第6章电磁兼容性设计

1、第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析第第 6 章章 电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析6.2 电磁兼容设计的基本参数电磁兼容设计的基本参数6.3 电磁兼容设计的内容电磁兼容设计的内容6.5 影响影响电磁兼容性的发射特性电磁兼容性的发射特性6.1 电磁兼容性设计概论电磁兼容性设计概论6.6 影响影响电磁兼容性的天线特性电磁兼容性的天线特性6.7 影响影响电磁兼容性的传播特性电磁兼容性的传播特性6.8 影响影响电磁兼容性的接收特性电磁兼容性的接收特性6.9 电磁兼容性分析方法电磁兼容性分析方法6.4 电磁兼容设计的实施电磁兼容设计的实施第六章第六章: :电磁兼容性设计与

2、分析电磁兼容性设计与分析 电磁兼容性设计的目的：电磁兼容性设计的目的： 使电子设备或系统在预期的电磁环境中能正常工作、无性能使电子设备或系统在预期的电磁环境中能正常工作、无性能降低或故障，并对电磁环境中的任何事物不构成电磁干扰，实现降低或故障，并对电磁环境中的任何事物不构成电磁干扰，实现电磁兼容性。电磁兼容性。 电磁兼容设计分为：电磁兼容设计分为：电路组件级设计；电路组件级设计； 设备级设计；设备级设计； 分系统级设计；分系统级设计； 系统级设计；系统级设计； 系统间级设计系统间级设计。6.1 电磁兼容性设计概论电磁兼容性设计概论第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析系统内

3、电磁兼容设计系统内电磁兼容设计电路与元件电路与元件系统内电磁兼容设计系统内电磁兼容设计布线布线接地接地屏蔽屏蔽滤波滤波系统内电磁兼容设计系统内电磁兼容设计电源线电源线信号线信号线吸收式吸收式反射式反射式铁氧体铁氧体材料材料厚度厚度衬垫衬垫机箱机箱屏蔽室屏蔽室通风板通风板I / O芯片芯片SMD电路电路印制板印制板搭接搭接机箱机箱屏蔽室屏蔽室电源地电源地信号地信号地印制板印制板电缆电缆互连线互连线连接器连接器第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析系统内电磁兼容设计系统内电磁兼容设计频率管理频率管理系统间电磁兼容设计系统间电磁兼容设计时间管理时间管理空间管理空间管理系统间电磁兼

4、容设计系统间电磁兼容设计分配与指派分配与指派调制调制滤波滤波脉冲波型脉冲波型间隔距离间隔距离 方位与仰角方位与仰角地形隔离地形隔离时间共享时间共享脉冲同步脉冲同步时间分离时间分离时间时间/距离选通距离选通预选器预选器 位置隔离位置隔离极化隔离极化隔离第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析u敏感度阈值敏感度阈值6.2 电磁兼容性设计的基本参数电磁兼容性设计的基本参数u敏感度门限电平值敏感度门限电平值u电磁干扰值电磁干扰值电磁兼容性设计的基本参数包括：电磁兼容性设计的基本参数包括：u电磁发射限值电磁发射限值u失效干扰电平失效干扰电平u电磁兼容安全系数电磁兼容安全系数u费效比费效

5、比第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析1. 敏感度阈值敏感度阈值敏感度阈值是设备或系统不敏感度阈值是设备或系统不能正常工作的干扰临界值。能正常工作的干扰临界值。敏感度阈值是进行电磁兼容性敏感度阈值是进行电磁兼容性设计时，决定折中选择，确定设计时，决定折中选择，确定干扰极限值的基本出发点。干扰极限值的基本出发点。 保守设计：考虑最恶劣的电磁环境、最敏感的频段或频点、保守设计：考虑最恶劣的电磁环境、最敏感的频段或频点、 最小起作用干扰电平最小起作用干扰电平 概率设计：在一定置信度下，电磁干扰电平的概率概率设计：在一定置信度下，电磁干扰电平的概率敏感度阈值越高，设备或系统敏感度

6、阈值越高，设备或系统抗电磁干扰能力越强。抗电磁干扰能力越强。敏感度阈值敏感度阈值f骚扰骚扰电平电平第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析2. 敏感度门限值敏感度门限值敏感设备受电磁干扰所呈现敏感设备受电磁干扰所呈现的不希望响应的最小电平的不希望响应的最小电平敏感门限是进行电磁兼容性敏感门限是进行电磁兼容性设计时，确定干扰允许值的设计时，确定干扰允许值的基本出发点。基本出发点。敏感门限越大设备或系统抗敏感门限越大设备或系统抗电磁干扰能力越强。电磁干扰能力越强。敏感度阈值敏感度阈值敏感度限值敏感度限值f骚扰骚扰电平电平第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析3

