电磁兼容设计系列(一)
随着电子产品向着小型化、数字化、集成化、综合化、高速化、高频化以及网络化的方向快速发展，电磁兼容问题变得越来突出，已成为制约电子产品功能实现的重要原因。因此如何有效地进行电磁兼容设计及整改已成为了当前研
究的热点。
下面先从电磁兼容的概念进行介绍。国家军用标准GJB72-85：《电磁干扰和电磁兼容性名词术语》中电磁兼容性的定义为：“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许
的降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备（分系统、系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级”。
因此，满足电磁兼容性，不仅要求设备（分系统、系统）能按设计要求完成其功能，而且还要满足不产生超过规定限度的电磁发射要求，同时还要有一定的抗干扰能力。其中电磁兼容中的“发射”既包含传导发射，也包含辐射发射。辐射发射是指通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量[1]；传导发射是指沿电源线、控制线或信号线传输的电磁能量[1]。此外还涉及到与抗干扰能力相关的电磁兼容术语“电磁敏感性”，其是指当存在电磁骚扰的情况下，设备（分系统、
系统）不能避免性能降低的能力。实际上，电磁敏感性反映的是设备（分系统、系统）抗干扰的能力，敏感性越高，则抗扰能力越低，设备（分系统、系统）在电磁骚扰下就越容易导致或遭受不允许的降级。
按照电磁兼容研究对象可以分为：环境级、复杂系统级、设备（分系统级、系统）级、电路级、元器件级电磁兼容。需要注意的是“系统”与“分系统”的概念是相对的，因为在“系统”的定义中若排除操作人员，那么同一物理系统在某一环境中可能被认为是“分系统”，而在另一环境中也可能被认为是“系统”,例如车载通信系统可以被认为是电子战系统的分系统，然而当其单独执行通信任务时可以被认为是相对独立的系统[1]。基本概念了解之后，下面介绍电子系统的电磁兼容产生条件。一般地，电磁干扰源发出的电磁干扰能量，通过耦合通道传输至敏感系统，导致敏感系统出现响应，我们称这一作用过程及其效果称为电磁干扰效应。如果电磁干扰效应表现为敏感系统发生有限度的功能降级，就产生了电磁兼容性问题。不论复杂系统还是简单电路，任何一个电磁兼容问题的产生必须具备三个基本条件：首先应该具有电磁干扰源，即要有产生电磁能量的物体或现象，如有开关动作的继电器、汽车的点火系统、大功率雷达、雷电放电等；其次还要有传输干扰能量的路径或通道；第三有被干扰对象即敏感设备功能的有限度降级。对于任何电子系统，既可能是
干扰源，又可能是敏感设备。因此，在电磁兼容性设计中，通常会对电子系统对外电磁发射和电磁敏感性提出具体的
电磁兼容技术要求。
为了衡量电子产品的电磁兼容性，各个国家及相关国际组织都出台了大量的电磁兼容标准。即通过制定电子兼容技术标准来控制电气电子产品无用电磁发射的限值及相
应的测量方法，以及统一模拟来自自然界或工业中的电磁干扰源的试验波形、参数来考核电气电子产品的敏感性。但是如何有效控制电子产品的电磁兼容性，满足电磁兼容标准就成为了现实需求。
随着计算机技术的发展，利用虚拟仿真技术进行电磁兼容设计及整改成为了可能。因此如何建立电子系统的电磁兼容等效模型用于电子系统的电磁兼容设计与整改就成
了实现电磁兼容预测、评估以及量化设计的关键技术，同时也是未来电磁兼容设计的发展趋势！[1] 路宏敏编著. 《工程电磁兼容》[M]西安电子科技大学出版社135编辑器张卫东：北京航空航天大学博士，主要研究方向电磁兼容建模技术和天线设计等。曾在上海某所从事总体论证工作。
常见电磁兼容和电性能检测检测项目 广电计量杜亚俊 电磁兼容和电性能检测综述 (1) 汽车整车及零部件 (1) 汽车整车 (2) 汽车电子部件 (2) 航空机载 (3) 轨道交通 (4) 国防军工 (5) 电磁 (7) 无线通信与通信基站干扰排查 (8) 无线通信产品 (9) 其他电子设备 (12) 多国认证 (14) 产品电磁兼容设计整改服务 (16) 研发设计服务 (16) 失效分析与整改调试服务 (16) 技术培训服务 (17)
电磁兼容和电性能检测综述 广电计量在广州、武汉、北京、无锡检测基地建有电磁兼容实验室，并与各 地电磁兼容检测机构和实验室达成战略合作，为各大企业解决电磁兼容与电 磁辐射影响的各类安全问题。下设技术研究院所属的电磁兼容研究所为客户 提供电磁兼容设计、标准建立以及科研项目验收等服务。 服务类型： ●汽车整车及零部件 ●航空机载 ●轨道交通 ●电力设备 ●医疗用电子设备 ●国防军工 ●电磁 ●无线通信及其他电子设备 ●船载电子设备 汽车整车及零部件 广电计量汽车电磁兼容检测能力获日产、神龙、江淮、吉利、宇通等整车厂认可，完全满足民品汽车整车及零部件电磁兼容检测领域有关国际、国家和行业标准，以及各车厂标准，汽车电子电磁兼容检测技术能力处于行业领先水平。 审核认可： 日产认可实验室 神龙认可实验室 江铃认可实验室 广汽认可实验室 一汽轿车认可实验室
E8/E9/E11认可实验室 北汽认可实验室 众泰认可实验室 …… 汽车整车 所有乘用车、商用车、货车及挂车 ■检测项目■检测标准 整车对外电磁辐射GB14023/CISPR 12 整车对内辐射GB18655/CISPR 25 整车辐射抗干扰ISO 11451-2 整车大电流（BCI）ISO 11451-4 整车静电放电（ESD）GB/T 19951/ISO 10605 汽车电子部件 汽车电子控制装置：包括动力总成控制、底盘和车身电子控制、舒适和防盗系统等。 车载汽车电子装置：包括汽车信息系统(车载电脑)、车灯、汽车胎压监测系统、导航系统、汽车视听娱乐系统、车载通信系统、车载网络、倒车影像后视系统、车载领航员后视摄像头等。 新能源高压部件：包括高压电池包、DC/DC转换器、充电机、高压空调等。 ■检测项目■检测标准 CE传导骚扰中国标准GB系列、QC/T系列 RE辐射骚扰国际标准ISO系列 低频磁场骚扰测试欧盟标准ECER10 BCI 大电流注入美国SAE J系列 RI电波暗室法辐射抗扰度NISSAN尼桑28401NDS02 瞬态抗扰度低频磁场抗扰度BMW宝马Gs95002
