电磁兼容总复习..ppt

1、第1、2章电磁兼容绪论及基本概念,1,2,简述EMC的含义？,EMI指什么，它与电磁骚扰有什么不同？,EMC（Electromagnetic Compatibility）直译是电磁兼容性意思为设备所产生的电磁能量既不对同一环境中的其它设备产生干扰，也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。,EMI（Electromagnetic Interference）直译是电磁干扰，是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降 。而电磁骚扰指的是任何可能引起装置、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。,什么是EMS、EUT？,3,发射设备和敏感设备的限值、电平、裕量与频率之间的关系

2、,数字电路比模拟电路谁的抗干扰能力强（）,构成电磁干扰的三要素是【干扰源】、【传输通道】和【接收器】；,电磁兼容裕量是指【抗扰度限值】和【发射限值】之间的差值。,第3章：电磁骚扰的耦合与传输理论,4,5,放大倍数与增益的关系，功率和电压电流的不同 放大器功率放大倍数为100，问功率增益是多少？,分贝量与原物理量的相互换算 0dBm、30dBm、60dBm、-30dBm值为多少毫瓦？ 对于40W、16mW的发射功率，求其dBm 值？,功率翻倍与电压翻倍的分贝值计算_功率值翻番分贝数加3 0dBm0dBm ？,接收天线的必须与发射天线具有相同的极化特性，才能实现极化匹配，接受全部能量（）。,一般较

3、高严酷等级的设备线路可以进入较低严酷等级的环境运行（）。,在高频干扰滤波器中选用的电感和电容值越大效果越好（）。,6,电磁骚扰的耦合途径有为通过完整电路连接的（）通过空间传输的（）两种方式。,电感性电容性耦合实质为近场的感应耦合分析可以用电感和电容来等效因此既可以归为属于辐射耦合也可以归为传导耦合（）,传导耦合按其耦合方式可以划分为三种基本方式（）（）（）,一般情况下，骚扰源的工作频率、敏感电路对地的阻抗、骚扰源电压U1是预先给定的，所以，抑制电容性耦合的有效方法是减小耦合电容C（）。,电容性耦合的骚扰作用相当于在电路2与地之间连接了一个幅度为 的电流源（ ）。,电容性干扰的干扰量是（变化的电

4、场）；电感性干扰在干扰源和接受体之间存在（交连的磁通）；电路性干扰是经(公共阻抗)耦合产生的。,7,电容性耦合的干扰电压不会随频率增加一直增大，而是到一定频率值是趋于一个与频率无关的最大值（）。,利用良导体管状结构对敏感电路进行屏蔽无论接地与否均能抑制电容性耦合（）。,对电容性耦合的屏蔽而言，屏蔽体需要接地并且敏感电路外露部分的长度越 短越好！（）,假设电缆长度小于一个波长，为屏蔽电容性耦合，屏蔽体单点接地就可以实现很好的屏蔽，但是，对于长电缆，多点接地也是必需的。（）,8,可以采用什么办法来减小两电路间的磁场耦合？,图S 是闭合回路的面积； B 是角频率； Un是感应电压的有效值。,可减小,

5、可以减小S,可以减小B,可以进行屏蔽,减小 如避免平行布线；减小S如采用绞合线；减小B如增大两电路的间距，进行屏蔽可采用两端接地的管状良导体。,实际工作中，如何用电压表来鉴别电容性耦合和电感性耦合？,对于电容性合，在敏感电路与地之间并联了一个骚扰电流源(并联一个电压源).对于电感性耦合，产生一个与敏感电路串联的骚扰电压 (感应电压),10,如图所示的部分屏蔽的电容耦合模型，考虑屏蔽体接地且导体2对地电阻为有限值的情况，U1为骚扰源电压。 1）、将电路化简单为平面电路图，写出UN的表达式； 2）、当R分别为低阻抗的时，化简UN； 3)、 说明相应的抑制措施。,等效电路,简化的等效电路模型,11,

6、此时C12、C2G均需要考虑，假如导体2的对接地，此时的感应电压为：,当R很小时，即：,通过电容耦合产生的干扰电压与骚扰源的频率、骚扰电压、骚扰电路与被干扰电路之间的耦合电容、被干扰电路对地阻抗成正比。为减小电场耦合的影响，应：减小骚扰电压；降低骚扰电压的频率；减小被干扰回路对地电阻；减小电路之间的耦合电容。骚扰源电压与骚扰源的频率及干扰回路对地阻抗都是一定的，可以通过选择导体的合理取向、分隔导体（增加导体间的间距）、采用屏蔽时使露出屏蔽体的导体尽可能的短来减小耦合电容C12。,对于磁性耦合而言屏蔽体不接地、一端接地及两端接地对磁性有耦合分别有什么作用？,携带均匀轴向电流的管状导体空腔内部无磁

