电磁兼容原理与技术（第4版）课件 第1、2章 电磁兼容概论、电磁干扰源

第1章电磁兼容概论

一、电磁干扰及其危害1、电磁干扰现象

可以这样说，当电子、电气设备运行时发射出的电磁能量影响到其它设备的正常工作时，我们就说产生了电磁干扰效应，或简称为电磁干扰。电磁干扰一、电磁干扰及其危害2、电磁干扰的危害电磁干扰（1）对电子设备或系统的危害500Km13000Km346个岛礁，12800平方公里，2000人马岛战争双方损耗战争结果英军收复马岛取得胜利电磁干扰

此时，“谢菲尔德”号正与伦敦例行卫星通信报告。由于军舰的电磁兼容性能不好，防御雷达系统对卫星通讯信号造成了一定干扰，通讯官向舰长请求，关闭远程对空警戒雷达。由于英军取得了绝对的制海权，因此，舰长对于自身舰艇的海上安全充满了自信，答应了通讯官的请求。

阿军飞行员突破自身的训练极限，将飞行高度降到了50米以下的“近距离雷达盲区”，几乎是掠着海面的波浪在疾驰。电磁干扰

关闭了远程对空警戒雷达的“谢菲尔德”号对此却一无所知，直到“飞鱼”导弹进至“谢菲尔德”号5公里的目视距离中时，值勤舰员才发现了危险，紧急向舰长报告。此时的“飞鱼”距目标仅仅剩下了6秒飞行时间，一切都为时已晚。电磁干扰

两枚“飞鱼”导弹命中“谢菲尔德”号，6天后，在拖回英国的途中沉入了大西洋底。一、电磁干扰及其危害2、电磁干扰的危害（1）对电子设备或系统的危害（2）对武器装备和燃油的危害电磁干扰电雷管，导线绞合(电起爆弹药用防静电包装)电磁辐射感应电压所引起的火花，油气混合体＜5W/cm²

一、电磁干扰及其危害2、电磁干扰的危害（1）对电子设备或系统的危害（2）对武器装备和燃油的危害（3）对人体的危害电磁干扰

热效应（功率密度）

非热效应（比吸收率）＜0.1W/kg概论1、电磁兼容的含义（1）定义二、电磁兼容的基本概念电磁兼容（Electromagneticcompatibility，简称EMC）

（EMC）是指，在复杂的电磁环境中，每台电子、电气产品除了本身能抗住一定的外来电磁干扰保持正常工作之外，还不能产生对该电磁环境中的其他电子、电气产品所不能容忍的电磁干扰。概论1、电磁兼容的含义（1）定义一个系统如果满足三个准则，就认为与其环境电磁兼容：A、不对其他系统产生干扰；B、对其他系统的发射不敏感；C、不对自身产生干扰。二、电磁兼容的基本概念概论1、电磁兼容的含义（2）电子设备或系统可以分为兼容、不兼容和临界三种状态电磁干扰余量IM=PI-Ps（dB）

PI

干扰电平（dB）

Ps

敏感度门限电平（dB）二、电磁兼容的基本概念概论1、电磁兼容的含义（3）电磁兼容是抗干扰概念的扩展和延伸。

从最初的设法防止射频频段内的电磁噪声、电磁干扰，发展到防止和对抗各种电磁干扰。进一步在认识上产生了质的飞跃，把主动采取措施抑制电磁干扰贯穿于设备或系统的设计、生产和使用的整个过程中。这样才能保证电子、电气设备和系统实现电磁兼容。二、电磁兼容的基本概念概论2、电磁兼容常用名词术语二、电磁兼容的基本概念概论2、电磁兼容常用名词术语二、电磁兼容的基本概念概论3、电磁干扰效应电磁干扰三要素二、电磁兼容的基本概念研究领域1、EMC技术的应用和研究领域三、电磁兼容的研究领域电路板设计中的电磁兼容问题（尤其是高速数字电路）雷击浪涌和静电防护问题培养电磁兼容意识，改善电磁环境问题研究领域2、EMC的新技术领域三、电磁兼容的研究领域计算机等信息技术设备的电磁泄露问题（正反两方）。TEMPEST技术，控制危及信息安全的非功能电磁泄露，防止被窃听的危险。

信号干扰技术（白噪声干扰和相关干扰）信号屏蔽技术

TEMPEST技术即低辐射技术采用手段：研究领域3、频谱管理三、电磁兼容的研究领域

发展更高的频率，利用空间隔离、时间隔离，以及不同工作方式来复用。研究方法1、电磁兼容学科的特点四、电磁兼容的研究方法（1）理论体系以电磁场理论和电路理论为基础（2）大量引用无线电技术的概念和术语（3）计量单位的特殊性研究方法2、电磁兼容的实施四、电磁兼容的研究方法（1）问题解决法研制--联试--发现问题--解决