???!????????? 2/2!????????? 当代以半导体工业为基础和支柱的微电子技术，它的迅速发展和应用已渗透到社会生活的各个领域，特别是通信领域近期发展之快和变化之大往往超出人们的预料。最为明显的几个特征是从全球移动卫星系统到无线局域网的出现，无线技术正向通信的各个方面渗透，Internet和www网络继续保持指数的增长势头，并产生对高速公众数据网的强烈需求。但是广泛应用上述微电子技术的设备，它的安全性、可靠性和电磁兼容性实在令人担忧，因为上述超大规模集成电路和公众数据网络的不断发展，导致了对人为或自然的过电压或过电流的冲击更加敏感到几乎成指数增长的趋势，可以说是目前人类享受高科技给人类带来的各种效益，是同人类百年来为之奋斗的电磁兼容事业密不可分。因此，联合国确定电磁污染是继环境中的空气、水质、噪声等污染之后的第四大环境污染。 本章所指的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility——EMC）对于设备或系统的性能指标来说，应为“电磁兼容性”。但作为一门学科来说，应为“电磁兼容”。 它的确切定义按国家军用标准GJB——85《电磁干扰和电磁兼容性名词术语》为：“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备（分系统、系统），因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。” 所以电磁兼容是研究在有限的空间、时间和频谱资源等条件下，各种用电设备（广义的还包括生物体）可以共存，并不致引起降级的一门科学。电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境下能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。它有以下三方面的含意。 1)电磁环境应是给定的或预期的。 2)设备、分系统或系统不应产生超过标准或规范所规定的电磁骚扰发射（EMI）限值的要求电磁骚扰发射就是从骚扰源向外发出电磁骚扰能量的现象，它是引起电磁骚扰的原因。 3)设备、分系统或系统应满足标准或规范所规定的电磁敏感性（EMS）限值或抗扰度（immu-nity）；其中电磁敏感性为在存在电磁骚扰的情况下，设备、分系统或系统暴露在电磁辐射下所呈现不希望有的响应程度；抗扰度为设备、分系统或系统抗电磁骚扰的能力。 2/2/2?????? 由电磁骚扰源发射的电磁能量，经过耦合途径传输到敏感设备，这个过程称为电磁干扰效应。因此形成电磁干扰后果必须具备三个基本要素： 1)电磁骚扰源：任何形式的自然或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降级或失效，即称为电磁骚扰源。 2)耦合途径：即传输骚扰的通路或媒介。 3)敏感设备（Victim）：是指当受到电磁骚扰源所发出的电磁能量的作用时，会受到伤害的人或其它生物，以及会发生电磁危害，导致性能降级或失效的器件、设备、分系统或系统。许多器件、设备、分系统或系统既是电磁骚扰源又是敏感设备。 为了实现电磁兼容，必须从上面三个基本要素出发， 电磁兼容原理和抑制技术(一) 区健昌
设计早期对电磁兼容性(EMC)问题的考虑 随着产品复杂性和密集度的提高以及设计周期的不断缩短，在设计周期的后期解决电磁兼容性（EMC）问题变得越来越不切合实际。在较高的频率下，你通常用来计算EMC的经验法则不再适用，而且你还可能容易误用这些经验法则。结果，70%～90%的新设计都没有通过第一次EMC测试，从而使后期重设计成本很高，如果制造商延误产品发货日期，损失的销售费用就更大。为了以低得多的成本确定并解决问题，设计师应该考虑在设计过程中及早采用协作式的、基于概念分析的EMC仿真。 较高的时钟速率会加大满足电磁兼容性需求的难度。在千兆赫兹领域，机壳谐振次数增加会增强电磁辐射，使得孔径和缝隙都成了问题；专用集成电路（ASIC）散热片也会加大电磁辐射。此外，管理机构正在制定规章来保证越来越高的频率下的顺应性。再则，当工程师打算把辐射器设计到系统中时，对集成无线功能（如Wi-Fi、蓝牙、WiMax、UWB）这一趋势提出了进一步的挑战。 传统的电磁兼容设计方法 正常情况下，电气硬件设计人员和机械设计人员在考虑电磁兼容问题时各自为政，彼此之间根本不沟通或很少沟通。他们在设计期间经常使用经验法则，希望这些法则足以满足其设计的器件要求。在设计达到较高频率从而在测试中导致失败时，这些电磁兼容设计规则有不少变得陈旧过时。 在设计阶段之后，设计师制造原型并对其进行电磁兼容性测试。当设计中考虑电磁兼容性太晚时，这一过程往往会出现种种EMC问题。
对设计进行昂贵的修复通常是唯一可行的选择。当设计从系统概念设计转入具体设计再到验证阶段时，设计修改常常会增加一个数量级以上。所以，对设计作出一次修改，在概念设计阶段只耗费100美元，到了测试阶段可能要耗费几十万美元以上，更不用提对面市时间的负面影响了。 电磁兼容仿真的挑战 为了在实验室中一次通过电磁兼容性测试并保证在预算内按时交货，把电磁兼容设计作为产品生产周期不可分割的一部分是非常必要的。设计师可借助麦克斯韦（Maxwell）方程的3D解法就能达到这一目的。麦克斯韦方程是对电磁相互作用的简明数学表达。但是，电磁兼容仿真是计算电磁学的其它领域中并不常见的难题。 典型的EMC问题与机壳有关，而机壳对EMC影响要比对EMC性能十分重要的插槽、孔和缆线等要大。精确建模要求模型包含大大小小的细节。这一要求导致很大的纵横比（最大特征尺寸与最小特征尺寸之比），从而又要求用精细栅格来解析最精细的细节。压缩模型技术可使您在仿真中包含大大小小的结构，而无需过多的仿真次数。 另一个难题是你必须在一个很宽的频率范围内完成EMC的特性化。在每一采样频率下计算电磁场所需的时间可能是令人望而却步的。诸如传输线方法（TLM）等的时域方法可在时域内采用宽带激励来计算电磁场，从而能在一个仿真过程中得出整个频段的数据。空间被划分为在正交传输线交点处建模的单元。电压脉冲是在每一单元被发射和散射。你可以每隔一定的时间，根据传输线上的电压和电流计算出电场和磁场。
