电磁兼容-绪论

第一节电磁兼容的定义第二节电磁兼容标准与标准化组织第三节电磁兼容基础第四节电磁兼容设计的基本原理第五节学习方法和教材选用第一章绪论一、电磁兼容的概念

按国家军用标准GJB72-85“电磁干扰和电磁兼容名词术语”，电磁兼容的确切定义为：设备在共同的电磁环境中，一起执行各自功能的共存状。第一节电磁兼容（EMC）Electromagneticcompatibility这是什么意思？电磁兼容包含两方面内容：二、电磁兼容的含义1.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

2.

它也不会使同一电磁环境中其它设备因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。

就这些吗？是否能理解的更多呢

三、电磁兼容的发展

电磁兼容并非新生事物，德国希维赛德1881年写的“论干扰”一文是重要的早期文献。1889年英国邮电部门研究了通信干扰问题。到20世纪20年代以后，各工业先进的国家都日益重视电磁兼容研究，纷纷成立相关组织。20世纪40年代为解决飞机通信系统受到电磁干扰所造成的飞机事故，各国开始较系统的进行电磁兼容技术的研究。特别是美国颁布了一系列电磁兼容军标和设计规范，使电磁兼容进入新的阶段。20世纪60年代起，美、苏、英等国家军事部门都先后建立较完善的电磁兼容实验室、电磁兼容分析中心，制定各种标准规范，研究各类武器系统在恶劣环境的电磁干扰问题。到80年代，国外电磁兼容标准从军事转向民用发展，发达国家投入了大量的人力物力，开辟试验基地，建设屏蔽室，研究各种干扰测试方法和抑制措施，形成电磁兼容发展的高潮。

随着现代社会的发展，以半导体工业为基础和支柱的微电子技术已渗透到社会生活的各个领域。一方面电器设备的急剧增长使设备承受的电磁干扰日益加重；另一方面设备复杂性和集成度的增长使设备的抗干扰能力不断下降。设备安全性、可靠性和电磁兼容，已经成为现代工业发展的重大问题。因此联合国确定电磁污染是继空气、水质、噪声之后的第四大环境污染。

早在1992年1月1日，欧洲就开始实行EMC指令，并在1996年1月1日正式强制实行。它要求凡是进入欧洲的各国的电器产品必须带CE认证。美、英、法、德、意、日也几乎同时实行相应认证。因此电磁兼容已成为我国电子企业进入国际贸易的必由之路。

我国的电磁兼容工作起步较晚，与发达国家相比还比较落后。随着1989年我国发布的“进口商品安全许可证认证制度以及2000年8月24日第一批实施电磁兼容安全认证的九类产品目录的颁布，电磁兼容已成为我国现代企业、科研院所关注的热点问题。一、电磁兼容标准问题的产生电磁兼容是一个环境问题，是处于同一个电磁环境的设备与系统之间的问题。然而处于同一个环境中的电子设备，并非总是来自于同一个生产制造商。当处于同一个环境中的电子设备不能兼容时，问题有谁解决？又如何解决？

如果没有一个统一的标准？

第二节电磁兼容标准与标准化组织无休止的争吵就会由此而生二、制定电磁兼容标准必须面对的问题

1、设备间相互干扰或环境中存在的电磁噪声的类型是什么？2、设备所能允许产生的电磁噪声的幅度?3、设备必须承受的电磁噪声的幅度?标准的制定必须同时兼顾电磁噪声的产生方与承受方，不能片面的强调一方而放任另一方。谁又有这样的权威和资质呢？三、电磁兼容的国际标准化组织世界上有很多机构和组织都对电磁兼容问题开展研究，主要的标准化组织有：

国际电工委员会（IEC）国际大电网会议（CIGRE）国际发供电联盟（UNIPEDE）国际电报电话咨询委员会（CCITT）国际无线电咨询委员会（CCIR）国际电信联盟（ITU）跨国电气电子工程师学会（IEEE）国际电工委员会（IEC）

IEC是1906年成立的，它是由各国民间制造商组成的关于电气标准规范的国际组织。目的，在于促进电工、电子及相关技术领域的标准化问题以及有关其它问题的国际合作和国际贸易。

IEC下设技术委员会（简称TC）和国际无线电干扰特别委员会（CISPR）等四个特别委员会，其中CISPR和TC77是两个专门的电磁兼容技术委员会。CISPR的标准或出版物编号为CISPRXX（XX为号码）；

