电磁兼容原理考试复习提纲.docx
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电磁兼容原理考试复习提纲
1、基本概念
a）电磁兼容（EMC,ElectromagneticCapability）：
器件、设备或系统在所处电磁环境中良好运行，并且不对其所在环境产生任何难以承受的电磁骚扰的能力。
简言之，EMC涵盖了EMI和EMS两方面。
为实现系统内设备互不干扰、兼容运行，既要控制骚扰源的电磁发射，又要提高受骚扰对象的抗扰度。
b）EMI：
电磁骚扰（ElectromagneticDisturbance）与电磁干扰（EMI,ElectromagneticInference）——电磁骚扰是指任何可能引起器件、设备或系统性能降低的电磁现象，电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介本身的变化；电磁干扰强调的是电磁骚扰现象所造成的后果。
平时统称为电磁干扰EMI。
c）抗扰度（Immunity）与电磁敏感度（EMS,ElectromagneticSusceptibility）——抗扰度是指存在电磁骚扰的情况下，器件、设备或系统性能不降低条件下的正常运行能力；敏感度衡量的是电子设备或分系统对电磁环境所呈现的不希望有的响应程度。
敏感度阈值越小，抗扰度越差。
平时多用电磁敏感度EMS一说。
d）EMC=EMS+EMI
e）EMP（ElectromagneticPulse）：
电磁脉冲，一种突发的、宽带电磁辐射的高强度脉冲。
f）ESD（ElectroStaticDischarge）：
静电放电，由静电荷的分离造成，可能导致中介空气的击穿，进而产生强电弧。
电弧电流进入灵敏电子电路会造成数据不纯甚至永久破坏。
g）EFT（ElectricalFastTransient）：
电快速瞬变脉冲群抗扰度，脉冲群有特定的持续时间，脉冲群中的单个脉冲有特定的重复周期、电压幅值，上升时间，脉宽。
h）电磁干扰的三要素（以及近场，远场）：
电磁干扰源、耦合途径（传输通道）、敏感设备（感受器）
i）常见的骚扰源：
i.自然骚扰源：
1.地球上各处雷雨、闪电产生的天电噪声
2.太阳黑子爆炸和活动产生的噪声
3.银河系的宇宙噪声
ii.人为骚扰源：
1.各种无线电发射机
2.工业、科学和医用（I.S.M.）射频设备；
3.架空输电线、高压设备和电力牵引系统
4.机动车辆和内燃机
5.电动机、家用电器、照明器具及类似设备；
6.信息技术设备；
7.静电放电和电磁脉冲等。
j）屏蔽效能：
SEdB=10lg（p0/p1）、SEdB=20lg（E0/E1）、SEdB=20lg（H0/H1），入射到屏蔽层的电（磁）场幅度与穿透屏蔽层传输的电（磁）场幅度之比。
k）插入损耗：
IL=10lgP0/P1=20lgU0/U=20lgI0/I1。
指发射机与接收机之间，插入电缆或元件产生的信号损耗，通常指衰减。
插入损耗以接收信号电平的对应分贝（dB）来表示。
l）射频阻抗：
在直流情况下，电流在导体截面上均匀分布，导体的横截面积就是它的几何截面积。
但对于射频电流，由于集肤效应，导体的有效载流面积将远小于导体的几何截面积，即导体的射频电阻高于直流电阻。
m）转移阻抗：
装有衬垫的两连接面之间的电位差与流经衬垫表面电流的比值。
n）地阻抗干扰：
在具体电子设备内，任何地线既有电阻又有电抗，有电流通过时地线上必然产生压降——地阻抗干扰。
地环路干扰：
地线还可能与其他线路（信号线、电源线等）形成环路，一旦交变磁场与此环路交连，就会在地线中产生感应电势——地环路干扰。
o）搭接效能：
搭接效能是被搭接对象在采用搭接条前后所检测到的外界感应电压之比值。
一般而言，随着频率的升高，搭接效能将下降。
p）差模干扰：
产生在信号线与返回线之间，由其它设备产生。
差模干扰的电压和电流在各个线路中不同；有用信号均为差模；
