设备工作时，会受到各种电磁干扰(Electro-magnetic Interference)，包括自身的干扰和来自其它设备的干扰，同时也会对其它设备产生电磁干扰。电磁干扰若超过了设备的允许值，就会影响设备的正常工作。电磁屏蔽有2个目的，一方面能防止干扰源对设备或系统内部产生有害影响，另一方面也可以防止设备或系统内有害的电磁辐射向外传播。为了满足这些设备对电磁干扰屏蔽的需要，在过去的几年中人们开发了大批新的改良的产品。根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下3大类：电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时，干扰源与电子设备之间就存在容性电场耦合，可将其视为分布电容间的耦合。为消除或抑制这种干扰，要进行电场屏蔽。其设计应遵从的原则是：(1)屏蔽体要尽量靠近受保护物，而且屏蔽体的接地必须良好；(2)屏蔽效果的好坏与屏蔽体的形状有着最直接的关系。屏蔽体如果能够做成全封闭的金属盒最好，但在工程实践中还需要根据实际情况而定；(3)屏蔽体的材料要以良导体为好，对厚度没有严格的要求，只要有足够的强度即可。(1)磁场屏蔽

当干扰源以电流的形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。此时，为了抑制干扰，要施行磁场屏蔽。磁 场屏蔽机理主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻，对磁通起着分路的作用，从而使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。

总之，对于磁场屏蔽来讲：(1)当电磁场干扰源的频率较高时，利用高电导率、低电阻率的金属材料中产生的涡流反向磁场，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。(2)当电磁场干扰源的频率较低时，要采用高磁导率的材料，构成低磁阻通路，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，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。(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。

(2)电磁场屏蔽

单纯的电场或磁场干扰源是很少见的，通常所说的电磁干扰是指电场和磁场同时存在的高频电磁场干扰。电磁场屏蔽用于抑制干扰源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰，它必须同时屏蔽电场和磁场，通常采用电阻率小的良导体材料，空间干扰电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被衰减，从而起到屏蔽作用。

静电屏蔽与静磁屏蔽很容易采取良导体材料实现，但在交变电磁场中，电场和磁场总是同时存在于同一空间的，因此必须同时考虑电场和磁场的屏蔽。然而，由于频率的不同，交变电磁场的干扰效应区也不同，实际中应区别对待。二.材料的选择

对于屏蔽体来说，所选择的材料的类型对其性能和成本影响极大。在设计屏蔽体时有一点是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。对这些不同性能的理解就可使你选择合适的材料，去满足目标要求。

磁屏蔽目的：通常是保护电子线路免于受到诸如永磁体、变压器、电机、线圈、电缆等产生磁场的干扰，当然屏蔽强的磁干扰源使它免于干扰附近的元器件功能也是一个重要的应用目的。磁屏蔽材料参数及材料划分：磁屏蔽体由磁性材料制成，衡量材料导磁能力的参数是磁导率，通常以数字来表示相对大小。真空磁导率为1，屏蔽材料的磁导率从200到350000；磁屏蔽材料的另一个重要参数是饱和磁化强度。磁屏蔽材料一般分为三类，即高导磁材料、中导磁材料和高饱和材料

高饱和磁导率材料的磁导率在80000-350000之间，经热处理后其饱和场可达7500Gs；中磁导率材料通常和200-50000，饱和场可达18000-21000Gs。为提高导电材料的磁场屏蔽效果，应采取如下措施：（1）使用良单体；（2）注意屏蔽体的结构设计，避免因开孔、缝隙等而影响涡流的流通回路，应减小孔缝的最大尺寸，从而提高屏蔽效果；（3）使屏蔽体有一定的厚度，一般要大于10倍的透入深度。在需要于极小空间内降低磁场时，典型上使用这些合金。在需要提供比要求更高屏蔽时，或是磁场强度较高场强时需要具有更高饱和值材料时，这些材料常被选中。在屏蔽目标仅需要稍微减少场强时，或是当场强足以使高磁导率屏蔽体饱和时，超低碳钢(ULCS)可能是最佳的选择。这些较低成本材料的碳含量典型小于0.01%；与其它钢相比，其有较高的磁导率和极优的饱和性能。这些材料具有较小的柔韧性，并比硅钢较容易制造，这就允许在大面积屏蔽项目中容易安装和以同样的方式加工出小型组件。ULCS可与高磁导率材料一起使用，以为需要高饱和保护和高衰减等级建立最佳的屏蔽体。