电磁兼容原理与设计试题 （总分100分，时间120分钟） 1. 区别电磁骚扰和电磁干扰两个术语的不同。（10分） 答：电磁噪声（骚扰）：（强调原因和过程）任何可能引起设备或系统性能下降的包磁现象——强调任何可能的电磁危害现象原因。 电磁干扰：（强调的是结果）。 2. EMI 、EMS 和EMC 分别指什么，有何区别？（5分） 答：Electromagnetic Interference ，EMI ，电磁干扰。 Electromagnetic Susceptibility,EMS ，电磁敏感性。 Electromagnetic Compatibility ，EMC ，电磁兼容。 电气和电子设备在正常运行的同时，也往外发射有用或无用的电磁能量，这些能量会影响其它设备的正常工作，这就是电磁干扰。 对电磁干扰进行分析、设计和验证测试的学科领域就是电磁兼容。 电磁敏感性是指设备、器件或系统因电磁干扰可能导致工作性能下降的特性。 3.电磁干扰三要素是什么？(5分) 答：电磁干扰三要素是干扰源、耦合通道、敏感设备。 4.功率信号发生器XG26，最小输出功率10-8mW ，请换算成dB （mW ）。（5分） 5. 已知V=1mV ，求：dBmV V 、V dB V 。（5分） 答：（1mV ）dBmV=20lg (1mV/1V*10-3 )=20(lg1+3)=20*0+60=60 dBmV （1mV ）dBuV=20lg(1mV/1V*10-6)= 20(lg1+6)= 20*0+120=120 dBuV 6. 术语解释：静电放电（5分） 答：静电放电是指不同静电电位的物体靠近或直接接触是发出的电荷转移 7. 什么是传导耦合？（5分） 答：传道耦合是指电磁干扰能量从干扰源沿金属导体传播至被干扰对象（敏感设备） 8.电磁屏蔽的作用原理是什么？ （10分） 答：电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。 电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽(10kHz ~ 40GHz)。 在频率较低（近场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的大小有很大差别。 高电压小电流骚扰源以电场为主（电准稳态场－忽略了感应电压），磁场骚扰较小（有时可忽略）。
华为技术有限公司企业技术规范 DKBA0.400.0022 REV.3.0 电磁兼容性结构设计规范 2003-11-30发布2003-11-30实施 华为技术有限公司
内部公开 前言 本规范于1999年12月25日首次发布。 本规范于2001年7月30日第一次修订。 本规范于2003年10月30日第二次修订。 本规范起草单位：华为技术有限公司结构造型设计部 本规范授予解释单位：华为技术有限公司结构造型设计部本 华为机密，未经许可不得扩散 第1页，共1页
内部公开 目录 1 范围 ... ....................................................................................................................................................... ..4 2 引用标准 ... . (4) 3 术语 ... ....................................................................................................................................................... ..4 4 电磁兼容基本概念... (5) 4.1 电磁兼容定义 ... .............................................................................................................................. ..5 4.2 电磁兼容三要素 ... ........................................................................................................................... .5 4.3 通讯产品电磁兼容一般要求 ... ..................................................................................................... ..6 5 电磁屏蔽基本理论... (7) 5.1 屏蔽效能 ... ....................................................................................................................................... .7 5.2 屏蔽体的缺陷 ... .............................................................................................................................. ..7 5.2.1缝隙屏蔽 ... (7) 5.2.2开孔屏蔽 ... (8) 5.2.3电缆穿透 ... . (10) 6 屏蔽设计 ... .. (12) 6.1 结构屏蔽效能 ... .......................................................................................................................... (12) 6.2 屏蔽方案与成本 ... ....................................................................................................................... ..12 6.3 缝隙屏蔽设计 ... .......................................................................................................................... (13) 6.3.1紧固点连接缝隙 ... . (13) A. 减小缝隙的最大尺寸 ... ........................................................................................................................... .. 13 B. 增加缝隙深度 ... ........................................................................................................................................ .. 14 C. 紧固点间距 ... ........................................................................................................................................... (15) 6.3.2安装屏蔽材料 ... ....................................................................................................................... ..17 6.3.3屏蔽材料的选用 ... . (18) A. 常用屏蔽材料................................................................... .. 18 B. 常用屏蔽材料性能参数 ... ........................................................................................................................ . 24 6.4 开孔屏蔽设计 ... .......................................................................................................................... (25) 6.4.1通风孔屏蔽 ... .......................................................................................................................... (25) 6.4.2局部开孔屏蔽 ... ....................................................................................................................... ..26 6.5 塑胶件屏蔽 ... . (27) 6.6 单板局部屏蔽 ... .......................................................................................................................... (28) 6.6.1盒体式屏蔽盒 ... ....................................................................................................................... ..28
汽车电子系统的电磁兼容设计 1引言电磁兼容性（EMC，Electro-MagneTIc CompaTIbility）是指电器电子产品能在电磁环境中正常工作，并不对该环境中其它产品产生过量的电磁干扰（EMI，Electro- MagneTIc Interference）。这就包含着2方面要求，其一是要求产品对外界的电磁干扰有一定的承受能力；其二是要求产品在正常运转过程中，该产品对周围环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度。汽车电器的电磁兼容性就是指在汽车及其周围空间中，在运行时间内，在可用的频谱资源条件下，汽车本身以及周围的用电设备可以共存，不致引起降级。ABS防抱死制动系统，发动机燃油点火电子控制系统，GPS全球定位系统等电子设备的正常可靠工作都必须重视对电磁兼容技术的设计和研究，可以从传统的汽车电器（诸如起动机、刮水电动机、闪光器、空调启动器、燃油泵等）入手进行探讨，交流发电机电缆的连接和间歇切断也是产生较大功率电磁辐射的干扰源，只是其它设备对其工作可靠性的影响较那些小功率高频段的电子设备为小。