电磁干扰与兼容技术的研究现状与发展趋势样本

电磁干扰与兼容技术研究现状与发展趋势当前人类生存环境也已具备浓厚电磁环境内涵。随着都市人日迅速增长，汽车、电子通信、计算机与电气设备大量进人家庭，空间人为电磁能量每年都再增长，21世纪电磁环境恶化已成定局严重恶化电磁环境对人类生活日益依赖通信，计算机与各种电子系统都将导致劫难性危害。电磁干扰除了也许对系统效能有着重大影响，其影响如图1所示。为此世界各国均十分注重愈来愈复杂电磁环境及其广泛影响，电磁兼容技术是由过去。电磁干扰。(ElectromagneticInterference)演变而来。而人们对电磁干优研究工作可追溯 到19世纪，希维赛德于1881年写“论干扰”一文可算得上最重要初期文献，此后188年柏林电气协会成立了干扰问题委员会，紧接着在1889年英国邮电部门开始研究其通信干扰问题。到本世纪代后来，各先进工业国家都日益注重EMC研究，成立了许多有关国际组织。本世纪40年代，为理解决由于飞机通信系统受到电磁干扰导致飞行事故问题，开始较为系统地进行EMC技术研究。美国自1945年开始，颁布了一系列电磁兼容方面军用原则和设计规范，并不断加以充实和完善，使得EMC技术进入新阶段。60年代以来，当代电子科学技术向高频、高速、高敏捷度、高安装密度、高集成度，高可靠性方向发展，其应用范畴越来越广，渗入到了整个社会每个角落。因而发达国家在EMc研究方面投入了大量人力物力形成了EMC热。电磁兼容性问题在国内发展相对较晚，70年代以来，国内对电磁兼容性问题也引起了注重。特别是国内海军舰船，由于对电子设备几及舰船总体设计没有提出电磁兼容性规定，导致舰船设备互相干扰，使其通信、探测、导航能力等下降，从而引起了广泛注重，筹建了国内第一种电磁兼容性实验研究室。其后，某些军种、部门及大学陆续建立了电磁兼容性实验研究室，电子及电气设备研究、设计及制作单位也都纷纷配备了电磁兼容性设计人员。当前，参照国外相应原则，国内已系统制定了一整套军用及民用电磁兼容性原则及规范，并正在切实地贯彻执行。 20世纪80年代后，电磁兼容技术发展进入了全新阶段，开始实行强制认证制度了。国际上，欧盟89/336/EEC电磁兼容指令从1996年1月1日开始强制执行，大大推动了全球电磁兼容原则强制执行和电磁兼容认证工作，使其向更加规范化和法制化办法发展。需要注意是12月15日欧洲议会、欧共体理事会通过了一种新电磁兼容指令:/108/EC[4]，该指令自发布于欧盟官方公报之后第20天开始生效，并将于7月20日起强制执行，并同步废除89/336/EEC指令。这必将进一步增进国内电磁兼容认证制度发展。紧跟国际潮流，国内也建立了强制性产品认证制度。12月，国家发布《强制性产品认证管理规定》，英文名称为"ChinaCompulsoryCertification"，英文缩写为"CCC"，简称为"3C"认证，3C认证对这些产品安全性能、电磁兼容性、防电磁辐射等方面都做了详细规定。 5月1日起，国家有关部门开始受理第一批列入强制性产品目录认证申请，涉及涉及安全、电磁兼容、环保规定19大类、132种产品。对列入目录产品，凡未获得强制性产品认证证书和未加施"CCC"强制性认证标志产品，不得出厂、进口和销售。以美国NIST、英国NPL以及德国PTB等为代表国立研究机构，她们重要从事各类测量天线、磁场探头、电场探头和EMC测试场地校准研究，并对外提供服务。另一类则是专门从事校准服务公司以及EMC检测设备制造商校准实验室，她们均获得了国际上某些知名认证机构授权。 国内最早从事电磁兼容技术研究是上海电器科学研究所，早在1962年就开始进行无线电干扰测量和船用电机电器无线电干扰原则制定工作。从事电磁兼容学科研究大学重要有北京邮电大学、北京交通大学和东南大学等。从事电磁兼容检测研究所有上海电器科学研究所、信息产业部电子三所、四所、五所和广州电器科学研究所、武汉高压研究所等。