对于低温用的屏蔽体，Cryoperm10为一种最佳选择。与Mumetal一样，C ryoperm10也是一种高磁导率镍铁合金，它是经特殊加工而成的，以提供在降低温度时磁导率增加。标准的屏蔽合金（比如Mumetal）在低温时就失去了其大部分磁导率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K时的磁导率却增加10倍。

由于材料的成本占屏蔽体价格的一半，所以使用较薄的尺寸能满足所要求的屏蔽特性和结构性能是最好了。厚度为0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的选择。这些箔材能以同等的化学组分和性能特性获得，并可作为标准的以镍为基础的和ULCS材料。

设计低成本屏蔽体的最重要的一步，就是对这些典型屏蔽材料特性及其对屏蔽性能影响的了解。一旦合适的材料被选中，其重点要集中于基本的设计考虑，以使其不但性能最佳，而且对成本的影响最小。三．设计考虑因素

屏蔽体的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性极大。屏蔽体的有效半径越小，其整体性能就越好。但是，设计屏蔽体的目的是使其包络试图屏蔽的组件和空间，并应该靠得很近。由于材料占屏蔽体设计的大部分成本，因此较小屏蔽体就可以在较低成本下获得较优的性能。

每当有可能，屏蔽体应与所有壁靠近，以避免场泄漏。这种结构（即使是矩形）也是最接近于圆形的，它可以建立一个半闭合的磁路。另外，全部箱体可在所有轴上获得屏蔽特性，这样就可以保证最好的屏蔽性能。当特殊的性能和进出口需要时，可移动的盖板、罩和门均可组合到屏蔽体设计中去。

利用盖板、罩和门时或使用两块或多块板构建屏蔽体时，在多块板间保持磁连续性和电接触是很重要的。可通过机械式（利用磨擦组件）或焊接保持磁连续性。在拐角或过渡连接，使用焊接可获得最佳性能。维持表面间的连续性就可以保证磁力线连续沿其低磁阻路径前进，这样可以提高屏蔽效能。在交流场，保持磁连续性就允许较高的感应电流屏蔽，在直流场，对于适当的磁力线分路，连续性也是重要的。

新型屏蔽结构和常用材料 由铝、钢、铜组合的屏蔽体，对电磁波有很大的反射损耗，所以只适用电屏蔽。电屏蔽体一般对各种频率都具有良好的电屏蔽作用。铁和高导磁率的合金体则对磁场波有很大的吸收损耗，所以用它们做成的屏蔽体，适合用在磁屏蔽环境。如果 条件允许可用不锈钢制造具有很高可靠性的电磁屏蔽机壳。当设备处于机械应力下时，防倾斜拐角有助于机壳保持机械性能的完整性和屏蔽效能。安装在凹槽上的板子，它的连续导电性和屏蔽效能由铍铜合金的弹性屏蔽垫圈来保证。在通信、计算机、自动化、医疗等商用电子设备上选择最有效的电磁屏蔽衬垫时，通常可以考虑以下三种衬垫类型：导电橡胶、导电布、铍铜指簧。依据设备的不同需要，这几种类型的衬垫可提供不同程度的电磁屏蔽，适合不同的形状和环境密封的要求。现在流行新型的屏蔽材料还有导电塑料、活化导电镀膜塑料、发泡铝、发泡镍、超微晶纳米晶合金、镍基/钴基非晶态合金、坡莫合金箔带等等。