7、场，内导体（不要求与屏蔽体同轴）与屏蔽体间的互感等于屏蔽体的自感（）。,当屏蔽体不接地或者一端接地的时候，由于屏蔽体对作为干扰源的电路1和作为敏感设备的电路2的媒质磁特性和两电路的几何结构没有影响，因此屏蔽体对进入导体2的感应电压没有影响。而当非磁性导体两端接地，那么由于此时屏蔽体上拾取的导体1中电流对屏蔽体的感应电压Us=jwM1sI1 ，使屏蔽体上有屏蔽体电流，而此时，屏蔽体电流将感应工作电路2，因此此时原感应电压上要叠合此时的这个感应电压，而两个感应电压具有相反的极性，具有减小磁场耦合的作用。,13,电磁波就其与波源的关系来看，可以分为两类：（）、（）；根据考察点离波源的距离可以电磁场空

8、间分为三个区分别为（）、（）、（）；其中，（）区束缚电磁波的能量或电磁场比自由电磁波大得多。,近区场与远区场,高阻抗场和低阻抗场，电基本振子，磁基本振子,（）的近场为高阻抗场，电磁屏蔽侧重于屏蔽（）；远场屏蔽时电场和磁场同时考虑，做电磁屏蔽。,14,辐射干扰源可归纳为 辐射源和 辐射源。如果根据场区远近划分， 区是干扰源的感应场，而 区呈现出辐射场特性。,工程上三区的划分；宽带测量时远近区的选取频率； 在进行远区测量时，测量距离应该以骚扰频谱中的（最低or最高）的频率为依据来计算。,第5章屏蔽理论及其应用,15,抑制电磁干扰的三大技术措施是【滤波】、【屏蔽】和【接地】,16,电磁屏蔽的基本概念

9、和原理？,电磁屏蔽是以某种材料（导电体或导磁体）制成的屏蔽壳体，将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域，（或者进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。,屏蔽按场的类型可分为,电场屏蔽：静电屏蔽（主被动屏蔽）、交变电场屏蔽,磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽、,电磁屏蔽：高频电磁场的屏蔽,高频磁场屏蔽,不同类型的场选取的屏蔽材料（或方法）及原理,17,静电屏蔽必须具备完整的 和良好的 。,电磁屏蔽材料的特性主要由它的（电导率）和（磁导率）所决定。,强磁场易引起磁饱和常采用多层屏蔽技术，作用是抑制磁饱和。,18,使用铁磁材料作为

10、屏蔽体时要注意事项有哪些？,所用铁磁材料的磁导率u越高，屏蔽罩越厚（即s越大），则磁阻Rm越小，磁屏蔽效果越好。,屏蔽罩在垂直磁力线方向不应开口或有缝隙。,铁磁材料的屏蔽不能用于高频磁场屏蔽。,高频、低频磁场屏蔽的措施及工作原理？,（1）高频磁场屏蔽采用低电阻率的良导体材料，如铜、铝等。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的。 （2）低频磁场屏蔽常用高磁导率的铁磁材料，如铁、硅钢片坡莫合金。其屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对干扰磁场进行分路。,高频磁场屏蔽时的注意事项？,高频磁屏蔽材料需要用良导体材料,屏蔽罩厚度仅考虑机械强度、结构及工艺上所要求的厚度。

11、,缝隙或开口不能在垂直于涡流的方向。,屏蔽效能（SE）,低频磁屏蔽效能的近似计算 矩形截面,屏蔽材料的磁导率越大，盒厚度t越大，屏蔽效果越好； 屏蔽盒的截面为长方形时，应使其长边平行于磁场方向，而短边垂直于磁场方向。 低频磁屏蔽要求厚度t大，这使屏蔽体既笨重又不经济，所以，要得到良好的屏蔽效能，最好采用多层屏蔽。,20,屏蔽的平面波模型,反射损耗：,电场源,磁场源,屏蔽效能：,吸收损耗：,平面波源,多次反射修正：,实心屏蔽体常用屏蔽方法,双层屏蔽 薄膜屏蔽,21,22,若已知EUT在某干扰源的近场区，设置屏蔽体的时候，屏蔽体位置如何选择？,屏蔽效能（SE=R+A+B），A和B与距离无关，而对于

