电磁兼容报告标准化管理处编码BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N目录第1章 电子通信设备为什么要保证电磁兼容性1.1 电磁干扰简介电磁辐射干扰是指通过电磁源空间传播到敏感设备的干扰。这类干 扰的能量是由干扰源辐射出来，通过介质（包括自由空间）以电磁波的 特性和规律传播的。构成辐射干扰源有两个条件：一个是有产生电磁干 扰的波源；另一个是能把这个电磁波能量辐射出去。电磁辐射场区一般 分为近区场和远区场，电磁辐射干扰近区场表现为静电感应与电磁感应 导致的干扰, 远区场则为通过辐射电磁波造成的干扰。任一载流导体周 围都产生感应电磁场并向外辐射一定强度的电磁波, 相当于一段发射天 线。处于电磁场中的任一导体则相当一段接收天线, 会感生一定电势。 导体的这种天线效应是导致电子、电气设备相互产生电磁辐射干扰的根 本原因。常见的信息辐射干扰源有发送设备、本地振荡器、非线性器件 和核爆脉冲等。随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，电气及电子设备 的数量及种类不断增加，从而导致空间电磁环境日益复杂。在这种复杂 的电磁环境下，怎样减少设备间的电磁干扰，使每个系统能正常运转， 是一个迫切需要解决的问题。这正是研究电磁兼容技术的宗旨。目前， 电磁兼容已成为电子系统或设备的技术关键，为了保证电子系统的正常 工作，必须进行严格的电磁兼容性设计，在系统研制、设计、工艺、生 产、试验、使用等各阶段均要采用电磁兼容技术，电磁兼容设计和管理 应贯穿于从产品的研制到使用的始终。电磁兼容(Elec tromagne tic Compa tibility)指的是设备或系统在 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受的电磁 干扰能力。电磁兼容技术是以解决实践中的电磁干扰而出现并发展起来 的新兴学科。从广义角度来讲，电磁兼容技术要研究和解决的问题是电 气、电子设备及系统以及人类或动植物在一个共同的电磁环境中的安全 共存问题。它既包括电气、电子设备之间的相互干扰，也包括自然界电 磁干扰(宇宙干扰、天电干扰、雷电干扰等)对电气、电子设备、人或动 植物的电磁影响或电磁效应。电磁干扰的传输有传导和辐射两种形式， 归纳起来，任何电磁干扰都是由三个基本要素组合而产生的，它们是电磁干扰源（或发射机）、干扰体（或接受机）、传输通道（耦合机制）。相应 地对抑制所有电磁干扰的方法也应由选三要素着手解决。1.2电磁兼容性的基本概念电子设备受电磁骚扰的影响而出现故障或性能降级，就称为设备对 电磁骚扰敏感。如何在设备与电磁环境之间寻求一种协调的关系和共存 的条件，这就是电磁兼容性技术。形成电磁干扰的三要素：干扰源、耦合路径、敏感设备电磁干扰源：产生电磁干扰的元器件、设备、系统或自然干扰 源。敏感设备：对电磁干扰发生响应的设备第I条耦合途径：使能量从干扰源耦合（或传输）到敏感设备上并使敏感设备产生响应的媒介。1.3电磁干扰对电子通信设备的危害电子设备和系统受强电设备干扰或系统内部的电磁影响造成性能下 降或不能工作的情况是电磁干扰最为常见的危害。在军事上，由于飞机 和军舰等军事装备中防御电子系统和进攻电子系统的相互干扰不能同时 兼容工作，而遭到对方发射导弹的攻击的战例也很多。概括而言，电磁能量的人类活动有三大危害：电磁干扰会破 坏或降低电子设备的工作性能；电磁干扰能量可能引起易燃易爆物的 起火和爆炸，造成武器系统的失灵、储油罐起火爆炸，带来巨大的经济 损失和人身伤亡；电磁干扰能量可对人体组织器官造成伤害，危及人 类的身体健康。电磁干扰对电气、电子设备或系统，特别是对含有半导 体器件的设备或系统会产生严重的破坏作用。损坏效应归纳起来主要 有：1. 高压击穿：当器件接收电磁能量后可转化为大电流，在高阻 处也可转化为高电压，结果可引起接点、部件或回路间的电击穿，导致 器件损坏或瞬时失效。例如，脉宽为微秒、电流幅值为1A的电流脉冲, 可在1PF的电容接点上产生100KV电压，该接点被击穿后还会产生数百KHz的衰减正弦波振荡，并辐射出电磁波。2. 器件烧毁或受瞬变干扰：除高压击穿外，器件因瞬变电压造成短路损坏的原因一般都归结于功率过大而烧毁，或PN结的电压过高而 击穿，无论是集成电路、存储器还是晶体管、二极管、晶闸管等都是一 样的。大多数半导体器件的最低损坏的有效功率为1微秒、10瓦特或 10uJ,些敏感器件为1微秒、1瓦特或luj。一般硅晶体管的E极和B 极之间的反向击穿电压为25V,而且它还随温度的升高而下降，干扰电压 很容易使其损坏。关于半导体器件损坏或受瞬变干扰的过程还可能出现以下几种情 况：a）所有CMOS器件都用氧化膜绝缘或用它保护集成电路中的不同 元器件，但氧化膜的 厚度只有几微米，一旦电压超过氧化膜的绝缘强度 便会将它击穿，造成短路。b）当电流通过PN结时，由于电流的不均匀往往会烧毁镀敷的金 属导体，造成开路。c）出现因瞬变电压的能量尚不足以立即损坏器件，但会使其性能下降，影响功能，丢失数据，产生误动作，使半导体器件进入不能自 动复原的导通状态（也称为死机）；而切断重新开机后又恢复正常工 作。d）器件存在潜伏性的损毁现象，即器件的反复经受瞬变电压的 冲击，每次都使性能降低一些，累积起来后会在某一天使产品出现灾难 性的损坏。以整流二极管为例，在经受很高的瞬变电压之后，二极管的 反向漏电流会增加。每经受一次冲击，反向漏电流会增加一些，表面看 来设备仍能工作，性能没有明显变化，但发热增加，到最后终会因偶然 的一个瞬变电压而导致二极管烧毁。这种潜伏性损毁在半导体器件中是 屡见不鲜的，半导体器件在制造时产生的缺陷也会造成潜伏性损毁。对 于无源器件，瞬变电压也同样会使其烧毁或性能降低，如降低耐压值和 额定工作电压以及其他电气性能。3. 