共模干扰：
产生在地线与信号线和返回线之间，输电线拾取辐射噪声。
共模干扰的电压和电流在各个线路中相对“地”均相同（幅值和相位）
q）感性耦合/容性耦合：
两个网络之间通过场相互作用被称做耦合，耦合又可以分为容性耦合和感性耦合，所谓容性耦合是指通过电场把信号传递过去，感性耦合是指通过磁场把信号传递过去。
但容性耦合更多的是指两电路之间通过分布电容的信号耦合，感性耦合更多的是指通过感性器件的漏磁而发生的信号耦合。
r）峰值检波：
峰值检波器检测到的是IF中信号包络的最大电平，并显示一个具有相同峰值的正弦波的RMS值。
准峰值检波：
准峰值检波的输出结果与脉冲的重复频率有关，当脉冲重复频率提高一倍时，准峰值检波输出也随之上升，其上升规律与干扰对听觉的危害程度相一致。
平均值检波的最大特点是检波器的充放电时间常数相同，致使检波的直流输出基本上正比于检波器前各级信号包络的平均值。
从平均值检波器得到的脉冲响应读数较之实际值小得多，一般不用于脉冲干扰测量。
对于宽带噪声，均方根检波器的输出正比于带宽的平方根，这是测量背景噪声采用均方根检波器的主要原因之一。
s）3m法：
电磁辐射测试中受试设备EUT（EquipmentUnderTest）与测试天线的距离为3米。
t）主模和高次模：
（波导部分的内容）《电子设备结构设计原理》P277
3cm矩形波导几种模式的截止波长
在矩形波导中，TE10模的截止波长最长（即截止频率最低），它是矩形波导的主模。
其余依次为TE20、TE01及TM11等，统称高次模。
波导内部的不均匀性可能引起波型的变换，产生高次模。
任何高次模的出现都将加大主模的衰减并影响其正常传输。
u）天线系数：
天线系数是描述天线接收特性的，是测量天线表面的入射电场与天线终端接收到的电压的比值。
v）截止频率：
（波导部分）：
《电子设备结构设计原理》P276
每种既定的波导都有最低可传输频率，低于此频率的电磁波就不能再在波导内传输，该频率称为截止频率fc，fc只与波导的横截面尺寸及波导内介质的特性有关。
2、电磁兼容标准体系：
a）框架：
基础标准–通用标准（A工业B居民、商业、轻工业）–产品类标准–产品标准
b）国际电工委员会IEC–国际无线电干扰特别委员会
（CISPR,InternationalSpecialCommitteeonRadioInterference）
–第77技术委员会（TC77），即电磁兼容技术委员会
c）（IEC/CISPR）初衷为有利于国际贸易，促进国际上无线电干扰在下列几方面的一致意见：
i.保护无线电接收装置，免受电磁干扰源的干扰；
ii.干扰测量设备与方法；
iii.干扰源所产生的干扰的限值；
iv.声音与电视广播接收机装置的抗扰度以及（与IEC各TC有联系的）测量这些抗扰度方法的规定；
v.如果CISPR所批准的标准与IEC的其他技术委员会以及国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization-ISO）的技术委员会所批准的标准产生重复时，则应就除接收机以外的装置的发射和抗扰度要求与这些技术委员会进行磋商；
vi.安全规程对于电气设备干扰抑制的影响。
vii.CISPR当前6个分委员会的名称：
SCASCBSCDSCFSCHSCI
d）TC77的工作范围
i.0~400GHz全部频率范围的抗扰度及相关事项；
ii.低频（≤9kHz）范围内的发射，包括基础标准及通用标准，例如谐波和电压波动；
iii.配合CISPR：
高频（＞9kHz）范围内的发射，例如电网信号及CISPR不包括的电磁骚扰现象。
e）我国：
i.“全国无线电干扰标准化技术委员会”，对口CISPR工作。
下设A~G等7个分会，分别对应于当时的CISPR相应分会，另设S分会：
无线系统与非无线系统间的电磁兼容性。
ii.“全国电磁兼容标准化技术委员会”，对应TC77的工作。