12、电场源而言R随距离r的增大而以r2而变化，即随距离的变大屏蔽效能变小；而对于磁场源而言R随距离的增大而以r2而变化；即随距离的变大屏蔽效能变大。 因此为了提高屏蔽效能，如果近区为电场源，主要对电场干扰进行屏蔽，屏蔽体应尽量靠近干扰源，为磁场源，主要对磁场干扰进行屏蔽，屏蔽体应尽量靠近工作设备。,23,某干扰源性质已知的工作频率已知,在离该线圈某距离已知处放一屏蔽板，材料和厚度为已知，试求屏蔽板的SE。,答： 1）先求吸收损耗A,2）判断屏蔽体处于哪个场区,多次反射修正因子B（看A的大小） 最后，求解SE SE=A+R+B,电场源,磁场源,平面波源,24,机箱的屏蔽效能除了受屏蔽材料的影响以外，

13、还受什么因素的影响？ 两个方面,孔洞过多、过大，产生严重的泄漏，缝隙不严，产生泄漏。另外，电缆（信号线、电源线）一般没有良好的滤波措施，这些电缆造成机箱泄漏。,25,非实心屏蔽体屏蔽效能的计算公式及各项的表示的意义,影响通风窗口屏蔽效能的因素主要有场源特性、场源频率、屏蔽体至场源的距离、窗口面积、窗口形状、屏蔽体的材料特性和屏蔽体厚度等。 通风窗口的屏蔽效能可表示为： SEAR+B+K1+K2+K3 其中A：吸收损耗； R：反射损耗； B：多次反射损耗； K1：单位面积内孔隙数的修正系数； K2：低频穿透修正系数； K3：邻近窗孔相互耦合的修正系数。,金属板缝隙的电磁泄漏,又窄又深的缝隙泄漏少

14、！,金属板孔隙电磁泄漏,计算屏蔽效能可以分成两部分： 假定屏蔽体是理想封闭金属板，计算金属板的传输系数Tt。选择屏蔽壳体的材料及其厚度。 假定屏蔽体是理想导体板，计算孔隙的传输系数Th。确定屏蔽壳体的结构。,实际屏蔽效果决定于缝隙和孔隙的电磁泄漏，而不是屏蔽材料本身的屏蔽性能。,孔隙的电磁泄漏与孔隙的最大线性尺寸（而非孔隙的面积）、孔隙的数量和骚扰源的波长有密切关系。,相同面积S，缝隙比孔隙的电磁泄漏严重 矩形孔比圆形孔的电磁泄漏严重。,28,什么是截止波导板（蜂窝板），什么场合使用，使用时要注意什么问题？ 由许多截止波导管组成的阵列板。需要较高的屏蔽效能和通风量时使用，使用时要注意蜂窝板与机

15、箱之间要使用电磁密封衬垫安装，或焊接起来。,随着频率的【增加】，孔隙的泄漏越来越严重。 因此，金属网对【微波或超高频】频段不具备屏蔽效能。,29,盖板,截止波导管的设计步骤：,电磁干扰频率在300MHz1GHz范围，请进行波导管的设计，使得屏蔽效能达到60dB。,焊接；环形或矩形压圈；技术上目前的规格一般不适用于百兆赫兹以上频率的屏蔽。,如果设备通风口处需要实现一定的SE，你会考虑怎样的实现方法？,直接在机箱或者屏蔽板体上打孔或单独制作成穿孔的金属板装到屏蔽体的通风处。金属网比优点：不存在丝网交点接触不稳定的缺陷，屏蔽效能叫稳定。在百兆赫兹以上时SE可有显著下降。,金属网和孔隙阵列在百兆赫兹以

16、上SE下降，尤其孔眼尺寸不是远小于屏蔽波长时泄露更严重，因此在甚高频，可以应用截止波导管于设备通风口处，既解决设备的散热通风问题，又具有较高的屏蔽效能。,工作频段宽，即使对微波也有较高的SE；对空气阻力小，风压小有利于通风散热；机械强度高，工作稳定可靠。制作工艺复杂，制作成本较高，不方便同一平面安装,第6章接地技术及其应用,34,35,导体阻抗的频率特性,扁平导体条,仅考虑降低搭接条的电感，长度与宽度比越小越好又短又窄的导体条最好。,电子设备的信号接地方式有（单点接地）、（多点接地）、（混合接地）和(悬浮接地)。其中，若设备工作频率高于10MHz，应采用（多点接地）方式。,多级电路的接地点应选

17、择在（低电平级）电路的输入端。,电气设备的安全接地是为了使设备与大地之间有一条低阻抗电流通路，以保证人身安全，显然，接地电阻越_小_越好。,36,放大器屏蔽盒消除干扰引起的自激振荡方法：将屏蔽盒接至放大器的公共端。,为抑制信号电路收到影响，电缆屏蔽层接地低频情况下采用单点接地的方式，信号源与放大器哪端接地屏蔽体就接到那端的公共端；高频时需要多点或至少两点接地，“宽频段应用时” 用小电容代替杂散电容则形成可应用于“宽频带”的混合接地方式。,抑制屏蔽电路向外的电磁辐射电缆屏蔽层的一端与两端接地,屏蔽体本身不具备磁屏蔽性能，可以使屏蔽体上流过一个电流，与中心导线电流大小相等方向相反，从而产生一个抵消