7、. 电磁干扰值电磁干扰值发射限值发射限值敏感度阈值敏感度阈值敏感度限值敏感度限值电磁干扰值电磁干扰值f骚扰骚扰电平电平设备或系统在电磁环境中感设备或系统在电磁环境中感受到的骚扰信号电平值。受到的骚扰信号电平值。电磁干扰值小于敏感度门限值电磁干扰值小于敏感度门限值时，设备或系统能正常工作。时，设备或系统能正常工作。4. 电磁发射限值电磁发射限值允许设备或系统在工作时对周围环境的电磁发射电平值允许设备或系统在工作时对周围环境的电磁发射电平值 电磁发射限值包括辐射发射和传导发射电磁发射限值包括辐射发射和传导发射规定电磁发射限值是控制电磁干扰源、保护电磁环境、实规定电磁发射限值是控制电磁干扰源、保护电

8、磁环境、实现电磁兼容性的有力措施。现电磁兼容性的有力措施。第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析5、电磁兼容性安全系数（安全裕度）电磁兼容性安全系数（安全裕度）MMPSPIPS（dB） 设备或系统的敏感门限值电平设备或系统的敏感门限值电平M（dB） 安全系数安全系数PI（dB） 设备或系统实际接收的干扰设备或系统实际接收的干扰电平电平敏感度阈值敏感度阈值敏感度限值敏感度限值电磁干扰值电磁干扰值发射限值发射限值f骚骚扰扰电电平平衡量设备或系统所具有的电衡量设备或系统所具有的电磁兼容性宽余程度磁兼容性宽余程度当当PS PI时，时，M PI时，时，M 0 设备或系统处于兼容状态设

9、备或系统处于兼容状态当当PS = PI时，时，M = 0 设备或系统处于兼容的临界状态设备或系统处于兼容的临界状态第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析M 的值越大，兼容性越好的值越大，兼容性越好 电磁兼容工程上对电磁兼容工程上对 M 的值的要求：的值的要求：一般设备：一般设备：M 3dB易燃易爆的燃油或军械设备：易燃易爆的燃油或军械设备：M 20dB影响安全或重要技术指标的设备或系统：影响安全或重要技术指标的设备或系统：M6dB6、 失效干扰电平失效干扰电平设备或系统不允许接受的电磁干扰电平。设备或系统不允许接受的电磁干扰电平。当不允许的电磁干扰电平进入设备或系统后，会使

10、设备或系当不允许的电磁干扰电平进入设备或系统后，会使设备或系统的电路或元件产生永久性恶化或永久性失效。统的电路或元件产生永久性恶化或永久性失效。 第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析投资费用与投资费用与EMC设计的有效性之比。设计的有效性之比。7. 费效比费效比费效比费效比设计设计不正确不正确正确正确进展时间进展时间研制研制投产投产第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析6.3 电磁兼容性设计的内容电磁兼容性设计的内容（1）制定电磁兼容大纲，规划各种电磁兼容计划，协调各种）制定电磁兼容大纲，规划各种电磁兼容计划，协调各种 技术参数；技术参数；电磁兼容设计

11、的具体内容包括电磁兼容设计的具体内容包括（2）选用分析适用的标准与规范，对标准中的各项要求进行）选用分析适用的标准与规范，对标准中的各项要求进行 分析和选择，必要时进行修改、删减或补充，以达到最分析和选择，必要时进行修改、删减或补充，以达到最 佳费效比；佳费效比；（3）分析设备或系统所处的电磁环境和提出电磁兼容性要）分析设备或系统所处的电磁环境和提出电磁兼容性要 求；求；电磁兼容设计的基本方法是指标分配和功能分快设计，电磁兼容设计的基本方法是指标分配和功能分快设计，按照要实现的功能和电磁兼容指标进行电磁兼容设计。按照要实现的功能和电磁兼容指标进行电磁兼容设计。第六章第六章: :电磁兼容性设计与

12、分析电磁兼容性设计与分析（4）确定频谱要求，协调频率配置，合理分配各分系统的工）确定频谱要求，协调频率配置，合理分配各分系统的工 作频率与功率、波形与极化特性、工作方式等指标，消作频率与功率、波形与极化特性、工作方式等指标，消 除可能的干扰；除可能的干扰；（5）拟定电磁干扰控制计划，采取合理的干扰抑制和防护技）拟定电磁干扰控制计划，采取合理的干扰抑制和防护技 术；术；（6）拟定电磁兼容性分析预测方案，进行电磁兼容性分析与）拟定电磁兼容性分析预测方案，进行电磁兼容性分析与 预测；预测；（7）制定电磁兼容性试验要求和试验计划）制定电磁兼容性试验要求和试验计划; ( 8 ) 进行系统总体电磁兼容性评

