电磁兼容技术基础知识1_基本概念(布谷鸟声学)

1、电磁兼容技术电磁兼容技术基础知识基础知识基本概念内部培训资料内部培训资料目目 录录n电磁干扰现象n电磁兼容标准n电磁兼容试验设备n频域与时域n分贝的概念电磁干扰现象电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220AC电磁干扰现象电磁干扰现象电磁信息发射 干扰其它电子设备 被别有用心的人接收，获取信息特殊的电磁兼容问题特殊的电磁兼容问题: :电磁干扰现象电磁干扰现象机密！机密！TEMPESTTEMPEST现象现象: :电磁干扰现象电磁干扰现象保密通信系统中的保密通信系统中的TEMPESTTEMPEST: :终端设备加密/解密发送/接收明文明文泄漏发射明文耦合进密文明文与密文一同发射电磁干扰现象

2、电磁干扰现象产生电磁干扰的条件产生电磁干扰的条件：突然变化的电压或电流，即dV/dt 或 dI/dt 很大；辐射天线或传导导体。设计中，遇到电压、电流的突然变化，需要考虑潜在的电磁干扰问题。雷电雷电NEMP脉冲电路脉冲电路ESD无线通信无线通信感性负载通断感性负载通断直流电机、变频调速器直流电机、变频调速器电磁干扰现象电磁干扰现象常见干扰源常见干扰源：电磁干扰现象电磁干扰现象基本天线结构基本天线结构：环天线环天线 偶极天线偶极天线 缝隙天线缝隙天线 V电磁干扰现象电磁干扰现象偶极天线的演变偶极天线的演变：- -+ + + + +VV传输线传输线单极天线单极天线辐射很小辐射很小辐射同偶极辐射同偶

3、极辐射高于单极辐射高于单极电磁干扰现象电磁干扰现象常见的等效天线常见的等效天线：机箱机箱接地线接地线PCBVG主板主板电缆电缆子板子板笔记本笔记本PCB电缆电缆没接地散热片没接地散热片目目 录录n电磁干扰现象n电磁兼容标准n电磁兼容试验设备n频域与时域n分贝的概念分析环境中的各分析环境中的各种电磁干扰种电磁干扰分析设备受电磁分析设备受电磁干扰的机理干扰的机理编成电磁兼编成电磁兼容标准容标准保证各类电保证各类电子设备的正子设备的正常工作及良常工作及良好的电磁环好的电磁环境境电磁兼容标准电磁兼容标准 电磁兼容标准 干扰发射 敏 感 度 传 导 辐 射 传 导 辐 射电源线信号/控制线天线端口 电

4、场 磁 场 电源线/信号线 射频 瞬态天线端口 电 场 磁 场 静 电放电 电磁兼容标准电磁兼容标准电磁兼容标准的内容电磁兼容标准的内容：电磁兼容标准电磁兼容标准电磁兼容标准体系电磁兼容标准体系： 基础标准基础标准 电磁兼容标准电磁兼容标准 通用标准通用标准 产品标准产品标准 被引用到被引用到被引用到被引用到国家或组织国家或组织 制订单位制订单位 标标 准准 编编 号号 IEC CISPR CISPR Pub. IEC TC77 IEC 欧共体CENELEC EN 美国FCC，DOD FCC Part , MIL-STD. 日本 VCCI VCCI 中国质量技术监督局, 国防部门GB - GJ

5、B - 电磁兼容标准电磁兼容标准标准编号的识别标准编号的识别：目目 录录n电磁干扰现象n电磁兼容标准n电磁兼容试验设备n频域与时域n分贝的概念电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备典型电磁兼容试验项目典型电磁兼容试验项目：辐射发射（电场、磁场）辐射发射（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）传导发射（射频发射、电源谐波）传导发射（射频发射、电源谐波）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）静电放电（直接、感应）静电放电（直接、感应）电磁兼容试验场地电磁兼容试验场地：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备电磁发射试验电磁发射试验敏感度或抗扰度试验：敏感度

6、或抗扰度试验：开阔场（民用标准）开阔场（民用标准）屏蔽暗室屏蔽暗室(半无反射室半无反射室)可在普通环境中，但可在普通环境中，但是注意对周围设备的是注意对周围设备的影响影响EUT旋转找最大面0.8m1 4m1、3、10、30 米屏蔽墙测试仪辐射发射测试辐射发射测试：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备长长 轴轴 20 米米椭圆区内无金属物体椭圆区内无金属物体 金金 属属 地地 平平 面面短短 轴轴 17.32 米米天线与受试件距离天线与受试件距离 10 米米不同的天线在不同的天线在14米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值受试件放在受试件放在0.8米

7、高的木桌上米高的木桌上开阔场地要求开阔场地要求：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备开阔场地要求开阔场地要求：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备马达驱动高度扫描天线杆天 线EUT防雨棚转转 台台 和和 桌桌 子子金属网地面椭 圆 区 内 没 有 其 它 物 体开阔场实景开阔场实景：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备电源滤波器通风板电缆接线板通风板电磁屏蔽室电磁屏蔽室：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备带风扇的通风板 主室辅助室2辅助室1可拆卸的滤波板或观察窗射频测试仪器柜电源滤波器屏蔽门刀口结构电磁兼容试验室的结构电磁兼容试验室的结构：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备高度扫描天线杆高度扫描天线杆天线天线

