要掌握电磁兼容技术

1、杨继深 2002年8月,为什么要掌握电磁兼容技术,因为： 电子电路日益复杂，调试越来越难 电磁兼容标准强制实施 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短,杨继深 2002年8月,实践电磁兼容技术,课程特点： 注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂公式 内容实用，立竿见影 培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析方法、问题解决能力等）,杨继深 2002年8月,课程内容,电磁兼容要求（标准）与试验方法 地线造成的干扰问题与解决方法 电磁屏蔽与搭接 电磁干扰滤波技术 线路板设计 电缆设计 瞬态抑制技术 电磁干扰问题诊断,杨继深 2002年8月,通过学习本课程要达到：,对电磁兼容技术有全面的了解 掌握

2、常见干扰问题的诊断和解决方法 （会自制简单的试验设备） 掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 使产品顺利通过电磁兼容试验 具备进一步学习的能力,杨继深 2002年8月,电磁兼容工程师与技术员,杨继深 2002年8月,杨继深 2002年8月,杨继深 2002年8月,杨继深 2002年8月,第一章,电磁兼容标准与试验,杨继深 2002年8月,电磁干扰现象,开关电源,数字脉冲电路,数字视频设备,220AC,杨继深 2002年8月,为什么要“调”电路,信号畸变,不能达到预期的功能,信号本身失真 反射 损耗,串扰,地线、电源 噪声,外界干扰 （辐射、传导）,电磁兼容设计,信

3、号完整性,杨继深 2002年8月,电磁兼容设计是必须的,杨继深 2002年8月,特殊的电磁兼容问题,电磁信息发射,干扰其它电子设备,被别有用心的人接收，获取信息,杨继深 2002年8月,TEMPEST现象,机密！,机密！,杨继深 2002年8月,保密通信系统中的TEMPEST,终端设备,加密/解密,发送/接收,明文,明文泄漏发射,明文耦合进密文,明文与密文 一同发射,杨继深 2002年8月,常见干扰源,雷电 NEMP,脉冲电路,ESD,无线通信,感性负载通断,直流电机、变频调速器,杨继深 2002年8月,电磁兼容标准,分析环境中的各种电磁干扰,分析设备受电磁干扰的机理,编成电磁兼容标准,保证各

4、类电子设备的正常工作及良好的电磁环境,杨继深 2002年8月,电磁兼容标准的内容,电磁兼容标准,干扰发射,敏 感 度,传 导,辐 射,传 导,辐 射,电源线,信号/控制线,天线端口,电 场,磁 场,电源线/信号线,射频,瞬态,天线端口,电 场,磁 场,静 电放电,杨继深 2002年8月,电磁兼容标准体系,基础标准,电磁兼容标准,通用标准,产品标准,被引用到,被引用到,杨继深 2002年8月,标准编号的识别,杨继深 2002年8月,典型电磁兼容试验项目,辐射发射（电场、磁场） 辐射抗扰度（电场、磁场） 传导发射（射频发射、电源谐波） 传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌） 静电放电（直接、感应）,

5、杨继深 2002年8月,电磁兼容试验场地,电磁发射试验,敏感度或抗扰度试验：,开阔场（民用标准）,屏蔽暗室(半无反射室),可在普通环境中，但是注意对周围设备的影响,杨继深 2002年8月,辐射发射测试,EUT,旋转找最大面,0.8m,1 4m,1、3、10、30 米,屏蔽墙,测试仪,杨继深 2002年8月,开阔场地要求,长 轴 20 米,椭圆区内无金属物体,金 属 地 平 面,短 轴 17.32 米,天线与受试件距离 10 米,不同的天线在14米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值,受试件放在0.8米高的木桌上,杨继深 2002年8月,开阔场实景,杨继深 2002年8月,开阔场实景,杨继

6、深 2002年8月,电磁屏蔽室,杨继深 2002年8月,电磁兼容试验室的结构,带风扇的通风板,主室,辅助室2,辅助室1,可拆卸的滤波板或观察窗,射频测试仪器柜,电源滤波器,屏蔽门刀口结构,杨继深 2002年8月,半无反射室实景,杨继深 2002年8月,测量电磁干扰的天线,杨继深 2002年8月,天线系数,进行电压与场强之间的转换： AF = E / V E = 电场强度，单位V/m V = 天线端口的电压 表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆,杨继深 2002年8月,抗扰度试验,杨继深 2002年8月,抗扰度的其它测试方法,杨继深 2002年8月,

