电子产品的电磁兼容性设计、测试和对策技术培训班

第一篇：电子产品的电磁兼容性设计、测试和对策技术培训班

电子产品的电磁兼容性设计、测试和对策技术培训

班

开课信息: 开课日期（天数）2014/1/13-14

上课地区 上海-闸北区

课程编号：KC4694 费用 3000

更多: 无

招生对象

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从事开发部门主管、EMC设计工程师、EMC整改工程师、测试经理、工程师 【主办单位】中 国 电 子 标 准 协 会 培 训 中 心

【协办单位】深 圳 市 威 硕 企 业 管 理 咨 询 有 限 公 司 课程内容

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培训地点：2014年1月13-14日，上海；

培训费用：3000元/人（含培训、资料、午餐费）。

培训对象：从事开发部门主管、EMC设计工程师、EMC整改工程师、测试经理、工程师 随着中国加入WTO，如何使自己的产品在国际及国内市场中满足电磁兼容（EMC），从而快速低成本的取得相关认证，许多企业面临这样一个现实问题！但目前大多电子企业研发人员没有很好掌握EMC的设计方法和建立一套完善的EMC流程，导致多数产品在后期不能顺利的通过测试与认证，影响了产品的上市进度。为了帮助企业导入正确EMC设计策略,同时研发工程师掌握正确的EMC设计方法，从产品设计源头解决EMC问题，将可以减少许多不必要的人力及研发成本，缩短产品上市周期，中国电子标准协会

决定分期组织召开“电子产品的电磁兼容性设计、测试和对策技术培训班”现将具体事宜通知如下：

课程提纲：课程大纲根据报名学员要求，上课时会有所调整。

一、电磁兼容试验问题概述 1 电磁兼容的基本定义

电磁兼容测试标准的标准体系 3 电磁兼容的试验内容 电磁兼容标准标准化试验和可信度

二、脉冲群抗扰度试验的要点及其对策 1 脉冲群瞬变干扰的形成原理 2 脉冲群发生器的基本线路及其波形 3 脉冲群试验的配置和布局 脉冲群的实验室型式试验方法和注意点 新的脉冲群抗扰度试验国家标准和目前尚在沿用的试验方法差异性说明 6 脉冲群干扰的抑制

三、常用抗扰度标准新旧版本的差异与理解 1 静电放电抗扰度试验 2 射频辐射电磁场抗扰度试验 3 脉冲群抗扰度试验 4 浪涌抗扰度试验 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验

四、电子设备电磁骚扰发射的定性测试 1 比较“正规”的辐射发射定性测试方案 2 比较“正规”的传导发射定性测试方案 3 定性观察的辐射发射测试方案 4 定性观察的传导骚扰发射测试方案

五、电磁兼容故障诊断和常用处理方法 1 设备的辐射发射超标问题 2 设备的传导发射超标 设备的静电放电抗扰度试验不合格 4 设备的射频辐射电磁场抗扰度试验不合格 5 设备的脉冲群干扰抗扰度试验不合格 6 设备的浪涌抗扰度试验不合格 设备的射频场感应所引起的传导抗扰度试验不合格 8 设备的电压跌落、短时中断抗扰度试验不合格

设备在调试过程中的电磁兼容性故障定位

六、电子设备的电磁骚扰问题分析和抑制技术概述 1 电子设备的电磁骚扰发射问题 2 电子设备的电磁骚扰发射原因分析 3 电子设备电磁骚扰发射的性质分析 4 电子设备的电磁骚扰抑制技术概述

七、电子设备辐射骚扰测试和常用抑制技术 1 电子设备的辐射发射 通过减小环路面积来减小电子设备的辐射噪声 3 通过采用缓冲吸收来降低电子设备的高次谐波成分 4 电子设备印刷线路板的设计

八、电子设备传导骚扰和电源线输入滤波器 1 电子设备传导骚扰测量结果的数值分析 2 电子设备传导骚扰的一般抑制技术 3 电源线滤波器的作用 4 电源线滤波器插入损耗的测量 5 电子设备输入滤波器的设计 6 电子设备输入滤波器中电感器的设计 电源线滤波器中电容耐压、泄漏电流和选择问题 8 滤波器的内部装配 9 滤波器的安装和使用

九、电子设备的瞬变干扰抑制问题 1 电磁干扰 2 瞬变干扰吸收器件 3 铁氧体抗干扰磁芯 4 隔离变压器

十、电子设备的电磁兼容设计，试验和对策案例分析 案例1：电磁干扰问题的诊断和整改步骤 案例2：不间断电源的电磁兼容问题的处理 案例3：开关电源高频变压器的屏蔽层应用问题

4：由多个开关电源组成的电源系统的电磁兼容性考虑 案例5：便携式智能温度计开关电源的电磁兼容性设计 案例6： 开关电源电磁骚扰发射问题的排查及解决 案例7：在电源线上使用铁氧体抗干扰磁芯 案例8：由通信设备集线器电源引起的辐射发射超标 案例9：开关电源的电磁兼容性设计,试验和对策例 案例10：设备内部电源布线不当造成的辐射超标 案例11：错误接地线引起的辐射超标

案例12：屏蔽电缆屏蔽层接地小辫引起的设备辐射问题 案例13：印刷电路板的不良布线引起设备辐射超标 案例14：印刷电路板局部地平面布局不良与设备辐射超标 案例15：电容器的容量对集成电路电源去耦效果的影响 案例16：防雷器件的正确安装

案例17：两个在机房增设浪涌保护器的实例 案例18：在浪涌试验中因磁珠使用不当造成损坏问题 案例19：电源滤波器的安装使用问题

案例20：同类产品，不同布局引起的传导骚扰超标问题

案例21：对于有数字和模拟器件混合线路的设备的数字地和模拟地正确接法 案例22：房间电加热器浪涌抗扰度试验不合格问题处理 案例23：对电子变压器传导发射和浪涌抗扰度试验不合格的整改 案例24 带碳刷的电动机的电磁兼容解决方法 案例25 小家电产品电磁骚扰发射情况的改进例 案例26：改进线路设计来提高设备的抗干扰能力 案例27：开关电源输出纹波和噪声的测量和抑制 案例28：工业自动化设备的结构与电磁兼容试验

讲师介绍

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 钱振宇

国家机械局上海电器科学研究所研究员级高级工程师，上海三基电子工业有限公司总工程 师，全国电磁兼容标准化技术委员会委员，全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分技术委员会委员，国内知名的电磁兼容专家。主要研究方向为电磁兼容测试的干扰模拟器与电磁兼容的对策技术。近年来有较多机会参加国内各地的电磁兼容培训活动，由于内容通俗易懂、切合实际，深受各方好评。出版的与电磁兼容性测试和设计主题相关的主要著作有：①《3C认证中的电磁兼容测试与对策》（电子工业出版社，2004年8月出版）②《开关电源的电磁兼容测试与对策》（电子工业出版社，2005年12月出版）③《电气、电子产品的电磁兼容技术及设计实例》（电子工业出版社，2008年6月出版）