但求解区域远不不大于散射体自身，且场传播在空间离散描述，导致空间色散误差。 此外，由于只能在有限区域内计算，这就规定必要设立边界条件。积分方程办法通过求解散射体表面或体积内感应电流来分析散射问题，不存在空间色散误差。微分方程办法往往比积分方程办法更容易实现求解任意复杂媒体环境下电磁问题。对于均匀背景介质中开放域问题，经常采用积分方程办法进行求解。对于单独运用微分方程办法积分方程办法均难以求解问题，往往采用混合办法分析。常用积分方程办法有矩量法[6](MOM)、体积分方程办法(VIEM)。常用微分方程办法有时域有限差分法(FDFD)、有限元法(FEM)、区域分解法(DDM)等。随着当代电子技术在汽车上大量应用，当代电力电子技术发展方向，是从以低频技术解决问题为主老式电力电子学，向以高频技术解决问题为主当代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并增进了电力电子技术在许多新领域应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来、以功率MOSFET和IGBT为代表、集高频、高压和大电流于一身功率半导体复合器件，表白老式电力电子技术已经进入当代电力电子时代。在电力电子技术应用及各种电源系统中，开关电源技术均处在核心地位。对于大型电解电镀电源，老式电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，并且可极大提高电源运用效率、节约材料、减少成本。在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源变化用电频率，从而达到近于抱负负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术，更是各种大功率开关电源（逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等）核心技术。电磁兼容性EMC（ElectroMagneticCompatibility），是指设备或系统在其电磁环境中符合规定运营并不对其环境中任何设备产生无法忍受电磁干扰能力。因而，EMC涉及两个方面规定：一方面是指设备在正常运营过程中对所在环境产生电磁干扰不能超过一定限值；另一方面是指器具对所在环境中存在电磁干扰具备一定限度抗扰度，即电磁敏感性。系统或设备在所处电磁环境中能正常工作，同步不对其她系统和设备导致干扰。车内干扰源电磁干扰源种类繁多，可按不同办法进行分类。对测量环境中直接影响测量及测量设备干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源。车内干扰源是指车上各种电子电气系统产生电磁干扰。电子电器设备产生电磁干扰是由于汽车上使用电子产品中有许多导线、线圈和带有触点电器，都具备不同电容和电感，而任何一种具备电感和电容闭合回路都会形成振荡回路。当电器设备工作产生火花时，就会产生高频振荡并以电磁波形式发射到空中，对汽车上及周边数百米范畴内收音机、电视机和其他无线电装置正常工作，产生不同限度干扰。汽车无线电干扰源重要是发动机点火系统，其干扰波来自点火系统次级电压高频振荡。另一方面，在发电机负载电流突变和整流时也会产生电磁波。起动机、发电机、闪光器、触点式电磁振动电喇叭、雨刮器、仪表系统等也都会产生较小传导干扰和辐射干扰电磁波。汽车电器产生干扰电磁波具备脉冲特性且频带较宽，其频率普通在0.15～1000MHz之间。汽车电器产生干扰电磁波，分传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰电磁波，是通过汽车导线直接输入无线电设备和电子设备内部，而辐射干扰电磁波则是在空间传播，通过天线输入无线电设备内部。