13、估。进行系统总体电磁兼容性评估。 第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析6.4 电磁兼容性设计的实施电磁兼容性设计的实施电磁兼容性设计通常分为四个阶段电磁兼容性设计通常分为四个阶段论证阶段论证阶段定型阶段定型阶段工程研制阶段工程研制阶段方案阶段方案阶段第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析1. 论证阶段论证阶段分析预期的电磁环境，确定电磁环境电平分析预期的电磁环境，确定电磁环境电平提出在预期的电磁环境中的提出在预期的电磁环境中的EMC技术指标要求技术指标要求分析费效比分析费效比电磁环境是指各种电磁干扰源在不同频率范围内功率或场强电磁环境是指各种电磁干扰源

14、在不同频率范围内功率或场强随时间分布的电磁作用状态的总和。随时间分布的电磁作用状态的总和。 为获得对于系统预定工作电磁环境的剖析，必须进行电磁环为获得对于系统预定工作电磁环境的剖析，必须进行电磁环境分析。境分析。第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析 电磁环境分析的内容电磁环境分析的内容（2）制定电磁功率密度或场强的频谱关系曲线，以说明在指）制定电磁功率密度或场强的频谱关系曲线，以说明在指 定频率范围内可能产生的干扰；定频率范围内可能产生的干扰；（3）估计最恶劣的电磁环境电平，计算干扰电平不超过某一）估计最恶劣的电磁环境电平，计算干扰电平不超过某一 允许值的区域范围；允许值

15、的区域范围；（4）分析综合电磁环境电平的危害等级、区分导致系统性能）分析综合电磁环境电平的危害等级、区分导致系统性能 降级的电磁环境电平与造成系统失效的电磁环境电平。降级的电磁环境电平与造成系统失效的电磁环境电平。( 1 ) 分析干扰源的空间、频率、时间以及极化关系等特性分析干扰源的空间、频率、时间以及极化关系等特性第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析2. 方案阶段方案阶段制定制定EMC大纲大纲确定频谱要求确定频谱要求制定制定EMC控制计划控制计划选用和剪裁适用的标准选用和剪裁适用的标准确定试验要求、制定试验计划确定试验要求、制定试验计划确定系统、分系统和设备的确定系统、

16、分系统和设备的EMC要求要求第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析 EMC大纲是大纲是EMC设计的技术文件中最高级的管理文件。设计的技术文件中最高级的管理文件。 （1）规定系统的电磁兼容性要求，）规定系统的电磁兼容性要求，（2）选取的电磁兼容标准与规范，）选取的电磁兼容标准与规范，（3）说明为达到所提出的）说明为达到所提出的EMC技术要求而采用的总体途技术要求而采用的总体途 径、规划和设计准则，径、规划和设计准则，（4）制定电磁兼容控制计划及试验计划。）制定电磁兼容控制计划及试验计划。EMC大纲的内容大纲的内容返回返回 第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与

17、分析a频道的需要量；频道的需要量；b可用频道的数量；可用频道的数量；c发射机的工作方式与覆盖范围、信号的调制方式与带宽；发射机的工作方式与覆盖范围、信号的调制方式与带宽；d发射机功率、天线的覆盖范围及工作时间和地点；发射机功率、天线的覆盖范围及工作时间和地点；e接收机的特性；接收机的特性；f最低限度的地理间隔。最低限度的地理间隔。a所指配的频率必须符合国际和国家的有关规定，并在规定所指配的频率必须符合国际和国家的有关规定，并在规定 的频段、规定的业务范围内指配频率；的频段、规定的业务范围内指配频率；影响频率指配的因素影响频率指配的因素频率指配的原则频率指配的原则第六章第六章: :电磁兼容性设计

18、与分析电磁兼容性设计与分析d避免同频干扰、邻频道干扰、中频干扰、避免同频干扰、邻频道干扰、中频干扰、 镜像干扰以及镜像干扰以及互互 调干扰，必须对所指配的频率进行电磁干扰分析预测，并调干扰，必须对所指配的频率进行电磁干扰分析预测，并 根据要求确定干扰裕量及保护比；根据要求确定干扰裕量及保护比；返回返回 c注意避开有关保护频率以及常规无线电广播、电视等频率注意避开有关保护频率以及常规无线电广播、电视等频率 及其谐波的影响；及其谐波的影响；b不得对本频段同一种业务的其它台站造成干扰，不得对本不得对本频段同一种业务的其它台站造成干扰，不得对本 频段的主要业务产生干扰；频段的主要业务产生干扰；e必须考

19、虑发射功率、必须考虑发射功率、 谐波与乱真电平、占有带宽、定向发谐波与乱真电平、占有带宽、定向发 射时天线方向图特性等。射时天线方向图特性等。第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析a指导、执行承制单位的电磁兼容性大纲人员的职责和权指导、执行承制单位的电磁兼容性大纲人员的职责和权 力；力；b系统电磁兼容性要求和电磁兼容性资源配置；系统电磁兼容性要求和电磁兼容性资源配置；c确保分系统和设备均符合确保分系统和设备均符合GJB151和和GJB152的要求的要求d预计问题范围，对预计问题范围，对GJB151和和GJB152尚不能解决的问题，尚不能解决的问题， 提出解决的方法；提出解决