第二篇：开关电源的电磁兼容性技术

开关电源的电磁兼容性技术 引言

电磁兼容是一门新兴的跨学科的综合性应用学科。作为边缘技术，它以电气和无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。电磁兼容技术应用的范围很广，几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。其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。

电磁兼容的英文名称为Electromagnetic Compatibility，简称EMC。所谓电磁兼容是指设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。这里包含两层意思，即它工作中产生的电磁辐射要限制在一定水平内，另外它本身要有一定的抗干扰能力。这便是设备研制中所必须解决的兼容问题。电磁兼容技术涉及的频率范围宽达0 GHz ~400GHz，研究对象除传统设备外，还涉及芯片级，直到各种舰船、航天飞机、洲际导弹甚至整个地球的电磁环境。

电磁兼容三要素是干扰源（骚扰源）、耦合通路和敏感体。切断以上任何一项都可解决电磁兼容问题，电磁兼容的解决常用的方法主要有屏蔽、接地和滤波。2 电磁兼容技术名词（1）电磁兼容性

电磁兼容性是指设备或者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。（2）电磁骚扰

电磁骚扰是指任何可能引起设备、装备或系统性能降低或者对有生命或者无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可引起设备、传输通道或系统性能的下降。它的主要要素有自然和人为的骚扰源、通过公共地线阻抗/内阻的耦合、沿电源线传导的电磁骚扰和辐射干扰等。电子系统受干扰的路径为：经过电源，通过信号线或控制电缆、场渗透，经过天线直接进入；通过电缆耦合，从其他设备来的传导干扰；电子系统内部场耦合；其他设备的辐射干扰；电子设备外部耦合到内部场；宽带发射机天线系统；外部环境场等（3）电磁环境

电磁环境是一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。（4）电磁辐射

电磁辐射是指电磁波由源发射到空间的现象。“电磁辐射”一词的含义有时也可引申，将电磁感应现象也包含在内。RFI/EMI可以通过任何一种设备机壳的开口、通风孔、出入口、电缆、测量孔、门框、舱盖、抽屉和面板以及机壳的非理想连接面等进行辐射。RFI/EMI也可由进入敏感设备的导线和电缆进行辐射，任何一个良好的电磁能量辐射器也可以作为良好的接收器。（5）脉冲

脉冲是指在短时间内突变，随后又迅速返回至其初始值的物理量。（6）共模干扰和差模干扰

电源线上的干扰有共模干扰和差模干扰两种方式。共模干扰存在于电源任何一相对大地或电线对大地之间。共模干扰有时也称纵模干扰、不对称干扰或接地干扰。这是载流导体与大地之间的干扰。差模干扰存在于电源相线与中线及相线与相线之间。差模干扰也称常模干扰、横模干扰或对称干扰。这是载流导体之间的干扰。共模干扰提示了干扰是由辐射或串扰耦合到电路中的，而差模干扰则提示了干扰是源于同一条电源电路。通常这两种干扰是同时存在的，由于线路阻抗的不平衡，两种干扰在传输中还会相互转化，所以情况十分复杂。干扰经长距离传输后，差模分量的衰减要比共模大，这是因为线间阻抗与线-地阻抗不同的缘故。出于同一原因，共模干扰在线路传输中还会向邻近空间辐射，而差模则不会，因此共模干扰比差模更容易造成电磁干扰。不同的干扰方式要采取不同的干扰抑制方法才有效。判断干扰方法的简便方法是采用电流探头。电流探头先单独环绕每根导线，得出单根导线的感应值，然后再环绕两根导线（其中一根是地线），探测其感应情况。如感应值是增加的，则线路中干扰电流是共模的；反之则是差模的。（7）抗扰度电平和敏感性电平

抗扰度电平是指将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或者系统并使其仍然能够正常工作且保持所需性能等级时的最大骚扰电平。也就是说，超过此电平时该装置、设备或者系统就会出现性能降低。而敏感性电平是指刚刚开始出现性能降低的电平。所以，对某一装置、设备或者系统而言，抗扰度电平与敏感性电平是同一数值。（8）抗扰度裕量

抗扰度裕量是指装备、设备或者系统的抗扰度电平限值与电磁兼容电平之间的插值。3 开关电源的电磁兼容性

开关电源因工作在高电压大电流的开关工作状态下，引起电磁兼容性问题的原因是相当复杂的。从整机的电磁性讲，主要有共阻抗耦合、线间耦合、电场耦合、磁场耦合及电磁波耦合几种。共阻耦合主要是骚扰源与受骚扰体在电气上存在的共同阻抗，通过该阻抗使骚扰信号进入受骚扰体。线间耦合主要是产生骚扰电压及骚扰电流的导线或 PCB线因并行布线而产生的相互耦合。电场耦合主要是由于电位差的存在，产生感应电场对受骚扰体产生的场耦合。磁场耦合主要是指在大电流的脉冲电源线附近，产生的低频磁场对骚扰对象产生的耦合。电磁场耦合主要是由于脉动的电压或电流产生的高频电磁波通过空间向外辐射，对相应的受骚扰体产生的耦合。实际上，每一种耦合方式是不能严格区分的，只是侧重点不同而已。在开关电源中，主功率开关管在很高的电压下，以高频开关方式工作，开关电压及开关电流均接近方波，从频谱分析知，方波信号含有丰富的高次谐波。该高次谐波的频谱可达方波频率的1000次以上。同时，由于电源变压器的漏电感及分布电容以及主功率开关器件的工作状态非理想，在高频开或关时，常常产生高频高压的尖峰谐波震荡。该谐波震荡产生的高次谐波，通过开关管与散热器间的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。用于整流及续流的开关二极管，也是产生高频骚扰的一个重要原因。因整流及续流二极管工作在高频开关状态，二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响，使之工作在很高的电压及电流变化率下，且产生高频震荡。整流及续流二极管一般离电源输出线较近，其产生的高频骚扰最容易通过直流输出线传出。开关电源为了提高功率因数，均采用了有源功率因数校正电路。同时，为了提高电路的效率及可靠性，减少功率器件的电应力，大量采用了软开关技术。其中零电压、零电流或零电压/零电流开关技术应用最为广泛。该技术极大的降低了开关器件所产生的电磁骚扰。但是，软开关无损吸收电路多数利用L、C进行能量转移，利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换，因此，该谐振电路中的二极管成为电磁骚扰的一大骚扰源。

开关电源一般利用储能电感及电容器组成L、C滤波电路，实现对差模及共模骚扰信号的滤波。由于电感线圈的分布电容，导致了电感线圈的自谐振频率降低，从而使大量的高频骚扰信号穿过电感线圈，沿交流电源线或直流输出线向外传播。滤波电容器随着骚扰信号频率的上升，引线电感的作用导致电容量及滤波效果不断的下降，甚至导致电容器参数改变，也是产生电磁骚扰的一个原因。4 电磁兼容性的解决方法