iii.“电磁兼容标准协调小组”，负责上述两组织间的协调工作。
3、电磁兼容常用单位：
dBm：
=dBmW=
dBuV：
=
dBuV/m：
=
dBuA/m：
=
及相关单位的转换：
4、传输线（计算）
a）特性阻抗：
特性阻抗Zc物理意义：
当传输线上出现脉冲电压V时，相应的脉冲电流为I＝V/Zc。
Zc的大小取决于传输线所填充的介质和传输线的横向尺寸，与传输线的长度无关。
对于无限长的均匀无损耗传输线，或者说对于无反射传输线（行波），特性阻抗就是传输线上任意一点的电压和电流之比。
b）反射系数：
U－（x）与U＋（x）之比称为电压反射系数，记作ρ。
对于均匀无耗传输线，线上各点电压反射系数的模（大小）是相同的，其差别只是各点反射系数的相角不同。
ZL，+1，表示开路传输线在终端产生同相全反射；ZL0，-1，表示短路传输线在终端产生反相全反射；ZL=Zc，表示匹配传输线在终端不存在反射。
（U+（x）与U－（x）分别表示传输线上任意一点位置处的入射波电压和反射波电压）
c）电压驻波比（VSWR,VoltageStandingWaveRatio）：
VSWR=|Umax|/|Umin|
，
回波损耗：
RL＝-20log|ρ|
d）传输线有三种工作状态：
行波，纯驻波，行驻波。
传输线上只有入射波，没有反射波，波在传播的过程中只有相位的变化，而无幅度的变化，称为行波。
e）驻波幅度最大处称波腹，幅度最小处称波节。
电压驻波的波腹与波节之间在空间相距4。
电流驻波的波腹与电压驻波的波节重合。
电流驻波瞬时值的时间相位与电压驻波瞬时值相位相差/2。
f）输入阻抗：
传输线任意位置上电压的复振幅与电流的复振幅之比，称为输入阻抗，也就是从该位置向负载看去的等效阻抗，输入阻抗用Zin表示。
传输线可以起到阻抗变换的作用！
g）阻抗匹配：
为了使信号源的输出功率最大，信号源内阻应与传输线始端的输入阻抗共扼匹配；为了使负载吸收全部入射功率，负载阻抗应等于传输线特性阻抗。
若信号源内阻和负载阻抗均等于传输线特性阻抗，则负载吸收的功率最大。
此时无反射波，即阻抗匹配。
h）计算：
输入阻抗的模具有最大值，且为纯阻性，为电压腹点；输入阻抗的模具有最小值，且为纯阻性，为电压节点。
5、电磁场（计算）
a）波阻抗：
横向电场和横向磁场之比称为媒质的波阻抗。
在真空（空气）中，远场=（μ0/ε0）1/2=377Ω。
b）平面电磁波：
传播方向上的电场和磁场分量恒等于0，称为横电磁波，即TEM波；电场与磁场相互垂直，且都垂直于传播方向；电场和磁场在时间上同相。
c）极化：
空间固定点上电场矢量随时间的变化方式称为波的极化。
线极化、圆极化、椭圆极化、水平极化（平行于地面）和垂直极化（垂直于地面）。
d）反射：
i.均匀平面电磁波垂直入射到介质表面，
理想传输线：
反射系数Γ=（2-1）/（2+1）。
ii.均匀平面电磁波垂直入射到理想导体表面：
Γ=-1，透射系数T=1+Γ=0。
iii.若媒质2的厚度为半波长，只要1=3，即无反射。
若媒质2的厚度为1/4波长，可进行阻抗变换。
e）衰减（趋肤效应、趋肤深度）：
i.趋肤效应：
在高频情况，电磁波进入良导体后急剧衰减，电磁波只能存在于良导体表面的一个薄层内。
ii.趋肤深度：
电磁波每传播一个趋肤深度，衰减为原来的1/e，即衰减8.68dB。
iii.衰减率：
（s/δ）*8.68dB（s为物体厚度）
6、天线的基础知识
a）电偶极子：
电偶极子又称为基本电振子或电流元，是指无限小的线性电流单元，即其长度远小于工作波长，线上电流的振幅和相位处处相同（均匀分布）。
任何实际天线上的电流不可能均匀分布，但实际的线天线都可以分解为许多个电流元。
高电压且小电流
b）磁偶极子：
磁偶极子又称为磁流元，是指长度远小于波长振子，上面有均匀分布
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