车外干扰源由自然现象、社会环境等引起外部电磁干扰对汽车电子系统影响也较为严重，外部电磁干扰是指人为各种电器设备，如：高压输电线、电车轨道附近、广播电视设备及无线电通讯设备等所辐射出来对汽车起干扰电磁辐射及由雷电等自然现象引起电磁干扰。国外汽车电磁兼容研究现状当前，世界上汽车发达国家对汽车电磁兼容研究已经获得了某些成就，形成了一套汽车电磁兼容体系。这重要体当前：具备较为完善汽车电磁兼容测试原则和规范；具备有效对汽车整车和零部件进行电磁兼容检测、管理和认证机构；具备高精度汽车电磁兼容测试系统；研制出了大型汽车电磁兼容预测、分析和设计软件。1.较完善汽车EMC原则规范。国际原则化组织（ISO）、国际电工委员（IEC）、国际无线电干扰特别委员会（CISPR）、美国汽车工业协会（SAE）、德国原则（DIN）、德国电气工程师协会（VDE）等组织均在其文献中规定了抗干扰检测干扰类型及严格级别。2.众多大型EMC实验室。德国大众从1965年起，开始建立了露天汽车防无线电干扰实验台，到7O年代不断改进和完善，1978年引进了较先进测试设备，1985年大力推动汽车电磁兼容中心体系筹建工作，1987年全新汽车电磁兼容中心竣工。法国PSA公司电磁兼容实验室共有三个暗室：一种用于整车，一种用于零部件和车用接受机调节，此外一种专门用于零部件测试。测试整车暗室尺寸为15.5m*10m*6113，转台直径8.4113，轴距调节范畴为2000~3700mm。3.开展汽车EMC预测研究。汽车电磁兼容研究此前基我局限在实验上，但是随着电动汽车和混合驱动汽车浮现，以及汽车电气系统迅速增长，信号频率不断提高，汽车电磁兼容问题越来越成为汽车制造商很重一种承担。国内汽车电磁兼容研究概况国内汽车电磁兼容技术研究工作起始于汽车电磁干扰特性测量研究。2O世纪8O年代初，开始对汽车电磁干扰特性进行摸底测量实验。1994年，中华人民共和国汽车技术研究中心在国内率先开展了对汽车无线电干扰特性测量，并对全国各型汽车（新车）进行了摸底普查。普查成果记录，合格率仅为24%，相称某些不合格车辆属于严重超标。从2O世纪9O年代，国内开始控制汽车无线电干扰，国内各汽车检测机构、生产公司纷纷购买了电磁干扰接受机系统，用于研究测试汽车无线电干扰水平，并加以控制。涉及天津汽车检测中心、重庆国家客车质量监督检查中心在内国家级汽车检测机构均具备电磁干扰检测能力。此后，国内开展了汽车及其部件电磁兼容技术研究，开始研究并建设大型电磁兼容实验设施。3月中华人民共和国汽车技术研究中心电磁兼容检查实验室通过了中华人民共和国实验室承认委员会承认，标志着国内汽车电磁兼容实验技术工作有了新发展。中华人民共和国汽车技术研究中心电磁兼容实验设施涉及野外开阔场、电磁波暗室、传导屏蔽室、放大器室和测量控制系统。电波暗室作为电磁兼容实验室主体，可以实现室内电磁场具备均匀性和衰减性，可以模仿室外开阔场地电磁分布，完毕与电磁场有关各种实验。从国内状况来看，由于国内汽车工业整体水平落后，对汽车电磁兼容性重要性结识局限性，因而，对电磁兼容研究还很少。汽车电磁兼容法规不健全，并且执行也不够严格。1992年国内颁布了GB14O23—92《车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置无线电干扰特性测试办法及容许值》强制性国标，对汽车向环境辐射电磁波干扰作了限制。1998年颁布了GB

17619—98《机动车电子电器组件电磁辐射特性限值和测量办法》。发布了GB／T18387-《电动车辆电磁场辐射强度限值和测量办法宽带9kHz~30MHz》。发展趋势：随着汽车电子化限度提高，汽车电磁兼容技术作为汽车技术一种重要分支正在确立。人们关怀和注重汽车电磁兼容性限度正在提高。国内汽车电磁兼容技术原则化进