EMC课程介绍和概述

1、电磁场与电磁兼容课程安排课程安排v64学时，1-16周v周二10:10-12:00, 周二10:10-12:00,YF608v答疑：周二下午，9教南318课程介绍课程介绍电电磁磁场场和和电电磁磁兼兼容容重点：电磁兼容原理重点：电磁兼容原理理论基础：理论基础：电磁场的基本理论电磁场的基本理论传输线理论传输线理论天线理论天线理论集中参数电路理论集中参数电路理论电磁场理论基础部分的主要内容电磁场理论基础部分的主要内容v矢量分析矢量分析v麦克斯韦方程组和边界条件麦克斯韦方程组和边界条件v电磁场中的重要定律电磁场中的重要定律v均匀平面波的传播均匀平面波的传播v传输线传输线v天线天线电磁兼容原理部分的主要

2、内容电磁兼容原理部分的主要内容v电磁兼容的基本概念电磁兼容的基本概念v电磁骚扰的耦合（传输）途径电磁骚扰的耦合（传输）途径v电磁兼容标准与测量电磁兼容标准与测量v电磁干扰抑制技术电磁干扰抑制技术干扰抑制器件干扰抑制器件屏蔽、接地、滤波屏蔽、接地、滤波本课程的学习要求本课程的学习要求v加深对麦克斯韦方程的理解加深对麦克斯韦方程的理解v掌握电磁场分析的一些基本方法掌握电磁场分析的一些基本方法v了解平面电磁波和天线的基础知识了解平面电磁波和天线的基础知识v对电磁兼容技术有较全面的了解对电磁兼容技术有较全面的了解v初步掌握常见干扰问题的诊断和解决方法初步掌握常见干扰问题的诊断和解决方法v掌握接地、滤波

3、、屏蔽等关键技术掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术v了解电磁兼容试验了解电磁兼容试验要求要求v具备进一步学习的能力具备进一步学习的能力电磁兼容概述电磁兼容概述电磁兼容（电磁兼容（EMC）基本概念）基本概念 电磁兼容性电磁兼容性(ElectroMagnetic(ElectroMagnetic Compatibility) Compatibility)：设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起设备（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，既该设备不会由于受到执行各自功能的共存状态，既该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致或遭处于同一电磁环境中其他设备的电磁

4、发射导致或遭受不容许的降级；它也不会使同一电磁环境中其他受不容许的降级；它也不会使同一电磁环境中其他设备（分系统、系统）因受其电磁发射而导致或遭设备（分系统、系统）因受其电磁发射而导致或遭受不容许的降级。受不容许的降级。 GJB 72-85GJB 72-85电磁干扰和电磁兼容性名词术语电磁干扰和电磁兼容性名词术语 “ “设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不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对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力的能力” GB/T 4365-2003GB/T 4365-2003电工术语电工术语 电磁兼容电磁兼容 电磁环境电磁环

5、境(electromagnetic environment) “ “存在于给定场所的所有电磁现象的总和存在于给定场所的所有电磁现象的总和” “ “电磁兼容是研究在有限的空间、时间、频谱电磁兼容是研究在有限的空间、时间、频谱资源条件下，各种用电设备资源条件下，各种用电设备( (广义的还包括生广义的还包括生物体物体) )可以共存，并不致引起降级的一门科可以共存，并不致引起降级的一门科学。学。” ITU已规划频率已规划频率 10kHz400GHz( (频谱频谱) ) CISPR-24 0Hz400GHz ( (频谱频谱) ) 电磁兼容性电磁兼容性/ /电磁兼容电磁兼容Electromagnetic

6、Compatibility-EMC 使处于同一电磁环境下的各种电使处于同一电磁环境下的各种电子电气设备或系统能够正常工作而又子电气设备或系统能够正常工作而又互不干扰，达到所谓的互不干扰，达到所谓的“兼容兼容”状态。状态。电磁兼容电磁兼容（EMCEMC）干扰（干扰（EMIEMI）发射：发射：辐射发射，传导发射辐射发射，传导发射抗干扰（抗干扰（EMSEMS）敏感度：敏感度：辐射敏感度，传导敏感度等辐射敏感度，传导敏感度等 如果一个电子系统即不产生干扰又能忍受如果一个电子系统即不产生干扰又能忍受外界干扰的话，我们就称该电子系统的电磁兼外界干扰的话，我们就称该电子系统的电磁兼容性合格。容性合格。电磁兼

7、容的发展历史电磁兼容的发展历史v1919世纪后期，马可尼的第一个火花隙实验世纪后期，马可尼的第一个火花隙实验被认为是电磁兼容的开端被认为是电磁兼容的开端v19201920年左右，有关抗干扰技术的文章开始年左右，有关抗干扰技术的文章开始出现出现v3030年代，成立年代，成立CISPRCISPR（国际无线电干扰特（国际无线电干扰特别委员会），以保护音频广播业务别委员会），以保护音频广播业务电磁兼容的发展历史电磁兼容的发展历史v1919世纪世纪4040年代提出了电磁兼容的概念年代提出了电磁兼容的概念v19451945年，美国颁布了世界上第一个军用标年，美国颁布了世界上第一个军用标准准JAN-I-22