多重屏蔽 多重屏蔽的原则是：各屏蔽层之间不能连接在一起，其间应该隔开空气或者填充其他介质。否则就失去多层屏蔽的作用；各层屏蔽体的材质也不应该相同。除了要考虑磁导率外，还要考虑饱和电平。有的时候由于需要不得不对系统/分系统进行双重甚至更多层的电磁屏蔽。有些系统设备内部电磁环境非常恶劣，使得对外壳屏蔽效能的要求也就很高。所以，在设备的内部的局部，如：PCB、电源的输入输出滤波、屏蔽部分辐射严重的元器件、适当地采用隔离电路、缩短引线、用接地平面代替接地回路的引线、使用符合EMC相公标准要求的器件等等。一般设备中最大的干扰源是振荡电路，这种电路应该用辅助分屏蔽体封闭后再装入系统主屏蔽体中。这些分屏蔽体和主屏蔽箱内、外屏蔽体/其他分屏蔽体之间除了一点必要的连接外（须经过滤波器来控制出入口），其他必须隔绝 在设计过程早期就应考虑这些问题，可使这些主要设计参数对屏蔽体的成本影响较小。但是，这些因素要比材料本身对屏蔽体性能的影响要大。这样，在设计屏蔽体时，最先保证这些基本参数通常是需要的。

四.磁屏蔽的解决方案

磁屏蔽的定义：为减少齿部和压板(压圈)上漏磁通集中现象，以降低齿压板和边端铁心的温度，在铁心外侧和铁心压板之间设有的阶梯形的锥形叠片铁心。用来吸收漏磁通的磁分路。

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。五.屏蔽的目的、原理

屏蔽的目的：(1)限制内部产生的辐射超出某一区域；（2）防止外来的辐射进入某一区域。

屏蔽按其机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽3种。按其屏蔽体结构可分为完整屏蔽、不完整屏蔽及编织带屏蔽。1.电场屏蔽

电场屏蔽的目的是消除或抑制静电或交变电场与被干扰电路的电耦合。电场屏蔽有分静电场屏蔽和交变电场屏蔽。①静电场屏蔽

导体置于静电场中并达到静电平衡后，该导体是一个等位体，内部电场为零，导体内部没有静电荷，电荷只能分布在导体表面。若该导体内部有空腔，空腔中也没有电场，因此，空腔导体起到了隔绝外部静电场的作用。若将带电体置于空腔内部，会在空腔导体表面感应出等量电荷，如果把空腔导体接地，则不会在导体外部产生电场，可以起到隔绝内部电荷的作用。

实现静电场屏蔽，需要满足两个条件：（1）有完整的屏蔽体（2）屏蔽体良好接地 ②交变电场屏蔽

在交变电场情况下，导体间的电场感应是通过耦合电容起作用，为了减少这种影响，就要减少耦合电容，其中的一个方法就是对被干扰电路采取屏蔽措施。2.磁场屏蔽 磁场屏蔽的目的是消除或抑制恒定磁场或交变磁场与被干扰回路的磁偶合。通常，可以利用导磁材料和导电材料两种方法进行屏蔽。磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽，其效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。

（1）利用高导磁材料进行磁场屏蔽

（2）利用导电材料产生反向的抵消磁场来实现磁场屏蔽 3.电磁场屏蔽

电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁波在空间传播。电磁波在穿越屏蔽体时，会产生反射和吸收，导致磁场能量衰减。

电磁场屏蔽措施：（1）使用良导体（2）使屏蔽体有一定的厚度，以抑制电磁场，一般厚度要大于10倍的透入深度；（3）避免因开孔、缝隙等引起的屏蔽效果下降，孔缝的最大尺寸一般应小于最高频率电磁波波长的1/20。

六．屏蔽体设计原则与注意事项

屏蔽体的实际应用很广，包括专门的屏蔽室、设备的外壳或机箱、设备内部敏感单元的屏蔽盒及各种屏蔽线缆等。不同设备各自特点及不同工作环境，对屏蔽的要求不同，屏蔽体的设计也各有特点，但其基本的设计原则和处理方法是一致的。

一、屏蔽体设计原则

良好的屏蔽体设计应当根据屏蔽性能要求及实际情况选取最经济、有效的设计方案。为此，应当考虑以下原则： 1.明确电磁骚扰源及敏感单元 2.大致确定屏蔽体的屏蔽效能 3.确定屏蔽方式 4.进行屏蔽完整性设计