TC77的标准或出版物编号为IEC61000-X-X。

CISPR标准或出版物（CISPRN）主要涉及以下对象的骚扰源：——所有类型的电子设备；——点火系统；——包括电气牵引系统在内的供电系统；——工科医设备；——声音和广播电视接受机；——信息技术设备。TC77所制定的IEC61000系列主要涉及：

电磁环境、发射、抗扰度、试验和测量技术、减缓措施等。

TC77A——低频现象

TC77B——高频现象

TC77C——大功率脉冲现象

我国对应于CISPR的是1985年成立的全国无线电干扰标准化技术委员会，秘书处设在上海电器科学研究所。开展与IEC/CISPR相对应的标准化工作，所属有8个分委员会与CISPR的各分会相对应，S分委员会是根据我国无线电通信工作的需要而设立的。到2002年，随着CISPR的分会设置的变化，中国的全国无线电干扰标准化技术委员会的各分会也作了相应的调整。四、我国的电磁兼容的标准化组织

为了加快我国EMC标准化工作，1996年成立了全国电磁兼容标准化联合工作组，主要负责IEC/TC77的国内技术归口工作，推进对应IEC61000系列有关EMC标准的国家标准制定和修订工作。到2000年，成立了全国电磁兼容标准化技术委员会，秘书处设在武汉高压研究所。到目前全国电磁兼容标准化技术委员会尚未成立分技术委员会。另外，还有一些产品或专业的标准化技术委员会也参与制、修订有关的电磁兼容标准，如“电压、频率”的专业标准化技术委员会，“工业自动化设备”的标准化技术委员会。

为了协调全国无线电干扰标准化技术委员会和全国电磁兼容标准化技术委员会工作，以及其他标准化技术委员会与电磁兼容有关的标准制、修订工作，2000年成立了与IEC/ACEC相类似的全国电磁兼容标准化协调小组。五、我国的电磁兼容标准我国的电磁兼容标准或出版物包括国家标准、行业标准、企业（或地方标准）等。这些标准或出版物中又分为强制性标准、推荐性标准，以及标准化指导性技术文件，分别用GB、GB/T和GB/Z表示。标准化指导性技术文件与IEC的技术报告作用相似。国家标准的命名：

国家标准的编号，是按国家主管部门的批准顺序编制，包括发布日期和标准的性质，即推荐性或强制性。我电磁兼容标准基本上引自国际标准。比如：CISPR标准、IEC61000系列、ITU的文件，以及美国军标（MIL-STD）等。六、我国电磁兼容标准的组成1、基础标准。现行的国家标准中有19个基础标准，涉及EMC术语、电磁环境、EMC测量设备规范和测量方法。这一类标准基本上是属于推荐性标准。2、通用标准。现行的通用标准有4个，包括涉及在强磁场环境下对人体的保护要求，无线电业务要求的信号/干扰保护比。以及通用发射限值等。3、产品或产品类标准。在我国此类标准数量最大，约有39个。就国内一般情况而言，含有（骚扰和抗扰度）限值的产品（类）标准均为强制性标准。六、我国电磁兼容标准的组成结构七、系统间的电磁兼容标准

我国的国家标准还包括相当数量的系统间的EMC标准，它们主要规定了经过协调的不同系统之间的EMC要求，主要是根据我国自己的研究成果而制定的。属于此类标准的共有14个。

给我们讲这些干什么有什么用？

电磁兼容不只是你我之间的事，也不只是一个国家的事。而是整个世界必须遵循共同的标准。离开了标准电磁兼容就无从谈起。电磁兼容三要素：

噪声问题的产生必须具备三个要素：噪声源；耦合路径；接收器。第三节电磁兼容基础噪声源耦合路径接收器电磁兼容三要素一、噪声源

噪声源可以分为三大类：1、本征噪声源，来源于物理系统的随机波动，如：热噪声和散粒噪声。好像有点牵强，信号太弱不足以引起电磁兼容问题2、人为噪声源，如：电机、开关、数字电子设备、无线电发射装置等。3、自然界噪声源，如：雷电。说了半天还是不明白孙子兵法曰：知己知彼，百战不殆。对于我们来说关键的是：噪声的幅度、噪声信号的形式、频谱范围你说这些有什么用啊？这的确是电磁兼容的关键问题，也是首要问题。国际标准化组织经过多年的研究，已经为我们回答了这些问题。问题的答案就在电磁兼容标准之中。主要的电磁兼容标准：