8、金属地板金属地板转台上的受试件转台上的受试件半无反射室实景半无反射室实景：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备测量电磁干扰的天线测量电磁干扰的天线：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备进行电压与场强之间的转换：进行电压与场强之间的转换：AF = E / VE = 电场强度，单位电场强度，单位V/mV = 天线端口的电压天线端口的电压表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆天线系数天线系数：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备抗扰度试验抗扰度试验：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备抗扰度

9、的其它测试方法抗扰度的其它测试方法：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备磁场发射测试磁场发射测试：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备磁场敏感度试验磁场敏感度试验：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备传导发射测试传导发射测试：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备LISNLISN或或AMNAMN：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备射频输出射频输出 射频输出射频输出注意瞬态高压损坏仪器注意瞬态高压损坏仪器LISNLISN的电路的电路：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备浪涌（模拟雷电干扰）试验波形浪涌（模拟雷电干扰）试验波形：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备信号电缆用的耦合解信号电缆用的耦合解耦网络耦网络接电网接电网接

10、辅助设备接辅助设备EUT与发生器或耦合器之与发生器或耦合器之间的电缆小于间的电缆小于2米米保护地线要能够保护地线要能够承受浪涌电流承受浪涌电流浪涌试验装置浪涌试验装置：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备10 s0.5 s50 s1.2 s8 s20 s电压 电流 t t t 电压 浪涌敏感度试验波形：浪涌敏感度试验波形：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备浪涌试验内容浪涌试验内容：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备双指数脉冲双指数脉冲15ms脉冲串脉冲串(5kHz)脉冲串间隔是脉冲串间隔是300ms电快速脉冲（电快速脉冲（EFTEFT或或FTBFTB）试验波形）试验波形：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设

11、备电源电源脉冲输入脉冲输入受试件受试件电源线注入电源线注入信号线注入信号线注入耦合钳，或在电缆上绕金属箔，耦合钳，或在电缆上绕金属箔， 长度长度1米，产生大约米，产生大约100pf电容电容干扰注入方式干扰注入方式：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备容性卡钳距参考地100mm,轮流卡每根电缆EUT与参考地平面之间的距离大于100mm参考地平面的每个边要超出EUT100mm并与大地相连EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米脉冲群信号源连辅助设备与端接电快脉冲试验电快脉冲试验：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备放电电流放电电流 I静电放电静电放电：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备中国电子科

12、技学术网 www.EMC 人体模型电路人体模型电路接地端接地端放电端放电端放电开关放电开关放电枪核心放电枪核心人体模型电路人体模型电路静电枪电原理静电枪电原理：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备水平耦合板水平耦合板1.6 0.8mEUT绝缘垫绝缘垫垂直耦合板垂直耦合板500mm正方形，距正方形，距EUT100mm直接对直接对EUT放电放电垂直板间接放电绝缘桌绝缘桌参考地板 1m2边沿比耦合板外延 500mm耦合板通过470k电阻接地对于落地设备，水平耦合板对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，垂直耦合板，EUT放在放在100mm厚的绝缘板上厚的绝缘板上水平板间接放电静电放电试验装置静电放电试验装

13、置：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备交流输入交流输入 V输入电压输入电压 输入电流输入电流 1 3 5 7 9 11 13输入电流谐波输入电流谐波 V电源谐波电源谐波：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备非线性电流非线性电流：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备谐波限制谐波限制：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备电源谐波测量电源谐波测量：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备谐波测量仪谐波测量仪：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备自制谐波测量仪自制谐波测量仪：电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备目目 录录n电磁干扰现象n电磁兼容标准n电磁兼容试验设备n频域与时域n分贝的概念频域分析频域分析：频域与时域频域与时域时域

14、波形频谱分量付立叶级数(周期)付立叶变换(非周期)EMC分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素。示波器观察频谱分析仪观察幅度频率扫描速率（时间）分辨带宽频率范围频谱分析仪频谱分析仪：频域与时域频域与时域T1/d1/trdtr 谐波幅度（电压或电流）频率（对数）-20dB/dec-40dB/decAV( or I) = 2A(d+tr)/TV( or I) = 0.64A/TfV( or I) = 0.2A/Ttrf2脉冲信号的频谱脉冲信号的频谱：频域与时域频域与时域 1 测试修改法测试修改法 2 系统设计法系统设计法可采取的措施 电路结构封装 屏蔽 滤波 软件成本成本措施措施 概念 设计 产品 市场阶段电磁兼容的工程方法：电磁兼容的工程方法：频域与时域频域与时域目目 录录n电磁干扰现象n电磁兼容标准n电磁兼容试验设备n频域与时域n分贝的概念分贝分贝(dB) 的概念的概念分贝的定义：分贝数分贝的定义：分贝数 10lgP2P1P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：电压增益的分贝数电压增益的分贝数 20lgV2V1电流增益的分贝数电流增益的分贝数 20lgI2I1用分贝表示的物理量