二、穿透和开口注意事项

1.要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时，屏蔽效能降低30dB以上。

2.电源线进入机壳时，全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；若滤波器结构不宜穿出机壳，则应在电源线进入机壳出专为滤波器设置一隔舱。

3.信号线、控制线进入/穿出机壳时，要通过适当的滤波器。具有滤波插针的多芯连接器适于这种场合使用。

4.穿过屏蔽体的金属控制轴，应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴，而用其它轴贯通波导截止频率比工作频率高的园管来做控制轴。

5.必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线时会严重降低屏蔽效能。

6.当要求使用对地绝缘的金属控制轴时，可用短的隐性控制轴，不调节时，用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。7.为保险丝、插孔等加金属帽。

8.用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。9.在屏蔽、通风和强度要求高而质量不苛刻时，用蜂窝板屏蔽通风口，最好用焊接方式保持线连接，防止泄漏。

10.尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽，并对所有引线用穿心电容滤波。

11.在不能从后面屏蔽指示器/显示器和对引线滤波时，要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器/显示器的前面。对夹金属丝的屏蔽玻璃，在保持合理透光度条件下，对30～1000m的屏蔽效能可达50～110dB。在透明塑料或玻璃上镀透明导电膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除观察窗上的静电积累，在仪器上常用。

七．总结

屏蔽是降低设备电磁辐射干扰方法的主要一种，在屏蔽的同时也应该注意滤波和接地的重要性。如使用平衡变压器、接地、隔离变压器、铁氧体磁环、光电耦合器、减小公共地的阻抗、减小互联电缆的环路面积、对电缆进行分组、将带宽减小到必要的程度、减小输入阻抗、减小电路的环路面积、将敏感器件屏蔽起来、使用瞬间干扰抑制器件、改变工作频率、PCB电磁兼容布线等设计合理，就会对屏蔽效能要求甚少，有时候不屏蔽就可以满足性能要求。

第三篇：电磁兼容与抗干扰技术

什么是《电磁兼容与抗干扰技术》（简述）

在各种工业控制系统中，随着变频器等电子电力装置的广泛使用，系统的电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计（即电磁兼容EMC）已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成控制系统的硬件损坏，有时虽不致损坏系统的硬件，但常使智能化控制装置内微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动控制系统设计、制造和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键之一。一．电磁兼容（EMC）概述

1.电磁兼容的定义

采用一定的技术手段，使同一电磁环境中的各种电子、电气设备都能正常工作，并且不干扰其它设备的正常工作，这就是电磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，缩写为ECM）.国际电工委员会（IEC）对电磁兼容性的定义是“电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能而不产生不能容忍的干扰。”

在国家标准GB/T4365-1995中对电磁兼容严格的定义是：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担的电磁骚扰的能力。电磁兼容有两方面的含义：

（1）设备对来自外部环境的电磁干扰必须具有一定的承受能力（抗扰度）。（2）设备在正常工作时产生的电磁干扰不超过一定的限值，不干扰其它设备的正常工作。

目前，随着我国经济的发展和科技的进步，工控设备的使用越来越广泛。特别是涉及到大的控制系统时，例如控制系统既有PLC、数控系统、变频器、又有智能化仪表控制系统。如果在系统设计和安装时，没有充分考虑电磁兼容的问题，小则造成设备不能稳定运行，大则造成设备的损坏。目前EMC已经成为系统故障的主要原因。

EMC的一条准则是“预防是最有效的，最经济的方案”。所以，EMC已经成为电气系统设计时必须重视的问题。

电磁兼容性学科涉及的理论基础包括电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、通信技术、材料科学、生物医学等等，所以电磁兼容性学科是一门实用性很强的综合性的前沿学科。

为了实现仪器设备之间的电磁兼容，国家针对各种电子、电器产品已经颁布了一系列强制性的电磁兼容执行标准。电磁兼容技术贯穿于电子、电器产品设计、制造、检验、销售的全过程。电磁兼容问题解决的越早，投资效益越高。如果在产品的立项、设计阶段就解决了电磁兼容技术，电磁兼容措施的有效性最高，产品的成本最低。如果产品已经成批的制造出来了，才发现不符合国家的电磁兼容标准，在采取补救措施，产品的成本就会大大提高。