例：GSM手机电路，射频脉冲干扰音频电路

研究方法2、电磁兼容的实施四、电磁兼容的研究方法（1）问题解决法例：手机、掌上电脑等，抗静电问题屏蔽和静电放电ESD器件判断标准改进前改进后不受影响3000V6000V重新开机可恢复4000V8000V取下电池可恢复5000V10000V研究方法2、电磁兼容的实施四、电磁兼容的研究方法（2）规范法优点：可以预防一些干扰问题，比问题解决法好。缺点：由于规范不完善，可能还会出问题；或过度设计，使成本上升。②30cm处，30~470MHz中，电视带内＜30dBμV/m电视带外＜54dBμV/m

，为保护电视及其他无线电系统的工作。研究方法2、电磁兼容的实施四、电磁兼容的研究方法（2）规范法规定各种非预期发射的极限值，如：微波炉规定①距表面5cm处，＜1mW/cm²功率密度研究方法2、电磁兼容的实施四、电磁兼容的研究方法（2）规范法例：手机是四层电路板，射频和数字音频各布一面，各区域用屏蔽盒

新型号需通过测试（EMC测试的一半，对外干扰）谐波辐射等，才能拿到入网证。研究方法2、电磁兼容的实施四、电磁兼容的研究方法（3）系统法系统的电磁干扰预测与分析系统的电磁兼容设计系统的电磁兼容试验（或测量）标准和规范1、电磁兼容标准的基本内容五、电磁兼容标准概况

标准是一个一般性的准则，由它可以导出各种规范；规范则是一个包含详细数据、必须按合同遵守的文件。

通用性的标准和规范难以规定新类别产品，企业标准----行业标准----国家标准标准也成为新加入者的门槛。标准和规范2、国内外电磁兼容标准简介五、电磁兼容标准概况国内起步较晚，处于制定和不断发展之中《强制性产品认证管理规定》CCC3C对这些产品的安全性能、电磁兼容、防电磁辐射等方面都作了详细的规定。GB19286-2015电信网络设备的电磁兼容性要求及测量方法GJB151A-2013军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求标准和规范2、国内外电磁兼容标准简介五、电磁兼容标准概况国外起步早，对出口产品企业提出很高的要求。例如：FCC（美国联邦通信委员会）对民用产品进行规范。MIL-STD-462电磁干扰特性的测量计量单位和换算关系1、功率的分贝单位六、电磁兼容计量单位和换算关系dBmW单位：dBmW简称dBm计量单位和换算关系1、功率的分贝单位六、电磁兼容计量单位和换算关系增3dB，增加1倍；减3dB，减少一半。0dBm=1mW1dBm=1.25mW2dBm=1.6mW3dBm=2mW4dBm=2.5mW5dBm=3.2mW6dBm=4mW7dBm=5mW8dBm=6.4mW9dBm=8mW10dBm=10mW-10dBm=0.1mW0dBm=1mW10dBm=10mW20dBm=100mW计量单位和换算关系2、电压的分贝单位六、电磁兼容计量单位和换算关系dBμV单位：计量单位和换算关系3、电流的分贝单位六、电磁兼容计量单位和换算关系计量单位和换算关系4、电场强度、磁场强度和功率密度的分贝单位六、电磁兼容计量单位和换算关系计量单位和换算关系5、远场区内，电场强度、磁场强度、功率密度的换算关系六、电磁兼容计量单位和换算关系在远场区，E/H=Z0=377Ω

(Z0为自由空间波阻抗)习题1、P20习题1.11

将电压8mV转换为dBμV表示2、单位换算表（设负载阻抗为50Ω）dBmmWdBμmV差值（dBμ-dBm）-8-9…-1710组学号的尾数习题评讲1、P20习题1.11

将电压8mV转换为dBμV表示思路：1mV=60dBμV增加一倍增加6dB2mV=66dBμV增加一倍增加6dB4mV=72dBμV增加一倍增加6dB8mV=78dBμV习题评讲2、单位换算表（设负载阻抗为50Ω）dBmmWdBμmV差值（dBμ-dBm）-80.169989.1107-90.1259879.4107-100.19770.8107-110.089663.1107-120.0639556.2107-130.059450.1107-140.049344.7107-150.039239.8107-160.0259135.5107-170.029031.6107第2章电磁干扰三要素第2章电磁干扰源

一、电磁干扰源分类所谓电磁干扰源，是指任何产生电磁干扰的元件、器件、设备、分系统、系统或自然现象。

人为干扰源自然干扰源雷电放电局部大气噪声宇宙噪声热噪声一、电磁干扰源分类所谓电磁干扰源，是指任何产生电磁干扰的元件、器件、设备、分系统、系统或自然现象。

人为干扰源自然干扰源功能性干扰源非功能性干扰源无线电广播、电视无线通讯雷达导航一、电磁干扰源分类所谓电磁干扰源，是指任何产生电磁干扰的元件、器件、设备、分系统、系统或自然现象。

人为干扰源自然干扰源功能性干扰源非功能性干扰源送变电系统静电放电电气化铁路汽车点火系统家电核电磁脉冲二、自然干扰源1.雷电

附近发生的雷电，对电子设备来说，是一种极为强烈的电磁干扰源。二、自然干扰源1.雷电

90%的雷电电磁能量分布在十几KHz频率范围，通讯网中常采用高通滤波器来实现防雷。电流从10%上升到90%，1~4μs，平均2.6μs电流从10%上升到90%，再下降到50%，20~90μs平均43μs二、自然干扰源2.局部大气噪声

