电磁兼容与电磁防护新材料新产品

第一篇：电磁兼容与电磁防护新材料新产品

中国室内装饰协会室内环境监测中心

Chinese Indoors Decorates Association Indoors Environment Monitor Center

电磁兼容与电磁防护新材料新产品

简

介

本所是“全国静电安全标准化技术委员会”秘书处，我国IEC/TC101技术归口单位。

本室是从事电磁兼容、电磁辐射防护技术的专业研究单位。自六十年代来，本室从劳保保护、环境保护两大领域开展了多种类型的科学研究，诸如技术开发、应用研究以及涉及到理论方面的基础研究。获北京市科技进步成果奖、四机部科技进步成果奖、国家重大科技奖多项。

本室在长期的科研实践中，逐步建立了一套先进的场强测试系统，备有国内外先进的测量仪器与试验条件，在劳动保护、环境保护两个领域中形成了电磁辐射防护研究与环境评价中心。

本室在我国电磁兼容与抑制防护专家赵玉峰、于燕华教授的指导下，组织编写，正式由出版社出版了十五部专业书籍；内部发行了大批技术资料；承担了劳动人事部、城乡建设部、卫生部、四机部、全国总工会及其他部门的专业干部学习班讲课任务。

本室是以高科技为龙头，集科、工、贸于一体，迅速发展起来的经济实体。站在高科技前沿，充分发挥自身的特长与优势，致力于劳动保护、环境保护两大领域中高新技术的研究、开发与利用，创建国内研制、开发一流的特种防护材料与用品产销基地。服务人民，造福人类。

随着近年来电子、邮电、工业、金融等系统现代化的进展，各种综合数字业务网陆续推广，以计算机为主的各种自动控制设备渐渐普及，随之而来的电磁干扰现象也越来越严重了。针对日趋严重的电磁污染，北京劳动保护研究所研制了各种抗电磁干扰产品，可对整个工作场所或单个设备并对人员与居民环境进行保护。本所为国内电磁防护的权威单位之一。

热烈欢迎广大同行、用户惠顾。

目前，主要技术人员已受聘于室内环境监测中心，可径直与赵玉峰教授联系。

高效电磁屏蔽材料

一、电磁屏蔽材料： 利用材料本身对电磁波与漏能的反射效应和吸收效应阻止其传播或透过。电磁屏蔽材料又分为成型材料与涂料两类。

第一、成型屏蔽材料

1.新型屏蔽材料：

采用当今国际上先进的成型加工工艺，将不锈钢纤维与纺织纤维混纺成新型屏蔽织物。新型屏蔽织物在工频至微波频段具有15-60dB的衰减性能，可根据用户衰减要求，设计成不同规格的屏蔽材料。

2.新型成膜材料：

采用先进的成膜技术，在织物或板材上形成屏蔽膜体。新型成膜材料在10KHz-10GHz频段具有60-80dB左右的衰减性能。

3.复合屏蔽材料：

在10KHz-16GHz频段具有60-80dB的衰减效能。

上述三种新型屏蔽材料，可广泛用于电磁防护与电磁兼容方面。

第二、屏蔽涂料

采用先进技术研制成功的电磁屏蔽涂料，在10KHz-18GHz频段具有60-80dB的衰减效能。

二、用途：

本单位生产的电磁屏蔽材料，品种齐全、屏效高、使用方便、寿命长，是国内最先进的屏蔽材料。

计算机房、指挥室、精密仪器室、航天、兵器、火控、导弹、飞船、舰队、显示装置、电报电话机房、通讯与卫星通讯系统、电视中继站、通讯卫星、射电天文、无线电测量，以及监控室等，需要进行电磁防护。用新型屏蔽材料可制作保密通讯室与屏蔽室，随意性大，不占用有效空间，防护效果好，防止信号干扰，防止污染环境，保护人体健康。

(一)屏蔽织物可用来制作屏蔽窗帘、屏蔽挂幕、屏蔽隔断、屏蔽防护服及系列产品；屏蔽织物亦可以直接粘贴在建筑物的墙面上，建造屏蔽室,作屏蔽帐篷等。

（二）屏蔽涂料可喷或刷在建筑物表面，非金属壳体表面，用来建造屏蔽室或屏蔽机壳、屏蔽屏风等；加工各种抑制元器件等，用途十分广泛。

三、主要产品：

（一）屏蔽涂料 有镍系屏蔽涂料；铜系屏蔽涂料；不锈钢系屏蔽涂料；碳系屏蔽涂料；复合系屏蔽涂料数种。主要技术性能：

1、衰减量大：

（1）低频磁场10 kHZ～100 kHZ衰减量为30～38dB（2）高频电场100 kHZ～100 MHZ衰减量为60～78dB（3）平面波100 MHZ～100 GHZ衰减量为60～80Db

