军标电磁兼容介绍及适用范

第一篇：军标电磁兼容介绍及适用范

军标电磁兼容介绍及适用范围

海洋仪器的军标EMC测试系统用于电磁兼容传导与辐射骚扰测量项目和电磁兼容传导与辐射抗扰测量项目。主要针对军标测试采用国内外成熟的电磁兼容设备作为系统硬件基础，建立的一套全自动化的电磁兼容测试系统。

本测试系统可以交钥匙工程形式向用户提供，测试功能符合GJB151B中CE101、CE102、CE106、CE107、CS101、CS103、CS104、CS105、CS106、CS109、CS112、CS114、CS115、CS116、RE101、RE102、RE103、RS101、RS103共19项自动化测试系统的全部要求；所有硬件设备、选件、附件在构成系统后，相互间在阻抗匹配、信号电平匹配、传输功率、电磁场场强、系统灵敏度、调制功能、控制接口和自动化测试等各方面满足系统功能。系统安装完毕后能够完成的测试项目如下：

EMI测试可满足GJB151B标准规定的如下7项测试： CE101 25Hz～10kHz电源线传导发射测试 CE102 10kHz～10MHz电源线传导发射测试 CE106 10kHz-40GHz 天线端子传导发射 CE107 电源线尖峰信号（时域）传导发射 RE101 25Hz～100k Hz磁场辐射发射测试 RE102 10kHz～1GHz电场辐射发射测试

RE103 10kHz～40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射 EMS测试可满足GJB151B标准规定的如下12项测试： CS101 25Hz～50kHz电源线传导敏感度测试 CS103 15kHz～10GHz天线端子互调传导敏感度 CS104 25Hz～20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度 CS105 25Hz～20GHz天线端子交调传导敏感度 CS106 电源线尖峰信号传导敏感度 CS109 50Hz～100kHz壳体电流传导敏感度 CS112 静电放电抗扰度测试

CS114 10k Hz～400MHz电缆束注入传导敏感度测试 CS115 电缆束注入脉冲激励传导敏感度

CS116 10kHz～100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度测试 RS101 25Hz～100kHz磁场辐射敏感度测试

RS103 10kHz～18GHz电场辐射敏感度测试（200V/m）

下表为军用标准中关于各类设备的测试项目要求，表中填有“A”的表示该项要求适用；填有“L”的表示该项要求应按标准相应条款规定加以限制；填有“S”的则表示由订购单位在订购规范中对适用性和极限要求作详细规定；空白栏表示该项要求不适用。

第二篇：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。

第三篇：电磁兼容基本知识介绍电磁耦合机理

1、传导耦合导线经过有干扰的环境，即拾取干扰信号并经导线传导到电路而造成对电路的干扰，称为传导耦合，或者叫直接耦合。

在音频和低频的时候由于电源线、接地导体、电缆的屏蔽层呈现低阻抗，故电流注入这些导体时容易传播，当噪声传导到其他敏感电路的时候，就能产生干扰作用。

在高频的时候：导体的电感和电容将不容忽视，感抗随着频率的增加而增加，容抗随着频率的增加而减小。jwL,1/jwC

解决方法:防止导线的感应噪声，即采用适当的屏蔽和将导线分离，或者在骚扰进入明暗电路之前，用滤波的方法将其从导线中除去；

2、共阻抗耦合当两个电路的电流经过一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路。

3、感应耦合a）电感应容性耦合干扰电路的端口电压会导致干扰回路中的电荷分布，这些电荷产生电场的一部分会被敏感电路拾取，当电场随时间变化，敏感回路中的时变感应电荷就会在回路中形成感应电流，这种叫做电感应容性耦合。

解决方法：减小敏感电路的电阻值，改变导线本身的方向性屏蔽或者分隔来实现。b）磁感应耦合干扰回路中的电流产生的磁通密度的一部分会被其他回路拾取，当磁通密度随时间变化时就会在敏感回路中出现感应电压，这种回路之间的耦合叫做磁感应耦合。

主要形式：线圈和变压器耦合、平行双线间的耦合等。铁心损耗常常使得变压器的作用类似于抑制高频干扰的低通滤波器。平行线间的耦合是磁感应耦合的主要形式

要想减少干扰，必须尽量减少两导线之间的互感。

4、辐射耦合辐射源向自由空间传播电磁波，感应电路的两根导线就像天线一样，接受电磁波，形成干扰耦合。干扰源距离敏感电路比较近的时候，如果辐射源有低电压大电流，则磁场起主要作用；如果干扰源有高电压小电流，则电场起主要作用。