浪涌冲击：对有金属屏蔽的电子设备，即使壳体外的微波能 量不能直接辐射到设备内部，但是在金属屏蔽壳体上感应的脉冲大电 流，像浪涌一样在壳体上流动，壳体上的缝隙、孔洞、外露引线一旦将 一部分浪涌电流引入壳内电路，就足以使内部的敏感器件损坏。4. 影响电路正常工作传递：电磁干扰对低压电子电路也有较大影 响。对模拟电路的影响随干扰强度的增大而增大，直接影响电路的工作性能和参数；对数字电路，电磁干扰容易导致信号电平的变化，从而影 响数据链传输的准确性。第2章 电子通信设备面临的电磁干扰2.1 电子通信设备的电磁干扰来源的分类从来源分：自然骚扰和人为骚扰从骚扰属性分：功能性骚扰和非功 能性骚扰。从耦合方式分：传导骚扰和辐射骚扰。从频谱宽度分：宽带 骚扰和窄带骚扰从频率范围分：甚低频骚扰 (30Hz 以下)、工频与音频骚 扰(50Hz及其谐波)、载频骚扰(10kHz 300kHz)、射频及视频骚扰 (300kHz 300MHz)、微波骚扰(300MHz 100GHz)。2.2 电子通信设备的电磁干扰的主要来源电子设备的自身干扰电子设备的自身干扰是指电子设备内部各器件之间的相互干 扰，主要有以下几种：1) 通过电源地线、传输导线的阻抗、导线之间的互感产生的电磁干 扰；2) 大功率和高电压的器件产生的磁场、电场对其它器件造成的干 扰；3) 由线路的分布电容和绝缘电阻产生的干扰。自然干扰源包括：(1) 大气噪声干扰：如雷电产生的火花放电、属于脉冲宽带干 扰，其覆盖从数Hz至到 100MHz以上.传播的距离相当远。(2) 太阳噪声干扰：指太阳黑子的辐射噪声。在太阳黑子活动 期.黑子的爆发.可产生比平稳期高数千倍的强烈噪声.致使通信中 断。(3) 宁宙噪声：指来自银河系的噪声。(4 )静电放电：人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏直到几 十万伙.常以电晕或火花方式放掉，称为静电放电。静电放电产生强大 的瞬间电流和电磁脉冲，会导致静电敏感器件及设备的损坏。静电放电 属脉冲宽带干扰、频谱成分从直流一直连续剑中频频段。人为干扰源包括:人为干扰源指而电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。这 里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰。至于为了达到某种目的而有意施放的干扰，如电子对抗等不属于本文讨论范围。任何电子电气设备 都可能产生人为干扰。在此，只是提到一些常见的干扰测量环境的干扰 源。(1) 无线电发射设备：包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航 及无线电接力通信系统如微波接力，卫星通信等。因发射的功率大， 其基波信号可产生功能性干扰；谐波及乱真发射构成非功能性的无用信 号干扰。(2) 工业、科学、医疗(ISM)设备：如感应加热设备、高频电焊机、X光机、高频理疗设备等强大的输出功率除通过空间辐射干扰外，还通 过工频电力网干扰远方的设备。(3) 电力设备：包括伺服电机、电钻、继电器、电梯等设备通、断产 生的电流剧变及伴随的电火花成为干扰源：电力系统中的非线性负载(如 电弧炉等)、间断电源(UPS)等同态电源转换设备产生大量谐波涌入电网 成为干扰源：日光灯等照明设备也产生辉光放电噪声干扰。(4) 汽车、内燃机点火系统：汽车点火系统产生宽带干扰，从几百千 赫到几百兆赫干扰强度几乎不变。(5) 电网干扰：指由 50Hz 交流电网强大的电磁场和大地漏电流产生 的干扰，以及高压输电线的电晕和绝缘断裂等接触不良产生的微弧和受 污染导体表面的电火花。(6) 高速数字电子设备：包括计算机和相关设备。第3章 针对电子通信设备面临的各种电磁干扰的解决方法研究3.1 电磁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、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。3.2 滤波法降低电磁干扰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等于有用信号的频率，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，从而起到其他干扰 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 扰藕合，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 容去藕网络能把电路与电源隔离开，消除电路之间的祸合，并避免干扰 信号进人电路。对高频电路可采用 2 个电容器和 1 个电感器（高频扼流圈） 组成的 CLCMa 型滤波器。滤波器的种类很多，选择适当的滤波器能消除 不希望的祸合。3.3 接地及搭接良好的地线是整个电路系统稳定工作的基础，因此地线设计的好坏 对全局起着至关重要的作用。其机理是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工作。同时，良 好接地可以有效地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。另外，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人电压 因绝缘不良或其他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110 V 或220 V电压时，将发生致命危险。接地也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