二．EMC设计的主要内容 A，电气设计： ① 各元器件的干扰控制和抗干扰措施：屏蔽技术、滤波技术、接地技术的应用。② 元器件的布局、导线的敷设等。B.结构设计：

机箱的屏蔽，包括通风口、缝隙、表头、显示器、指示灯等处的处理。

三．、抗干扰技术概述 A．接地技术 接地的作用和分类 几种常用的接地方法 浮点接地 单点接地 多点接地 混合接地技术 B．滤波技术 反射式滤波器 损耗滤波器 有缘滤波器 C．屏蔽技术

主动屏蔽、被动屏蔽；

静电屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽。

四．PLC控制系统的抗干扰。

五．变频器控制系统的抗干扰。

第四篇：电磁兼容原理与设计学习感受

电磁兼容原理与设计学习感受

经济管理学院 交通101班 商福志.学号：100205114 渐渐的课程要结束啦。通过这门选修课的学习我了解了电磁兼容的重要性、电磁兼容技术在生活中的广泛应用，并且掌握了电磁兼容设计的基本知识，更加加深了我对电子电磁学科的热爱。

我为什么要选这门课？作为一名学经济管理的学生我首选的应该是与经济有关的选修课，但是选修课与课程冲突，最后我从自身爱好和现实实际出发选择了和现实生活联系紧密的课程—电磁兼容原理与设计。

从这门课我学到的知识：

1、电磁兼容应该在系统设计的初始阶段考虑才能降低成本且降低设计难度；

2、电磁兼容设计参考标准：国军标GJB、国标、美国国标、美国国军标……

3、电磁骚扰和电磁干扰的区别

4、实验室：电波暗室、开阔场、GTEM室、混响室；

5、电磁干扰源、电磁骚扰源与敏感设备之间的耦合途径及防护措施；

6、电磁兼容设计的主要内容：分析系统所处的电磁环境->制定电磁兼容性的大约值->确定安全域度->设备和电路的电磁兼容设计；

7、滤波技术、屏蔽技术、接地和搭接技术的应用；

8、系统内部电磁兼容性分析和系统间电磁兼容性分析；

9、数学模型、电磁兼容计算软件的应用；

10、开阔场地、（ISPR）屏蔽室、电波暗室、混响室、GTEM室、TEM室、法兰小室在电磁兼容性测试方面的应用；

11、PCB的抗电磁干扰设计原则。学的东西还有很多这里就不在一一最赘述啦。

学完电磁兼容原理设计我对电磁兼容和生活联系的认识：

随着社会的发展电子设备的广泛应用，电磁环境越来越复杂。设备的电磁兼容设计面临越来越多的难题。电磁场不仅影响机器设备，过量的电磁辐射也危害人类身体健康。电磁兼容原理与设计涉及生活的方方面面，小到芯片大到航天飞机。个人生活方面，在我们身边的手机、收音机、电视机、个人电脑等这些东西与我们的生活息息相关，然而它们带来的辐射会严重的影响我们的身体健康。据生物学家研究过量电磁辐射会造成影响人的睡眠质量，对儿童的大脑发育会有不利影响。社会生活方面，汽车、通讯设施、飞机等它们的电磁兼容直接影响到人们的生命安全，信息安全、信号安全直接影响到社会经济甚至国家安全。雷电、太阳风、宇宙射线等自干扰源直接影响航空航天事业的发展。各种信号传输的辐射等干扰源使得电磁环境越来越越复杂。总而言之电磁兼容设计面临越来越多的挑战。对电磁兼容设计人员的要求也不断提高。

自己学习电磁兼容原理与设计的心得和体会：电磁兼容原理与设计对我来说是一门挺难的课程，有很多参数和公式要记，作为一门选修课我学到了很多东西。作为学管理的就要什么都要懂，即使不精，做到能够在决策的时候做出正确的判断。为经济决策，保证信息安全，系统安全掌握基本的知识。有这些知识我将受益终生。

第五篇：电磁兼容技术及应用

电磁兼容技术及应用

摘 要：本文简要介绍电磁兼容相关的各项技术，通过对接地、屏蔽、滤波等技术的分析，说明产品如何实现良好的电磁兼容性，如何将电磁兼容技术融入产品研发流程。对实例分析，结合电磁兼容理论，说明实际测试中的处理