8、5JAN-I-225（用于控制机载电气设（用于控制机载电气设备的电磁干扰）备的电磁干扰）v6060年代以后，世界发达国家开始研究电磁年代以后，世界发达国家开始研究电磁兼容的测试仪表和测试技术，并开始制定兼容的测试仪表和测试技术，并开始制定系列军标和民标系列军标和民标我国电磁兼容的发展历史我国电磁兼容的发展历史v7070年代以后，我国开始重视电磁兼容问题。起年代以后，我国开始重视电磁兼容问题。起因是海军军舰上的电子设备相互干扰，使通信、因是海军军舰上的电子设备相互干扰，使通信、探测和导航能力大大下降。探测和导航能力大大下降。v目前为止，已制定了一整套军用和民用电磁兼目前为止，已制定了一整套军用和

9、民用电磁兼容标准，但均以国外标准为蓝本。容标准，但均以国外标准为蓝本。v当前，为了和国际贸易接轨，中国开始实施当前，为了和国际贸易接轨，中国开始实施3C3C认证制度。认证制度。为什么要研究电磁兼容为什么要研究电磁兼容v正常运行的电子设备同时向外发射电磁能量，形成正常运行的电子设备同时向外发射电磁能量，形成电磁骚扰电磁骚扰v电磁骚扰可能会影响其它设备的正常工作，形成电电磁骚扰可能会影响其它设备的正常工作，形成电磁干扰磁干扰v随着电子产品应用的增加，电磁环境日益恶化随着电子产品应用的增加，电磁环境日益恶化v电子产品中的电子电路日益复杂，调试越来越困难电子产品中的电子电路日益复杂，调试越来越困难v电

10、磁兼容标准强制实施电磁兼容标准强制实施电磁干扰的危害电磁干扰的危害v电磁干扰对设备的危害电磁干扰对设备的危害电磁干扰破坏或降低电子设备的工作性能电磁干扰破坏或降低电子设备的工作性能电磁干扰可以造成灾难性后果电磁干扰可以造成灾难性后果v强电磁辐射对人体有害强电磁辐射对人体有害电磁干扰的危害举例电磁干扰的危害举例（1 1）中波、短波、超短波电磁场感应入导弹的电爆管中）中波、短波、超短波电磁场感应入导弹的电爆管中或其他设备中能引起电爆管引爆、或性能劣化。或其他设备中能引起电爆管引爆、或性能劣化。（2 2）由于各种摩擦力产生的静电及大功率电磁辐射可能）由于各种摩擦力产生的静电及大功率电磁辐射可能产生火

11、花，从而导致易燃、易报爆品意外点燃。产生火花，从而导致易燃、易报爆品意外点燃。（3 3）大功率无线电发射机发射时，可以使附近通信设备）大功率无线电发射机发射时，可以使附近通信设备性能下降或根本无法工作性能下降或根本无法工作。（4 4）工科医设备发射的电磁场干扰附近的电视和广播）工科医设备发射的电磁场干扰附近的电视和广播（5 5）雷电电磁脉冲形成的电击造成电力和通信线路的中）雷电电磁脉冲形成的电击造成电力和通信线路的中断及大量的干扰现象。断及大量的干扰现象。 （6 6）强电电磁辐射可以对生物产生有害影响。）强电电磁辐射可以对生物产生有害影响。收音机和调光灯共用插座带来的问题收音机和调光灯共用插座

12、带来的问题 现象：收音机收听调现象：收音机收听调幅波段时会出现幅波段时会出现“喀拉喀拉” 声，而在收听调频节目时声，而在收听调频节目时没有；不用交流电时很小；没有；不用交流电时很小；干扰声的大小与灯的亮度干扰声的大小与灯的亮度有关；灯关闭没有，灯全有关；灯关闭没有，灯全亮很小。亮很小。 原因：出现了脉冲电原因：出现了脉冲电流。流。 电吹风会出现同样的电吹风会出现同样的现象。现象。飞机受到的电磁干扰（飞机受到的电磁干扰（EMIEMI）公众照射导出限值公众照射导出限值 GB 8702-88GB 8702-88 1.1.骚扰源的研究骚扰源的研究2.2.传输途径的研究传输途径的研究3.3.干扰接收器的