现在，交流发电机的调节器与电子点火系统一样，已经设计成集成模块化结构，同样面临抗干扰的问题。 2汽车电磁兼容性简介随着汽车电子产品数量的增加和复杂电子模块在整个车辆中分布的增加，工程师面临日益严峻的电磁兼容性设计挑战，问题主要存在于三个方面： 如何把电磁易感性(EMS)降低到最小？以保护电子产品免受其它电子系统(如移动电话、GPS或信息娱乐系统)的有害电磁辐射的影响。 如何保护电子产品免受恶劣汽车环境的影响？包括电源电压大的瞬间变化、重负载或感性负载(如车灯和启动机)引起的干扰。 如何将可能对其它汽车电子电路产生影响的EME控制为最小？ 随着系统电压、车载电子设备数量以及频率的增加，这些问题将更加具有挑战性。此外，许多电子模块将与廉价的、线性度较低、偏移较大的低功率传感器接口，这些传感器工作在小信号状态，电磁干扰对它们工作状态的影响可能是灾难性的。 随着现代汽车中电子设备的增加，越来越要求进行良好的设计以确保符合电磁兼容标准的要求。与此同时，随着集成度的提高，汽车设计工程师需要系统级芯片ASIC和ASSP方
电磁兼容作业 电磁兼容标准与测试 班级：电气工程及其自动化0703班 姓名：贾震 学号：070301091
电磁兼容标准及测试 一．概述 随着科学技术的发展，特别是微电子、信息、通讯等高科技的迅速进步与发展，对电磁骚扰的控制与防护提出了繁多而又复杂的问题。在世界各国，特别是欧洲的一些先进国家，经过几十年对电磁干扰和抗干扰等问题的研究和控制，已将这些技术研究形成了一门新兴的学科——电磁兼容（Electromagnetic Compatibility）。 电磁兼容就是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（分系统，系统、广义的还包括生物体），可以共存并不致引起降级的一门科学，国家标准GB/T 4365-1995《电磁兼容术语》对电磁兼容所下的定义为：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。就是说在规定的电磁环境中，任何设备、系统都不因受电磁干扰而降低工作性能，并且其本身所发射的电磁能量也不大于规定的极限值，以免影响其它设备或系统的正常工作，从而达到互不干扰而共存的目地。 国际无线电干扰特别委员会（法文缩写是CISPR）是国际电工委员会（IEC）的一个特别委员会，它成立于1934年，是最早开始系统地对电磁兼容进行研究的国际性的标准化组织。该委员会成立的初衷主要是保护广播、通讯不受电磁干扰的影响。围绕这方面的问题，对车辆、
家电、电动工具、工科医射频设备、高压架空线路等提出了一系列骚扰限值（包括射频辐射和传导两方面,工作频率多在9kHz～18GHz）和测试方法的标准。近几年来随着它的业务范围不断扩大，也开展了一些抗扰度标准的研究。它更主要的重点还是研究电磁骚扰限值及其测量方法。 二、电磁兼容标准 早在一九三四年国际电工委员会就成立了无线电干扰特别委员会简称CISPR，专门研究无线电干扰问题，制定有关标准，旨在保护广播接收效果。当初只有少数国家参加该委员会，如比利时、法国、荷兰和英国等。经过多年的发展人们对电磁兼容的认识发生了深刻的变化，1989年欧洲共同体委员会颁发了89/336/EEC指令，明确规定，自1996年1月1日起，所有电子、电器产品须经过EMC性能的认证，否则将禁止其在欧共体市场销售。此举在世界范围内引起较大反响，EMC已成影响国际贸易的一项重要指标。随着技术的发展CISPR工作范围也由当初保护广播接收业务扩展到涉及保护无线电接收的所有业务。国际电工委员会IEC有两个专们从事电磁兼容标准化工作的技术委员会：一个就是CISPR成立于1934年；另一个是电磁兼容委员会TC77，成立于1981年。CISPR最初关心的主要是广播接收频段的无线电骚扰问题，之后在EMC标准化工作方面进行了不懈的努力。 CISPR已基本上将工业和民用产品的EMC考虑在其标准中。CISPR 还起草了通用射频骚扰限额值国际标准草案，这样，对那些新开发的以及暂时还不能与现有CISPR产品标准相对应的产品，可以用射频骚扰
第一章电磁兼容性原理与设计 1.电磁兼容性的基本概念 电磁兼容性是一个新概念，它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性。 1. 1电磁兼容性的概念 A、电磁噪声与电磁干扰 电磁噪声是指不带任何信息，即与任何信号都无关的一种电磁现象。 在射频频段内的电磁噪声，称为无线电噪声。 由机电或其他人为装置产生的电磁现象，称为人为噪声。 来源于自然现象的电磁噪声，称为自然噪声。 电磁干扰则是指任何能中断、阻碍，降低或限制通信电子设备有效性能的电磁能量。 由大气无线电噪声引起的，称为天线干扰。 由银河系的电磁辐射引起的，称为宇宙干扰。 由输电线、电网以及各种电子和电气设备工作时引起的，称为工业干扰。 B、电磁兼容 电磁兼容性是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力。它是电子、电气设备或系统的一种重要的技术性能。其包括两方面的含义： ①设备或系统应具有抵抗给定电磁干扰的能力，并且有一定的安全余量。 ②设备或系统不产生超过规定限度的电磁干扰。 从电磁兼容性的观点出发，电子设备或系统可分为兼容、不兼容和临界状态三种状态：IM=Pi-Ps(dB) 式中：IM -------电磁干扰余量 Pi-------干扰电平 Ps-------敏感度门限电平 当Pi>Ps即干扰电平高于敏感度门限电平时,IM>0， 表示有潜在干扰，设备或系统处于不兼容状态 当Pi 电磁兼容设计及其应用 摘要：以实际工程中常遇到的电磁兼容问题为背景，简要地介绍了有关电磁干扰及有关抗干扰措施方面的内容。通过对接地方法、屏蔽思想和滤波手段的详细论述和独到见解，提出了系统电磁兼容的设计思想以及解决方法，并对实际工作中常见的干扰、滤波及接地等电磁兼容现象给出相应分析与解决建议。 