对于辐射形成的干扰，主要采用屏蔽技术来抑制干扰。

第四篇：变电站电磁干扰及电磁兼容论文(整理版)

变电站综合自动化结课论文

班级：电自100 班

姓名：

学号：20100100

变电站的电磁干扰及电磁兼容

引言

电力系统作为一个强大的电磁干扰源，在运行时会产生各种电磁干扰。各种以微电子和计算机技术为基础的二次设备（例如继电保护、远动、通信设备等）是干扰的敏感者，极易受到干扰影响而出现误动、程序运行异常等非正常工作状态，甚至造成元器件或者设备的损坏。随着智能电子设备、就地化智能终端和保护、高频率低电压微处理器、非常规互感器等新技术的采用，电力系统二次设备的抗干扰性能将面临更大的挑战。

变电站综合自动化系统，是利用多台微机和大规模集成电路组成的自动化系统，代表常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。

变电站在电力系统中，是一次设备和二次设备最集中的场所。系统运行方式的变化、开关的动作、雷电流的出现以及二次回路电缆间的电磁耦合都会对二次回路产生干扰。因此，变电站是电力系统电磁干扰和电磁兼容性问题的主要研究对象。

本文将从电磁干扰源、电磁干扰危害以及防电磁干扰的措施三个方面对变电站电磁兼容问题做一定的阐述。

一、电磁干扰源分析

变电站综合自动化系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两方面。内部干扰是由自动化系统结构、元件布置和生产工艺等决定。外部干扰源主要有交、直流回路开关操作、扰动性负荷(非线性负荷、波动性负荷)短路故障、大气过压(雷电)、静电、无线电干扰和和电磁脉冲等。

变电站中一次回路的任何暂态过程都会通过不同的耦合途径传入二次回路形成电磁干扰，二次回路本身也会产生干扰。二次回路中的设备主要包括继电保护、控制、信号、通信和监测等仪器仪表。它们都属于弱电装置，耐压能力与抗干扰能力较弱。因此，不加防范就会干扰二次设备的正常工作，严重时会造成二次设备绝缘击穿损坏，形成永久性故障。下面主要论述变电站中的电磁干扰源及其特性。

1、谐波的干扰

电力系统是由电感、电阻和电容组成的网络，在一定的参数配合下可能对某些频率产生谐振，,出现过电压和过电流。由于变压器铁芯的非线性，高次谐波电流会使电源电压波形畸变，电源的高次谐波电压通过电容耦合，会在二次设备上产生高次谐波感应电压和感应电流。当此电压和电流值超过某一数值时，就会造成二次设备误动或毁坏。

2、开关量操作引起的干扰

开关操作引起的干扰是变电站微机综合自动化系统所受到的最主要的电磁干扰。当线路或变压器发生短路故障时，开关(断路器)要做出跳闸动作。此时，在开关动、静触头间将发生开断、电弧重燃的反复过程。在此过程中将感应出很高的脉冲电压和高频振荡电流。当振荡电流和脉冲电压与微机监控系统中要处理的开关量和脉冲量同频段时，将使监控和保护等二次系统受到影响，尤其对高速运行和传递数字逻辑信号的微机、计算机干扰更为严重。

3、雷击干扰

当雷电击中变电站后，大电流将经由接地点泄入地网，使接地点电位大大升高。若二次回路接地点靠近雷击大电流的入地点，则二次回路接地点的电位将随之升高，会在二次回路中形成共模干扰，形成过电压，严重时会造成二次设备绝缘击穿。对于二次电缆来说，由于电缆外皮两端与接地网相连，当有雷电流流过地网时。会在电缆两端产生电位差，电流将流过二次电缆的外皮，在二次电缆的芯线上感应出感应电势，叠加在信号上造成干扰。综合自动化变电站中有大量的数字集成电路装置，如远动RTU装置、微机保护装置和微机故障录波装置等。这些装置的电源工作电压一般为5 V，对雷击干扰尤为敏感。如RTU装置，它是由微机处理器和计算机接口电路等构成，当雷电流通过电力电缆、户外二次电缆、交流工作电源等进入RTU主机时，会在RTU的外壳与大地之间产生一个瞬时达到几kV的高电压，该高电压将直接危害着RTU装置的运行安全，甚至会导致设备损坏。