13、抗干扰性能研究干扰接收器的抗干扰性能研究4.4.电磁兼容控制技术的研究电磁兼容控制技术的研究5.5.测量技术的研究测量技术的研究6.6.电磁兼容标准的研究电磁兼容标准的研究7.7.电磁兼容分析、预测与电磁兼容设计电磁兼容分析、预测与电磁兼容设计 研究骚扰产生的机理研究骚扰产生的机理 研究骚扰源的发射特性研究骚扰源的发射特性 研究骚扰源发射的抑制技术研究骚扰源发射的抑制技术 导线传导导线传导 指通过一个或多个导体（如：电源线、信号线、控制指通过一个或多个导体（如：电源线、信号线、控制线或其他金属体）传播电磁噪声能量的过程。从广义线或其他金属体）传播电磁噪声能量的过程。从广义上说，传导发射还包括不

14、同设备、不同电路使用公共上说，传导发射还包括不同设备、不同电路使用公共地线或公共电源线所产生的公共阻抗耦合。地线或公共电源线所产生的公共阻抗耦合。 空间辐射空间辐射 指以电磁波的形式通过空间传播电磁噪声能量的过程。指以电磁波的形式通过空间传播电磁噪声能量的过程。辐射发射有时也将感应现象包括在内。具体包括电场辐射发射有时也将感应现象包括在内。具体包括电场耦合（容性耦合）、磁场耦合（感性耦合）以及电磁耦合（容性耦合）、磁场耦合（感性耦合）以及电磁耦合。耦合。 研究干扰接收器对干扰的响应研究干扰接收器对干扰的响应 研究干扰接收器的抗干扰能力研究干扰接收器的抗干扰能力接受器的规模根据研究层次的不同，可

15、以接受器的规模根据研究层次的不同，可以是系统、分系统、设备、印刷电路板和各种元是系统、分系统、设备、印刷电路板和各种元器件。器件。 屏蔽屏蔽主要用于切断通过空间辐射的干扰的传播途径。主要用于切断通过空间辐射的干扰的传播途径。分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽 滤波滤波主要用来抑制沿导线传输的传导干扰，包括对共主要用来抑制沿导线传输的传导干扰，包括对共模、差模干扰和浪涌的滤波模、差模干扰和浪涌的滤波 接地接地提供设备的保护地以及干扰的泄放通道提供设备的保护地以及干扰的泄放通道 屏蔽、滤波和接地主要是用来切屏蔽、滤波和接地主要是用来切断干扰的传播途径。实际电磁兼容控断

16、干扰的传播途径。实际电磁兼容控制技术还包括对干扰源发射的抑制和制技术还包括对干扰源发射的抑制和对接受器抗干扰能力的提高。对接受器抗干扰能力的提高。 测量方法的研究测量方法的研究包括骚扰源的发射特性的测量和接受器敏感度的包括骚扰源的发射特性的测量和接受器敏感度的测量方法测量方法 测量仪器设备的研究测量仪器设备的研究电磁兼容测量的专用仪器，由于测量的是宽带干电磁兼容测量的专用仪器，由于测量的是宽带干扰，所以往往具有良好的脉冲响应扰，所以往往具有良好的脉冲响应 测量场所的研究测量场所的研究开阔场，屏蔽室，半电波暗室，全电波暗室，开阔场，屏蔽室，半电波暗室，全电波暗室，TEM Cell, GTEM T

17、ell, TEM Cell, GTEM Tell, 混响室混响室 传导发射和传导抗扰度（射频场感应的传导抗传导发射和传导抗扰度（射频场感应的传导抗扰度）扰度） 传导干扰主要指的是通过电源线、控制线和信号线和传导干扰主要指的是通过电源线、控制线和信号线和其他金属体传输的共模干扰和差模干扰，以及不同设其他金属体传输的共模干扰和差模干扰，以及不同设备使用公共电源和公共地线所产生的共阻抗干扰。备使用公共电源和公共地线所产生的共阻抗干扰。 辐射发射和辐射抗扰度辐射发射和辐射抗扰度 主要指线与线，机壳与机壳，天线与天线和场与导线、主要指线与线，机壳与机壳，天线与天线和场与导线、机壳、天线间的耦合问题。机壳

18、、天线间的耦合问题。 标准规定了测量限值标准规定了测量限值 电子设备必须符合标准要求是电子设备达到电磁电子设备必须符合标准要求是电子设备达到电磁兼容性的先决条件，因此，制定和执行标准本身兼容性的先决条件，因此，制定和执行标准本身也是解决电磁兼容问题的一个重要措施。也是解决电磁兼容问题的一个重要措施。 标准规定了测量方法标准规定了测量方法 由于大部分干扰具有脉冲性质，因此，采用不同由于大部分干扰具有脉冲性质，因此，采用不同的测量方法和测量设备将导致不同的测量结果，的测量方法和测量设备将导致不同的测量结果，因此，为了使测量结果有可比性，标准中必须具因此，为了使测量结果有可比性，标准中必须具体规定每项测量的具体的测量方法以及对测量仪体规定每项测量的具体的测量方法以及对测量仪器和测量场地的要求。器和测量场地的要求。数学模型数学模型 包括根据实际电路、