20、的方法；e系统天线产生的辐射特性，包含基波和杂散能量以及天线系统天线产生的辐射特性，包含基波和杂散能量以及天线 间的耦合；间的耦合；EMC控制计划是具体的技术文件，目的在于说明如何实现控制计划是具体的技术文件，目的在于说明如何实现EMC指标要求。指标要求。EMC控制计划包括以下内容：控制计划包括以下内容：第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析f系统、分系统或设备必须的特殊要求、试验方法和限制；系统、分系统或设备必须的特殊要求、试验方法和限制；g电磁兼容性要求的设计更改方法；电磁兼容性要求的设计更改方法；h进行设计审查和供、需双方进行协调的方法；进行设计审查和供、需双方进行协

21、调的方法；i在方案论证、设计和实施阶段应用的干扰控制规范和标在方案论证、设计和实施阶段应用的干扰控制规范和标 准；准；j建议给予电磁兼容性技术组的权限和工作细则；建议给予电磁兼容性技术组的权限和工作细则；k各分系统或设备的关键类别，降级准则和必要的安全系各分系统或设备的关键类别，降级准则和必要的安全系 数；数；l频谱利用方案规定措施，包括发射机频率控制、接收机带频谱利用方案规定措施，包括发射机频率控制、接收机带 宽控制、谐波的带宽控制、边带、信号波形以及脉冲上升宽控制、谐波的带宽控制、边带、信号波形以及脉冲上升 时间等。时间等。返回返回 第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分

22、析a指定选用的指定选用的EMC标准和应执行的相关技术文件，系统标准和应执行的相关技术文件，系统 工程中对选用标准进行适当剪裁的具体内容在技术文工程中对选用标准进行适当剪裁的具体内容在技术文 件中注明；件中注明；b设备和分系统级设备和分系统级EMC测试验收要求；测试验收要求；c关键设备列表和无线收发设备列表；关键设备列表和无线收发设备列表；dEMC测试保证条件；测试保证条件；eEMC测试目的、要求及具体内容；测试目的、要求及具体内容；试验计划的内容包括试验场地、试验测试设备、被测试对试验计划的内容包括试验场地、试验测试设备、被测试对象的状态、试验项目、试验方法与步骤、试验报告等。象的状态、试验项

23、目、试验方法与步骤、试验报告等。 EMC试验大纲包含以下内容：试验大纲包含以下内容：第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析f测试设备配置要求，被测系统的布局和参试工作模式测试设备配置要求，被测系统的布局和参试工作模式 的确定；的确定；gEMC测试过程中发生不正常响应的判别准则；测试过程中发生不正常响应的判别准则；hEMC试验内容和方法；试验内容和方法；i测试数据分析和测试报告要求。测试数据分析和测试报告要求。第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析a试验前的准备工作：包括试验场地、测试设备以及一些试验前的准备工作：包括试验场地、测试设备以及一些 与与EMC

24、测试有关的辅助设备的硬件到位，与测试有关的辅助设备的硬件到位，与EMC测试测试 有关的技术文件准备齐全，被测系统与其环境界面的事有关的技术文件准备齐全，被测系统与其环境界面的事 先确定等；先确定等；b测试系统的自校准：包括试验场地的背景噪声测试，辐测试系统的自校准：包括试验场地的背景噪声测试，辐 射扰场强校准；射扰场强校准；c试验项目；试验项目；d试验步骤；试验步骤；f数据采集要求和测试数据处理；数据采集要求和测试数据处理；g根据标准出具测试报告；根据标准出具测试报告；EMC试验细则是具体的测试技术文件，内容包括：试验细则是具体的测试技术文件，内容包括：返回返回 第六章第六章: :电磁兼容性设

25、计与分析电磁兼容性设计与分析3. 研制阶段研制阶段4. 定型阶段定型阶段实施实施EMC控制计划控制计划进行模拟试验、改进和完善进行模拟试验、改进和完善EMC设计设计综合分析评估总体电磁兼容性综合分析评估总体电磁兼容性进行总体进行总体EMC鉴定试验鉴定试验审核审核EMC文件的完备性、提交文件的完备性、提交EMC综合评价报告综合评价报告对频谱利用进行全面审核对频谱利用进行全面审核第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析EMC设计管设计管理理电磁环境分析电磁环境分析标准与规标准与规范范EMC文件文件对分系统、设备的对分系统、设备的EMC要求要求通过通过EMC设计设计要求要求EMC分