关键词：电磁兼容；抗干扰措施；滤波手段；屏蔽；接地方法 0 引言 电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，联接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题日显重要。 1 基本概念和术语 1．1 电磁兼容性定义 所谓电磁兼容性(EMC)是指电子线路、系统相互不影响，在电磁方面相互兼容的状态。IEEE C63．12-1987规定的电磁兼容性是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰”。 1．2 电磁干扰三要素 一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式： 式中：G为噪声源强度；C为噪声通过某种途径传到受干扰处的耦合因素；I为受干扰设备的敏感程度。 G，C，I这三者构成电磁干扰三要素。电磁干扰抑制技术就是围绕这三要素所采取的各种措施，归纳起来就是：抑制电磁干扰源。切断电磁干扰耦合途径；降低电磁敏感装置的敏感性。 1．3 地线的阻抗与地环流 1．3．1 地线的阻抗 电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗，而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗，这个阻抗主要是由导线的电感引起的。如果将10 Hz时的阻抗近似认为是直流电阻，当频率达到10 MHz时，它的阻抗是直流电阻的1 000～100 000倍。因此对于射频电流，当电流流过地线时，电压降是很大的。为了减小交流阻抗，一个有效的办法是多根导线并联，以减少和地线之间的电感。当两根导线并联时，其总电感L为： 式中：L1是单根导线的电感；M是两根导线之间的互感。 1．3．2 地环流 由于地线阻抗的存在，当电流流过地线时，就会在地线上产生电压。这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的，因此成为地环路干扰，如图1所示。 电磁兼容EMC设计及测试技巧 摘要：针对当前严峻的电磁环境，分析了电磁干扰的来源，通过产品开发流程的分解，融入电磁兼容设计，从原理图设计、PCB设计、元器件选型、系统布线、系统接地等方面逐步分析，总结概括电磁兼容设计要点，最后，介绍了电磁兼容测试的相关内容。 当前，日益恶化的电磁环境，使我们逐渐关注设备的工作环境，日益关注电磁环境对电子设备的影响，从设计开始，融入电磁兼容设计，使电子设备更可靠的工作。 电磁兼容设计主要包含浪涌（冲击）抗扰度、振铃波浪涌抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度、工频电源谐波抗扰度、静电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、传导骚扰、辐射骚扰、射频场感应的传导抗扰度等相关设计。 电磁干扰的主要形式 电磁干扰主要是通过传导和辐射方式进入系统，影响系统工作，其他的方式还有共阻抗耦合和感应耦合。 传导：传导耦合即通过导电媒质将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上,属频率较低的部分(低于 30MHz)。在我们的产品中传导耦合的途径通常包括电源线、信号线、互连线、接地导体等。 辐射：通过空间将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上，属频率较高的部分(高于30MHz)。辐射的途径通过空间传递，在我们电路中引入和产生的辐射干扰主要是各种导线形成的天线效应。 共阻抗耦合：当两个以上不同电路的电流流过公共阻抗时出现的相互干扰。在电源线和接地导体上传导的骚扰电流，多以这种方式引入到敏感电路。 感应耦合：通过互感原理，将在一条回路里传输的电信号，感应到另一条回路对其造成干扰。分为电感应和磁感应两种。 对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策：传导采取滤波（如我们设计中每个IC的片头电容就是起滤波作用），辐射干扰采用减少天线效应（如信号贴近地线走）、屏蔽和接地等措施，就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力，也可以有效的降低对外界的电磁干扰。 电磁兼容设计 对于一个新项目的研发设计过程，电磁兼容设计需要贯穿整个过程，在设计中考虑到电磁兼容方面的设计，才不致于返工，避免重复研发，可以缩短整个产品的上市时间，提高企业的效益。 一个项目从研发到投向市场需要经过需求分析、项目立项、项目概要设计、项目详细设计、样品试制、功能测试、电磁兼容测试、项目投产、投向市场等几个阶段。 在需求分析阶段，要进行产品市场分析、现场调研，挖掘对项目有用信息，整合项目发展前景，详细整理项目产品工作环境，实地考察安装位置，是否对安装有所限制空间，工作环境是否特殊，是否有腐蚀、潮湿、高温等，周围设备的工作情况，是否有恶劣的电磁环境，是否受限与其他设备，产品的研制成功能否大大提高生产效率，或者能否给人们的生活或工作环境带来很大的方便，操作使用方式能否容易被人们所 方舱医院系统中的电磁兼容设计 Design of Electromagnetic Compatibility in the Shelter Hospital System 黄鹏，刘志国，祁建城 (军事医学科学院卫生装备研究所，天津，300161) 摘要:目的：对方舱医院系统进行了一系列的电磁兼容设计，用于对抗未来复杂电磁环境下的电磁干扰问题。方法：采取系统布局分开放置干扰源与敏感设备，设置屏蔽空间隔离不同设备，利用良好接地保护敏感设备，使用滤波技术去除骚扰信号等措施，为方舱医院系统的电磁兼容提出了设计思想和解决方法。结果：通过电磁兼容仿真和试验检测，该方舱医院系统基本消除了由电磁干扰所引起各分系统或设备的故障及不容许的响应，达到了系统的电磁兼容。