电磁兼容原理与方法电磁兼容原理与方法n中国科学院电子学研究所， 陈志雨nTel: 58887484 nzychenmail.ie.ac.cn电磁兼容原理与方法课程内容提要n第一章 电磁兼容概述n第二章 电磁辐射与远近场基本概念n第三章 接地、屏蔽与滤波n第四章 印刷电路板的电磁兼容设计n第五章 电磁兼容标准与测试n第六章 电磁兼容预测、研究专题电磁兼容原理与方法n主要参考书：n1. 蔡仁钢，电磁兼容原理、设计 和预测技术，北京航空航天大学出版 社，北京，1997。n2. 欧健昌，吕英华，电子设备的 电磁兼容设计，电子工业出版社，北 京，2003年。电磁兼容原理与方法第一章 电磁兼容概述n1 电磁兼容基本概念 n重要性及学科发展n 定义和学科特点n学科的主要内容n干扰源与耦合途径电磁兼容原理与方法(一）重要性及学科发展n时代要求n若干重要性范例n学科历史电磁兼容原理与方法n 电磁兼容原理与方法n 电磁兼容原理与方法电磁兼容原理与方法电磁兼容原理与方法n 电磁兼容原理与方法n标志性事件n1934年国际无线电干扰特别委员会（CISPR） 成立n1944年德国电器工程师协会制订世界第一个电 磁兼容规范VDE 0878。n IEEE 射频分册(RFI) 从1964年 改为电磁兼 容（ EMC） 分册。n 我国1990年第一届全国学术会议电磁兼容原理与方法 国际电磁兼容主要机构：nIEC(国际电工委员会): International n Electromagnetical Commisionn下属：nTC-77 (Electromagnetic Compatibility between Electrical Equipments Including Network)nCISPR (国际无线电干扰特别委员会): International Special Committee On Radio Interference电磁兼容原理与方法重要学术会议：nIEEE EMC International Symposium, 西 雅图，每年一次，有光盘 nAsia-Patific Confenrence on Environmental Electromagnetics，四年 一次, 中国电子学会，日本电工学会，北 邮电磁兼容原理与方法国内n机构：n中国电子学会电磁兼容分会n通讯学会电磁兼容学会n中国电子学会微波分会电磁兼容分会n各省市电磁兼容协会（湖南，湖北等）n中国科协主办全国电磁兼容学术会议： 两年一 次n中国电子学会电磁兼容分会主办全国电磁兼容 学术会议： 每年一次n 电磁兼容原理与方法(二）定义和学科特点nIEC定义: “电磁兼容是设备的一种能力， 它在其电磁环境中能完成它的功能，而 不致于在其环境中产生不允许的干扰。1 电磁场理论为基础。n2 大量专门术语及无线电术语。n3 dB 作单位。电磁兼容原理与方法（三） 电磁兼容主要内容n1 电磁干扰源及耦合途径的理论研究 *n2 电磁频谱利用和管理n3 电磁兼容工程分析及控制技术（屏蔽，接地，滤 n 波， PCB等）*n4 电磁兼容设计与预测： （PCB等， 三个阶段： n 问题解决，规范设计，预测）*n5 电磁兼容测量技术 *n6 电磁兼容标准 *n7 信息泄漏与防护技术（Tempest， 红信号）n8 环境电磁脉冲及防护（雷电等）n9 电磁生物效应 电磁兼容原理与方法附表：常用频段用途n波段 频率 主要用途n长波 10-100 KHz电报、通讯n中波 100-1500 KHz无线电广播n短波 6-30 MHz电报通讯、无线电广播n超短波30-300 MHz无线电广播，电视、导航n微波 分米波300-3000 MHz电视、雷达、导航、接力通信，其他专 n 门用途n厘米波3-30 GHzn毫米波30-300 GHz雷达、导航、其他专门用途电磁兼容原理与方法（四）干扰源与耦合途径n三要素： n干扰源n耦合途径n敏感设备n干扰源： 天然，人为电磁兼容原理与方法n 天然：雷电 （30MHz以下），n宇宙噪声（太阳辐射 10MHz-30GHz，n银河系无线电辐射 150MHz-200MHz）， 磁暴，n地震， 电磁兼容原理与方法n 人为：n通信广播：电视，广播，各种通信台站n电力；发电机，变压器，电力线n 工业：各种电动机，电焊机，加热器，机床，控制器，计算机， 搅拌机， 继电器n 交通：电动机车，导航系统, 汽车点火装置（10MHz-100MHz）n医疗：电子医疗器械，X射线，n办公：计算机，键盘，打印机，复印机，日光灯n家电：微波炉，风扇，吸尘器，冰箱n军事：核爆炸（核电磁脉冲 NEMP 强度达100kV/m），电子武器n 系统内干扰源：开关电源*，脉冲数字线路，散热片，振荡器及 各种电子线路， 对另一部分线路产生干扰 电磁兼容原理与方法n 耦合途径n传导耦合： 直接传导耦合：电阻性，电容性，电感性 公共阻抗耦合：共电源耦合等线间耦合：通过互感、互容，（近场耦合）n辐射耦合：场线耦合，孔缝耦合，天线 对天线耦合等（一般指远场）。电磁兼容原理与方法2 电磁兼容术语n1. 