26、析预测分析预测EMC性能评估性能评估干扰控制措施干扰控制措施EMC设计要求设计要求否是电磁兼容性设计实施流程电磁兼容性设计实施流程通过通过第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析6.5 影响电磁兼容性的发射特性影响电磁兼容性的发射特性1. 影响电磁兼容性的发射参数影响电磁兼容性的发射参数电磁兼容性分析中，重点关注电磁干扰能量的时间分布、电磁兼容性分析中，重点关注电磁干扰能量的时间分布、空间分布和频率分布空间分布和频率分布 时间分布取决于工作方式时间分布取决于工作方式 空间分布取决于发射天线的方向性空间分布取决于发射天线的方向性 频率分布影响因素较多频率分布影响因素较多 基本辐

27、射功能的参数：功率（电压），功率流密度（电场强基本辐射功能的参数：功率（电压），功率流密度（电场强 度）、频移、占用带宽等；度）、频移、占用带宽等；带外辐射、谐波辐射、分谐波辐射、寄生辐射和互调辐射等。带外辐射、谐波辐射、分谐波辐射、寄生辐射和互调辐射等。第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析式中：式中：fot 基波频率；基波频率；Pti 基波输出功率的各个测量值；基波输出功率的各个测量值；tP工作于不同调谐频率的发射机的基波功率平均值；工作于不同调谐频率的发射机的基波功率平均值；M 取样总数。取样总数。11()()MtottiotiPfPfM1 2211()()()1Mt

28、ottiottotifPfP fM2. 发射幅度特性发射幅度特性输出功率的变化由正态分布的随机变量表征输出功率的变化由正态分布的随机变量表征（1）基波幅度特性）基波幅度特性 标准偏差标准偏差第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析()()lgttototP NfPfANB（N2）otf 基波频率；基波频率；()totP Nf 第第N 次谐波的平均功率；次谐波的平均功率；A、B 由特定发射机所决定的常数。由特定发射机所决定的常数。式中：式中：N 谐波次数，通常谐波次数，通常N10 ；（2）谐波幅度特性谐波幅度特性两个假设：两个假设： 发射机的谐波发射的平均电平随谐波数的增加而减

29、少；发射机的谐波发射的平均电平随谐波数的增加而减少； 每个谐波辐射功率是按正态律分布的，标准偏差与谐波每个谐波辐射功率是按正态律分布的，标准偏差与谐波次数无关。次数无关。 谐波辐射的平均功率为谐波辐射的平均功率为第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析发射机谐波幅度模型中参数发射机谐波幅度模型中参数A、B、 的统计综合数据的统计综合数据按基波频率划分的按基波频率划分的发射机类别发射机类别A dB/10倍频倍频 B高于基频的高于基频的dB dB 低于低于30MHZ-70-201030300MHZ-80-3015大于大于300MHZ-60-4020平均值平均值MHZ-70-301

30、5国军标国军标151A97规定，除二次和三次谐波以外，所有谐波发射规定，除二次和三次谐波以外，所有谐波发射至少应比基波电平低至少应比基波电平低80dB；二次和三次谐波应抑制；二次和三次谐波应抑制5010logP（P基波峰值输出功率）或基波峰值输出功率）或80dB，取抑制要求最小者。，取抑制要求最小者。 第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析( )()lgttototPfPfAffB( )tPf 寄生辐射平均功率；寄生辐射平均功率；f 寄生辐射频率；寄生辐射频率；AB、 可由发射机说明书中查询的常数。可由发射机说明书中查询的常数。式中：式中：（3）寄生辐射特性寄生辐射特性第六

31、章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析MfMfMffiii()()logotfff 实际频率与基带中心频率之间的差值实际频率与基带中心频率之间的差值()iMf 频带频带 边缘上的带外辐射功率相对于边缘上的带外辐射功率相对于0dB的下降值的下降值ifiM 第第 i 频带范围内频谱包络函数之斜率频带范围内频谱包络函数之斜率11()() lg()lg()iiiiiMMfMfffif间隔数值间隔数值 取决于近似法要求的准确度。取决于近似法要求的准确度。3. 发射频率特性发射频率特性（1） 基波发射频率特性基波发射频率特性 基波辐射频率特性的调制包络函数采用折线拟合法，由分段基波辐射频率

32、特性的调制包络函数采用折线拟合法，由分段线性函数（频率轴用对数坐标）来近似，可表示为线性函数（频率轴用对数坐标）来近似，可表示为1()iifff 1iiff 第第i区的频带区的频带,iiotfff第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析otBpHfP 辐射输出概率辐射输出概率B 距距fot 有一特定频率间隔有一特定频率间隔f 的特定频率区间的特定频率区间式中：式中：H 取决于发射机种类的常数取决于发射机种类的常数（2）谐波发射频率特性谐波发射频率特性()()lgttototP NfPfANB（N2）（3）非）非谐波寄生发射频率特性谐波寄生发射频率特性第六章第六章: :电磁兼容