从电磁兼容的三要素讲，要解决开关电源的电磁兼容性问题，可从三个方面入手：第一，减小骚扰源产生的骚扰信号；第二，切断骚扰信号的传播途径；第三，增强受骚扰体的抗骚扰能力。在解决开关电源内部的兼容性时，可以综合利用上述三个方法，以成本效益比及实施的难易性为前提。因而，开关电源产生的对外骚扰，如电源线谐波电流、电源线传导骚扰、电磁场辐射骚扰等只能用减小骚扰源的方法来解决。一方面，可以增强输入/输出滤波电路的设计，改善APFC电路的性能，减小开关管及整流、续流二极管的电压、电流变化率，采用各种软开关电路拓扑及控制方式等；另一方面，加强机壳的屏蔽效果，改善机壳的缝隙泄漏，并进行良好的接地处理。而对外部的抗骚扰能力（如浪涌、雷击）应优化交流电输入及直流输出端口的防雷能力。通常，对1.2/50?s开路电压及8/20?s短路电流的组合雷击波形，因能量较小，通常采用氧化锌压敏电阻与气体方电管等的组合方法来解决。对于静电放电，通常在通信端口及控制端口的小信号电路中，采用TVS管及相应的接地保护、加大小信号电路与机壳等的电距离来解决或选用具有抗静电骚扰的器件。快速瞬变信号含有很宽的频谱，很容易以共模的方式传入控制电路内，采用与防静电相同的方法并减小共模电感的分布电容、加强输入电路的共模信号滤波（加共模电容或插入损耗型的铁氧体磁环等）来提高系统的抗扰性能。

减小开关电源的内部骚扰，实现其自身的电磁兼容性，提高开关电源的稳定性及可靠性，应从以下几个方面入手：①注意数字电路与模块电路PCB布线的正确分区；②数字电路与模拟电路电源的去耦；③数字电路与模拟电路单点接地、大电流电路与小电流特别是电流电压取样电路的单点接地以减小共阻骚扰，减小地环地影响，布线时注意相邻线间的间距及信号性质，避免产生串扰，减小输出整流回路及续流二极管回路与支流滤波电路所包围的面积，减小变压器的漏电、滤波电感的分布电容，运用谐振频率高的滤波电容器等。5 滤波器结构

滤波是一种抑制传导干扰的方法。例如，在电源输入端接上滤波器，可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。它不仅可以抑制传输线上的传导干扰，同时对传输线上的辐射发射也具有显著的抑制效果。在滤波电路中，选用穿心电容、三端电容、铁氧体磁环，能够改善电路的滤波特性。进行适当的设计或选择合适的滤波器，并正确的安装滤波器是抗干扰技术的重要组成部分。在交流电输入端加装的电源滤波器电路如图1所示。图中Ld、Cd用于抑制差模噪声，一般取Ld为100 mH-700mH，Cd取1?F-10?F。Lc、Cc用于抑制共模噪声，可根据实际情况加以调整。所有电源滤波器都必须接地（厂家特别说明允许不接地的除外），因为滤波器的共模旁路电容必须在接地时才起作用。一般的接地方法是除了将滤波器与金属外壳相接之外，还要用较粗的导线将滤波器外壳与设备的接地点相连。接地阻抗越低，滤波效果越好。滤波器尽量安装在靠近电源入口处。滤波器的输入及输出端要尽量远离，避免干扰信号从输入端直接耦合到输出端。

如在电源输出端加输出滤波器、加装高频电容、加大输出滤波电感的电感量及滤波电容的容量，则可以抑制差模噪声。如果把多个电容并联，则效果会更好。6 EMI滤波器选用与安装

开关电源EMI滤波器中的4只电容器用了两种不同的下标“x”和“y”，不仅说明了它们在滤波网络中的作用，还表明了它们在滤波网络中的安全等级。无论是选用还是设计EMI滤波器，都要认真的考虑Cx和Cy的安全等级。在实际应用中，Cx电容接在单相电源线的L和N之间，它上面除加有电源额定电压外，还会叠加L和N之间存在的EMI信号峰值电压。因此，要根据EMI滤波器的应用场合和可能存在的EMI信号峰值，正确选用适合安全等级的Cx电容器。Cy电容器是接在电源供电线L、N与金属外壳（E）之间的，对于220V、50Hz电源，它除符合250V峰值电压的耐压要求外，还要求这种电容器在电气和机械性能方面具有足够的安全裕量，以避免可能出现的击穿短路现象。7 结语

在开关电源设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后去进行抗干扰的补救措施。

第三篇：IGBT模块电磁兼容性设计

IGBT模块电磁兼容性设计

（1）IGBT模块的优化布局

变流器主电路在空间产生的磁场强度随输入、输出母线中通过电流的强弱而变化，同时IGBT模块产生的空间交变电磁场的强度随其两端电压和电流突变的剧烈程度而变化。这些干扰信号很容易耦合到IGBT模块的驱动线上。通过合理的布局，可以使在功率驱动端附近和驱动线一带的空间交变电磁场强度最小，即干扰信号最小。设计中应采取以下措施。1）从滤波电容到IGBT模块的直流连接采用双层镀锡铜板叠加技术。2）输入、输出母线与外部直流输入端和外部交流输出端采用铜条连接。

这种结构不仅可以减小寄生电感，而且对于IGBT模块产生的空间交变电磁场起到了很好的屏蔽作用。

（2）IGBT模块的接地设计

当IGBT模块的栅极驱动或控制信号与主电流共用一个接地回路时，在开关过渡过程中，由于主电流具有很高的di/dt，功率电路漏电感上有感应电压存在。一旦发生这种情况，电路中应该为“地”电位的各点实际上会处于高于“地电位”几伏的电位上。这个电压会出现在IGBT模块的栅极，从而使IGBT模块有可能误导通。为了避免这个问题的出现，需要慎重考虑栅极驱动与控制电路的设计。在设计中应采取以下措施。

1）下桥臂每个栅极IGBT驱动电路都采用了分离绝缘措施，且各自的电源零线按在IGBT模块的辅助端子上，不与主电流共用电流支路，以消除接地回路噪声问题。2）在功率器件关断期间，使用负的反向偏置电压，以避免噪声干扰。

经过电磁兼容性设计的变流器，在实际运行中可以获得良好的技术性能指标，对此可以得到以下结论。

1）变流器所处的电磁环境十分复杂，带来很多电磁干扰，良好的电磁兼容性设计是变流器安全可靠运行的关键。

2）吸收电路设计是变流器电磁兼容设计的难点，由于在功率母线的设计中采用了独特的双层镀锡铜板叠加技术，母线电感足够小，吸收电路只需简单的无感电容即可。3）在设备或系统设计的初始阶段应同时进行电磁兼容设计，把电磁兼容的大部分问题解决在设计定型之前，这样可得到最高的性能价格比。

第四篇：通信设备的电磁兼容性设计

通信设备的电磁兼容性设计

李宏坚

(陕西烽火电子股份有限公司)摘要：本文从印制板设计、内部走线设计和机壳结构设计三方面，介绍了通信设备的一些电磁兼容性设计方法。

关键字：电磁兼容、印制板设计、内部走线设计、结构设计

随着电磁环境越来越复杂，通信设备的电磁兼容性要求也越来越高，在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性，这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性减少到一个较低的程度。

一、通信设备印制板电磁兼容性设计

造成通信设备辐射超标的原因是多方面的，接口滤波不好，结构屏效低，电缆设计有缺陷都有可能导致辐射发射超标，但产生辐射的根本原因却在PCB的设计，主要关注这几个方面：