18、中心导线磁场的磁场。,屏蔽体接地,为了使电缆屏蔽层减小对外界的电磁干扰，具有良好的电磁屏蔽作用，尤其是磁屏蔽作用，如何对电缆屏蔽层进行接地（忽略地阻抗）。给出分析过程并画出电缆屏蔽层的接地的示意图。,1. 隔离变压器,变压器通过磁场传递磁能，没有直接的地回路连接。因此理想变压器能够传递“交变的差模电流”，阻断了共模干扰电流。,提高隔离变压器的抗干扰能力，可以采用初次级绕组间加电屏蔽的方法，电屏蔽要接地，且要接在负载RL的接地端！,地回路的抑制措施,2. 共模扼流圈,3. 光电耦合器,作用：电一光一电转换,4. 平衡差分器件,改进的差分放大电路，接入电阻R用以提高放大器的输入阻抗，以减少地干扰电

19、压UG的影响，但没有增加信号US的输入阻抗。,差分平衡电路有助于减小接地电路干扰的影响。因为差分器件是按照加于电路两输入端的电压差值工作的,第8章滤波技术及其应用,40,吸收式滤波器,吸收式滤波器，又叫“损耗式”滤波器，它是通过对不需要的信号的吸收（损耗），而让有用信号（有用的频率分量）顺利通过，来达到抑制干扰的目的。,吸收式滤波器构成元件,有耗元件,通常使用铁氧体材料,滤波器按工作原理分为（反射式滤波器）和（吸收式滤波），其中一种是由有耗元件如（铁氧体）材料所组成的。,42,三端电容在抑制传导干扰时与普通电容相比有什么优点？ 穿心电容与普通的三端电容相比它有什么优点？,电磁干扰的频率往往很高

20、，因此干扰滤波器的高频特性至关重要，三端电容巧妙地利用一个电极上的两根引线电感构成了T型低通滤波器，而减小了传统电容器中引线电感的不良影响，提高了高频滤波特性，因此三端电容器更适合于干扰滤波。,穿心电容是一种三端电容，但与普通的三端电容相比，由于它直接安装在金属面板上，因此它的接地电感更小，几乎没有引线电感的影响，另外，它的输入输出端被金属板隔离，消除了高频耦合，这两个特点决定了穿心电容具有接近理想电容的滤波效果。,43,什么是共模扼流圈，怎样绕制？ 仅对共模电流有电感作用的扼流圈称为共模扼流圈。共模扼流圈的绕法是使两根导线上的差模电流在磁芯中产生的磁力线方向相反，从而能够相互抵消。当电压较高

21、时，去线和回线要分开绕，以保证足够的绝缘电压。当电压较低时，可以双线并绕。,44,实用电源线滤波器的典型电路结构，及左侧器件的名称及结构、作用及原理。,左侧两个电感构成了共模扼流圈，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。 作用可以抑制电源线上的共模噪声。原理分析：电源线上的干扰可以利用叠加原理对共模和差摸干扰分开考虑。理想的共模扼流圈对L（或N）与E 之间的共模干扰具有抑制作用，而对L 与N 之间存在的差模干扰无电感抑制作用。信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，扼流圈呈现低阻抗。共模噪声电流（包括地环路引起的骚扰电流，也称作纵向电流）流经两个绕组时

22、方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。,45,实用电源线滤波器的典型电路结构中Cx 、Cy的名称与作用；选用时的注意事项。,和为安规电容。 x电容是跨接在电力线两线（L-N）之间的电容，；Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间（L-E，N-E）的电容，一般是成对出现。安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效（电容击穿即短路）后，不会导致电击，不危及人身安全，抑制电源电磁干扰用电容器. 电容对L与N之间的高频的差模干扰具有抑制作用，同时共模电感可能由于磁环材料不均匀及线圈绕线不对称存在差模电感，与CX组成“相线-中线”独立端口间的低通滤波器，抑制电源线上的差模干扰。Y电容对L（或N）与E 之间的共模干扰具有抑制作用，抑制电源线上的共模干扰，保证设备的正常工作。 安规电容选用的时候不能用标称耐压值的普通电容代替，安装时应尽量减小接线长度以减小接线的电感值。,46,进行结构电磁兼容设计时，有一个原则是经过滤波的电源线要尽量远离各种信号电缆。如果电源线与信号电缆靠得很近，信号电缆上的高频信号会耦合到电源线上（特别是已经滤波过的部分），造成电源线上的传导发射超标。,电源线滤波器的安装