33、性设计与分析电磁兼容性设计与分析 低增益天线（低增益天线（G 25dB）6.6 影响电磁兼容性的天线特性影响电磁兼容性的天线特性辐射功率是方向、极化、频率等的函数辐射功率是方向、极化、频率等的函数1. 概述概述 天线参数天线参数 天线的方向图宽度、增益、旁瓣电平、主波束相互取向、天线的方向图宽度、增益、旁瓣电平、主波束相互取向、扫描方式、扫描范围及极化匹配等。扫描方式、扫描范围及极化匹配等。 天线的划分天线的划分 天线方向性数值化天线方向性数值化：函数拟合法；折线拟合法：函数拟合法；折线拟合法第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析3),(max GG()22VH和2. 有意

34、辐射区和有意辐射区和无意无意辐射区辐射区有意辐射区有意辐射区：天线辐射方向图中的主瓣部分：天线辐射方向图中的主瓣部分无意辐射区无意辐射区：天线辐射方向图中除主瓣外的其余部分：天线辐射方向图中除主瓣外的其余部分有意辐射区有意辐射区无意辐射区无意辐射区（1）有意辐射区）有意辐射区平均功率增益：平均功率增益：V 有意辐射区垂直面的宽度；有意辐射区垂直面的宽度；H 有意辐射区水平面的宽度；有意辐射区水平面的宽度；maxG 最大功率增益。最大功率增益。 其中：其中： 设计频率和设计极化设计频率和设计极化第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析平均功率增益与频率的关系平均功率增益与频率的

35、关系100)()log()()(iiiGffffDffCfGfGG f ()0 设计频率设计频率f0处功率增益平均值；处功率增益平均值；G f( )其余频率其余频率f上的功率增益平均值；上的功率增益平均值；)(fG 增益均方差增益均方差；i 频带频带 到到 内均方差值；内均方差值；if1ifC、D 给定天线型号的常系数。给定天线型号的常系数。 式中：式中： 非设计频率和设计极化非设计频率和设计极化第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析 在非设计极化状态时，增益比设计要低，波束比设计极化变宽在非设计极化状态时，增益比设计要低，波束比设计极化变宽000(,)(,)( )G fp

36、G fpG p 0(, )G fp 非设计极化增益平均值；非设计极化增益平均值；00(,)G fp 设计极化增益平均值；设计极化增益平均值；( )G p 增益极化修正系数增益极化修正系数式中：式中： 非设计极化修正：非设计极化修正： 非设计极化非设计极化第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析20Gmax3G有意辐射区的通用定向天线模式有意辐射区的通用定向天线模式天线类型天线类型工作条件工作条件区的宽度区的宽度平均增平均增益益dB GCD G频率频率极化极化 H VdBdB/十十倍频倍频dBdB高增益高增益Gmax25dB设计设计设计设计非设计非设计设计设计正交正交任意任意

37、H010 H04 H0 V010 V04 V023300000-130-200中增益中增益（10dB Gmax 25dB）谐振谐振非谐振非谐振设计设计设计设计非设计非设计非设计非设计设计设计正交正交任意任意任意任意 H010 H03 H0 H0 V010 V03 V0 V02333000000-1000-2000低增益低增益Gmax25dB设计设计设计设计非设计非设计设计设计正交正交任意任意-10-10-10141414中增益中增益10dB Gmax 25dB设计设计设计设计非设计非设计设计设计正交正交任意任意-10-10-10111310低增益低增益Gmax10dB设计设计设计设计非设计非设

38、计设计设计正交正交任意任意0-13-3680第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析收发天线的极化匹配修正收发天线的极化匹配修正当发射天线与接收天线的极化不匹配时，应进行极化修正当发射天线与接收天线的极化不匹配时，应进行极化修正 发射发射接收接收水平极化水平极化垂直极化垂直极化圆极化圆极化G10dBG10dBG10dBG10dB水平水平极化极化G10dB0016163G10dB0016203垂直垂直极化极化G10dB1616003G10dB1620003圆极化圆极化33330第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析决定天线应用区的发射机决定天线应用区的发射机

39、 接收机配置示意图接收机配置示意图3. 收收 发天线的配置发天线的配置正视图正视图俯视图俯视图第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析2ttrt2ttrttt 、 所希望发射的方位角和高低角中心；所希望发射的方位角和高低角中心；trtr 、 由干扰发射机到接收机的方向角；由干扰发射机到接收机的方向角；tt、 发射天线的方位角和高低角波束宽度。发射天线的方位角和高低角波束宽度。（1）发射天线区）发射天线区满足如下条件：满足如下条件：方位角：方位角：高低角：高低角：是设计频率和极化的是设计频率和极化的10dB波束宽度（有意辐射区波束宽度）波束宽度（有意辐射区波束宽度）接收机处于发

