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文档简介
1电磁兼容测试
主讲单位电话
E-mail2009年9月8日2
第一章
慨论主题内容:1、
电磁兼容学科研究的意义2、
电磁兼容的相关慨念3、
电磁兼容测试的需求分析4、
电磁兼容测试的研究目标与发展趋势
5、电磁兼容的预测6、
电磁兼容测试的相关标准3第一节电磁兼容学科研究的意义
1、
电磁兼容学科发展回顾EMC定义:ElectromagneticCompatibility——局限于本身的直译定义电磁兼容性但作为一门学科来说,应译为“电磁兼容”定义一:“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的能力”。定义二:“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。即:该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级;它也不会使同一电磁环境中其它设备(分系统、系统),因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。”通俗的说法是:EMC是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
4电磁兼容的两个方面:电磁干扰EMI:ElectromagneticInterference;电磁敏感度EMS:ElectromagneticSusceptibility广义定义:电磁干扰/电磁敏感度、电磁污染、电磁饥饿等一系列的生态效应问题。个人认为: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(广义的还包括生物体)可以共存,并不致引起降级的一门科学。因此,确切的定义应为环境电磁学。5
从最早期的研究(文献)1881年到现在已有127年历史;从最简单的干扰现象研究到电磁兼容/环境电磁学预测与控制研究,对电磁兼容学科的理解也发生了重大变化:
“EMC是一门独立的学科,随着电磁能量利用的发展,它将研究:预测并控制变化着的地球和天体周围的电磁环境、为了协调环境所采取控制方法、各项电器规程的制定以及电磁环境的协调和电磁能量的合理利用等。”“电磁兼容”是一门尚待发展的交叉学科6电磁兼容学科研究的意义:
电磁兼容学科包含的内容十分广泛,实用性很强。几乎所有的现代工业包括:电力、通信、交通、航天、军工、计算机、医疗等都必须解决电磁兼容问题。电磁兼容学科涉及的理论基础包括数学、电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析、通信理论、材料科学、生物医学等等。不仅是一门尖端的综合性学科,同时又紧密的与工业生产、与质量控制相联系。目前人类享受到高科技带给人们的各种效益,同人类几十年来在电磁兼容方面所进行的努力密不可分。与此同时,由于电能的越来越广泛地应用,许多电磁干扰问题仍在困惑着、制约着人们的生产与生活,电磁兼容问题将越来越复杂,电磁兼容的重要性越来越受到人们的重视。电磁兼容测试与试验是优化电磁环境、改善电磁兼容性的必要手段。在信息社会,EMC将在信息利用、信息安全和生物电磁学等方面获得较大发展。72、电磁兼容学科研究的对象
电磁兼容是研究在时间、空间和频谱资源有限的前提下,系统各设备可以同时工作,不相互影响或不受干扰影响,不致引起性能降级的一门科学;电磁兼容涉及到数学、电磁场理论、电路基础、信号分析、故障诊断、专家系统、分析软件、自动测试系统等专业领域;
应用范围涉及到所有电的领域;电磁兼容的研究对象无论时域还是频域都十分复杂,频谱范围也很宽,电路集中参数与分布参数同时存在,近场与远场同时存在,传导与辐射同时存在。电磁兼容技术理论基础宽、工程实践综合性强、物理现象复杂,所以在观测与解决实际问题时,实验与测量具有重要的意义,成功验证强烈地依赖于测量。8例:当工作频率提高时电容、电感及其特性
在电路图中电感器属于纯粹理想性电感器,电容器也是属于纯粹理想性电容器,然而在EMC的考量中却偏离理想性具备现实特性。补充93、电磁兼容学科研究的具体内容介绍电磁兼容技术研究的范围很广,几乎所有现代化工业领域,如电力、通信、交通、航天、军工、计算机和医疗等都必须解决电磁兼容问题。研究的热点内容主要有:电磁干扰源的特性及其传输特性;电磁干扰的危害效应;电磁干扰的抑制技术;电磁频谱的利用和管理;电磁兼容性标准与规范;电磁兼容性的测量与试验技术;电磁泄漏与静电放电等。
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电磁兼容研究的范围很宽。包括理论性的与技术性的内容。具体内容大致可以分为以下五个方面:(1)电磁骚扰源(2)传播特性(3)干扰接收器的抗干扰性能(4)测试设备、测量方法与统计方法(5)电磁兼容分析、预测与电磁兼容设计11(1)电磁骚扰源
无论在任何条件下,只要di/dt≠0时,都会产生电磁噪声。虽然电磁骚扰不仅仅包括电磁噪声,但电磁噪声占据了电磁骚扰的主要部分。自然电磁骚扰源:包括来自银河系的噪声;来自太阳系的噪声;来自大气层的,如雷电、电离层变动等;静电放电(ESD);热噪声。人为电磁骚扰源:包括工业、科学、医疗射频设备(1SM);高压电力系统;电牵引系统;内燃机点火系统;电视、声音广播接收机;家用电器;电动工具;信息技术设备;大型电动机、发电机;核爆炸以及通信、导航、定位、遥控……无线电业务发射机。对电磁骚扰源的研究,在电磁兼容领域显得十分重要。从源处控制电磁发射,可以从根本上解决电磁兼容问题。对骚扰源本身的研究是制定工业产品电磁发射标准的基础,这一研究包括无线电噪声产生的机理、时域或频域特性等,最终目的是控制骚扰源的电磁发射。控制骚扰源的发射,除了从源的机理着手降低其产生电磁噪声的电平之外,广泛地应用着屏蔽(包括隔离)、滤波与接地技术。12控制骚扰源发射的主要办法:
屏蔽用于切断通过空间的静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径。衡量屏蔽的质量采用屏蔽效能这一指标。屏蔽问题主要研究各种材料(例如:金属材料;磁性材料、复合材料等)、各种结构(例如:多层、单层、孔隙等)及各种形状的屏蔽体的屏幕效能,研究屏蔽体的设计以及屏蔽与接地的关系等等。