结论：该方舱医院系统的电磁兼容设计方案，可满足野战条件下应急医疗救治机构电磁安全防护的需要。 关键词：方舱医院, 电磁兼容, 电磁干扰, 系统布局, 屏蔽 Abstract:Objective: On the shelter hospital system conducted a series of electromagnetic compatibility (EMC) design, used against the electromagnetic interference (EMI) under complicated electromagnetic environment problem in the future. Methods: For the shelter hospital system of EMC design ideas and solutions methods are put forward, such as take the system layout placed separate sources of interference and sensitive equipment, set up the shield spatial segregation of different devices, apply a good grounding to protect sensitive equipment, use filtering techniques to remove the disturbance signal and other measures. Results: Through the EMC simulation and experimental testing, the impermissible response and faults of each system or equipment caused by the electromagnetism interference are eliminated，to achieve the EMC of the system. Conclusion: The application of shelter hospital system EMC design, can satisfy the electromagnetic field under the condition of emergency medical treatment institution security needs. Key words:shelter hospital, EMC, EMI, system layout, shield 1 引言 未来信息化战争，将是一场争夺电磁空间的战争，能否取得制电磁权将成为战争胜负的关键。由于电子信息设备的使用不断加大，战场空间中的电磁信号非常密集，使得战场电磁 24】减小电力系统中的谐波，基本方法有两类：1.对系统设备和用电装置本身进行改造，使其不产生或者少量产生谐波2.装设谐波补偿装置来补偿谐波，包括 无源电力滤波器与有源电力滤波器的特点适用范围 1、无源电力滤波器——是一种传统的滤波方式，它利用电感、电容的串并谐振对某一频率或一定频率范围呈现较低的阻抗，将其与电网并联，可吸收电网中的谐振频率的谐波电流。具有结构简单、有功消耗低的优点，但体积庞大、滤波效果差。 2、有源电力滤波器——它由电力电子器件构成，是一种动态抑制谐波、补偿无功的电力电子装置，能对大小和频率变化的谐波以及变化的无功进行动态补偿。有源电力滤波器的谐波补偿效果显著，但成本较高、容量有限。 1、电磁干扰的危害主要体现在两个方面：a.电气、电子设备的相互影响；b.电磁污染对人体的影响 2、电磁兼容设计方法： a.问题解决法。问题解决法是先研制设备，然后针对调试中出现的电磁干扰的问题，采用各种电磁干扰抑制技术加以解决。 b.规范法。规范法是按颁布的电磁兼容性标准和规范进行设备或系统的设计制造。 c.系统法。系统法是利用计算机软件对某一特定系统的设计方案进行电磁兼容性分析和预测。 3、电磁干扰的三要素 1、形成电磁干扰的三个基本条件：骚扰源，对骚扰敏感的接收单元，把能量从骚扰源耦合到接收单元的传输通道，称为电磁干扰三要素。 骚扰源——耦合通道——敏感单元 2、电路受干扰的程度可用公式描述I WC S S 为电路受干扰的程度；W 为骚扰源的强度；C 为骚扰源通过某种路径到达被干扰处的耦合因素；I 为被干扰电路的抗干扰性能。 4、 屏蔽技术是利用屏蔽体阻断或减少电磁能量在空间传播的一种技术，是减少电磁发射和实现电磁骚扰防护的最基本，最重要的手段之一，采用屏蔽有两个目的，一是限制内部产生的辐射超出某一个区域，二是防止外来的辐射进入某一区域。 5、常用的电磁密封衬垫有1.金属丝网衬垫2.导电布衬垫3.导电橡胶4.指形簧片 6、电源线滤波器：作用主要是抑制设备的传导发射或提高对电网中骚扰的抗扰度，虽然同为抑制骚扰，但两者的方向不同，前者是防止骚扰从设备流入电网（称为电源EMI 滤波器），后者是防止电网中的骚扰进入设备（称为电源滤波器） 6、干扰控制接地：1.浮地2.单点接地3.多点接地4.混合接地 8、电磁兼容性GB 的定义：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 9、电磁骚扰：可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可以是电磁噪声、无用信号或有用信号，也可 电磁兼容设计和整改流程 随着中国参与国际经济贸易活动的深入，产品认证成了生产厂家产品推向市场的瓶颈，其中尤其电子产品的电磁兼容认证成为整个产品认证的拦路虎，往往在认证的最后阶段才发现要解决电磁兼容问题不得不对原设计的电路和结构重新修改，临时的修改还往往使产品的性能和可靠性降低。电磁兼容的测试只是评估产品电磁兼容设计的水平，测试本身并不能改变产品的电磁兼容，电磁兼容是设计出来的、生产出来的，只有生产厂家的产品电磁兼容设计水平提高了，产品电磁兼容的质量才能提高，产品设计的可靠性才能有保障。