4、二次回路自身干扰

二次回路自身的干扰主要是通过电磁感应而产生的。到目前为止，我国变电站综合自动化设备的数字集成电路装置，很多是采用单片机系统来实现的，单片机系统中的印刷电路板(PCB)上的器件均是由直流电源供电。而直流回路中有许多大电感线圈，在直流回路进行开关操作时，线圈两端将出现过电压，它会在二次回路设备上感应出不利于二次设备正常工作的感应电压和感应电流，对PCB上的器件造成干扰，从而干扰单片机系统的正常工作。

二、电磁干扰可能产生的后果

电磁干扰间可以顺利通过各种分布电容或分布电感耦合到变电站综合自动化系统中，一旦干扰侵入自动化系统内，便将对系统的正常工作造成严重影响，其干扰的后果各式各样，归纳起来有以下几类：

(1)电源回路干扰。使计算机电源受干扰，造成计算机工作不稳定，甚至死机。

(2)模拟量输入、输出通道干扰后果。从TA(小电流互感器)或TV(小电压互感器)的二次引线引入浪涌电压，造成采样数据错误，轻则影响采样精度和计量的准确度；重则可能引起微机保护误动，甚至可能损坏元器件。

(3)开关量输入、输出通道干扰的后果。变电站现场断路器、隔离开关的辅助触点通过长线至开关量输入回路，其受干扰会产生辅助触点抖动，甚至造成分、合位置判断错误。开关量的输出通道由计算机的输出至断路器的跳、合闸的出口回路。除了易受外界引入的浪涌电压干扰外，自动装置内部，微计算机上电过程也容易有干扰信号，导致误动。

(4)CPU和数字电路受干扰的后果。当CPU正通过地址线送出一个地址信号时，若地址线受干扰，使传送的地址错误，导致取错指令、操作码或取错数据，结果有可能误判断或误发命令，也可能取到CPU不认识的指令操作码而停止工作或进入死循环；如果CPU在传送数据过程中，数据线受干扰，则造成数据错误，逻辑紊乱，对于微机保护装置来说也可能引起误动或拒动，或引起死机。计算机的随机RAM是存放中间计算结果、输入输出数据和重要标志的地方，在强电磁干扰下，可能引起RAM中部分区域的数据或标志出错。所引起的后果如数据线受干扰一样，也是很严重的。大部分自控装置的程序和各种定值存放在EPROM或电子盘中，如果EPROM受干扰而程序或定值道破坏，将导致相应的自动装置无法工作。

三、变电站的电磁兼容技术措施

对于变电站综合自动化系统来说，消除或抑制干扰应针对电磁干扰的三要素进行，即消除或抑制干扰源；切断电磁耦合途径；降低装置本身对电磁干扰的敏感度。针对综合自动化系统在多个变电站的实际运行情况，下面介绍几种电磁兼容技术措施：

(1)拟制干扰源的影响。外部干扰源往往是通过连接导线端子串入自动化系统的，可采用屏蔽措施，具体的有一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮(屏蔽层)的控制电缆，电缆的屏蔽层两端接地，对电场耦合和电磁耦合都有显著的削弱作用；二次设备内，综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层，这样可起电场屏蔽作用，防止高频干扰信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件；机箱或机柜的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可抑制外部高频干扰；变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁质材料，使其本身也是一种屏蔽。

(2)接地和减少共阻抗耦合。接地是变电站综合自动化系统电磁兼容的重要形式措施之一。该系统的地线种类有微机电源地和数字地、模拟地、信号地、噪声地、屏蔽地等五种地线。正确的工作接地，对系统的安全可靠工作来说关系重大，而且必须根据实际情况灵活处理。

① 微机电源采取浮地方法即其零线不与机壳相连。这是目前变电站综合自动化系统和各种微机自动装置或微机保护装置经常采用的方法。这种方法必须尽量减少电源线同机壳之间的分布电容。

② 微机电源地与机壳共地。由于“浮地”或不良接地不仅破坏了接地系统的完整性，而且可能成为一个干扰分配系统。因此，对含有模／数转换和高增益放大器的微机装置，宜采用微机电源地与机壳和大地共地的接线方式。这种共地方式可切除放大器正反馈通道，并可消除通过分布电容间导线耦合的低频干扰的影响。③ 一点接地。变电站综合自动化系统属于低频系统，且其各个子系统都由多块插件组成，应尽量采用一点接地的原则。因为在低频的布线和元件问的电感并不是什么大问题，主要是避免接地电路形成环路，避免地线形成环流。