隔离是用于切断传导形式的电磁噪声的传播途径。例如应用继电器、隔离变压器或光一电隔离器等等。其特点是可以将两部分电路的地线系统分隔开来,切断通过地阻抗进行耦合的可能性。滤波是在频域上处理电磁噪声的一种技术。其特点是将不需要的频率分量滤除掉。例如,对电源滤波器,只保留50Hz的电源频率,滤除所有的其他频率的电磁噪声。而对于各种不同的信号滤波器,其保留的通带视其信号所需而定。接地是提供有用信号或无用信号电磁噪声的公共的通路。包括安全地、信号地、电源中线以及系统内的各种地线等等。其研究内容主要是如何正确地布置地线,接地体的设计,地线在各种不同频率时的阻抗等等。13(2)传播特性
传播特性的研究方法是根据电磁场理论建立数学模型。有时求解数学模型的解析解很难,因而电磁场的数值方法常被采用来解决此类问题。当前,随着计算机的发展,数值方法应用越来越广泛。电磁兼容领域传播特性研究的困难在于:第一,研究的频率范围很宽(例如:9kHz~1000MHz覆盖13个倍频程以上),在某个规定距离上,对较高频率为远场,而对较低频率为近场,所以电磁兼容传播的数学模型远、近场需同时考虑。第二,建模时必需将源(噪声的产生系统)与通道(噪声传播系统)同时建在一个模型中。第三,由于需要工程上的实用化,所以边界条件比较复杂,理想化有一定难度。14
电磁噪声的传播方式,从大类来分,可分为传导发射(CE)与辐射发射(RE)。传导发射主要指通过电源线、信号线、控制线或其他金属体传播的电磁噪声。从广义上说,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。辐射发射指从空间进行的传播。可以包括静电耦合、磁场耦合以及电磁耦合。区别主要在于传播距离与波长之间的关系。当两者之比较小时,传播形式为近场耦合;而当两者之比较大时,是以远场(交变电磁场)的形式传播。辐射发射主要涉及线与线、机壳与机壳、天线与天线之间的耦合或三者之间的交叉耦合;此外还包括场与线、天线、机壳之间的耦合。15例图:干扰传播路径
16(3)干扰接收器的抗干扰性能
主要研究干扰接收器对电磁骚扰的响应及如何提高其抗扰性。研究对象涉及通信、导航、雷达、广播、电视、信息技术设备、遥控、遥测等诸多领域。值得注意的是,某些干扰接收器同时也是电磁骚扰源,例如计算机,通信、广播接收机等。干扰接收器受到干扰后会产生性能降级,甚至会全部损坏。表征抗干扰性能的指标是抗扰性或敏感性。干扰接收器根据研究层次不同可以是系统、分系统、设备、印制电路板和各种元器件。抑制电磁发射的各项措施(屏蔽、滤波、接地等)也都用来改善干扰接收器的抗扰性。为了对干扰接收器的抗扰性给以科学的评价,在测量抗扰性时必需对降级给以明确的判据。也就是说,给出在什么降级条件下的抗扰性指标(限值)为多少。17对于不同的干扰接收器抗扰性判据存在差异。例如,对于信息技术设备的抗扰性判据为:①
对于连续性试验:设备能继续工作,无性能降级或功能损失。某些情况下,性能允许一些损失。②
对暂时的试验:测试后,设备应可继续工作。某些情况下,性能允许一些损失。③
对电源供给试验:允许功能失效,但能自行恢复,或者由操作人员介入。但由电池支持的功能与信息不能丢失。18(4)测试设备、测量方法与统计方法
由于电磁兼容问题的复杂性,因而在理论研究的同时,测量占有突出的重要位置。而贯彻执行有关标准,进行产品的电磁兼容认证,唯一的衡量标准就是测试数据。由于测量要求的项目及内容越来越多,测量仪表及其配套的软件自动化是其方向。自动化测量不仅可以大大提高测量速度,而且可以避免人为差错。天线是电磁兼容测量的重要部件。对其特性,无论是理论研究还是产品设计都有许多工作要做。在测量工作中,对于测量场地(或者提供被测设备放置的试验环境)应给以足够的重视。如对场地问题注意不够,测量数据的准确性将无从谈起。19电磁发射与电磁抗扰性测量常常带有较大的不确定性,主要原因在于:
a.用少数的测量方法不能适应各种使用情况;
b.产品本身的离散性;
c.在某一电磁环境下其他骚扰的影响,应在最后的测量结果中叠加;
d.往往数据不够充分。一般而言,不确定因素a、c、d项,可以用合理的测量方案与严格的操作过程加以控制,但产品本身的离散性——?20
EMC测量的不确定性如何处理?国际无线电干扰特别委员会(CISPR),给出了80%/80%准则,用于根据抽样检验的结果来判定这批产品是否合格。这一准则的理论基础是建立在非中心t分布的计量抽样之上的。80%/80%准则的意义是:“在电磁骚扰检验中,以80%的置信度(DegreeofConfidence)判定该批中80%产品的电磁发射满足限值要求”。21(5)电磁兼容分析、预测与电磁兼容设计
解决电磁兼容性问题,应该从产品的开发阶段开始,并贯穿于整个产品(或系统)的生产、开发全过程。电磁兼容设计,必须依靠电磁兼容分析与预测。这不论对于系统内或系统间的电磁兼容性都是如此。分析与预测的关键在于数学模型的建立和对系统内、系统间电磁干扰的计算、分析程序的编制。数学模型包括根据实际电路、布线和参数建立起来的所有骚扰源、传播途径与干扰接收器模型。分析程序应能计算所有干扰源通过各种可能传播途径对每个干扰接收器的影响,并判断这些综合影响的危害是否符合相应的标准与设计要求。程序的优劣,不仅仅取决于能够处理多少个骚扰源与多少个干扰接收器,而且还在于其预测的精确性。22近年来,有人提出将建立于分析基础上的电磁兼容设计改变为建立在综合的基础之上。也就是说,不再是根据骚扰源与干扰接收器的参数去确定整体的电磁兼容性。而是根据整体的电磁兼容性指标,去分配给各个骚扰源与干扰接收器,从而提出源的发射要求与接收器的抗扰度要求。这样,电磁兼容分析预测就更为重要。经验表明,在产品的研制生产过程中越早注意解决电磁兼容性,则越可以节约人力与物力(图)。
23除此之外,下列部分也是电磁兼容学科研究的对象和内容:a)
人为杂波高压输电线电晕杂波;
汽车杂波;
接触杂波;
电气杂波;
工业科学医疗用射频设备(ISM)杂波;
城市杂波;其它杂波。b)公用空间各系统的相互影响石油、电力、铁路、交通、邮电等c)公用网线常常公用同一走廊,而造成的相互影响。d)高层建筑的重影问题e)核电磁脉冲f)空间飞行器的电磁兼容问题g)地震电磁学问题h)无线电通信技术中的电磁兼容问题i)屏蔽测量问题j)自然界的影响问题k)电磁环境对人类的危害效应问题—环境保护和电磁兼容l)频谱资源分配与管理问题m)EMC系统模型n)现代智能电子产品的电磁兼容问题o)军用电子装备中的电磁兼容问题24