1.从减小辐射干扰的角度出发，应尽量选用多层板，内层分别作电源层、地线层，用以降低供电线路阻抗，抑制公共阻抗噪声，对信号线形成均匀的接地面，加大信号线和接地面间的分布电容，抑制其向空间辐射的能力。

2.电源线、地线、印制板走线对高频信号应保持低阻抗。在频率很高的情况下，电源线、地线、或印制板走线都会成为接收与发射干扰的小天线，降低这种干扰的方法除了加滤波电容外，更值得重视的是减小电源线、地线及其他印制板走线本身的高频阻抗，因此，各种印制板走线要短而粗，线条要均匀。

3.电源线、地线及印制导线在印制板上的排列要恰当，尽量做到短而直，以减小信号线与回线之间所形成的环路面积。

4.电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合。在PCB的不同的设计阶段所关注的问题点不同，在元器件布局阶段需要注意：

1.接口信号的滤波、防护和隔离等器件是否靠近接口连接器放置，先防护，后滤波；电源模块、滤波器、电源防护器件是否靠近电源的入口放置，尽可能保证电源的输入线最短，电源的输入输出分开，走线互不交叉；

2.晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件或敏感器件是否远离单板拉手条、连接器；

3.滤波电容是否靠近IC的电源管脚放置，位置、数量适当； 4.时钟电路是否靠近负载，且负载均衡放置； 5.接口滤波器件的输入、输出是否未跨分割区；除光耦、磁珠、隔离变压器、A/D、D/A等器件外，其它器件是否未跨分割区；

在PCB布线阶段需要注意：

1.电源、地的布线处理无地环路，电源及与对应地构成的回路面积小； 2.差分信号线对是否同层、等长、并行走线，保持阻抗一致，差分线间无其他走线；

3.时钟等关键信号线是否布内层（优先考虑优选布线层），并加屏蔽地线或与其他布线间距满足3W原则，关键信号走线是否未跨分割区；

4.是否无其他信号线从电源滤波器输入线下走线，滤波器等器件的输入、输出信号线是否未互相并行、交叉走线；

二、通信设备内部走线电磁兼容性设计 通信设备内部走线混乱，不仅会造成高、低电平信号之间相互干扰，也会给后期采用屏蔽、滤波、接地等补救措施带来不便，会使设计的屏蔽、滤波电路、接地措施起不到应有的作用，在规划内部走线时，需要遵循以下基本原则：

1.机箱内各种裸露走线要尽量短。2.传输不同电平信号的导线分组捆扎，数字电路和模拟电路信号线应分组捆扎，并保持适当距离，减少导线相互影响。

3.对产品中用来传递信号的扁平电缆，应采用地-信号-地-信号-地排列的方式，这样可以有效抑制干扰，增强其抗干扰能力。

4.将低频进线和回线绞合在一起，形成双绞线，减少电磁干扰，如电源线。5.对确定的辐射干扰较大或敏感的导线要加屏蔽措施。

6.屏蔽电缆进出屏蔽体必须保证屏蔽层与屏蔽体之间可靠搭接，一般要求360°环接，并提供足够低的搭接阻抗。

7.非屏蔽电缆原则上禁止直接从屏蔽体中出线。特殊情况下允许直接出线，但是要求屏蔽体内侧（或者外侧）电缆的长度不得越过80mm，注意这个尺寸包括PCB上面的走线，如果有滤波电路，指滤波电路与屏蔽体之间的电缆长度。

8.屏蔽电缆还有一种特殊应用场合，有时系统规定其屏蔽层不得与屏蔽体（实际上就是PGND）连接，典型的例子是同轴电缆。这时的屏蔽电缆可以按照非屏蔽电缆处理（在屏蔽体一侧的长度不得超过80mm），或者采用双层屏蔽电缆。

三、通信设备机壳结构的电磁兼容性设计

通信设备的金属机壳是良好的屏蔽体，但实际上，由于屏蔽体上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷，这些缺陷将对屏蔽体的屏蔽效能有急剧的劣化作用，真正决定实际屏蔽体的屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺陷，包括缝隙、开孔、电缆穿透等。

1.机壳接缝

主要为通信设备的壳体与安装盖板之间的接缝，该类缝虽然面积不大，但其最大线度尺寸即缝长却非常大，由于维修、开启等限制，致使该类缝成为电子设备中屏蔽难度最大的一类孔缝，采用导电衬垫等特殊屏蔽材料可以有效地抑制电磁泄漏。该类孔缝屏蔽设计的关键在于：合理地选择导电衬垫材料并进行适当的变形控制。

2.通风孔

该类孔面积和最大线度尺寸较大，通风孔设计的关键在于通风部件的选择与装配结构的设计。在满足通风性能的条件下，应尽可能选用屏效较高的屏蔽通风部件，如在风扇的风道口增加与机壳连接，具有一定深度蜂窝状铜网等。

3.观察孔与显示孔

该类型孔面积和最大线度尺寸较大，其设计的关键在于屏蔽透光材料的选择与装配结构的设计。

4.连接器与机箱的接缝

这类缝的面积与最大线度尺寸均不大，但由于在高频时导致连接器与机箱的接触阻抗急剧增大，从而使得屏蔽电缆的共模传导发射变大，往往导致整个设备的辐射发射出现超标，为此应采用导电橡胶等连接器导电衬垫。

电磁兼容是一个整机性能指标，它与PCB设计、设备内部走线设计、结构设计的好坏有着密切的关系。在设计一个新产品时,一开始就必须考虑到电磁兼容问题，如果忽视了这一问题,到新产品定型时，干扰问题会暴露出来，因此及早地解决电磁干扰问题不仅是行之有效的,而且会大大降低产品成本。

参考文献：

1、电磁兼容的印制板电路设计，（美）Mark I，Montrose著，吕英华 于学平张金玲译，机械工业出版社，2008；

2、产品设计中的EMC技术，（英）威廉姆斯著，李迪 王培清译，电子工业出版社，2004；

3、电磁兼容设计与整改对策及案例分析，朱文立著，电子工业出版社，2012。

第五篇：军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技术

军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技术

关键词：GJBI51A－97标准；电磁兼容性；电磁干扰；受测试设备；屏蔽；滤波 0 引 言

近20年来，军工电子设备对于电磁工作环境的兼容性能日益受到重视。EMC不仅与温度、湿度、振动等并列成为考核军工设备环境适应能力的重要指标，而且对某些军工电子设备来讲，电磁兼容性更是提到了所有各种环境要求中最重要的位置。这是因为现代军工装备的电子化程度大幅度提高后，军工电子设备的功率谱和频率谱不断向高端和低端两个方向延伸，军工电子设备在海、陆、空各种平台上的安装密集度也大幅增加，导致各电子设备相互之间的电磁干扰(EMI)问题越来越突出。因此，要求军工电子设备必须具有规定的电磁兼容能力已成为从事设备设计、生产、使用有关各方的共识。

为了考核军工电子设备的EMC性能，几乎所有的军工电子设备都要求必须通过国家军用标准规定的电磁兼容性试验测试。因此，近年来有关军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技术受到了前所未有的关注。