本文详细剖析产品设计和电磁兼容整改的过程，并详细说明每个设计和整改过程中怎样运用电磁兼容的测试手段发现问题、选择最佳的解决方案。 电磁兼容控制所运用的方法和程序在产品研制不同阶段是不同的，方案、设计、开发／样机、生产、测试／认证和运行，各阶段均为实施电磁兼容工程提供了一定的机会。实施电磁兼容是一项极其复杂的任务，如右图所示在研制开发电视、音响等电子产品时，应在尽可能早的阶段上注意保证它们的电磁兼容性。随着电视、音响等电子产品研制开发工作的完成，可以利用的抑制干扰和抗干扰措施的数目减少，而其成本反而增加。方案阶段是提供最佳费效比的机会，而生产阶段提供的可能性通常最少，据国外资料介绍，在产品的研制开发阶段及时采取措施可以避免（80~90）％的与干扰影响有联系的、潜在可能的困难。相反，在较晚的阶段上采用解决方法，结果表明将更加复杂，需要追加工作量和增加原材料的消耗，增加研制周期，有时甚至根本不可能解决。有效的电磁兼容控制常常是比较困难的，因为电磁干扰方位与耦合途径的大量可能组合涉及到许多变量，敏感电路的抗扰度与电路参数的设计有关，电路参数必须保证的灵敏度往往使提高抗扰度受到一定限制。由于电磁兼容情况的固有复杂性，若要及时地、有效地和高费效比的解决电磁兼容问题，有条理的方法和程序就是相当的重要了。 针对电磁兼容设计的这种特点，我们提出了从产品的设计阶段就要开始分步的进行电磁兼容的设计和整改，把最终的设计目标大事化小，如下图所示，在产品开发的各个阶段适时进行电磁兼容性能的评估和改进，不断地把电磁兼容的整改措施溶入到产品的电路和结构设计中，这样整个产品的开发周期不会有太大的非预期时间延迟，产品的设计不会有太多的非预期成本增加，生产工艺不会有临时的增加，产品的可靠性和性能也不会受到损害。 产品开发一般分为设计概念阶段，设计阶段，样机制作阶段，设计评审阶段和委托检验阶段，分阶段地控制把各阶段的电磁兼容设计和整改溶入到整机的设计方案之中，电磁兼容设计和整改各阶段的工作任务和可以采取的电磁兼容措施如下： 1) 电磁兼容认证要求咨询 首先要明确产品电磁兼容设计的目标，针对产品销售的目标市场，了解目标市场对该产品电磁兼容要求的执行标准，相应需要测试的内容，做出一个电磁兼容性能指标一览表，每个指标都对产品各部分电路和结构提出了相应的要求，由此也就清楚了解了产品应该具备的电磁兼容性能和设计要求。 2) 产品设计布局评估 在考虑各部分电路的总体布局时，尤其注意电源线出口的位置，如果客户没有特殊的位置要求，就主要考虑电路输出的顺序和尽量使电源滤波电路和机内高频发射部分电路或器件之间的空间距离最大，经过电源滤波电路之后留在机内的电源线最短。其次在电源公共地和其它功能模块电路之间布置一条较宽的公共地线。电路板排版时应该使各种功能集成块与其输入输出负载的路径最短，特别是传输脉冲数据信号的导线。脉冲信号的高频成分很丰富，这些高频成分可以借助导线辐射，使线路板的辐射超标。非常遗憾的是我们大部分的生产企业由于开发周期越来越短的压力，都把这个阶段的时间压缩的很短，无法做比较全面细致的检查和评审工作，导致到了产品认证的最后阶段才发现元件布局和排版的缺陷，不得不投入大量的人力和物力来整改，造成欲速而不达的局面。如果要避免这种被动的局面发生，开发方可以在产品设计定型之前委托专业的电磁兼容技术服务机构做一个设计评估，一般来说专业的电磁兼容技术服务机构能够根据开发方提供的设计方案，分析原理框图、电路图、现有的外观结构要求，提出符合电磁兼容原理的内部电路结构布局、电路板布局、外壳接地等要求。通过了解各单元电路的工作流程，关键元器件的电磁兼容特性，分析预测各单元电路的电 汽车电子接口CAN的电磁兼容设计方案 Controller Area Network简称为CAN，多用于汽车以及工业控制，用于数据的传输控制。在应用的过程中通讯电缆容易耦合外部的干扰对信号传输造成一定的影响，单板内部的干扰也可能通过电缆形成对外辐射。 本方案从EMC原理上，通过接口的原理图、PCB、结构及电缆方面进行相关的抑制干扰和抗敏感度设计，从设计层次解决EMC问题。 一、原理图设计方案 二、PCB设计方案 1. CAN接口分地设计 方案特点： （1）为了抑制内部单板高频噪声通过接口向外传导辐射，也为了增强单板对外部干扰的抗扰能力。在CAN接口处增加防护和滤波隔离器件，并以隔离器件位置大小为界，划分出接口地； （2）隔离带中可以选择性的增加电容作为两者地之间的连接，电容取值建议为1000pF；信号线串联共模电感滤波，且共模电感要求置于隔离带内；为了防止外部强干扰通过端口耦合进内部PCB，引起内部器件性能下降，在靠近端口处信号线上增加防护器件TVS管，具体布局如图示。 方案分析： （1）当接口与单板存在相容性较差或不相容的电路时，需要在接口与单板之间进行“分地”处理，即根据不同的端口电压、电平信号和传输速率来分别设置地线。“分地”，可以防止不相容电路的回流信号的叠加，防止公共地线阻抗耦合； （2） CAN接口信号传输速率较高，内部PCB板高频噪声很容易由公共地线通过接口向外传导辐射，因此将公共地分割且通过电容相接，可以阻断共模干扰的传播路径。 2 CAN接口电路布局 方案特点： （1）防护器件及滤波器件要靠近接口位置处摆放且要求摆放紧凑整齐，信号线上的防护器件TVS管与滤波电容要下接至接口地；按照信号流向摆放器件，走线时要尽量避免走线曲折的情况； （2）共模电感及跨接电容要置于隔离带中。 方案分析： （1）接口及接口滤波防护电路周边不能走线且不能放置高速或敏感的器件； （2）隔离带下面投影层要做掏空处理，禁止走线。 三、结构和线缆设计方案 EDP软件介绍 电磁兼容设计平台(EDP)，依据最专业的EMC专家方案知识库，快速输出符合产品设计要求的指导性的EMC解决方案。 主要功能模块：电磁兼容设计及其应用
电磁兼容EMC设计及测试技巧
方舱医院系统中的电磁兼容设计
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