第二节
电磁兼容测试的相关慨念
1、EMC测试或试验的基本定义
测试领域的专家把有关测试的行为作以下解释:测试(Tcst)是指加入一定激励信号后,用一定的仪器测量某一参数的变化或响应;测量(Measurement)可理解为用一定的仪器和工具测定某一参数或指标。从某种意义上说测试更多地关心的是相对变化,而测量的结果要给出定量的说法。工程上很难把测试、测量严格区分。EMC试验包容所有的EMC测试、测量活动。由于被测系统受复杂工作状态等多种因素影响,一般很难得到准确的量值关系,或者说测试目的不追求严格的定量关系,注重的是兼容与否的技术状态。本课程中的“测试”更确切的应称为“试验”。25EMC试验有不同于一般的电性能试验的特点:
EMC设计远没有电性能设计那样成熟;新的学科及自身的复杂性;电磁干扰是随机的、多变的,时域波形不太规则,电磁干扰的频谱比较复杂;电路分析中的许多分布参数不容忽视。电磁干扰是与结构、工艺、布局等众多因素相关的电磁现象,电磁干扰频率可以从几赫兹到几十吉赫兹,幅度可能是从几微伏到几伏、几十伏,甚至上百伏。EMC测试设备要求具有稳定性好、灵敏度高、频谱宽、动态范围大等特点。对大型电子系统,即使有了好的测试设备,也不是一次测试结果就能说明问题,有时要靠多次测试或多种状态的测试。并运用统计概率借用大量试验数据作为分析判断的依据。综上所述,EMC测试技术在EMC领域有着无法替代的地位。262、EMC测试的基本模型按照MIL-STD-461标准,EMC测试可分为四大类,对应于EMC系统模型的四个主体部分。27
1)基本慨念EMC的两个方面:电磁干扰EMI与电磁敏感度EMS
电磁干扰EMI——也有称为无线电频率干扰(RFI)是一种不希望存在的信号,它对电子设备或系统的正常工作会造成有害影响;
几乎每一种电子设备都会产生不同程度的EMI信号;
EMI信号可能是以电磁辐射的形式进行发射或通过电缆连接进行传导;
几乎所有的电子设备对其他设备产生的电磁干扰信号都很敏感;28电磁干扰EMI的产生必须具备的三个因素:
传导和辐射电磁波的源
电磁波借以发射或传导的传播媒介
从接收到的信号中深受干扰的接收器
三者中只要消除其一,EMI就不会发生。所以要做到电磁兼容,只要设法减弱发射源的信号电平或者切断传播途径、或者对接收器进行保护而使其免受干扰:工业产品的有关规定强调对辐射源加以控制;
军事上由于其特殊要求,又增加了降低接收机灵敏度的有关规定。292)EMC重要的术语及其定义
——易于出现理解错误的术语及其定义(电磁)发射(Electromagnetic)Emission从源向外发出电磁能的现象。(性能)降级Dagradation(OfPerformance)装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。电磁骚扰E1ectromagneticDisturbance任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。电磁干扰E1ectromagneticInterference——EMI由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。30电磁噪声ElectromagneticNoise一种明显不传送信息的时变电磁现象,它可能与有用信号叠加或组合。(对骚扰的)抗扰性Immunity(toaDisturbance)装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力(电磁)敏感性(Electromagnetic)Susceptibility—EMS在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。(骚扰源的)发射电平EmissionLevel(ofaDisturbingSource)用规定方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平。(来自骚扰源的)发射限值EmissionLimit(fromaDisturbingSource)规定的电磁骚扰源最大发射电平。31发射裕量EmissionMargin装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。抗扰性电平ImmunityLevel将某给定电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作保持所需性能等级时的最大骚扰电平。抗扰性限值ImmunityLimit规定的最小抗扰性电平。抗扰性裕量ImmunityMargin装置、设备或系统的抗扰性限值与电磁兼容电平之间的差值。(电磁)兼容裕量(Electromagnetic)CompatibilityMargin。装置、设备或系统的抗扰性限值与骚扰源的发射限值之间的差值。
有关发射电平、抗扰性电平、兼容性电平之间的关系见图。3233案例1:一款因设计缺陷导致的“电源端骚扰电压”测试不合格的音频功放制品——测试曲线
电源端骚扰电压测试曲线
34图整改后电源端骚扰电压测试曲线图
35案例2:电视机机顶盒产品
3M辐射场测试(垂直极化)
共模骚扰信号太强
在电源的初级加装两个对称的470pF电容
再在电源线靠近保险丝的端口套加磁环36第三节电磁兼容测试的需求分析一、在新技术应用领域,EMC工作问题已是重中之重
一方面,很多电子装备都是具有复杂机械结构和电气、电子结构的混合系统,电气、电子设备的密集度越来越大。现代电子技术——迅猛发展;性能指标要求——越来越高;组成——越来越复杂;系统集成度——越来越高。时间、空间以及频谱资源——有限;电磁环境——越来越恶劣,电磁干扰——设备性能下降;无法工作的现象也时有发生,严重的还造成质量事故和设备损坏以及其它无法估量的损失。另一方面,随着SOC的迅速发展,集成电路芯片的集成度也越来越高,其内部潜在的电磁干扰则越来越强,抗毁能力越来越差。如干扰效应严重,可能会导致芯片失灵、故障。尤其在军事应用领域更为突出,我国的军事电子装备往往由很多部门或单位研制生产,对于机载设备各部门如陆航、海航、空军等的部分设备技术制式要求不统一,不同的电子信息设备集成在一个系统内存在不可忽视的电磁兼容问题。37航空、航天军事装备如空间飞行器、战斗机、预警机等系统内都有多种电子信息装备,有的甚至包括几十种电子设备。以预警机系统为例:有功率巨大的雷达发射机短波通信平台(含特高频/UHF通信电台);电子侦察系统;功率巨大的电子干扰发射机导航系统二次雷达(敌我识别系统)高度表与电子罗盘指挥与控制系统
