电磁兼容原理和方法

1、电磁兼容原理(yunl)与方法中国科学院电子学研究所， 陈志雨Tel: 58887484 共四十页课程(kchng)内容提要第一章 电磁兼容概述(i sh)第二章电磁辐射与远近场基本概念第三章 接地、屏蔽与滤波第四章 印刷电路板的电磁兼容设计第五章 电磁兼容标准与测试第六章 电磁兼容预测、研究专题共四十页 主要参考书：1. 蔡仁钢，电磁兼容原理、设计和预测技术，北京(bi jn)航空航天大学出版社，北京(bi jn)，1997。2. 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。共四十页第一章 电磁兼容概述(i sh)1 电磁兼容基本概念 重要性及学科发展(fzhn

2、) 定义和学科特点学科的主要内容干扰源与耦合途径共四十页(一）重要性及学科(xuk)发展时代要求若干重要性范例(fnl)学科历史共四十页 共四十页 共四十页 共四十页 共四十页 共四十页 标志性事件1934年国际无线电干扰特别委员会（CISPR）成立1944年德国电器(dinq)工程师协会制订世界第一个电磁兼容规范VDE 0878。 IEEE 射频分册(RFI) 从1964年 改为电磁兼容（ EMC） 分册。 我国1990年第一届全国学术会议共四十页国际电磁兼容主要(zhyo)机构：IEC(国际电工委员会): International Electromagnetical Commision下

3、属：TC-77 (Electromagnetic Compatibility between Electrical Equipments Including Network)CISPR (国际无线电干扰(gnro)特别委员会): International Special Committee On Radio Interference共四十页重要(zhngyo)学术会议：IEEE EMC International Symposium, 西雅图，每年一次，有光盘 Asia-Patific Confenrence on Environmental Electromagnetics，四年一次, 中

4、国电子学会，日本(r bn)电工学会，北邮共四十页国内机构：中国电子学会电磁兼容分会通讯学会电磁兼容学会中国电子学会微波分会电磁兼容分会各省市电磁兼容协会（湖南，湖北等）中国科协主办全国(qun u)电磁兼容学术会议： 两年一次中国电子学会电磁兼容分会主办全国电磁兼容学术会议： 每年一次共四十页(二）定义(dngy)和学科特点IEC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(jch)。2 大量专门术语及无线电术语。3 dB 作单位。共四十页（三） 电磁兼容主要(zhyo)内容1 电磁干扰源及耦合途径的理论研究 *

5、2 电磁频谱利用和管理3 电磁兼容工程分析及控制技术（屏蔽，接地，滤 波， PCB等）*4 电磁兼容设计(shj)与预测： （PCB等， 三个阶段： 问题解决，规范设计，预测）*5 电磁兼容测量技术 *6 电磁兼容标准 *7 信息泄漏与防护技术（Tempest， 红信号）8 环境电磁脉冲及防护（雷电等）9 电磁生物效应 共四十页附表：常用(chn yn)频段用途波段 频率 主要用途长波10-100 KHz电报(din bo)、通讯中波100-1500 KHz无线电广播短波6-30 MHz电报通讯、无线电广播超短波30-300 MHz无线电广播，电视、导航微波分米波300-3000 MHz电视、

6、雷达、导航、接力通信，其他专 门用途厘米波3-30 GHz毫米波30-300 GHz雷达、导航、其他专门用途共四十页（四）干扰源与耦合途径(tjng)三要素： 干扰源耦合途径敏感设备(shbi)干扰源： 天然，人为共四十页 天然：雷电 （30MHz以下），宇宙噪声（太阳辐射 10MHz-30GHz，银河系无线电辐射 150MHz-200MHz），磁暴(cbo)，地震， 共四十页 人为：通信广播：电视，广播，各种通信台站电力；发电机，变压器，电力线 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 交通：电动机车，导航系统, 汽车点火装置（10MHz-100MHz）医疗：

7、电子医疗器械，X射线，办公：计算机，键盘，打印机，复印机，日光灯家电：微波炉，风扇，吸尘器，冰箱军事(jnsh)：核爆炸（核电磁脉冲 NEMP 强度达100kV/m），电子武器 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 共四十页 耦合途径传导耦合： 直接传导耦合：电阻(dinz)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）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）。共四十页2 电磁兼容术语(shy)1. 电磁兼容（electromagnetic compatibility） (EMC

8、)： 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。2. 电磁骚扰（electromagnetic diaturbance） 任何可能(knng)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。共四十页 3电磁干扰（EMI）（electromagnetic interference）： 电磁骚扰引起的设备或系统性能下降。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(jingd)的能力。共四十页 5.系统间干扰（inter-system in

9、terference）： 其他系统产生(chnshng)的电磁骚扰对一个系统产生(chnshng)的电磁干扰。6.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。共四十页 7 抗扰性（immunity）： 设备或系统面临电磁骚扰不降低(jingd)运行性能的能力。 （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）共四十页 8. 电磁发射（electromagnetic emission）： 从源到外发出电磁能量的现象。9. 电磁辐射（electromagnetic radiation）：电磁能量以

10、电磁波辐射的形式发射到空间的现象。10电磁兼容电平（electromagnetic compatibility level）:：预期加在工作于指定(zhdng)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。共四十页 11. 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(ynx)电平。12. 抗扰性限值（limit of immunity）： 规定的最小抗扰性电平。共四十页 13. 发射裕量（emission margin）： 设备(shbi)或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。14. 抗扰性裕量（inmmunity mar

11、gin）： 设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。共四十页 共四十页 15. 耦合途径（coupling path）： 电磁能量从源到另一电路(dinl)或装置所经的途径。16. 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。17. 干扰抑制（interference suppression）： 削弱或消除电磁骚扰的措施。共四十页 18. 电磁屏蔽（electromagnetic screen）： 用来减少电磁场向指定区域穿透的措施。19. 人工电源网络（artificial mains ne

12、twork）：串接在被测设备(shbi)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。 (又称线路阻抗稳定网络 line impedance stabilization network (LISN) )： 共四十页 20. 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。21. 共模(n m)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。共四十页 22. 准峰值检波器（quasi-peak detector）：具有规定的电气(dinq)时间常数的检

13、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。23. 峰值检波器（peak detector）： 输出电压为所施加信号峰值的检波器。共四十页 24. 测试场地（test site）： 在规定条件下能满足(mnz)对被测设备的电磁发射进行正确测试的场地。25. 横电磁波室（TEM Cell）： 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。GTEM: (Giaga-hertz Transverse Electromagnetic Cell) 吉赫兹横电磁波室共四十页电磁辐射(din c f sh)基本概念 电偶极天线(tinxin)公式 共四十页 共四十页磁偶极天线(tinxin)公式 共四十页 补充(bchng)： 近场项：带 和 的项远场项：带 的项共四十页 等效磁矩远场项， 近场项习题1：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(gngsh)的对应关系。共四十页内容摘要电磁兼容原理与方法。IEC定义: “电磁兼容是设备的一种(y zhn)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