2、涂层可厚可薄、附着力强、牢固不易脱落、表面光滑平整。

(二)屏蔽织物

1、不锈钢软化纤维屏蔽织物（屏蔽衰减量由20dB-60 dB不等）。

2、植物纤维金属化屏蔽织物（屏蔽衰减值10KHz-10GHz频带为80 dB左右）。

3、特种工艺镀膜织物（10KHz-10GHz频带衰减值分别为50、60、70、80 dB等不同规

格）。

4、防微波面料（规格多样）。

5、屏蔽套管。

高效电磁吸收材料

一、吸收材料：

吸收材料一般可以分为下述两类：

1.谐振型吸收材料：利用某些材料的谐振特性制成，厚度较薄，它能对频率范围很窄的微波辐射的能量有吸收作用。

2.匹配型吸收材料：它是利用材料和自由空间的阻抗匹配，达到吸收微波辐射能量的目的。它与谐振特性无关。适用于很宽范围内的微波，作吸收用。

根据用途的不同，吸收材料可分为下述几类：

（一）暗室材料 可用吸收材料建造吸波无反射室，通称为微波暗室。微波暗室是排除杂波干扰、提高调试精度的必要措施。所以它多用于一些参数的调试方面，比如用来进行卫星、导弹遥控、雷达通讯等的调试与测量；用于进行雷达天线方向图、天线增益以及阻抗参数的测量。

（二）吸收材料

用特制的吸收材料敷盖在雷达、飞行器、火箭等设备表面，可以达到防止干扰与侦察的目的。这种吸收材料多用在电子对抗战方面。

（三）衰减器与终端负载

用吸收材料制作的衰减器与终端负载，多用于调试衰减器、同轴衰减器、或作为标准负载等，均具有良好的吸收性能与稳定性。标准负载又有吸收负载与失配负载之分。

（四）防雷达用的伪装材料

用吸收材料制作，可用于地面或武器装备的防雷达侦察的伪装材料。

（五）防微波泄漏的防护材料

吸收材料可用于微波加热设备的进出料口或波导连接处，防止微波能量泄漏；也可制作吸收墙壁，防止微波透射；还可用制成防护服，用于个体防护方面。

二、用途

（一）尖壁型吸收材料-WXP型

这是一种高性能的吸收材料，为国内大部分微波暗室所采用。它的特点是：吸收性能高，使用频带宽，并且在电波入射角0°-70°内变化及各种极化状态入射时，其性能不变。主要用于建造高性能微波暗室，铺设试验地面、清除干扰，还可作为微波设备的内屏蔽材料。

（二）平板型软泡沫吸波材料-WXR型

它具有良好的吸收功能，而且重量很轻，质地柔软，可以弯曲成各种形状，多用于微波暗室的辅助材料，如搭成屏障或包敷在试验设备表面，以防止微波暗室中的杂乱反射或保护试验人员免受微波伤害。亦有用这种材料作微波暗室用。

（三）蜂窝型高功率玻璃钢：微波吸收材料-WXC型

它是一种具有很大功率容量的高性能吸收材料。系以0.2mm的玻璃钢片为基体做成蜂窝结构。可用作进行高功率雷达的实验，或制成等效自由空间的天线屏蔽罩，进行无辐射状态的天线调试。

（四）衰减器件与终端负载-WXS型与WXF型 它是用吸波材料作成的波导或同轴线衰减器和终端负载。具有优异的电性能和稳定性；最佳驻波比

ρ=1.003达到国际水平，为国内许多单位所采用。根据使用要求采用玻璃钢、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂等多种基体制成，尺寸规格与状态可根据使用要求确定。

（五）吸波屏蔽材料

这是一种窄频段的抑制材料，它的显著优点是，厚度薄，机械强度高。多用于贴敷在雷达舱内或雷达机架，减少对天线方向图旁瓣的反射引起的方向图畸变。吸波材料具有20-100dB的衰减量，具有国内先进水平。