大气中的水蒸气、沙尘与天线、飞机表面撞击产生静电放电而引起电磁噪声。

大气中的无线电噪声也来源于全世界的雷暴，它的主要变量是地理位置，无线电频率，一天的时间和季节。规则的或随机的，要用统计的方法来描述。例：美国GE公司测110V线路10000小时（约一年多）内。超过1000V，300余次；结果：超过一倍电压浪涌800余次；3800V、4200V、5600V各一次。二、自然干扰源3.宇宙噪声

对地球而言，太阳是最强的射电源。分为宁静期、活动期、强活动期，辐射有几个数量级变化。例如：卫星凌日现象发生在每年春分和秋分前后，在这期间，如果太阳、通信卫星和地面站在一条直线上，那么电磁波对于人造卫星的影响也就最为强烈，严重的会造成卫星信号传输出现障碍。一般每个小站受干扰的时间为2至5天，每天约为5至15分钟，时间大约在10：00至10：50之间。二、自然干扰源4.热噪声

热噪声又称白噪声，是电阻类导体（如天线）或元器件中由于自由电子的布朗运动而引起的噪声，是一种随机噪声。它是温度变化的结果，但不受频率变化的影响。热噪声是在所有频谱中以相同的形态分布，它是不能够完全消除的，因此对通信系统性能构成了上限。三、人为电磁干扰源1.功能性干扰源

功能干扰源主要指分配了频率的发射机，中波发射机达MW级，短波发射机达几百KW，调频广播和电视10~50KW，远程雷达10MW三、人为电磁干扰源1.功能性干扰源

本来只有自然电磁现象的自然界，人类不断将新的要素加到地球环境中。一类是发射装置，一类是接收装置。产生了“电磁环境污染”问题例：寻呼发展初期，一台发射机覆盖60km，后来10km一台，功率越来越大，原因是电磁污染。三、人为电磁干扰源1.功能性干扰源

例：1967年7月29日，美国福莱斯特航空母舰驶离越南北部海岸，歼击机挂空空导弹、空地导弹、1000磅炸弹，一枚导弹不经意发射，击中另一架飞机造成油箱爆炸，134名军人死亡。是由大功率搜索雷达开机造成。三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电高压送变电系统点火系统旋转机械家用电器工业设备核电磁脉冲三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电高压送变电系统点火系统旋转机械家用电器工业设备核电磁脉冲防静电措施三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电

高压送变电系统点火系统旋转机械家用电器工业设备核电磁脉冲电晕放电、接触不良产生的火花三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电高压送变电系统

点火系统旋转机械家用电器工业设备核电磁脉冲实质是高压火花放电三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电高压送变电系统点火系统

旋转机械家用电器工业设备核电磁脉冲实质是低压火花放电三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电高压送变电系统点火系统旋转机械

家用电器工业设备核电磁脉冲WIFI的普遍使用智能家电、设备众多，频段拥挤例如：Wifi干扰对码三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电高压送变电系统点火系统旋转机械家用电器工业设备

核电磁脉冲

核辐射与周围环境作用，发生带电离子运动，产生传递很远的电磁场。

核爆炸时，除产生冲击波、光热辐射、放射性污染之外，还有第四种效应——核电磁脉冲效应。在大气层外高空核爆炸时，由于没有空气，就不能产生冲击波，也不能生成热辐射，而放射性尘屑又随距离平方而减弱，电磁脉冲几乎成了唯一的核爆炸效应。三、人为电磁干扰源2.非功能性干扰源

静电放电高压送变电系统点火系统旋转机械家用电器工业设备

核电磁脉冲1、能量大（峰值电场强度可达50KV/m）2、上升时间短（上升前沿时间约为10ns）3、频谱宽（从低频到几百兆赫兹，除了对无线电设备的高频端有毁灭性的破坏外，还可以使计算机等电子设备瘫痪。）4、覆盖范围广（覆盖范围由核爆炸高度决定）四、电磁干扰源的基本性质1.频率特性

传导干扰频谱分布从接近DC~1GHz，低频按集中参数处理，高频按分布参数处理，频率再高，传导电流大为衰减，更趋向于辐射干扰波。例：耳机线避免手机辐射四、电磁干扰源的基本性质1.频率特性

辐射干扰：电路的非线性作用（把设备通带之外的信号引入设备）

三种模式：互调、交调、直接混频例：1~12CH加250~280MHz振荡器收15CH1ch49.75MHz2ch57.75MHz3ch65.75MHz4ch77.25MHz5ch85.25MHz6ch168.25MHz7ch176.25MHz8ch184.25MHz9ch192.25MHz10ch200.25MHz11ch208.25MHz12ch216.25MHz13ch471.25MHz14ch479.25MHz15ch487.25MHz16ch495.25MHz四、电磁干