……等38在机载预警机系统中,每一种电子设备都具有:
灵敏度极高的接收机、功率巨大的发射机;既有辐射电磁干扰信号又对干扰敏感的高速数字电路;对干扰信号极其敏感的微弱模拟信号检测电路;所有信号的发射、接收、测量、控制、处理与供电电源等设备都必须安装在体积狭小的载机舱内;信号频谱占用范围极宽;很多电子设备的工作频段相同如多台特高频/UHF通信电台,工作在L波段的二次雷达和塔康导航系统;各种天线都安装在面积和尺寸都受限制的机身上。相互间电磁干扰,既有天线间的,又有机舱内导线间、共用电源、共同地回路以及空间辐射等耦合;通过机外天线辐射进入驾驶舱的电磁场可能干扰飞行仪表,甚至影响飞机安全。
因此,系统的电磁兼容问题、亦即如何保证所有电子设备,包括载机的仪表和飞行测控设备能同时正常工作,不因相互电磁干扰而降低性能到容限以下,是预警机设备系统综合的首要问题。39例2,在军用舰载武器平台中也有大量的电子信息装备,忽视电子设备及舰船总体的电磁兼容设计,曾引起舰载设备的相互干扰,使通信、探测、导航等能力大大下降,甚至造成电子系统瘫痪。典型的事例是英军马岛之战军舰因电磁兼容问题雷达、通信设备不能同时工作而被击沉。例3,海湾战争伊拉克军用电子信息装备因受电磁干扰而近于瘫痪。
40大量的电子信息装备因受电磁干扰而近于瘫痪:
大功率可控硅引起电磁干扰可能引起声纳接收机阻塞;中波、短波、超短波、微波站电磁场感应入导弹的电爆管或其它设备中,能引起电爆管爆炸或使性能劣化;机载电子设备相互干扰引起飞机偏航、损毁或错误投弹。41此外,军用电子设备本身就是电子干扰的重要目标,外部电磁环境也会产生电磁干扰,如自然界的雷电、大气噪声和宇宙噪声,各种军用、民用无线电设备等。一方面,电磁干扰已成为军事电子信息装备技术发展道路上必须逾越的巨大障碍。为了保障军事装备的正常工作,必须研究电磁干扰,分析预测干扰,研究抑制干扰的技术手段,对武器装备的电磁环境进行优化设计,提高抗干扰能力。另一方面,电磁干扰也是军事电子信息装备的一种特殊武器,它会使武器装备平台的倍增器变为衰减器。42例4电磁脉冲武器—新版中国威胁论:电磁脉冲武器走向实战
EMP泛指迅速变化的电磁场在空间的传播,过量的电磁辐射会导致电子设备毁坏、人体健康受损。
EMP武器又可分为微波波束武器与电磁脉冲弹两大类。
EMP武器的能量从起爆点呈锥形向外延伸,在传输过程中不受天气因素等影响,威力损失小而覆盖范围广。
EMP主要造成电子设备和设施的毁伤,对于人员,轻者造成烦躁不安、头痛、记忆力减退,重者造成肌肤烧伤、内部组织损伤,但一般而言无强烈副作用。因此至少从名义上看来更加人道,使用起来顾忌也更少。
EMP是隐形武器的克星。1999年3月,在对南联盟的轰炸中,美军率先使用了尚在试验中的电磁武器,造成南联盟部分地区通信设施瘫痪;伊拉克战争中,美军又发射携带电磁弹头的巡航导弹攻击伊拉克国家电视台,致使其转播信号中断。43二、电磁骚扰的危害在增长强的电磁场会对人们的健康带来一定的危害。无论工频还是射频电磁场对人体健康都是有害的。关键是危害的性质、程度与后果对电磁场强之间的关系。
相对较弱的电磁骚扰对设备或系统造成的恶性电磁干扰事故是触目惊心的。例如:美国一炼钢厂曾经因为控制天车的电路被干扰而造成整个钢水包的钢水完全倾倒在车间地面上的事故;又例如:一个配载假肢的骑摩托车人,当行车至高压电力线下时,由于假肢的控制电路受到干扰而造成车毁人亡的事故。
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据一篇论文报导,三位移动通信设备公司技术人员与两位医院技术人员对四台可植入式心脏起搏器进行了试验,试验其对移动通信手持机的抗扰能力。这些心脏起搏器设计成对于面入射波有10mW/cm2的抗扰度。手持机选用了七种不同型号,包括两台模拟机、两台北美数字机(USDC)、两台欧洲数字机(GSM),另一台是发射15ms持续期的11Hz脉冲,脉冲功率2W。结论认为,一般来说,模拟调频机无明显影响,而不同制式的数字机对心脏起搏器工作有影响。因此,必需对这类医疗器械进行近场敏感性检测,以保证患者安全。
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还有许多情况,电磁干扰造成的事故也可能是恶性的。电磁辐射可能干扰电爆装置,使其误引爆。当我们知道在航空、航天系统中也广泛应用电爆装置时,就了解这这一问题的严重性。例如:美国土星火箭上大约使用了150个电爆装置;一架飞机使用的电爆装置也在百个以上;航天飞机上大约有500个电爆装置。
射频电磁辐射也可能对燃油危害。这是由于电磁能量可能产生火花,或引起其他电气设备的放电而导致燃油或燃油蒸汽与空气的混合物被点燃。
46几个国外航天系统的故障事例(1)土星V-阿波罗12事件1969年11月,土星V—阿波罗12火箭一载人飞船发射后,飞行正常。起飞后36.5s,飞行高度为1920m时,火箭遭到雷击。起飞后52s,飞行高度为4300m时,火箭又遭到第二次雷击。这便是轰动一时的大型运载火箭一载人飞船在飞行中诱发雷击的事件。(2)导兵I导弹飞行故障
民兵I导弹的遥测试验弹多次发射成功后,1962年开始进行战斗弹状态的飞行试验。前两发弹均遭到失败。这两发弹的故障现象相似,都是在I级发动机关机前炸毁的。一个高度为7.6km,另一个为21.8km。在炸毁前,两发弹的制导计算机均受到脉冲干扰而失灵。故障是由于导弹飞行到一定高度时,在相互绝缘的弹头结构与弹体结构之间出现了静电放电,它产生的骚扰脉冲破坏了计算机的正常工作而造成的。47新能源车遭遇电磁危机
混合动力汽车时代即将来临——由于近年来油价高涨,混合动力汽车越来越被世界汽车大国所看重。