40、射机天线有意辐射区内接收机处于发射机天线有意辐射区内第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析2rrtr2rrtrrr、 所希望接收的方位角和高低角中心；所希望接收的方位角和高低角中心；rtrt 、 由接收机到干扰发射机的方向角；由接收机到干扰发射机的方向角；rr、 接收天线的方位角和高低角波束宽度。接收天线的方位角和高低角波束宽度。（2）接收天线区）接收天线区满足如下条件：满足如下条件：方位角：方位角：高低角：高低角：是设计频率和极化的是设计频率和极化的10dB波束宽度（有意接收区波束宽度）波束宽度（有意接收区波束宽度） 发射机处于接收机天线有意接收区内发射机处于接收机天线有

41、意接收区内第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析 arctan()rttrrtxxyy22arctan()()()rttrrtrtzzxxyyxt、yt、zt 发射机坐标（发射机坐标（m）；）；xr、yr、zr 接收机坐标（接收机坐标（m） （3）角度确定角度确定方位角方位角高低角高低角 如果发射机和接收机的位置是在直角坐标内规定的，各个如果发射机和接收机的位置是在直角坐标内规定的，各个角度可按下式来确定：角度可按下式来确定：第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析030()(V/m)( )ttP W GEE AAd m传输损耗：传输损耗：6.7 影响电磁

42、兼容性的传输特性影响电磁兼容性的传输特性1. 自由空间传输损耗自由空间传输损耗其中：其中： E0 自由空间接收场强；自由空间接收场强；A 路径的衰减因子。路径的衰减因子。 10lg(/)(dB)(dB)smtrtrLP PPP22220()(W/m )4( )ttP W GESAdm222()(W)44rttrPSA PGGd平均能流密度平均能流密度d 电波传播距离；电波传播距离； 波长；波长；接收点场强的有效值接收点场强的有效值接收功率接收功率Gt 、Gr 发射、接收天线增益发射、接收天线增益第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析420lg()(dB)smtrdLAGG4

43、20lg()32.4420lg(MHz)20lg (km)(dB)bfdLfd令令GtGr0，得基本传输损耗，得基本传输损耗衰减因子衰减因子020lg/(dB)(dB)bfbAE ELL收发之间的传输损耗为收发之间的传输损耗为:420lg()(dB)bdLA自由空间的传输损耗自由空间的传输损耗由于由于E E0 ，所以，所以A为负值。但习惯上，令为负值。但习惯上，令(dB)(dB)bbfALL第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析主要传播损耗模型主要传播损耗模型： 自由空间传传播损耗模型；自由空间传传播损耗模型； 表面波传播损耗模型；表面波传播损耗模型； 视距途径反射损耗模型

44、；视距途径反射损耗模型； 球面地超视距途径损耗模型；球面地超视距途径损耗模型； 楔形单峰绕射损耗模型；楔形单峰绕射损耗模型； 楔形多峰绕射损耗模型；楔形多峰绕射损耗模型； 非楔形障碍物绕射损耗模型；非楔形障碍物绕射损耗模型； 对流层散射损耗模型。对流层散射损耗模型。第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析接收特性用以表征接收机的响应特性。接收特性用以表征接收机的响应特性。6.8 影响电磁兼容性的接收特性影响电磁兼容性的接收特性接收响应包括：接收响应包括： 主接收通道响应主接收通道响应 附加接收通道响应附加接收通道响应 互调、交调及减敏效应互调、交调及减敏效应U2f ff0传输

45、频带传输频带 接收机理想选择曲线接收机理想选择曲线f0+ff0-f Uf接收机实际选择曲线接收机实际选择曲线f0f0+f1 U1 U0第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析a. 描述主接收通道功能的参数：灵敏度、噪声、通带等；描述主接收通道功能的参数：灵敏度、噪声、通带等；b描述附加接收通道参数：中频谐波、象频谐波、调谐频率描述附加接收通道参数：中频谐波、象频谐波、调谐频率 谐波的敏感度电平、频率等；谐波的敏感度电平、频率等；c描述接收机阻塞频率选择性参数：阻塞敏感度电平、阻塞描述接收机阻塞频率选择性参数：阻塞敏感度电平、阻塞 系数、阻塞动态范围；系数、阻塞动态范围；d描述

46、接收机交调频率选择性参数：交调敏感度电平、交调描述接收机交调频率选择性参数：交调敏感度电平、交调 系数、交调动态范围；系数、交调动态范围；e描述接收机互调频率选择性参数：互调敏感度电平、互调描述接收机互调频率选择性参数：互调敏感度电平、互调 系数、互调动态范围；系数、互调动态范围；接收机的电磁兼容性参数接收机的电磁兼容性参数影响接收机电磁兼容性的参数包括：影响接收机电磁兼容性的参数包括：第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析主接收通道频率选择性主接收通道频率选择性()()log()iiiSfSfSff1iifff ()Sf 接收机中频选择性接收机中频选择性(dB)；iS 可