三、特种吸波涂料

新研制成功的吸波涂料在微波段可具有相当的衰减量。吸收涂层薄、附着力强、牢固不脱落、表面光滑平整，可广泛用于微波暗室、防雷达侦察的电子对抗战、雷达系统的背向散射以及要求不形成电波反射、折射的场合。该系列产品采用了最新技术与最新材料，拥有更高的性能价格比，相比传统技术可节省三分之一的经费和大量的工作空间。是目前极受欢迎的产品。

四、主要产品

（一）吸波涂料：（依据厚度不同，可有衰减值为15dB、18 dB、20 dB、25 dB、30 dB—等系列产品）

（二）尖劈型吸波材料：（根据用户需要设计制作）

（三）平板型吸波材料：（衰减量分别为10、18、20、25、30、40 dB--100 dB系列产品）

（四）吸收板与吸收屏：（同平板型吸收材料）

（五）吸收年布：（同平板型吸波材料）

（六）吸收服

新型屏蔽室

一、屏蔽室

屏蔽室进行EMC试验的基本装备之一，也是使用计算机的保密系统、军事部门、医院医疗诊断室和使用各种高频设备厂矿企业必备的条件。

本系列产品，可提供10KHz-18GHz频率范围有效地抑制空间电磁场的干扰，保证系统和设备正常工作，保证测试数据的可靠性和保密性，保护工作环境，保证工作人员的安全。

应用范围：工业、科学、医学、安全、保密、军事、计算机、通讯、测试、计算机领域。

二、类别：

（一）金属板屏蔽室

系由全钢板或全铜板焊接或拼装组成，衰减隔离度高达120 dB（平面波）。

（二）金属网屏蔽室

（三）新型轻体屏蔽室

新型轻体屏蔽室结构合理，能最大限度的有效利用空间，亦可以加工成任意形状，这是以往任何屏蔽室不能比拟的；成型简单、施工方便、装饰美观、制造成本低，这又是当今已投入应用的各类屏蔽室所不具备的，可供在10KGz-10GHz频率范围内有效地抑制工业与空间电磁场的干扰，保证系统正常工作和保护工作环境，保证人员的安全与健康。

（四）EMC专用屏蔽室

新研究开发成功的EMC专用屏蔽室，具有60-80 dB的衰减值，组装施工简单、快捷、造价低廉，适用性强；可置于建筑结构房间内，既大房套小房；又可以置于室外大环境中。

新型屏蔽帐篷与屏蔽幕帘

一、屏蔽帐篷：

本室研制成功的新型屏蔽帐篷，系采用高效屏蔽织物制作。用金属杆作支架，将用屏蔽布缝制好的帐篷支撑在金属支架上，组装成活动型屏蔽室。它可以广泛地用于多种移动保密通讯、指挥、控制系统或移动电话专用屏蔽室。也可用于防止手机干扰方面。

二、屏蔽幕帘：

屏蔽幕帘可用于卫星测试系统；系统参数测试场所；医疗卫生系统理疗室和公用、民用屏蔽窗帘以及广播电台、电视台、卫星地面站、微波通讯、短波通讯、雷达、微波干燥、微波加热、射频溅射、高频淬火、电力机车、舰船、核电站、输配电站、大型计算机站、高频熔炼、高频焊接、塑料热合、微波治癌、射频理疗、微波破碎等设备防电磁辐射专用。

防电磁辐射用品系列

用高效屏蔽织物制作的防电磁辐射用品系列可以满足各行各业操作人员、高场强辐射环境中广大人员穿用；或设备防辐射用。

产品屏蔽辐射的安全可靠性、服饰性、耐盐雾腐蚀性、耐洗涤性等主要技术指标达到国内同类产品领先水平，能有效的保护人体免受微波与高频辐射的危害。

主要产品有：

（一）、防护服系列（衰减值为18-60dB）1.三紧式防护服；

2.大褂式防护服；

3.风衣式防护服；

4.连体防护服；

5.屏蔽夹克；

6.屏蔽马甲；

7.屏蔽裤子；

8.屏蔽孕妇服；

9.屏蔽西服；

10.屏蔽围裙；

11.屏蔽背心；

亦可根据用户需要加工供应。

（二）、防护帽与防护眼睛

（三）、防护罩、防护屏系列

1.计算机视屏显示器荧屏防护屏；

2.计算机电磁辐射防护罩；

3.微波炉防护罩；

4.电子电器设备防护罩；

防静电涂料与产品

一、防静电涂料

本室开发、生产的防静电涂料具有防护效果好（阻值为106-108 Ώ，符合国标要求），施工适用方便，使用寿命长，长期使用不失效等特点。可广泛用于石油、化工、加油站、煤气站、液化气站、精密仪器、电子工业、照相、食品、医药、化妆品、医院、电子计算机房等。