④ 数字地和模拟地的处理。A／D转换器的数字地通常和电源地是共地连接的，由于数字地上电平的跳跃会造成很大的尖峰干扰，会影响A／D转换器的模拟地电平的波动，影响转换结果的精度。为此常采用模拟地和信号地连在一起浮空而不与数字地连在一起或采取数字地和模拟地共地或模拟地和数字地通过一对反相二极管相连接。

⑤ 噪声地的处理。对于继电器或电动机等回路的噪声地，采取独立地的方式，不要与模拟地和数字地合在一起。

(3)电站综合自动化系统中，采取良好的隔离可以减少于扰传导侵入。行之有效的隔离措施有以下几种：

① 模拟量的隔离。变电站的监控系统、微机保护装置以及其他自动装置所采集的模拟量处于强电回路中，必须经过设置在自动化系统各种交流输入回路中的隔离变压器TA、TV隔离，这些隔离变压器一、二次之间必须有屏蔽层，而且屏蔽层必须接安全地，才能起到比较好的屏蔽效果。② 开关量输入、输出的隔离。变电站综合自动化系统开关量的输入，主要是断路器、隔离开关的辅助触点和主变压器分头位置等。开关量的输出，大多数也是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中，如果与自动化系统直接连接，必然会引入强的电磁干扰。因此，要通过光电耦合器隔离或继电器触点隔离，这样会取得比较好的效果。

③ 强、弱信号电缆的隔离。强、弱信号不应使用同一根电缆；信号电缆应尽可能避开电力电缆；尽量增大与电力电缆的距离，并尽量减少其平行长度。

④ 二次设备配线时，应注意避免各回路的相互感应印刷电路板上的布线要注意避免互感。

第五篇：某机载天线伺服系统电磁兼容设计及分析

某机载天线伺服系统电磁兼容设计及分析

【摘要】 本文采用近场电磁干扰源探测定位法分析了某机载天线伺服系统的辐射发射问题。通过对比测试数据确定码盘及开关电源为主要辐射源，针对码盘和开关电源辐射超标的问题采用屏蔽、接地和滤波等措施进行整改。在设计共模滤波器时使用仿真软件CST对滤波器的参数进行仿真，最后通过电磁兼容试验验证整改效果，确定伺服系统的电磁兼容性有明显的改善。

【关键词】 电磁兼容 辐射发射 屏蔽 滤波器设计

Design and Analysis of Electromagnetic Compatibility Problems of Airborne Antenna Servo System

Wang Xiao-yu，Liu Xin，Zhang De

The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation

Abstract：In this paper，electromagnetic interference sources detection method is used for the analysis of radiated emission problem of the airborne antenna servo system.By comparing the test data，it is confirmed that the main source of radiation is the encoder and switching power supply.In order to solve the problem of the encoder and switch power source radiation exceed the standard，a series of measures such as shielding，grounding and filtering are adopted to carry out rectification.The parameters of filter are simulated using the CST simulation software in the design of common mode filter.Furthermore，the rectification effect is verified by the electromagnetic compatibility test.It is found that the electromagnetic compatibility of the servo system is improved obviously.Keywords：Electromagnetic compatibility，Radiation emission，Shielding，Filter design

一、引言

电磁兼容（EMC）作为一门综合性的前沿学科，在20世纪末、21世纪初的电气及电子科学中得到迅速发展，对理论及工程实践紧密结合的要求越来越高[1]。

现代社会中飞机、舰艇、汽车等各种平台在狭窄的空间中安装了各种功能的电子设备，在工作时这些设备会产生电磁干扰，对其它设备的正常工作产生影响[2，3]。短波通信是现代飞机等载体完成任务、保障安全的重要通信手段。随着技术的进步，各种飞行器对通信质量的要求日益高涨，导致飞行器上电子通信设备的种类和数量不断增长。由于通信设备都安装在飞行器壳体上，以壳体作为共地点，而在飞行期间壳体与大地并无连接，导致设备间的电磁兼容成为不可忽视的问题 [4，5]。