摘 要：本文简要介绍电磁兼容相关的各项技术，通过对接地、屏蔽、滤波等技术的分析，说明产品如何实现良好的电磁兼容性，如何将电磁兼容技术融入产品研发流程。对实例分析，结合电磁兼容理论，说明实际测试中的处理方法，从干扰源、耦合路径、敏感源方面逐步分析验证，提高产品可靠性。

关键词：电磁兼容 接地 屏蔽 滤波

目前，电磁兼容技术已经发展成为专门的针对电子产品抗电磁干扰和电磁辐射的技术，成为考察电子产品的安全可靠性的一个重要指标，覆盖所有电子产品。

各个电子设备在同一空间工作时，会在其周围产生一定强度的电磁场，这些电磁场通过一定的途径（辐射、传导）耦合给其他的电子设备，影响其他设备的正常工作，可能使通讯出错或者系统死机等，设备间相互干扰相互影响，这种影响不仅仅存在设备间，同时也存在元件与元件之间，系统与系统之间。甚至存在与集成芯片内部。

电磁兼容技术主要包括接地、滤波、屏蔽技术等，在特定场合需要注意的是不一样的，A、在结构方面，需要注意屏蔽和接地，B、在线缆方面注意接地和滤波，C、在PCB设计方面，需要注意信号布局布线、滤波等。

一、电磁兼容技术

首先从构成电磁干扰的三要素入手，即干扰源、敏感源、耦合路径，★干扰源是产生电磁干扰的设备，通过电缆、空间辐射等耦合路径影响干扰敏感源设备。高频电压/电流是产生干扰的根源，电磁能量在设备之间传播有两种方式：传导发射和辐射发射，传导发射是

以导线为媒体，以电流为现象，辐射发射是以空间辐射为媒体，以电磁波为现象。常见干扰源有雷电、无线通讯、脉冲电路、静电、感性负载通断、天线、电缆导线等。任何电路都可能成为敏感源，数字电路抗干扰性较好，但是风险大，大的脉冲尖峰可能是数字电路误动作，音频模拟电路对射频信号敏感。★耦合路径分为空间耦合和传导性耦合，空间耦合包括互感耦合、电容耦合、天线辐射，传导性耦合包括地线和电源线上的传导。

电磁兼容设计主要包括接地设计、屏蔽设计、滤波设计方面的知识。地线分为安全地、交流地、直流地、数字地、模拟地、机壳地、防雷地等，※地线从电压概念说是提供一个等电位体，从电流概念上说是提供一个电流通路。地线阻抗决定了线路的抗干扰性，其中导线阻抗决定了地线的电位差，回路阻抗决定了实际的地线电流，地环路的存在是电路受干扰的主要原因，减小地环路的面积，降低对线路的影响，使用屏蔽线或同轴电缆都可能减小信号回路的面积，从而达到降低干扰的影响。地线电流总是走地线阻抗比较小的路径，高频低频时线路的阻抗是不一样的，可以根据需要设计信号路径。多层板比双层板的抗干扰性要好，因为多层板有专门的地层和电源层，保证每个信号回路都具有最小的信号回路面积，如果是双层板，最好铺地线网格，来保证最小的回路面积。

单端接地是为了降低电场对设备的影响，两端接地是降低磁场对设备的影响，两端接地形成磁场环路，外界磁场在原来信号与地线构成的回路中产生感应电流的同时，也在屏蔽层与地线构成的回路中产生感应电流Is，Is也会感应出磁场，但是这个磁场与原来的磁场磁场方向相反，相互抵消，导致总磁场减小，减小了干扰。

屏蔽技术，主要是应用在系统的结构上的，也有对线路关键电路进行屏蔽的，如时钟电路、CPU等。考察系统的屏蔽效能可以利用静电测试，如果系统屏蔽做的好，静电会沿着屏蔽体进行泄放，不会对内部线路造成影响。良好的电磁屏蔽的关键因素是屏蔽体的导线连续性，如果必须开孔引导线，采用屏蔽电缆，屏蔽层一定要采用360度环接方式进行接地，保证屏蔽的完整性。根据不同屏蔽层传输阻抗的频率特性和信号工作频率，来选择屏蔽电缆。