危机来自一向非常关注自身权益的北美消费者,一些混合动力车的消费者声称,他们车内的电磁辐射问题较为严重,甚至引发身体不适。加拿大的一家监测机构也表示,他们在混合动力汽车内监测到较强的电磁辐射。虽然这一问题目前尚未有定论,但消费者对于电磁辐射的担忧并非杞人忧天。如今在汽车技术中,不要说混合动力等电动汽车,就是传统汽车上,无钥匙启动、GPS、蓝牙等电子技术也得到越来越多的应用。因此可能带来的隐性电磁辐射伤害,将成为汽车安全的一部分。更为严重的是,在汽车电磁辐射技术法规方面,并无太多强制要求。电磁辐射是汽车电子技术进步、电动汽车时代来临出现的问题。补充148RFID系统会对运行中的医疗设备产生电磁干扰《美国医学协会杂志》公布的一项研究表明,由RFID系统所产生的电磁干扰会严重干扰处于深度治疗测试中的医疗设备。——由在荷兰阿姆斯特丹大学学术医疗中心的研究人员进行的41件医疗器械测试,一共记录了34次电磁干扰。JAMA所作的实际报告强调RFID技术带给医疗器械的危险就如同手机辐射一样,是RFID设备产生的潜在问题。
如心脏起搏器、去纤颤器、透析机、输液/注射器泵和换气扇都是容易受干扰的医疗设备。研究中进行的所有三个外部起搏器测试都发现了电磁干扰,九次输液/注射器泵测试中有8次干扰记录。虽然心脏起搏器没有完全停止运转,但是九个输液/注射器泵中有6个停止工作,两个肾脏替代装置也无法正常工作。报告最后做出的结论:
“总之,在受控制的非医疗试验背景下,RFID技术能对医疗设备产生潜在危险。在加护病房及其他类似的医疗环境环境下,实施RFID技术要依据最新的国际标准进行现场的电磁干扰测试。”
补充249三、国内外研究现状及发展趋势 1、
国外研究现状及发展趋势自1945年开始,美国各军兵种为各自的需要,对属于各领域的设备制定各自的EMC要求;但由于各自为政,常常出现欠设计或过设计。1965年,美国国防部组织三军的工程技术人员和标准化研究人员制定了一个研究电磁干扰专用术语、测试范围、测试方法及设备要求的计划;美军标MIL-STD-460系列从第一次发布至今已经历了30多年的历程,先后修订了五个版本。每个版本对测试方法和测试设备的要求都有一定的改进;测试仪器设备的研制也取得了重大突破,形成了比较完善的测试系统,并逐步由手动测试到自动测试;EMC专用测试构件也随计算机技术的发展逐步升级。目前军品EMC测试已成为非常规范化的标准测试。50发达国家已率先向EMC技术的新阶段—系统设计法阶段发展系统设计法是指电子设备或系统在进行设计前,运用电磁场理论分析和计算方法以及相关数据来预测系统内的电磁环境,在电性能和EMC同步设计中对EMC标准进行剪裁,根据预估的电磁环境下达设备、分系统EMC设计指标,使设备或系统实现最佳设计。美国波音飞机公司声称按EMC预测结果设计的系统有90%以上可以直接达到电磁兼容。美国国家标准局(NBS)承担EMC测试设备的计量及场强量值校准,对测试设备进行认证,并开展对噪声射频干扰的仲裁工作。美国国防部马里兰州的“EMC分析中心”负责向各军种提供所需的电磁环境数据和快速分析。EMC试验技术已实现了将测试数据用于指导新的设计的飞跃。51
在现代军事电子信息装备建设中典型的问题就是系统集成中的电磁兼容问题。在发达国家提出的信息化战争慨念——网络中心战也明确提出电磁兼容的利用。美国在GIG——GlobalInformationgrid中也强调:存在3个L与4个W之间的矛盾问题三个限制:ThreeLimit(Itisfinite):Time、Room、Frequencyresources四个W:Whom、When、Where、What52
在国外EMC测试分析技术与仪器系统领域:
典型的有美国的AGILENT公司提供的EMI测试系统MR2300系列、84115/82105/E7400A系列EMI/EMC测试系统,测试频率范围覆盖9KHz-26.5GHz;R&S作为最大的EMC测试仪器制造商可以为EMC实验室提供全套EMC测试系统,占有很高的份额。
瑞士的Schaffner公司EMC抗扰度测试系统
此外还有美国TEK、AR、LINGGREN、EMC公司、日本SANKI、瑞典等多家公司推出了多种电磁兼容抗扰性测试分析系统。美国TRW、McDonal、Sognatron等公司以及俄罗斯还推出了针对军用航空、航天等装备系统的电磁兼容分析软件。
532、
国内研究现状及发展趋势
与国外相比,我国开展EMC工作较晚,但近几年发展很快,陆续颁布了一些EMC设计要求、测试方法等国家标准和国家军用标准,对应美军标MIL-STD-463/461/462/469等分别制定了GJB72/151/152等标准与规范,但与实际需求相比,具体的设计规范仍很缺乏。尤其是复杂的军事电子信息装备中多制式电子设备系统集成的电磁兼容技术水平与国外先进国家相比存在比较明显的差距。此外,各部门的电磁兼容技术发展水平与应用水平很不平衡,甚至标准未统一,信息产业、航天航空、中船舶等部门开展较早,但不少部门应用水平与技术发展要求不相适应。54
电磁兼容工作渗透到每一个电气电子系统及设备中,只有通过总体设计层次的统一管理协调,才能解决电磁兼容性问题。尽管国内很多部门都建立了较为先进的电磁兼容检测中心或实验室,但长期以来对电磁兼容基础理论与技术没有投入足够的人力物力做深入的研究,很多经验往往不能很好地积累、提高和推广,形成不了设计规范,EMC设计更多是在低水平重复,这种局面有待改变。此外,国内在电磁屏蔽室、开阔实验场、电波暗室等EMC标准测试方面,如TEM、GTEM、WTEM,研究较深入,但国内研制的的电磁兼容测试系统与分析软件(已研如飞机电磁兼容分析程序)较少,被测电子信息装备规模较小。
55四、EMC技术的全球发展趋势从技术发展层面看,EMC技术主要是研究减少EMI、改进抗扰性、评估人身安全性和维持电磁兼容环境的各种规则的标准化。它几乎涉及电能应用如广播、通讯、运输、电力、医学等等所有领域。随着计算机、便携或体内安装信息设备、家用电器网络的快速推广应用,老龄社会到来导致的智能传输系统以及植入医疗设备使用的增加,EMC技术也在发生变化以适应社会的需求。由于EMC技术的目的是使设计符合有关的EMC标准和规则,所以产品设计阶段EMC技术的全球发展趋势是缩短产品更新换代周期和降低价格。EMC问题对电子系统的而言面临严峻的挑战!561、
技术的发展趋势与EMC
微处理器应用的扩展
高智能电子设备急增,在有限空间内有太多的发射时如何解决?蓝牙技术的大量使用
世界范围内有超过1200家公司已经接受了蓝牙的操作规范。有超过四亿台设备使用蓝牙。更高的工作频率
手机—1G;蓝牙—2.4G;卫通—10G;汽车雷达—40G.