与其他环境条件的考核要求不同，“电磁兼容性”的检验不仅要考核设备对电磁环境的适应能力，还要考核该设备的存在是否会造成不利于容纳其他设备正常工作的电磁环境。因此，电磁兼容性试验是双向性的试验，受测试设备(EUT)必须在承受外部电磁干扰和不对外产生电磁干扰两方面同时达标才算合格。又因为电磁信号能够通过电路传导和空间辐射2种途径产生效应，所以，为使军工电子设备能够在电磁兼容性试验中达标，必须在设备的电子电气系统和机械结构系统两方面协调采取措施。这些因素决定了电磁兼容性试验相对其他的例行环境试验来说更为复杂，达标也更不容易。

对从事军工电子设备电磁兼容性设计和试验的人员来说，除了要掌握与设备有关的专业知识和必不可少的电磁学、电子学、电工学方面的基础知识以及有关材料科学和结构设计方面的知识外，还必须熟悉有关电磁兼容性试验的军用标准，并尽可能详细地了解各项试验的物理含义及对试验测试的要求等方面的内容。

围绕GJB151A．97标准¨ 的主要条文，笔者结合十几年来对海、陆、空各种安装平台上的军工电子设备从事电磁兼容性设计和试验工作的实践，针对军标电磁兼容性试验的各项主要考核要求，提供一些有利于使试验项目达标的实用技术和经验。1 GJB151A一97标准简介

GJB151A．97标准全称为“军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求”，是我国为军用电子、电气、机电等设备和分系统的研制和订购制定的关于设备电磁发射和敏感度特性的国家军用标准，规定了军用设备必须满足的EMC要求。该标准由国防科学技术工业委员会批准，发布于1997年5月23日，于1997年12月1日起实施。与该标准密切相关并同期发布和实施的另一个标准是GJB152A－97标准[2]“军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量”，规定了GJB151A－97标准中各项试验指标的测量方法。

GJB151A－97标准的前身是发布于1986年的GJB151A－86标准，新版标准参照国外军标(主要是美国军标MIL)对老标准作了修订，对一些指标作出了更严格的要求。

根据GJB151A－97标准的规定，军用电子设备的EMC试验包括下列19项：

· CE101 25 Hz～10 kHz电源线传导发射

· CE102 10 kHz～10 MHz电源线传导发射

· CE106 10 kHz～40 GHz天线端子传导发射

· CE107电源线尖峰信号(时域)传导发射

· CS101 25 Hz～50 kHz电源线传导敏感度．

· CS103 15 kHz～10 GHz天线端子互调传导敏感度

· CS104 25 Hz～20 GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度

· CS105 25 Hz～20 GHz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 50 Hz～100 kHz壳体电流传导敏感度

· CS114 10 kHz～400 MHz电缆束注入传导敏感度

· CS1 15电缆束注入脉冲激励传导敏感度

· CS116 10 kHz～100 MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度

· REIO1 25 Hz～100 kHz磁场辐射发射

· RE102 10 kHz～18 GHz电场辐射发射

· RE103 10 kHz～40 GHz天线谐波和乱真输出辐射发射

· RSIO1 25 Hz～100 kHz磁场辐射敏感度

· RS103 10 kHz 40 GHz电场辐射敏感度

· RS105瞬变电磁场辐射敏感度

对于各种不同的军用安装平台，上述19项EMC试验并非全部是必做的。所谓的军用安装平台分为水面舰船、潜艇、陆军飞机(含航线保障设备)、海军飞机、空军飞机、空间系统(含运载火箭)、陆军地面、海军地面、空军地面9类。在GJB151A－97标准中，每个试验项目对每种平台的适用性都作出了规定。

对于要求进行EMC试验的军用电子设备，通常在所有试验项目中，CE102、CSIO1、CS114、RE102、RS103这5项是最主要的必做项目。对装载于舰船和飞机上的设备，还往往要求做CE101、CS115、CS116、RE101、RS101中的一些项，连同前述的5项，总的必做试验项目在7项到9项之间。其余项目由订购单位根据有关规范确定是否需做试验。军工电子设备的EMC特点和设计对策

军工电子设备相对于一般的非军工类电子设备或非电子类军工设备来说，其电磁兼容性有如下一些特点。

1．安装密集度高。出于战术技术方面的考虑，军工电子设备的安装非常紧凑，大量功能各异的军工电子设备密集于狭小的空间内，使得设备间的电磁干扰问题特别突出。

2．强弱信号共存。几乎所有种类的军工电子设备都要同时处理幅度相差悬殊的强弱多种信号。强信号对外部设备造成干扰，弱信号又对外部干扰极为敏感。

3．频谱分布广。军工电子设备充分利用了频率资源，占用了从直流到微波的各个频带。有的设备如雷达等工作于脉冲方式，覆盖了广阔的频率范围，对周边设备造成强烈干扰。

4．共用电源和地线。各种安装平台上的大量军工电子设备往往共用电源和备份电源、共用地线，使得通过电源耦合和地线耦合造成的相互干扰不能忽视。

5．设备机电结构的回旋余地小。军工电子设备结构坚固，设备内部冗余空间小。如果在设计后期才对设备进行EMC强化，往往会与设备的原有机械结构或电气布局发生冲突，这时就难以兼顾各方面的战术技术性能指标。

由于以上这些特点，决定了军工电子设备的EMC设计比一般的电子设备更为复杂和困难，电磁兼容性试验的达标难度更高。要设计符合GJB151A．97电磁兼容性标准的军工电子设备，首先要遵循通用的EMC设计原则，再在这个基础上强化EMC措施，尤其要关注电源、机箱屏蔽、电路设计、接地质量这几方面。2．1 电源和EMC的关系

在GJB151A．97标准中，CE101、CE102、CE107、CS101、CS106这5项是直接与电源有关的，CS114、CS115和CS116这3项与电源电缆有关，其余辐射发射和敏感度的项目间接与电源有关。因此可以说，军工电子设备的EMC设计，第1步要做好的就是设备电源的EMC设计。2．1．1 电源EMC设计的主要对策(1)电源输入端的电磁屏蔽和电源线滤波。电源线一进入机箱就要直接连接到电源滤波器上，或者采用输入端兼做电源插座的电源滤波器。电源滤波器的安装很有讲究，滤波器的输出线要远离输入线，金属外壳要大面积接地。如果把进出滤波器的电源线捆扎在一起，这个滤波器就几乎等于没用。

(2)使用隔离变压器。如果采用交流电源，在成本和安装条件许可的情况下，最好使用隔离变压器。最简单的隔离变压器是在初次级间有屏蔽隔离层的电源变压器，这种变压器能够起到安全防护、变压、隔离地线环流、提高共模干扰抑制能力等多种作用，而且其滤波特性能够和电源滤波器互补。

(3)合理设计二次电源。设备的二次电源有开关电源和线性电源2种。虽然开关电源对外来干扰有一定的抑制能力，但不少开关电源对外的辐射发射和传导发射过大，致使在EMC试验时，能通过敏感度项目却通不过发射项目。因此，在低功耗电路中，如可不用开关电源就尽量不用，选用线性稳压器可避免产生对外干扰。