滤波包括电源线滤波与信号滤波。电缆是一个很好的天线，有时候即使屏蔽做的很好，仍然不能通过辐射发射和辐射敏感度的试验，这是因为电缆产生的辐射远高于线路板本身及机箱屏蔽不完整发生泄漏所产生的辐射。解决这种问题的一个方法是在电缆的端口处安装滤波器，将干扰电流滤除掉。根据干扰的频率选择滤波器的截止频率，才能有效的滤除干扰。一个系统使用了二阶LC低通滤波器，做辐射试验还是过不去，将前级电容去掉，辐射发射就不超标了，说明了需要降低截止频率才能滤除一部分干扰，增加滤波器的级数增加了曲线的陡度，提高了在工作频率内的滤波性能，并不能将更低频率的干扰滤除。滤波电容引线要短，可以采用“V”形接法，减小高频时的回路阻抗，也可以在引线上增加安装磁珠，加大了引线上的电感，增强了滤波效果。薄膜电容的电阻成分大，应采用陶瓷电容来进行滤波，陶瓷电容的阻抗特性好。

电磁兼容技术应贯穿产品研发始终，包括产品的概要设计、详细设计、原理图印制板设计、结构、组装调试等每个环节，都应该考虑电磁兼容设计，概要设计中需要调研产品应用环境，分析现场干扰类型，评估干扰风险，详细设计中需要针对具体的干扰，采取相应的对策，需要全面设计。原理图印制板图设计需要将各项措施体现在原理图中，必要时进行仿真，印制板图设计时需要按照模块化设计，注意布局布线，敏感电路的电磁兼容防护。结构也是电磁兼容设计中主要的一部分，产品的结构对静电、群脉冲、辐射等有很大的关系，结构要求具有良好的屏蔽性和接地。装配调试环节需要注意信号完整性，保证接地的连续性，注意面板接触问题，在测试环节根据遇到的实际情况，采取相应的措施。

二、电磁兼容实例应用分析

学习电磁兼容技术的整体目标是系统地学习电磁兼容方面的知识，通过学习电磁兼容设计理论，使这些方法、规则、措施等融入实际工作中，来保证产品尽可能可靠。

1、接地问题

实例一：某系统设备在做422通讯串口的射频场感应传导测试，采用双绞屏蔽线，开始采用的是单端接地，测试时出现的误码率高，几乎没有正确的数据，后来采用双端可靠接地，通讯正常。

实例二：某系统设备在做视频鼠标线的射频场感应传导的试验时，在较低频段（3M以下）时显示器有波纹，上下闪动，后来将视频线的显示器侧可靠接地，干扰明显降低，几乎不影响显示。

分析：这两种现象都是在做射频场的感应传导试验时出现的，射频场的感应传导抗扰度试验实质是：设备引线变成被动天线，接受射频场的感应，变成传导干扰入侵设备内部，最终以射频电压电流形成的近场电磁场影响设备工作，以低频磁场为主。

双绞线能够有效地抑制磁场干扰，这不仅是因为双绞线的两根线之间具有很小的回路面积，而且因为双绞线的每两个相邻的回路上感应出的电流具有相反的方向，因此相互抵销。双绞线的绞节越密，则效果越明显。

屏蔽层两端接地时，外界磁场在原来信号与地线构成的回路中产生感应电流的同时，也在屏蔽层与地线构成的回路中产生感应电流Is，Is也会感应出磁场，但是这个磁场与原来的磁场磁场方向相反，相互抵消，导致总磁场减小，减小了干扰。

2、屏蔽问题

实例三：某系统为机柜、机箱式结构，其中控制部分为机箱结构，子板总线板结构，子板均安装面板。做静电试验时，接触放电＋5.5kv时，对主板面板及左右相邻的面板进行静电试验时，控制板重启或死机，后来在控制板附近的面板之间安装指形簧片，系统在接触放电±6.6kv时运行正常。