频率越高,波长越短,更易穿透设备机箱的缝隙与开孔。大型设备与系统
EMC标准已经成功地制定了用于评定设备和小型系统的测试方法。但用于评定大型设备抗干扰度的标准方法还很困难。EMC与公共安全电磁场的干扰可能造成电子系统的故障,带来安全隐患;有意的EMI可以破坏设备的正常工作,危及到公众的人身安全
572、未来EMC问题的解决
保持标准的一致性新技术的预测高频端的标准化测试EM干扰和设备的功能安全大型系统的测试建立产品的EMC标准EM防护指南58第四节电磁兼容测试的研究目标与发展趋势1、电磁兼容测试的基本模型2、电磁兼容测试的基本试验设备3、电磁兼容测试的基本保障条件4、电磁兼容测试的基本方法5、电磁兼容测试的相关标准制定6、系统内、系统间EMC特性与测试研究7、电磁兼容测试的发展趋势(补充)8、装备系统的预测试9、电磁加固技术研究(补充)591、电磁兼容测试的基本模型
干扰源特性研究;电磁干扰传播特性研究,装备系统的传导干扰与辐射干扰模型;敏感设备抗干扰性能研究;
2、电磁兼容测试的基本试验设备
电磁干扰测量
电磁敏感度测量设备与EMC相关的测试603、电磁兼容测试的基本保障条件
EMC实验室的基本要求
屏蔽暗室设计要求
GTEM横电磁波传输小室
EMC开阔实验场地4、电磁兼容测试的基本方法
EMC测试准备
传导发射测试
辐射发射测试
传导抗扰度测试
辐射抗扰度测试
测试系统的校准
测试误差分析615、电磁兼容测试的相关标准制定相关标准制定、修正与完善是一个不断发展的过程。范例:
电磁辐射对医院及医疗设备的影响——有些被干扰的设备可能直接涉及生命安全。例如:在加拿大曾对蒙特利尔(Montreal)市区的五所医院(蒙特利尔儿童医院、蒙特利尔总医院、Jewish总医院、维多利亚皇家医院、圣玛丽医院)室内及室外共39个测点测量了30一1000MHz的电磁辐射场强。并用两种方法计算了场强。各种电磁辐射源(包括调频及电视广播发射在内)对这39个测点的电磁辐射场强均低于3V/m,只有一所医院的一个频点除外。因而,3v/m为加拿大医疗器械规定的电磁辐射抗扰度电平。62范例:脉冲群抗扰度试验的新老标准的不同电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准(新的国际标准草案已经颁布)
IEC61000-4-4-1995——GB/T17626.4-1998
抗扰度试验中选用最多,同时也是比较难于通过的一个试验,亦是试验人员、产品设计人员议论最多的一项试验——试验的重复性和可比性差
新标准草案的严酷度要高于原先的标准:试验频率增大,单位时间内的脉冲密集程度增加。重复频率提高注入能量不变。5kHz100kHz脉冲群的持续时间从15ms缩减到0.75ms
脉冲总量仍为75个,但单位时间内的脉冲密集程度增加。
关键点:对脉冲群试验的故障机理解释为是干扰脉冲对线路结电容的充电,脉冲频率越高,单位时间内的脉冲个数越多,对结电容的电荷积累也越快,越容易达到线路出错的阈限。补充636、系统内、系统间EMC特性研究和EMC测试研究
对于复杂电子信息装备,系统电磁兼容技术依据严密的理论分析与工程实践经验总结,根据装备系统电子信息装备的时间、空间与频谱构成制定合理的电磁兼容准则,并有针对性的运用,科学预测,优化电磁兼容设计.
在设备特点的基础上,研究电磁兼容测试方法、测试平台与分析技术,重点解决电子信息装备系统集成联调干扰信号的综合测试与诊断,抑制传导、耦合与辐射干扰问题。647、电磁兼容测试的发展趋势
——虚拟暗室的测试理论及应用
在有背景噪声的情况下,能快速、精确测量电磁辐射。能将普通工作环境中的背景噪声进行“净化”,创建出一个虚拟暗室(VirtualChamber™)的环境,从而进行电磁兼容预兼容测试,亦可进行全兼容测试(传导和发射);
能够准确定位电磁干扰源,排除EMI问题,解决电子设备尤其是大型设备或无法搬动的复杂系统的电磁兼容测试问题。
658、装备系统的预测试
以传导探测与辐射近场探测为主,远场为辅。针对预警机等多制式、多协议、多电子设备系统集成中的EMC问题,在研究相应系统级EMC规范的基础之上研制EMC综合自动测试系统;同时通过通用接口总线、RS422、网络等通信接口,与电子信息装备系统的自动测试系统、平台、现场测试与故障诊断系统等构成一个有机的整体。由于电磁兼容是抗电磁骚扰的扩展与延伸,它研究的重点则是设备或系统的非预期效果和非工作性能,非预期发射和非预期响应,而在分析骚扰的迭加和出现概率时,还需按最不利的情况考虑,即所谓“最不利原则”,这些都比研究设备或系统的工作性能复杂得多。669、电磁加固技术研究电磁加固技术研究.doc1)现代战场电磁暴露的定量评估
2)电磁能量耦合途径的定量分析
3)军事系统及装备的抗电磁打击能力评估
4)特定系统或装备的电磁加固效能分析
5)新型电磁加固材料及器件的研发
6)系统级的电磁兼容性预测理论研究
7)电磁辐射的生物效应研究
8)特殊环境下电子系统及装备的电磁兼容性认证
67第五节电磁兼容的预测一、电磁兼容预测定义和意义定义:电磁兼容预测是指在设计阶段通过计算的方法对电气、电子元件、设备乃至整个系统的电磁兼容特性进行分析。其发展伴随着计算机技术、电磁场计算方法、电路分析方法的发展而发展。目前已受到电磁兼容科研、工程技术人员越来越多的重视。68意义:过去由于缺乏强有力的计算工具,电磁兼容预测主要是采用解析法或经验公式进行粗略的估计。由于计算手段的局限性,工程中更多的是依赖对设备的电磁兼容测试来发现问题,这样做的最大弊端就是丧失了在设计阶段发现并解决问题的可能性,造成产品研制时间和费用的双重浪费。而电磁兼容预测技术正是在设计阶段发现问题的最有效手段。目前,已有不下20家公司推出了各种建模的商业化软件。这些软件的平台是个人计算机或工作站,所用的数学方法几乎包括了全部可用于电磁场数值计算的各种方法。得到的结果大多数以三维时域形式表示,也包括静电场、表面通道以及串音与传输线模型等。由此可见电磁兼容分析预测的发展也是很迅速的。69二、电磁兼容预测的主题内容