标准名称国际标准国家标准静电抗扰度IEC61000-4-2GB/T17626.2-1998射频电磁场抗扰度IEC61000-4-3GB/T17626.3-1998快速瞬变脉冲群抗扰度IEC61000-4-4GB/T17626.4-1998浪涌抗扰度IEC61000-4-5GB/T17626.5-1999射频场感应传导抗扰度IEC61000-4-6GB/T17626.6-1998工频磁场抗扰度IEC61000-4-8GB/T17626.8-1998脉冲磁场抗扰度IEC61000-4-9GB/T17626.9-1998阻尼振荡波磁场抗扰度IEC61000-4-10GB/T17626.10-1998电压跌落抗扰度IEC61000-4-11GB/T17626.11振荡波抗扰度IEC61000-4-12GB/T17626.12-1998谐波电流发射IEC61000-3-2GB17625.1-1998电压波动和闪烁IEC61000-3-3GB17625.2-1998工科医射频设备电磁骚扰CISPR11:1990GB/T4324-1996车船火花点火发动机电磁骚扰CISPR12:1990GB14023-1992声音电视广播接收机的电磁骚扰CISPR13:1996GB13837-1997家用电动设备、电器电磁骚扰CISPR14:1993GB4343-1995电气照明和类似设备电磁骚扰CISPR15:1996GB17743-1999信息技术设备的电磁骚扰CISPR22:1997GB9254-1998

也太多了！能不能说点关键的阿？在众多的电磁兼容标准之中，以下三个标准是我们必须首要掌握的，它们几乎始终存在于电磁兼容环境当中。

1、IEC61000-4-4电快速舜变脉冲群抗扰度试验（EFT）

Electricalfasttransient/burstimmunitytest

2、IEC61000-4-2静电放电抗扰度试验（ESD)

Electrostaticdischargeimmunitytest

3、IEC61000-4-5浪涌（冲击）抗扰度试验(SURGE)

Surgeimmunitytest二、耦合路径电磁骚扰有三个传播途径：1、辐射噪声源如果不是处在一个全封闭的金属壳内，它就可以以无线电磁波的方式向空间辐射。辐射的场强决定于噪声源电流的强度、等效辐射阻抗以及噪声源频率。如果噪声源的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与噪声源的波长有关。当孔洞的大小与波长可比时，可形成辐射源向空间辐射。辐射场中的金属物体还可以形成二次辐射。2、传导噪声源通过与其相连的导线传播，也可以通过公共阻抗或接地回路耦合。接地回路耦合

3、感应耦合当噪声源频率较低时，电磁波的辐射能力有限。同时噪声源又不直接与其它的导体连接。此时，噪声源可以通过与其相邻的导体产生感应耦合。感应耦合可以通过电场以电容耦合的形式出现，或通过磁场以电感耦合的形式出现。电容耦合电感耦合一、电磁兼容设计的目的1、确保设备不产生超出电磁兼容标准规范的噪声源。2、设备要能够承受电磁兼容测试中所规定的噪声骚扰。第四节电磁兼容设计的基本原理这有谁不知道阿？目的很明确，你真的理解了么

电磁兼容设计在电子产品设计过程中所处的时期不同，电磁噪声抑制的费用也不同。二、电磁兼容设计的成本电磁兼容成本产品开发时间设计阶段测试阶段生产阶段方法成本

电磁兼容设计应当贯穿整个电子产品设计过程之中

电磁兼容补救，将是电子工程师难以摆脱的噩梦三、电磁噪声的模式

电磁噪声可以分为：差模噪声和共模噪声。电磁噪声的模式

电磁兼容常用的设计方法有：分离、隔离、屏蔽、接地、滤波和保护。

目的在于：隔断干扰的传播途径、提高弱电设备的抗干扰能力。四、电磁兼容设计的方法为什么不对噪声源进行处理呢？

噪声通常是无法消除的，它只能被尽量减小到不再形成干扰的程度。

不存在单一的电磁兼容的解决方案，通常需要对各种方案进行比较折中。分离常用的方法是：几何位置分开。1、分离几何位置分开：是将工作电压不同(有时是不同能量水平)的电路应在几何位置上分开布置。