7、磁场发射测试,杨继深 2002年8月,磁场敏感度试验,杨继深 2002年8月,传导发射测试,杨继深 2002年8月,LISN或AMN,杨继深 2002年8月,LISN的电路,射频输出 射频输出,注意瞬态高压损坏仪器,杨继深 2002年8月,浪涌（模拟雷电干扰）试验波形,杨继深 2002年8月,浪涌试验装置,杨继深 2002年8月,浪涌试验内容,杨继深 2002年8月,电快速脉冲（EFT或FTB）试验波形,杨继深 2002年8月,干扰注入方式,电源,脉冲输入,受试件,电源线注入,信号线注入,耦合钳，或在电缆上绕金属箔， 长度1米，产生大约100pf电容,杨继深 2002年8月,电快脉冲试验,杨继

8、深 2002年8月,静电放电,放电电流 I,杨继深 2002年8月,静电枪电原理路,人体模型电路,接地端,放电端,放电开关,放电枪核心,杨继深 2002年8月,静电放电试验装置,水平耦合板 1.60.8m,EUT绝缘垫,垂直耦合板 500mm正方形，距EUT100mm,直接对EUT放电,垂直板间接放电,绝缘桌,参考地板 1m2 边沿比耦合板外延 500mm,耦合板通过470k电阻接地,对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，EUT放在100mm厚的绝缘板上,水平板间接放电,杨继深 2002年8月,电源谐波,交流输入,V,输入电压,输入电流,1 3 5 7 9 11 13,输入电流谐波,V,杨继深

9、 2002年8月,非线性电流,杨继深 2002年8月,谐波限制,杨继深 2002年8月,电源谐波测量,杨继深 2002年8月,谐波测量仪,杨继深 2002年8月,第二章,预备知识与基本概念,杨继深 2002年8月,天线,接收天线： 将天线上的电磁波变成端口上的电压 辐射天线： 将端口上的电压变成电磁波,V,V,杨继深 2002年8月,天线的应用,杨继深 2002年8月,基本天线结构,环天线 偶极天线 单极天线,V,V,V,杨继深 2002年8月,关于天线的基本术语,天线系数： AF = E / V 增益： 天线的方向性： 天线的带宽： 天线的辐射图 天线极化方向,杨继深 2002年8月,小环天

10、线辐射的计算,小环天线： 周长远小于电流波长，电流均匀分布 尺寸远小于波长，和观测距离 环天线在自由空间,对计算公式用两个条件化简：/2D 1，或 D /2 /2D 1，或 D /2,用MAXWELL方程得到辐射场的表示式,杨继深 2002年8月,环天线产生的辐射,近场区内（ D /2 ）: H = IA / (4D3) A/m E = Z0IA / (2D2) V/m 远场区内（D /2） : H = IA / ( 2D) A/m E = Z0 IA / ( 2D) V/m,D,杨继深 2002年8月,导线的辐射,近场区内: H = I L / (4D2) A/m E = Z0I L / (

11、8 2 D3) V/m 远场区内: H = I L / (2 D) A/m E = Z0 I L / (2 D) V/m,D,杨继深 2002年8月,波阻抗的概念,波阻抗,377,/ 2,到观测点距离 r,E/H,ZW = Z0（2D/）,ZW = Z0 = 377,ZW = Z0（/2D),杨继深 2002年8月,电磁兼容设计消除寄生天线,电磁干扰,传导性,辐射性,地线,信号线,磁场,电场,环天线,杆天线,杨继深 2002年8月,寄生天线,偶极天线：只要两个体之间存在电位差，就 构成了偶极天线。 环天线：只要存在电流环路，就形成了一个 环天线。,杨继深 2002年8月,常见等效偶极(单极)天

12、线,机箱,接地线,PCB,VG,主板,电缆,子板,笔记本,PCB电缆,没接地的散热片,杨继深 2002年8月,常见环天线,杨继深 2002年8月,用天线的概念处理问题,1 用天线的概念看待设备中的导体,发现隐蔽的天线 2 尽量消除这些具有天线性能的结构 3 不能消除时，控制天线的辐射 减小环天线的面积 减小两个导体之间的射频电压,杨继深 2002年8月,分贝(dB) 的概念,分贝的定义：分贝数 10lg,P2,P1,P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：,电压增益的分贝数 20lg,V2,V1,电流增益的分贝数 20lg,I2,I1,杨继深 2002年8月,用分贝表示的物理量,

13、电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V = 0dBV） 则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，,电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA,场强：用1V/m、1V/m 为参考，则：dBV/m、dBV/m 等，,功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，,杨继深 2002年8月,“分贝”仅表示相对概念,99,1,0.1,SE = 20lg(100/1.1) 40dB,99,1,10,SE = ?,如果把绿色辐射体去掉，屏蔽体的屏蔽效能是多少？,杨继深 2002年8月,频域分析,时域波形,频谱分量,付立叶级数(周期),付立叶变换(非周期),EMC分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素。,示波器观察,频谱分析仪观察,杨继深 2002年8月,频谱分析仪,幅度,频率,扫描速率（时间）,分辨带宽,频率范围,杨继深 2002年8月,脉冲信