电磁兼容的基本内容之一是各个电子电气设备在同一空间中同时工作时,总会在它周围产生一定强度的电磁场,这些电磁场通过一定的途径(辐射、传导)把能量耦合给其他的设备,使其他设备不能正常工作,同时这些设备也会从其他电子设备产生的电磁场中吸收能量,使自己不能正常工作。事实上,这种相互影响不仅存在于设备与设备之间,同时也存在于元件与元件之间,部件与部件之间、系统与系统之间,甚至存在于集成电路内部。如果一个设备或系统在制造之前就能对它的工作状态进行预测,改进不合理的设计,进行优化设计,远比把设备制造出来之后发现问题再加以改进经济得多,因此,一个复杂设备、系统的研制必须进行电磁兼容预测。70电磁兼容预测经历的三个发展阶段:(1)问题解决阶段特点是:在电气设计时未作统筹考虑,出现电磁干扰问题时,再分析原因,寻找解决办法。对于较为复杂的系统,如果没有统一的考虑,出现干扰可能性极大,且不易分析原因所在,有时甚至无法解决干扰问题,导致系统的重新设计或系统设计的失败。(2)规范设计阶段对系统、分系统、各部件、元器件制定一系列详细的电磁兼容设计规范,严格按照规范进行设计和测试,将电磁干扰的可能性降为最低。但由于没有进行分析预测,不可避免地带有一定的盲目性,指标要求太低,可能导致电磁兼容设计失败;指标要求太高,又会造成不必要的浪费。
(3)电磁兼容分析预测阶段对系统、分系统、各部件、元器件电磁特性进行分析预测,合理分配各项指标要求,并且在系统的整个设计过程中不断地进行修正和补充,使系统工作在最佳状态。这一阶段的工作充分吸收了前两个阶段的优点,能够克服前面两个阶段的局限性,是目前电磁兼容技术的最高阶段。71目前,电磁兼容预测一般在三个级别上进行:
第一个级别是芯片的电磁兼容设计预测。传统的芯片设计一般不考虑电磁兼容问题,当芯片工作在低速或低频时一般不会出现显著的电磁兼容问题。但当芯片工作在高频时,电磁兼容问题十分突出,它直接影响到芯片的质量,因此必须在设计芯片时就考虑电磁兼容问题。第二个级别是部件的电磁兼容预测。例如印刷电路板、多芯线、驱动器等电子电气部件本身的电磁兼容预测,以及部件与部件之间的电磁兼容预测。第三个级别是系统的电磁兼容预测。这是对一个例如飞机、舰船、导弹、飞船等装有多种复杂电子电气设备的系统进行的电磁兼容预测。72三、电磁兼容预测分类
电磁兼容预测具有涉及领域广、研究对象千差万别、预测方法多种多样等特点。研究领域包括所有存在电气、电子设备的场合,这样对电磁兼容预测的分类就变得很复杂,不过可从不同的角度得到相应的分类方法:按预测对象,可分为印制板级预测、部件级预测、分机级预测及系统级预测;从预测所用方法上可分为经验法、解析法、数值法;或分为场的方法、路的方法、场路结合的方法等。以骚扰传播途径为主线、骚扰类型为辅线,讨论电磁兼容预测的分类并介绍各自的特点。73例如:任何干扰的产生必然通过某种途径由骚扰源耦合到敏感设备,按骚扰途径可分为传导类骚扰、感应类骚扰和辐射类骚扰。1.传导骚扰传导骚扰的耦合途径是直接相通的电路,骚扰信号正是通过此通路由骚扰源耦合到敏感设备。主要有共地阻抗耦合及共源内阻耦合两种,一般采用路的方法予以分析。2.辐射骚扰辐射骚扰是指通过空间电磁场的耦合。根据频率高低及骚扰源、敏感设备之间的距离又可分为近场骚扰和远场辐射骚扰。3.感应骚扰在相互靠近的导体或回路之间亦会形成骚扰,按骚扰机理的不同可进一步分为电场耦合和磁场耦合。74(1)电场耦合
电场耦合是指当两个导体相互靠近时,一根导体上的电磁能量会对另一根导体产生影响,表现为电场交链耦合。耦合程度取决于导体的形状、尺寸、周围介质及相对位置,即两导体之间的电容,故又称容性耦合。(2)磁场耦合
与电场耦合不同,磁场耦合是指:如果两个导电回路之间存在磁通交链,当其中之一流过电流时就会在另一回路上形成感应电压,此干扰电压又在受害电路中产生干扰电流。耦合强弱取决于骚扰源频率、强度及两导电回路之间的互感等因素,故又称感性耦合。75四、电磁兼容预测内容和方法电磁兼容预测的内容主要包括:预测要素建模、建立预测方程、分级预测。建模和预测方程是预测的基础,而分级预测则是按先粗后细、层层深入的原则进行展开这里仅进行简单介绍。例如,收发系统间的干扰预测通常有五种方法:计算机计算方法人工计算方法经验方法对比法缩尺模型试验方法76
第六节
电磁兼容测试的相关标准和依据
由于EMC测量结果可能决定一种产品是否可以推向市场,它起着类似执照的作用,人们称之具有法律效力。可见,确保测量结果的公正性是非常重要的。EMC测量标准正是根据这种需要制定的。EMC测量标准是进行EMC测量的技术依据。学习标准,了解它的物理意义,严格按照标准规定的办法操作,才能够保证测量结果的正确性。这就要求人们必须解决测量过程中许多人为因素影响的技术问题。771.标准和规范的内容标准和规范的区别在于,标准是一般性准则,由它可以导出各种规范。而规范则是一个包含详细数据,必须按合同遵守的文件。其主要内容可以归纳为四部分,即:(1)规定名词术语;(2)规定电磁发射和敏感度的极限值;(3)规定统一的测试方法;(4)规定电磁兼容性控制方法或设计规范。78
目前,世界各国的电磁兼容性民用标准都通过国际无线电干扰特别委员会(CISPR)推荐的标准和规范,而军用标准通用美国的军用标准Mil-STD-460系列标准。我国也已正式颁布和实施的电磁兼容性标准与规范。美国军用电磁兼容性标准和规范包括电磁兼容性控制方法的标准、设备和系统性能的标准、危害和防危害的标准以及有关标准的手册等。792.标准和规范的特点
电磁兼容性标准和规范表示的概念是:如果每个部件或设备符合标准和规范的要求,则设备或系统的电磁兼容性就能得到保证。由于电磁兼容性问题主要研究与处理设备或系统的非设计性能和非工作性能,例如发射机的非预期发射、接收机的非预期响应、天线在非预期方向的辐射以及非指定的传播路径等。显然,电磁兼容性标准和规范仍主要是强调设备和系统的非预期特性方面,并采用相应的词句描述。在使用标准和规范时,需注意的一个重要参数是电磁干扰安全裕度。另外,考虑到不同的测试方法会得到不同的电磁发射和敏感度极限值,因而在制订标准和规范时,必须对测试方法和极限值同时作出规定。80