电磁兼容（electromagnetic compatibility） (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 的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的 能力。n2. 电磁骚扰（electromagnetic diaturbance） 任何可能引起设备或系统性能下降，或对生命 或无生命物质产生损害的电磁现象。n 电磁兼容原理与方法3电磁干扰（EMI）（electromagnetic interference）： 电磁骚扰引起的设备或系统 性能下降。n 4电磁敏感性 （EMS）（electromagnetic susceptibility）： 在存在电磁骚扰的情况下， 设备或系统不能避免性能降低的能力。n 电磁兼容原理与方法n5.系统间干扰（inter-system interference ）： 其他系统产生的电磁骚扰对一个系 统产生的电磁干扰。n6.系统内干扰（intra-system interference ）：系统中出现的由本系统内部产生的 电磁骚扰引起的电磁干扰。n 电磁兼容原理与方法n7 抗扰性（immunity）： 设备或系统面 临电磁骚扰不降低运行性能的能力。n （敏感性高，抗扰度低，但对一个设 备言，敏感性电平与抗扰度电平是同一 个数值）n 电磁兼容原理与方法n 8. 电磁发射（electromagnetic emission）： 从源到外发出电磁能量的现象。n 9. 电磁辐射（electromagnetic radiation）： 电磁能量以电磁波辐射的形式发射到空间的现 象。n 10电磁兼容电平（electromagnetic compatibility level）:：预期加在工作于指定条 件的装置的装置，设备或系统上的（规定的） 最大的电磁骚扰电平。电磁兼容原理与方法n11. 骚扰限值（limit of disturbance）： 对应于 规定测量方法的最大电磁骚 扰允许电平。n12. 抗扰性限值（limit of immunity）： 规定的最小抗扰性电平。n 电磁兼容原理与方法n 13. 发射裕量（emission margin）： 设 备或系统的电磁兼容电平与发射限值之 间的差值。n 14. 抗扰性裕量（inmmunity margin） ： 设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容 电平之间的差值。电磁兼容原理与方法电磁兼容原理与方法n15. 耦合途径（coupling path）： 电磁能量从 源到另一电路或装置所经的途径。n n16. 地耦合干扰（groud coupled interference ）： 电磁骚扰从一电路通过公共地或地回路耦 合到另一电路从而引起的电磁干扰。n17. 干扰抑制（interference suppression）： 削弱或消除电磁骚扰的措施。n 电磁兼容原理与方法n18. 电磁屏蔽（electromagnetic screen）： 用 来减少电磁场向指定区域穿透的措施。n n19. 人工电源网络（artificial mains network） ：串接在被测设备电源进线处的网络。 为骚扰 电压的测量提供规定的负载阻抗，并使被测设 备与电源相互隔离。n (又称线路阻抗稳定网络 line impedance stabilization network (LISN) )： 电磁兼容原理与方法n20. 差模电压（differential mode voltage ）： 一组规定的带电导体任意两根之间 的电压。n n21. 共模电压（common mode voltage） ： 每个导体与规定参考点（通常是机壳 或地）之间的电压。n 电磁兼容原理与方法n22. 准峰值检波器（quasi-peak detector）：具 有规定的电气时间常数的检波器。当施加规则 的重复等幅脉冲时，输出电压是脉冲峰值的分 数，且此分数随脉冲重复率增加趋向1。n n23. 峰值检波器（peak detector）： 输出电压 为所施加信号峰值的检波器。n n 电磁兼容原理与方法n24. 测试场地（test site）： 在规定条件下能满 足对被测设备的电磁发射进行正确测试的场地n。n 25. 横电磁波室（TEM Cell）：n 一个封闭系统，电磁波在其中以横电磁波模式 传播，从而产生供测试使用的规定的电磁场。nGTEM: (Giaga-hertz Transverse Electromagnetic Cell) 吉赫兹横电磁波室n 电磁兼容原理与方法电磁辐射基本概念 n电偶极天线公式n n n n n n 电磁兼容原理与方法电磁兼容原理与方法磁偶极天线公式n 电磁兼容原理与方法n补充： n近场项：带 和 的项n远场项：带 的项电磁兼容原理与方法n等效磁矩n远场项， 近场项n习题1：n试用等效磁流写出磁偶极辐射磁场和电场的远 场表达式，并说明与电偶极辐射场公式的对应 关系。n