二、故障现象及分析

用户在使用过程中发现，当伺服系统工作时，会导致短波/超短波系统有效通信距离缩短。使用频谱仪观察短波/超短波天线接收信号频谱，在伺服系统工作时，在10MHz～200MHz频段范围内短波/超短波天线底噪有明显抬升，抬升幅度随频点不同，但最小幅度也大于10dBm。伺服系统组成如图1所示，组成伺服系统的各设备通过互联线缆进行通信。

采用电磁兼容三原则法进行分析，伺服系统是辐射源，短波/超短波天线是受影响设备，而伺服系统和短波/超短波天线之间无任何线缆连接，并分别由各自系统的隔离电源供电，因此干扰信号无法通过传导方式达到受影响设备。并且由于伺服系统的供电和信号电缆长度超过10m，而10MHz信号的波长约为30m，电缆长度已满足L≥（λ/20）的辐射发射条件，由以上条件判断辐射发射为干扰信号的传输路径。为解决该辐射发射问题，按照GJB 151A-97中对机载设备的辐射发射要求，对伺服系统进行垂直极化RE102测试，测试结果如图2所示，测试曲线在30KHz～500MHz范围内频谱严重超限，同时包括窄带尖峰噪声、宽带噪声和高密集型尖峰群噪声三种情况。

采用频谱仪和德国安诺尼公司生产的PBS系列近场探头对组成伺服系统的每个设备和设备间的互联线缆进行辐射发射检查。使用电场探头分别在距互联线缆10cm和20cm的位置进行测量，观察频谱仪上测试曲线的峰值变化并将数据记录于表1。采用对比法分析，由峰值变化可判断辐射类型主要为电场辐射。同时按照频谱仪上曲线峰值及包络的强弱排列，可得开关电源、码盘、设备间的互联电缆为主要辐射源。

三、分析及整改措施

针对产生辐射的设备进行分析和整改，按照整改措施的难易程度进行排序为互联电缆、码盘和开关电源，具体措施如下。

3.1 互联线缆

由于在进行伺服系统设计时，未考虑电磁兼容设计，所有的传输线均未使用屏蔽线缆，同时为走线美观，将信号线和电源线集中捆扎，导致线缆间耦合严重，线缆整体成为发射天线。

3.2 码盘

由于码盘在设计时已采用金属壳体进行屏蔽，因此对其使用近场探头进行检测。检测发现辐射发射在码盘插座与壳体连接处最强，拆下插座发现插座上安装的密封胶圈是绝缘体，破坏了码盘整体的电连续，将该密封胶圈更换为导电胶圈后，插座连接处的辐射发射有明显降低。同时在码盘的电源线和信号线上采用馈通滤波器LT1-200-332进行滤波，并将滤波器外壳有效接地，再次进行RE102测试，测试曲线已满足GJB151A-97的要求。

3.3 开关电源

采用靠测法，使用200MHz带宽的示波器测量开关电源的输入及输出端的电压变化，在开关电源工作时观察到输入输出端电压均叠加有高频共模噪声，将共模噪声在时域展宽后如图3所示。

在此引入CST（COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY）软件，该软件强大的仿真能力解决了以上滤波器设计所面对的问题。设计共模滤波器如图4所示，采用该共模滤波器并匹配合适的参数可有效抑制开关电源输入和输出端的共模噪声。经仿真可得共模滤波器在不同参数下的特性曲线，如图5所示。

按照仿真结果设计共模滤波器，在电源输入及输出端串入共模滤波器后，对开关电源进行RE102测试，测试结果如图6所示，开关电源的辐射发射已满足GJB151A-97的要求。

采用以上措施对伺服系统进行整改后，再次进行RE102测试，测试曲线如图7所示，图7-a为水平极化测试曲线，图7-b为垂直极化测试曲线，由图7可知，伺服系统的辐射发射在垂直和水平两个极化方向上都能满足GJB 151A-97中机载设备的电磁辐射发射要求。

四、结论

本文采用近场电磁干扰源探测定位法对组成伺服系统的各个设备与互联线缆的辐射发射情况进行了分析，依据分析结果确定电场辐射是干扰信号的主要传输路径。从电磁兼容问题产生所必需具备的三要素出发，采用切断传输路径及减少辐射源等措施对伺服系统进行了整改。在设计共模滤波器时引入仿真分析软件CST对滤波器的参数进行计算，确保整改后的伺服系统顺利通过了水平和垂直两个极化方向的RE102测试，改善了伺服系统的电磁兼容性。

参 考 文 献

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