实例四：某系统试验，用普通机柜，系统很敏感，对机柜引出线（通讯线）进行群脉冲试验，采用耦合夹耦合方式，干扰一加上去，系统就不正常，在通讯线两端增加磁环，效果不明显，后来没有办法了，更换了屏蔽机柜，进行试验，有明显效果，做几轮后，系统才会出现倒机想象，在通讯线进机柜处增加安装磁环后，系统工作正常，几轮试验后，没有出现倒机现象，系统工作都正常。

分析：现在很多系统都是机箱结构，即控制板、采集板、驱动板等都安装在同一机箱中，进行数据交换与控制。安装完成后各电路板会有一定的缝隙，静电脉冲通过面板缝隙，分布电容向主板耦合，使电源失真或控制发生故障系统重启、死机。在面板之间安装指形簧片，使机箱成为一个良好的屏蔽体，由于电荷的“趋肤效应”，当有静电干扰时，静电会沿着表面泄放至大地，对内部电路的影响减小或者消失。

屏蔽机柜对机柜的缝隙和门都进行了处理，缝隙处安装导电簧片，门与机柜接触位置安装导电布衬垫，提高机柜的屏蔽效能，提高机柜整体的抗干扰性，群脉冲干扰的实质是对线路分布电容能量的积累效应，当能量积累到一定程度时就可能引起线路（乃至设备）工作出错。通常测试设备一旦出错，就会连续不断的出错，即使把脉冲电压稍稍降低，出错情况依然不断的现象加以解释。脉冲成群出现，脉冲重复频率较高，波形上升时间短暂，能量较小，一般不会造成设备故障，使设备产生误动作的情况多见。

3、磁环的作用

实例五：对一个机箱结构系统做群脉冲实验，机箱内含有控制板、采集板、驱动板等，采集线、驱动线出机柜，需要做信号线群脉冲实验，当干扰施加在采集线上时，所有的采集板上指示灯都闪烁，对采集回路进行分析，采集输入有光电隔离器件，采集回线为动态的12V输出，当干扰施加时，可能造成采集回线上的电压失真，造成指示灯闪烁，找了一个闭合磁环，安装在采集回线上，进行实验，在某一极性下指示灯闪烁，说明磁环有作用，然后根据其阻抗特性，绕制2圈，实验效果不明显，后来试验一下绕制3圈，结果，采集指示灯显示正常，多次试验，系统均正常。

分析：磁环对群脉冲干扰有很好的抑制作用，根据实际情况安装在通讯线的两端或一端，磁环有不同的阻抗特性，对干扰信号进行频率分析，设计磁环的截止频率正好落在干扰信号频率附近，使磁环体现较大的阻抗性，来抑制干扰。

磁环的圈数影响磁环的阻抗特性，圈数越多，阻抗特性曲线向低频率方向移动，即较低频率下的阻抗越大，若此频率比较接近干扰频率时，就能起到很好的抑制干扰的作用。

电磁兼容技术融入电子产品开发设计中，可以提高产品的安全可靠性，如果在实际测试中，某一方面存在缺陷，可以从电磁干扰的方式上入手进行一步一步测试，电磁干扰有两种形式：传导发射和辐射发射，从各自的耦合路径进行查找。一个系统指标超标，可以先从辐射发射上解决，设备是否屏蔽良好，机壳上孔用导电布封住，导电布要与机壳良好接触，再进行试验，如果还超标，那就是干扰主要是传导发射引起的，在设备机壳出口处安装信号滤波器和电源滤波器，进行试验，如果还超标，那就是干扰是通过电缆辐射和传导发射出来，通过对屏蔽层的接地，减小地环路等措施必定能查找到原因并解决。

三、结语

产品需要逐步更新完善，才能达到一定的安全可靠，电磁兼容技术需要不断的积累，才能保证产品的安全可靠，产品应用场合不同，遇到的电磁干扰有所不同，产品的性能也不同，需要根据实际应用环境，分析干扰源，查找耦合路径，明确敏感源，对干扰源采取隔离措施，切断耦合路径或者疏导干扰，对敏感源采取屏蔽、滤波等措施，保证产品安全可靠工作。