47、用区选择性曲线斜率可用区选择性曲线斜率(dB)；if 可用区带宽可用区带宽(Hz)；()iSf 接收机可用区带宽选择性接收机可用区带宽选择性(dB)。oRfff 用几段折线拟合近似，表示为：用几段折线拟合近似，表示为： 第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析()()lg(/)rsrrorsrorP fP fIffJ()rsrP f 附加接收通道响应（附加接收通道响应（dBm)；()rorP f 主接收通道响应主接收通道响应(dBm)；I、J 对每一接收机型号确定的常数；对每一接收机型号确定的常数；附加接收通道响应附加接收通道响应()rSrfIJ附加接收通道响应附加接收通道响

48、应中参数中参数按基波频率划分的发按基波频率划分的发射机类别射机类别I dB/10倍频倍频 J高于基频的高于基频的dB dB 低于低于30MHZ25851530300MHZ358515大于大于300MHZ406015平均值平均值MHZ357515第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析()SPLoIFfPffqIFLoSRfPfqfPqLOfSRfIFf 本振谐波次数；本振谐波次数； 干扰信号谐波次数；干扰信号谐波次数； 本振频率本振频率 杂波响应频率杂波响应频率 中频中频接收机乱真响应频率接收机乱真响应频率或或其中其中第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析

49、1f2f12oRRmfnffBoRfRBmn 接收机调谐频率接收机调谐频率 接收机中频带宽接收机中频带宽、 整数整数 接收机互调接收机互调互调频率互调频率:、 产生互调的两个干扰信号的频率产生互调的两个干扰信号的频率 第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析两个干扰信号导致潜在的严重互调的频率准则两个干扰信号导致潜在的严重互调的频率准则,602NFoRRfffB三阶互调：三阶互调： ,6032NFoRRfffB五阶互调：五阶互调： ,6043NFoRRfffB七阶互调：七阶互调： NfoRf离离 最近的干扰发射频率最近的干扰发射频率FfoRf离离 最远的干扰发射频率最远的干扰

50、发射频率,60NFoRRfffB二阶互调：二阶互调：,60RB 接收机整个接收机整个60dB中频带宽中频带宽式中式中：第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析IMFmPnPPNFE(dBm)m 对应于离对应于离 for 最近的发射频率的谐波次数；最近的发射频率的谐波次数；n 对应于离对应于离 for 最远的发射频率的谐波次数；最远的发射频率的谐波次数；PF 频率频率 fF 的干扰信号产生的接收机输入功率的干扰信号产生的接收机输入功率IMF互调系数互调系数。 式中：式中： 互调幅度互调幅度互调幅度模型利用等效输入功率电平来表示互调幅度模型利用等效输入功率电平来表示PN 频率频率

51、 fN 的干扰信号产生的接收机输入功率的干扰信号产生的接收机输入功率(dBm)第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析接收机邻近频道区中的强干扰信号可能产生大的交调干扰接收机邻近频道区中的强干扰信号可能产生大的交调干扰 接收机交调接收机交调2AMS IPC 由调幅双边带干扰产生的交调可表示为由调幅双边带干扰产生的交调可表示为式中：式中：(dBm)AP 有效干扰信号功率有效干扰信号功率MC交调参数，如图所示交调参数，如图所示S I 输出信干比输出信干比(dBm)0MC(dB)0.20.512550403010602010高频高频甚高频甚高频特高频特高频频率间隔频率间隔交调参数交

52、调参数第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析()()()DREFASATREFS NPPPPRS N 接收机减敏接收机减敏 当接收机经受在邻近调谐频率的频道内的一个或多个强干当接收机经受在邻近调谐频率的频道内的一个或多个强干扰信号时，导致接收机前端信号的增益下降，称为扰信号时，导致接收机前端信号的增益下降，称为减敏效应减敏效应。减敏信噪比：减敏信噪比：式中：式中：)(NS 减敏减敏信噪比信噪比(dB)Po 希望信号电平希望信号电平REFP 基准信号电平基准信号电平()REFS N基准信号电平信噪比基准信号电平信噪比(dB)PSAT 接收机输入端的干扰信号功率接收机输入端的干

53、扰信号功率(dBm)PA 接收机前端饱和电平接收机前端饱和电平(dBm)R 减敏率，见图减敏率，见图0102030400.20.40.60.81.0DREFPPR(dB)减敏率减敏率第六章第六章: :电磁兼容性设计与分析电磁兼容性设计与分析0102030401510505DREFPPBP(dB)(dBm)50200300MHzf 030MHz300MHzf030MHzf 饱和基准电平饱和基准电平若接收机输入端出现多于一个的不希望信号，则若接收机输入端出现多于一个的不希望信号，则 ()()DREFEQREFS NPPPRS N 110lglg () 10TEQAKSATKKPPP10lg()SATKBoRPPffPEQ 合成有效干扰功率合成有效干扰功率(dBm)PAK 第第K个发射机在接收机输入个发射机在接收机输入 端产生的干扰功率端产生的