(4)电源的整体屏蔽。鉴于电源部分在电子设备EMC性能方面的重要性，还可以在屏蔽机箱内部把电源部分整体再屏蔽在另一个与其它部分隔离的空间内，形成对电源的整体屏蔽。2．2 机箱电磁屏蔽

机箱电磁屏蔽是防止空间电磁辐射最基本也是最有效的办法，在GJB151A．97标准中，RE101、RE102、RS101、RS103、RS105这5项与机箱的屏蔽直接有关，其余与电缆有关的项目也间接与机箱屏蔽有关，因为电缆是要通过机箱进出的。2．2．1 设计屏蔽机箱的几点原则

(1)保证屏蔽层的导电连续性。理论分析和EMC试验都证明，电磁屏蔽体上的细长缝隙将使屏蔽效果大打折扣。因此，机箱结构上的所有外部缝隙都要实现连续且有良好的导电接触。而对于直径小于屏蔽机箱厚度的小孔，一般不必担心影响EMC效果。

(2)妥善处理机箱的各种开口。机箱开口主要用来安装开关、按钮、指示灯与显示屏等。开口较大时，如果难以在所安装器件的前面采取屏蔽措施，也要在器件的后面加装屏蔽层(后置屏蔽法)，并对穿过屏蔽层的导线做滤波处理。

(3)正确选择和安装机箱接插件，解决电缆屏蔽问题。进出机箱的线缆如处理不当，会减弱甚至失去机箱屏蔽效能。因此，连接至机箱插座的外部线缆可加外屏蔽层，并且线缆的外屏蔽层要和机箱的屏蔽层保持导电连续性。安装在机箱上的插座要选用符合军用标准的屏蔽型接插件。机箱上安装插座的接触面不能有漆膜或涂塑层等任何绝缘材料。

(4)机箱散热最好采用自然风冷的方式，允许有一些小的散热孔。如果要安装散热风扇的话，需要在风扇外侧安装截止波导式屏蔽通风板。2．3 电路设计中的EMC对策

电路EMC设计的基本原则已有许多文献述及，此处仅提一下几个实用的具体细节。

1)应用多层印制电路板和表面贴装元器件。具有电源层和地线层的4层以上印制电路板的EMC特性优于普通的单、双面印制电路板，在电路设计时应尽可能采用多层板。表面贴装元器件的等效电磁辐射面积显著小于插装式元器件，具有更好的EMC性能。所以多层电路板加表面贴装元器件的组合应当成为符合GJBI51A－97标准要求的印制电路板设计首选。

2)信号传感器的选用和传感信号放大器的设计。传感器一般安装在设备主机箱以外，因此，对主机箱采取的电磁屏蔽措施覆盖不到传感器。又由于来自传感器的信号十分微弱，所以传感器经常成为电子设备中最易遭受外部电磁干扰的薄弱环节，尤其是在做RS101和RS103测试时。

传感放大器有单端输入式和差分输入式之别。从理论上讲，理想的平衡输入差分放大器抑制共模干扰信号的能力很强，因此一般应采用这种输入方式。但当干扰信号大到一定程度时(如RS103试验时干扰场强最大可达200 V／m)，可能导致有源差分放大器的工作范围脱离线性区，使共模抑制失效。实际试验的结果也表明，在严密屏蔽和良好接地的条件下，单端输入式的传感放大器抗干扰能力有时更胜一筹。因此，究竟选用哪种输入放大电路，还需结合实际情况决定。

3)强化有源器件的高频旁路。按照GJB151A．97标准做RS103项目的试验时，有时会出现这种情况：干扰信号为等幅波时，输出信号不受干扰；干扰信号为调幅波时，输出信号中就有了干扰。经分析，可能是调幅波干扰信号窜入电路后，由于有源器件的非线性响应产生了高频检波，从而造成干扰。为防止这种情况，强化对有源器件的高频旁路可起一些作用。2．4 注重接地质量

在电源、屏蔽和电路设计这3方面，都必须高度关注地线和接地质量问题。接地质量首先体现在要正确接地，即选择正确的接地点和接地方式；再则是要可靠接地，接地面积要大、接地线要粗而短、接地螺栓要安装紧固，以减小接地电阻。

综上所述，对军工电子设备进行EMC设计时，设计重点依次是电源、屏蔽、电路，而对接地的设计考虑则自始至终贯穿于这3个方面。3 针对各项军标EMC试验的达标技术

电磁干扰的物理本质是电磁场的相互作用。从理论上来讲，有关电磁场的任何问题，都可以通过求解Maxwell方程组来得到精确的解答。但大多数军工电子设备由数量众多的结构件和电子元件组成，电磁场的空间分布非常复杂，闺此，在求解Maxwell方程组时无法得到足够精确的、与现实环境相一致的边界条件。而众所周知，数学物理方程的解是强烈地依赖于边界条件的。只要在理论计算中假定的边界条件与实际分布有细微的差别，计算得出的结果就可能变得毫无意义。在这样的情况下，实用经验仍然在军工电子设备EMC设计中起着相当重要的作用。

在GJB151A．97标准所列出的全部19项EMC试验中，有5项和天线有关。如果被测试的不是无线通信类设备，这5项一般不需要做。CS109和RS105这2项试验通常做得较少。余下的12项试验，按其性质可分成4类：传导发射类试验、传导敏感度类试验、辐射发射类试验、辐射敏感度类试验。以下针对这4类电磁兼容性试验项目，以测试达标为目的，介绍一些经实践证明有效的设计准则和经验。3．1 传导发射类试验

传导发射类试验包括CE101、CE102、CE107。前2项属于电源线常规传导发射试验，都是测试EUT传导发射到电源线上的信号，区别是所测试的传导发射频段不同；后1项测试EUT从电源线传导发射出的尖峰信号。这3项传导发射试验所针对的都是EUT电源对环境的干扰，要求必须在规定值之下，以防止任何1台设备经由共用电源去干扰其他设备。

EUT的电源线传导发射信号有2个来源：来自EUT的功能电路和来自EUT的电源电路。在电源电路里阻断EMI信号的传导发射，主要手段是隔离和滤波。如果EUT是交流供电的，最简单的隔离方法是采用具有屏蔽隔离层的电源变压器，对于低频段的EMI有较强的隔离功能。

在直流供电的情况下，为达到隔离的目的，要使用输出和输入不共地的DC／DC变换器。但DC／DC变换器采用脉宽调制技术，本身就是一个干扰源，因此，选型十分重要，应尽量选用低EMI的DC／DC变换器。电源进线处的滤波器必不可少。由于该滤波器为对称无源电路结构，能够起到双向隔离滤波作用，不仅能阻挡外来干扰进入EUT，同时也防止内部干扰传向外部。但电源滤波器主要用于滤除高频段的干扰，对低频段干扰基本无效。