3.标准和规范的发展趋向
由于电子、电气的新设备和新技术不断出现,而现有的标准与规范都属基础性的,其适用性日益变差,所以,修改、补充和完善电磁兼容性标准与规范已显得十分必要了。标准和规范的发展是把设备、系统分为不同的类别,然后按类制订相应的标准等级,以体现出它们的差异。除此之外,拟减少所允许的电磁发射极限值和敏感度极限值之间的范围,这样既可保证足够的安全裕度,又能降低费效比。从目前国外对标准的修改趋向来看,还有将电磁发射极限值放宽而将敏感度极限值变严的趋势,这是出于对敏感设备易受发射机的基波、谐波产生的高场强干扰影响的缘故。尚在探讨之中。81
4.电磁发射和敏感度极限值的单位
在标准和规范中,电磁发射和敏感度极限值分窄带和宽带两种表示方法。宽带测量是以每单位带宽表示的,而窄带测量是在单个频率上进行的。辐射发射与敏感度测量一般用场强表示,而传导发射与敏感度测量是用电压或电流表示的。82电子产品种类繁多,按用途分为三大类:
按工业、科学,医疗、家用或类似用途的要求设计,并用于产生或局部使用无线电频率能量的设备或装置统称工科医类;
用于接收来自外部源的数据,对接收到的数据进行某些处理,并提供数据输出的设备均称为信息技术类设备;
用于军事目的的设备称为军用产品。
EMC测量标准多种多样。首先分为军用标准、民用标准。民用标准又可细分为许多种类,有关于电磁干扰测量的基础标准,也有一些关于系列标准化试验方法与要求的通用标准,有些标准规定某类产品的特殊EMC要求(包括详细的测量程序)等,称作产品类标准。83使用标准应注意以下几点:
(1)EMC测量标准很多。实验室现有测试设备的测试能力也很强。目前按军标配备的实验室,也能完成某些民用产品的某些EMC指标测量。同样按民标配备的EMC实验室也能执行某些军标的测试。
作为测试技术人员要弄清被测产品(EUT)属于哪类产品,它应执行哪个标准。测试前应该了解该测量标准的技术内涵。
作为产品设计师应该了解自己开发的产品应该按着哪个标准进行检测。84
例如,一台肾结石粉碎机要进行EMC检测,应按“GB4824--1996”《工业、科学和医疗(1SN)射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值》进行测量;新研制的电动玩具准备推向市场,必须按照“GB4343--1995”《家用或类似用途电动、电热器具、电动工具及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值》进行测量。一台雷达发射机在装车之前,必须严格按照GJBl52A--1997《军用设备、分系统电磁发射和电磁敏感度测量》进行测量等。85(2)每个EMC测量标准都包括许多测试项目。具体EUT应该执行EMC测量标准的哪些测试项目,它的物理含义是什么,是测试前应该弄清楚的。
以雷达发射机为例,依据GJBl51A—1997,一般要进行以下项目的测试:CEl0210kHz-10MHz电源线传导发射测量;CSl0125Hz-50kltz电源线传导敏感度测量;CSll410kHz—400MHz电缆束注入传导敏感度测量;REl0210kHz—18GHz壳体和所有电缆的辐射发射测量。……其他项目依专业技术条件和具体情况而定。86
以REl02为例说明其物理意义。它是指EUT在终端接匹配负载的情况下,设备机箱和各种连线上的射频泄漏。具体分析如下:假设雷达发射机的设计满足基本功能要求。实际测试结果发现,在很宽的频带范围内产生了一些不希望的发射,包括带外发射(在发射机频带附近,由于调制引起的频谱展宽)、谐波发射(指发射机载波频率整数倍的频率上的发射)、分谐波发射(由倍频原理设计的发射机上常常出现成整数倍小于载波频率的频率上的发射。)、寄生发射(由于发射机振荡或放大级内存在寄生耦合,使发射机产生自激导致的发射)、组合发射(由载波频率或谐波频率在非线性组件上产生的附加发射)、互调发射(由载波频率或谐波频率与外界电磁场作用,在高频电路非线性组件上产生的发射)及各种噪声发射等。依EMC要求看,所有这些不希望有的发射的总和不能超过一定量,在EMC标准中用极限值表示,也称限制线,即在一个指定频率范围内的电平分布。87
(3)EMC测量标准规定了测量方法,实际工作中要严格按照规定操作。仍以REl02为例,在对雷达发射机摆放时,要注意将所有互连电缆朝向EMI测试接收机,电缆位置必须模拟真实使用情况,电缆应该是工程用的真实电缆,至少参试件类型与真实电缆相同,这样的测量结果才接近真实情况。测量标准中对测量设备有具体描述。例如要测量REl02需要如下测量设备:测量接收机;数据记录装置;天线:包括三种天线,以覆盖所需频段;信号发生器,供校准用;短棒辐射器;电容器10pF;LISN(电源阻抗稳定网络)。88电磁兼容测试标准的标准体系
按照不同电磁兼容标准在电磁兼容测试中的不同地位,可分为四级,分别是:
(1)基础标准——不涉及具体的产品,仅就现象、环境、试验方法、试验仪器和基本试验配置等给出定义及详细描述。这类标准不给出指令性的限值,以及对产品性能的直接判据,但它是编制其他各级电磁兼容标准的基础。
GB4365《电磁兼容术语》
GB/T6113《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范》
GB/T6113.2《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范和测量方法
第二部分:骚扰和抗扰度测量方法》
GB/T1
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