第四章：电磁兼容技术

第四章：电磁兼容技术接地屏蔽滤波电磁兼容设计步骤1、定义电磁兼容的要求标准，建立满足这些要求的系统结构；2、设计连接各元件的电子线路；3、设计并建立相应的机械结构。电磁兼容设计具体步骤2/5/20231一、接地理想接地面：指零阻抗和零电位的物理实体，其上各点之间不存在电位差，它可以作为系统中所有信号电平的参考点。接地：是指在系统的某个选点与某个接地面之间建立导电的通路；电子电路的地主要是指电路系统的参考零电位，它是人为设定的相对零电位，与大地的电位并不一定相同。目的：实际的理想接地地面选择：方法：2/5/20232接地面与大地面连接的目的：2/5/20233接地的技术：浮点接地：1、适用范围：2、特点：3、缺点：4、解决办法：2/5/20234单点接地系统：1、适用范围：2、缺点：3、解决办法：4、形式：2/5/202352/5/202362/5/20237多点接地系统1、适用范围：2、优点3、缺点：4、解决办法：2/5/202382/5/20239混合接地2/5/2023102/5/2023112/5/202312接地连接：接地连接线的阻抗：由导体的尺寸、引线长度和布线技术决定。降低接地连接线的阻抗的方法：地线应该短而宽，并直接与地面可靠地焊接。选择地线应该考虑的因素：1、辐射频率提高引起的集肤效应；2、工作频率提高时引起感抗的增加；3、每根导线有固定的电感和电容；4、通过电流的导线在其周围产生电场和磁场；5、导线的电感和电容与电路的电感和电容谐振。2/5/202313接地分类接地分类一般分为安全接地、静电接地、避雷接地基、电源接地、电路接地、屏蔽接地和信号接地。安全接地：安全接地就是为了安全，即为设备、装置、电路及人身的安全。静电接地：非导电用导体部件的接地称之为静电接地。接地的目的：1、通过地把金属部件的静电荷通过地放掉。2、防止部件接收近区无线电发射的机的辐射能量并再发射出去。避雷击接地：把可能受到雷击的物体和大地接通，以便提供泄放大电流的通路称之为避雷击接地。2/5/2023142/5/202315电源接地：供电电源单独建立基准接地点称之为电源接地。其要求如下：1）分别建立交流、直流和信号的接地通路。2）在接地面上，电源接地与信号接地要互相隔离，减少地线间耦合。3）电源接地通路，以尽可能直接的路径接到阻抗最低的接地导体上。4）将几条接地通路接到电源公共接点上，以保证电源电路有低的阻抗道路。5）不要采用多端接地母线或横向接地环。6）在接地母线中尽量少用串联接头。7）交流中线必须与机架地线绝缘，也不能作为设备接地线使用。2/5/202316电路接地：电路的接地面对电路所在系统的所有工作频率都呈现低阻抗特性则称之为电路接地。2/5/202317屏蔽接地：对屏蔽部件进行接地。屏蔽体接地：常见的屏蔽体有屏蔽室、机壳及元器件的屏蔽帽等。对于它们的屏蔽应做到以下四点：1）不能将屏蔽体本身作为回流导体。2）应使用紧靠屏蔽体的接地平板和接地母线。3）接地母线和接地平板只有一点接地，其余部分应与屏蔽体绝缘。4）接地平板和接地母线的接地点是屏蔽体内装置唯一的接地连接。2/5/2023182/5/202319复杂的电子设备或系统接地，通常采用分组接地方法，可分成三组，即机壳接地线，高电平接地线和低电平接地线。机壳接地线有良好的接地。所谓良好接地是指通过一个导电性能良好的接地件接到近于零电平的区域。2/5/202320搭接2/5/202321屏蔽利用磁性材料或者低阻材料铝、铜等制成容器将需要隔离的设备、装置、电路全部包起来称之为屏蔽。屏蔽的作用分两方面：1、将容器里的设备、装置、电路不去干扰容器外面的接收器，2、容器外面的电磁干扰源对容器里边的接收器不构成干扰。屏蔽的方法：静电屏蔽：主要防止静电耦合干扰；磁屏蔽：主要防止低频磁场干扰；电磁屏蔽：主要防止高频场的干扰。静电屏蔽：消除两个设备、装置及电路之间由于分布电容耦合所产生的静电场干扰。静电屏蔽要求屏蔽外壳接地电阻愈低愈好。一般设计在1以下。最常用的材料是铜。2/5/2023222/5/202323电磁屏蔽电磁屏蔽理论如下：1）传输线理论：将屏蔽壳体比作为传输线，并认为辐射场通过金属时，在外表面被反射一部分，部分在金属内传播：被吸收而受到衰减。这一理论与行波在传输线上传播的理论类似，而且计算也方便，精度也高，是当前广泛采用的一种分析方法。2）涡流效应：电磁波在金属壳体上产生感应涡流，而这些涡流又产生了与原磁场反相的磁场，抵消削弱了原磁场而达到屏蔽作用。这种方法忽略磁导率的因子，误差大，应用受到局限。3）电磁失量分析：用电磁失量方程来分析，精确度很高。由于计算复杂也受到一定限制。2/5/2023242/5/2023252/5/2023262/5/2023272/5/202328f:频率Hz；t:金属板厚度m；r:金属板材料相对磁导率；r：金属板材料相对电导率；r：干扰源离金属板的距离m。2/5/2023292/5/2023302/5/202331低频磁场屏蔽材料选择原则ELF极低频和VLF甚低频金属板的磁场屏蔽准直流磁场屏蔽效能：可用金属的屏蔽效能来计算，也可以用下表中的公式计算。屏蔽材料的选择：材料选择：屏蔽的应用：1、设备组件的屏蔽；2、连接器的屏蔽；3、设备的屏蔽；4、电缆的屏蔽抑制电磁干扰的方法：2/5/2023322/5/2023332/5/202334屏蔽的具体措施：无线电频率的电磁兼容：频道间隔：频道的分组方式：2/5/2023352/5/2023362/5/2023372/5/2023382/5/202339电磁干扰滤波器：电磁干扰滤波器的工作原理：工作方式：电磁干扰滤波器的特殊性：目的：抑制干扰信号的通过：滤波器的插入损耗：滤波器的分类及特性：2/5/2023402/5/2023412/5/2023422/5/2023432/5/2023442/5/2023452/5/2023462/5/2023472/5/2023482/