电源电路的输出滤波也很重要。对于功率型的电子设备，当负载功率变化时，造成电源供电变化，进而造成外部线上电源波动。如果这个波动的频率超过25 Hz且幅度过大，CE101就不能达标。在电源电路的输出端并联大容量滤波电容器，利用电容的储能作用，能够使电源波动平滑化。只要把电源波动的频率降到25 Hz以下，就可避开CE101试验频率的下限使试验达标。对于信号型的电子设备，前端电路通过电源传出去的干扰信号能量主要集中在高频段，要使用高频性能优良的小容量滤波电容器。又因为稳压电源输出端的交流等效阻抗很低，单纯并联电容的滤波效果不明显，所以还要结合采用串联电感的方法来提高高频阻抗，增强滤波电容的旁路效果，以滤除高频干扰。

采用这些方法，参照EUT的功率、工作频率来选定所用抗干扰器件的参数，就能使CE101和CE102试验项目达标。

CE107项目测试电源线尖峰信号对外的传导发射干扰。电子设备工作时可能产生各种类型的尖峰干扰信号，但从传导功率的强度和对共用电源的影响方面来考虑，EUT的电源开关是尖峰干扰的一个主要来源。如在某工程的一次多设备EMC联合测试时，发现每当某设备启闭电源时，都会造成邻近的另一台设备死机。检查结果发现前一台设备未通过CE107试验，影响了相邻设备。可使CE107达标的办法较多，可在电源开关上并联尖峰干扰吸收电路，或把设备电源从冷启动改为热启动，或用无触点开关代替机械开关，或者降低开关接通／关闭时电流上升／下降的速率等。3．2 传导敏感度类试验

传导敏感度类试验包括CS101、CS106、CS114、CS115、CSI16。前2项针对EUT的电源线做试验，后3项测试的是连接到EUT的所有电缆(包括电源线)。本类试验测试EUT对通过电缆传人的外来干扰的敏感度，要求在规定的外来干扰传人时，EUT对干扰不敏感，能保持正常工作。

CS101和CS106这2项试验要求EUT在来自电源线的传导干扰信号作用下能够正常工作，3．1节中有关电源的隔离、滤波等措施在这里同样适用。不过一般来说，传导敏感度测试比传导发射测试更难达标。这是因为在传导发射测试时，被测信号是来自设备的，而设备依据其功能和用途的不同，并不一定会有干扰向外传导发射，或者即使有的话，传导发射出的干扰信号幅度和频率也不一定落在被测的范围内。比如当被测设备内部只有低频小信号电路时，传导发射类试验就较易过关。而在做传导敏感度试验时，干扰信号来自外部，EUT必须在整个频段内防御外来干扰。对付这种干扰，单纯依靠电源滤波器是不够的。对低频段来说，要求的滤波电容容量很大，一般的电源滤波器不能使用这么大的电容容量。因为电源滤波器的滤波电容跨接在电源线和接地平面之间，过大的滤波电容会使旁路的干扰电流通过公共地线耦合到同一接地平面的其他设备中去，反而会造成新的电磁干扰。这一点对于装载在舰船上的设备来讲尤为突出。所以在GJB151A．97标准中，对电源输入端的接地滤波电容容量上限是有限制的，一般应该小于0．1μF。

既要阻挡住来自电源线的EMI，又不能采用大容量的滤波电容，这时可选用能够吸收和衰耗EMI的器件。磁环和磁柱等就是这类器件。在电源输入端采用合适的磁性元件能够有效地吸收EMI能量。这些磁性元件有许多品种规格，在满足适用频率要求的前提下，一般可选择导磁率高的品种，但要避免在使用中出现磁饱和而使抗干扰性能失效。把输入的一对电源线并排在磁环上绕几圈，或并在一起穿过磁柱，可使电源电流一去一回产生的磁场相互抵消，避免磁饱和，共模干扰得到了抑制。在EMC测试时有过这样的经验，当CS101就差一点达不到标准的时候，在电源线上串1个磁环，往往可收到立竿见影的效果。

对于传导敏感度试验项目CS114、CS115、CS116来说，干扰频率范围从10 kHz到数百MHz，可采用高频滤波和低频电磁衰耗相结合的抗干扰措施。现在市面上已有商品化的EMI三端滤波器，其内部综合采用了磁珠、电感和高频电容，组成T型或双T型滤波网络，对高频段干扰有较好的抑制作用。这些三端滤波器体积很小，可以在每1根进出设备的导线上串接1个滤波器。在电缆接入到设备机箱的地方，可选用内部衬有磁性材料的接插件。这类接插件内除了插针、插孔的金属接触偶以外的部位都衬了高频磁性体，相当于在每根导线上都串了磁环，能够在电缆接入设备处吸收掉高频干扰。

从电路设计上来讲，如电路的输入信号采用平衡差分方式，连接到EUT的信号电缆应采用双绞线型电缆，并选择适当的绞距，使共模干扰信号的主要能量在输入电路中相互抵消。3．3 辐射发射类试验

辐射发射类试验包括磁场辐射发射项目RE101和电场辐射发射项目RE102，最主要的测试项目是电场辐射发射RE102，测试的频率范围是10 kHz～18 GHz，在这个频段内任何一个频点上EUT的辐射发射信号都必须低于规定值才判定为测试达标。对于一台具体的受测设备，实际的辐射发射频率不可能覆盖上述整个频率范围，辐射发射的能量往往集中在某些频点或频段中。大多数情况下，EUT低频端的辐射发射常常来自开关电源，高频端的辐射发射主要来自电路中振荡器的基波和高次谐波。

开关电源的辐射发射和电源的品质密切相关，优质的开关电源不仅效率高，而且杂散辐射少。所以在选用开关电源时，一定要挑选符合军标要求的电源，如Ericsson和Vicor等公司的军标电源就具有低辐射的特性。

开关电源中DC／DC变换器的脉冲频率是个很重要的参数，这个频率一般在几十kHz到几百kHz间，也有的使用MHz级的变换频率。如果在RE102测试时有某些频段最难达标，有时改换频率不同的开关电源，可以在试验时避开这些频段。

经验表明，开关电源除了直接的对外辐射发射外，电源电路的脉宽调制(PWM)信号还可能对设备内的邻近电路尤其是高频电路产生寄生调制作用，使得在远离开关电源工作频率的频点处出现辐射干扰。这种干扰很难在事先预料到，即使出现了也很难想到是由开关电源造成的。在机箱内部对开关电源单独进行屏蔽可以大幅度抑制掉这种干扰。

另一个主要的辐射发射源是EUT电路里的晶体振荡器。一般来说，要判断辐射发射是否来自晶体振荡器很简单，因为晶振的频率都是已知的，而且非常精确，如在RE102项目测试中测到的辐射频率正好与晶振频率相同或是其整数倍，那就说明是来自振荡器基波或谐波的干扰。但也有例外，如果EUT里使用了多个频率不同的晶振，各晶振频率可能发生交叉调制，使辐射频谱复杂化，导致在大量频点处出现辐射干扰。降低晶体振荡器的辐射发射，首先是要选用质量好的晶振并使其工作在低电压、低功耗状态，其次是正确设计振荡电路以减少晶振的谐波，必要时对晶振电路进行板级屏蔽。尽量避免在电路里使用多个振荡源，而采用从一个振荡器导出其余所需频率的技术。这些措施都可以使晶振的对外辐射大幅降低。目前有一种扩展频谱能量的晶体振荡器，可以把晶振的辐射能量分散到主振频率周围的谱带中，以降低在某个特定频点上的峰值辐射能量。有时可以考虑选用这种晶体振荡器。