–这些分离的电缆应根据其功能进行接地，并分开一定的距离

–当不相同的电路平行布置在相同电缆托架上时，应采用接地的金属隔板将两种电路隔离。

几何位置分开是用来削弱电路之间噪声耦合的有效措施。隔离就是电气隔离，是将不同功能的电路进行电气的绝缘，以阻断噪声信号的传导。

2、隔离电气隔离的基本方法有：光耦隔离和变压器隔离。光耦隔离变压器隔离：常用于平衡信号电路，如果在线对的两端安装隔离变压器，线对将使终端设备与低频地电位隔离。隔离变压器只能用于交流电路。变压器隔离

屏蔽性质的分类，从要屏蔽的电磁场的性质来划分:

–电场屏蔽

–磁场屏蔽

–电磁场屏蔽3、屏蔽

从屏蔽体的结构分类:

–完整屏蔽体屏蔽(屏蔽室或屏蔽盒等)

–非完整屏蔽体屏蔽(带有孔洞、金属网、波导管

及蜂窝结构等)

–编织带屏蔽(电缆等)

屏蔽的基本原理-电场屏蔽

电场屏蔽的目的，是为了消除或抑制由于电场耦合引起的干扰。电场屏蔽磁场屏蔽A-静磁场屏蔽的基本原理•静磁场：磁力线所通过的路径称为磁路。磁力线主要集中在低磁阻的磁路通过。•磁场的屏蔽：主要利用高磁导率的材料，如铁、镍钢、坡莫合金等。这些高磁导率的材料具有很低的磁阻将磁力线封闭在屏蔽体内。•低频交变磁场：磁屏蔽的原理同静磁屏蔽一样，利用高磁导材料作屏蔽体，将磁场约束在屏蔽体材料内。静磁场屏蔽

磁场的屏蔽不同于电场的屏蔽，屏蔽体接地与否不影响磁屏蔽的效果；但磁屏蔽体对电场也起一定的屏蔽作用，因此一般也接地为了获得好的磁屏蔽效果，必须保证磁路的畅通，即小的磁阻–当屏蔽盒需要开狭缝时，狭缝不能切断磁路。

--即狭缝只能与磁通的方向一致，而不能与磁通的方向垂直，否则将影响磁屏蔽的效果屏蔽盒开狭缝

•高频磁场会在屏蔽壳体表面感生涡流，从而产生反磁场来抵消穿过屏蔽体的原来的磁场。

•增强屏蔽体旁边的磁场，使磁力线绕行而过。磁场屏蔽B-高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽电磁场屏蔽

•一般在远离干扰源的情况下，电磁干扰均是电场和磁场同时存在的高频辐射电磁场•存在两种特殊情况，我们可以分别按电场屏蔽和磁场屏蔽来考虑：•对于高电压、小电流的干扰源，近场以电场为主，其磁场分量可以忽略•对于低电压、大电流的干扰源，近场以磁场为主，其电场分量可以忽略•电磁屏蔽：当频率较高，或在离干扰源较远的地方(即远场条件)不论干扰源本身特性如何，均可看作平面波电磁场，此时电场和磁场都不可忽略•高频电磁屏蔽的原理主要依据电磁波到达金属屏蔽体时产生的反射及吸收作用

•波阻抗相差愈大，由反射引起的损耗也愈大；而反射和频率有关，频率愈低，反射愈严重

•电磁波在穿透屏蔽体时的能量吸收损耗主要是由于涡流引起的。涡流的作用：

–产生反磁场来抵消原干扰磁场

–产生热损耗，因此，频率越高，屏蔽体越

厚，涡流损耗也越大电磁场屏蔽•屏蔽效应:–不同设备,不同频率，不同目的采用不同屏蔽方式。对于电缆，可以采用金属管道、铜编织带、铜带或铝聚酯薄膜。对于元件，可以采用导电的外壳。–对于直流或低频电场，可以将灵敏元件布置在高导电性的材料中来实现静电屏蔽，一般将高导电性的材料接地，能维持等电位。•屏蔽效应:

–电场屏蔽效应为：SE=20lgE1/E2–磁场屏蔽效应为：SH=20lgH1/H2