二、防静电织物 用防静电纤维织成，是防静电的主要材料。主要品种包括：不锈钢软化纤维抗静电织物；植物纤维金属化抗静电织物；“镀膜”抗静电织物；贴膜抗静电织物；各种规格的抗静电面料和里料。

三、新型高效耐洗涤抗静电服

包括防护服、防护背心、马甲、围裙等多种产品，具有优良的防静电性能和永久性的防静电效果，耐腐蚀，耐洗涤，并具有良好的服用性能和毛织物的外观效果。防静电织物分为：90161防静电凡立丁；90160防静电华达呢；90159防静电豪华呢。防静电工作服，服装带电电荷量小于0.6微库/件（μC/件），织物电荷面密度小于1.5μC/m2,织物摩擦电压小于2000V。适用于石化、火工、煤气工业等易燃易爆场所及电子、精密仪器、计算机等行业对静电产生敏感的工作区的工作人员穿用。

四、新型抗静电帽、抗静电腕带、抗静电手套、抗静电袜。

五、新型抗静电鞋系列

包括泡沫型抗静电拖鞋，抗静电网球鞋，抗静电皮鞋，抗静电旅行鞋等。

六、手镯、项链、手链

它们可以防止人体受到电击，在干燥节气中，比如冬天，坐车开、关门；财务人员开、关保险柜；上下班开门、锁门；行走中熟人相见握手••••••时常遭受静电电击，十分有害！

上述物品可阻止由于身体和金属的摩擦而产生的静电，并具有去臭和抗菌作用，能够使我们的身体健康。

防红外、防雷达侦察用新型功能织物

目前，军事系统与相关部门急需防红外侦察、防雷达侦察用功能性织物；急需假目标织物。为此，我们潜心研究与开发了这类功能性织物，可供有关系统与部门选用。

新型功能性织物包括两大类多个品种，即有：

（一）防红外、雷达侦察用功能性屏蔽织物

主要功能技术指标：

1.屏蔽衰减值：在150KHz-12GHz，衰减值分为两种，第一种为50-60dB，第二种为60-70dB。

2.红外透射率：在1.4-1.5μm波段为0.11。

（二）防红外、防雷达侦察用吸收型功能织物

主要功能性技术指标： 1.吸收衰减值：在800MHz-12GHz频段吸收衰减值为5-15dB。

2.红外透射率：在1.4-15μm为吸收衰减值约为0.008。

防红外，防雷达侦察用新型功能性织物，是在高强度的普通织物上采用化学“镀”合金膜或涂敷上一层金属膜，然后复合上防红外线特种材料，即成防红外，防雷达侦察用新型功能性织物。该类织物除具有上述专门功能外，还具有如下优点：此类织物强度高、柔软可折叠、防水防风耐磨、耐腐蚀、手感好、装饰效果好。

阻燃、防紫外辐射织物与服装

目前，防紫外辐射织物与服装主要有：

1.织物：

① 防紫外纤维丝

细旦丙纶长丝具有优异的疏水、导温性能及快干性能。独特的芯吸效应，使其织物贴身穿着能经常保持皮肤干燥，手感细腻、柔软，夏季穿着无湿闷感冬季穿着无湿冷感。因其吸水率低，结构稳定，被誉为绿色纤维。丙纶纤维是目前比重量轻的纤维，制成同样厚度的织物，用丝量最少，降低了织物成本。

② 加入防紫外隔离因子引入到棉布纤维之中，既能高效阻隔紫外线穿透，又能降温、耐磨、耐洗。可以制成不同厚薄、颜色、式样要求的舒适服装，满足各类人士的不同需求。

2.服装：

各种类型的恤衫、马球衫、夹克衫、长裤、遮掩帽、手套和袖套，也有部分特定机构的员工制服。

采用防紫外线织物制作的以衬衫、罩衣、裙装为主体夏日女装，非常受女士的青睐，她们唯恐晒黑自己的皮肤，会毫不犹豫选择这种具有保护作用的面料。

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。