对于大多数军工电子设备来说，不具有产生强磁场辐射的条件，RE101项目达标难度一般不大。3．4 辐射敏感度类试验

辐射敏感度类试验包括磁场辐射敏感度项目RS101和电场辐射敏感度项目RS103。对于需要接收或检测微弱电信号的通信设备和自动控制设备，电场辐射敏感度是极为关键的测试项目，也可以说是所有EMC试验中最难过关的一项测试。

要使RS103测试达标，仍然是在电源和屏蔽方面做工作。前述有关电源的抗传导干扰措施也能适用于抗辐射干扰。为了避免外来辐射干扰通过电源电缆进入机箱，电源电缆要有屏蔽层，而且这一屏蔽层要在机箱外部接地，不能随电源电缆进入机箱内再接地。

对于机箱的屏蔽，前面已提到要尽量保持整个机箱的导电连续性，仔细处理好机箱上的每一处接缝和开口。机箱的接缝最好是焊接，如果出于维修拆卸的考虑不能焊接，那必须把接缝压紧。笔者曾经做过这样的试验：把l台调频收音机调到收音状态放在铁制机箱内，让声音通过机箱表面的小孔传出。当把机箱盖好后，收音机仍然能接收到电波。然后开始压紧机箱盖板，每压紧一点，收音机的广播声就轻一点，当压紧到一定程度后，就完全收不到广播，只传出收音机自身的静态噪声。可见压紧接缝的重要性。为填充接缝问的细微问隙，在接缝处可使用银铝填料的导电橡胶衬垫。

机箱的开口有显示孔和电缆进出孔等。3 mm以下的LED显示孔对屏蔽效果影响不大，LCD显示屏面积较大，不加屏蔽的话，外来电场辐射就会进入机箱。屏蔽的方法有在显示屏上贴透明导电膜或加装夹有金属丝网的玻璃等。前者使用方便但屏蔽效果有限，后者屏蔽效果较好但对透光性有影响。无论采用哪种方法，都要注意屏蔽层与机箱良好的导电连续性，最好在显示器的后面再加屏蔽罩，并使用高频穿心电容器对通过后屏蔽罩的信号线进行滤波。电缆孔也是外来电场干扰窜人机箱的薄弱点。未采取措施的电缆穿过屏蔽体时，屏蔽效能将降低30 dB以上[4]。现在一些标准的军品接插件可配装专用的屏蔽电缆附件，使用这类附件能够确保电缆外屏蔽层和接插件外壳有良好的导电连续性。

相比电场辐射来说，要求做磁场辐射敏感度RS101试验的较少。但要注意，如果设备中有对磁场辐射敏感的器件如电感线圈或电磁传感器等，就可能在RS101测试中不能达标。笔者曾把1台通信设备安装在某平台的舱壁上，结果出现400 Hz的干扰声，取下来就没有干扰。起初怀疑在安装位置处有电场干扰，但该设备已通过了RS103测试，而且无论如何改进屏蔽和接地都无济于事。后来得知在安装位置的舱壁内敷有400 Hz的电力电缆，大电流产生了强磁场，属于磁场干扰而非电场干扰。因为电屏蔽和磁屏蔽的防护要求不同，通常的密封金属机箱无法抵御磁场辐射。最后把该设备的动圈式语音传感器改换成对磁场不敏感的驻极体式传感器，干扰立即消失了。4 军工电子设备EMC设计实例

近年来，笔者参照上述技术，结合选用合适的EMC器材，为陆用、海用、空用的多种军工电子设备进行了符合GJB151A一97标准的EMC设计，获得了良好的效果。以下试介绍一例。某通信设备，由1台主机和若干台从机、分机组成，要求按照GJB151A．97标准做CE102、CE107、CS101、CS106、CS114、CS115、CS116、RE102、RS103共9项EMC试验。4．1 主要设计考虑及措施

1)机箱：考虑到该项设备对于重量相当敏感，决定采用ZL110型航空铸铝制造主机机箱。为减少缝隙，除前面板和上盖板外，机箱一体化铸造成型后进行精加工。前面板和上盖板采用LY12型铝板铣制，与机箱结合处铣出凹槽，槽内嵌入EMC专用弹性合金不锈钢螺旋管。当面板和上盖板安装到机箱上时，螺旋管被适度压紧，保持接触面的导电连续性。为保证机箱表面的高导电率，机箱及盖板在金加工完毕后经化学清洗，再进行导电氧化处理。从机和分机的机箱也采取类似工艺制造。

2)电源：电源采用屏蔽型电源接插件接人机箱，保险丝座加屏蔽罩。电源线进入机箱后立即接人双节型电源滤波器，滤波输出接至三层屏蔽(初级、初次级问、次级三层屏蔽)隔离变压器。电源滤波器和隔离变压器一起用一体化密封铝盒整体屏蔽在机箱内部左后角。变压器的输出用双绞线经高频磁芯共模扼流圈接人整流桥，整流桥的每只二极管上并联高频旁路电容器，二次电源的每路输出串接直流滤波器。3)机箱接插件：机箱插座采用军标XC系列插座，通过座基方盘用4只螺丝把插座固定在机箱上。线缆插头配装屏蔽套筒。插座和插头均镀镉处理，插针镀金。插座方盘和机箱接触面安装CONCIL—A型铝镀银微粒填充氟硅导电橡胶衬垫并压紧。

4)系统间线缆：系统问线缆全部采用双绞双屏蔽辐射交联氟塑料护套航空电缆，外屏蔽层接安装平台结构地，内屏蔽层根据线缆所载信号的性质选择接地方式。所有线缆在进入机箱后通过馈通式滤波器或片式三端滤波器滤除高频干扰信号；差分信号线通过共模扼流圈滤除共模干扰信号；话筒输入的微弱音频信号通过闭合磁路音频变压器进行隔离放大。5)电路板：采用4层印制电路板，贴片式元器件。

6)电子电路：选用低压、小电流器件，精心进行电路设计，整机工作于低功耗状态，可省去散热系统以利机箱屏蔽。因为功耗小，可以使用线性二次电源，杜绝了开关电源的电磁辐射。

采取以上各种措施后，使得该台设备在确保各项技术指标的同时，顺利通过了按照GJB151A－97标准进行的9个项目EMC试验，安装到使用平台后又通过了全系统EMC实测试验，已在复杂的电磁环境中工作多年始终正常。5 结 语

参照国家军用标准GJB151A．97的相关条文，结合实际工作，总结了军工电子设备EMC设计和测试达标的一些经验。电磁兼容是理论性与实践性都很强的技术，在设计军工电子设备时，如能够依据理论和经验较充分地预估到EMI的各种可能形式并采取相应的EMC对策，将使得整个设计过程更为合理有效，并且在完成设备制造进行电磁兼容性试验时，不会出现大的反复，确保工作的质量和进度。参考文献：

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[3] J．D．杰克逊．经典电动力学[M]．北京：人民教育出版社，1978． [4] 陈伟华．电磁兼容实用手册[M]．北京：机械工业出版社，1998．