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1、工程电磁兼容工程电磁兼容第1章 电磁兼容绪论1、简述EMC的含义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。2、EMI的含义及与电磁骚扰的不同？ 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。3、EMS和EUT的含义EMS（Electromagnetic susceptib

2、ility）直译是电磁敏感性，是指在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。EUT（Equipment Under Test）直译是试样或受试设备，是指待试验或正在试验中的装置、设备、分系统或系统。第2章 电磁兼容基本概念1、发射设备和敏感设备的限值、电平、裕量与频率之间的关系（1）三个重要术语在图中的位置从上至下是：抗扰度电平、兼容性电平、发射电平。（2）电磁兼容裕量是指抗扰度限值和发射限值之间的差值。2、构成电磁干扰的三要素是电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备。3、数字电路比模拟电路的抗干扰能力强。4、单位换算关系（1）功率增益：；。【例2-1】放大器功率放大倍数为1

3、00，问功率增益是多少？ 解：（2）分贝量与原物理量的相互换算功率：；【例2-2】0dBm、30dBm、60dBm、-30dBm值为多少毫瓦？ 解：由，有 由上面公式依次可得30dBm=mW、60dBm=mW、-30dBm=mW由分贝单位转为绝对单位步骤：.将以dB为单位的值除以20（电压或电流）或10（功率）。.求以10为底的幂值。.对于dBA、dBV和dBW，将结果乘以，dBmA、dBmV和dBmW,将结果乘以，结果为A、V或W。【例2-3】对于40W、16mW的发射功率，求其dBm 值？ 解：dBm dBm电压和电流的单位关系与功率基本一样只是10变成20。几个特殊的关系转换：.功率值翻

4、番分贝数加3，电压值翻番分贝数加6。.0dbm=-30dBW=W，也就是说，0dBm0dBW，0dBm+0dBm=W。.两个函数用dB表示时，其乘积转换为求和。5、极化特性：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。6、一般较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。7、在高频干扰滤波器中选用的电感和电容值越大效果越好。第3章 电磁骚扰的耦合与传输理论1、电磁骚扰的耦合途径（1）有通过完整电路连接的传导耦合和通过空间传输的辐射耦合两种方式。（2）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

5、。（3）传导耦合按耦合方式分为：电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。电容性干扰的干扰量是变化的电场；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。2、电容性耦合（1）电容性耦合的骚扰作用相当于在电路2（敏感电路）与地之间连接了一个幅度为的电流源。（2）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。（3）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。（4）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。（5）对电容性耦合的屏

6、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。（6）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。3、电感性耦合（磁耦合）（1）感应电压：。S闭合回路的面积；B角频率；感应电压的有效值。（2）减小耦合：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，如采用两端接地的管状良导体。4、用电压表来鉴别电容性耦合和电感性耦合（1）电容性耦合和电感性耦合的等效电路：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 (

7、感应电压)。（2）鉴别：当减小电缆（导体2）一端的阻抗时，可测量跨接于电缆另一端的阻抗上的骚扰电压。如果所测的骚扰电压减小，则为电容性耦合；如果所测的骚扰电压增加，则为电感性耦合。【例3-1】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，为骚扰源电压。1）将电路化简单为平面电路图，写出的表达式；2）当R为低阻抗的时，化简；3）说明相应的抑制措施。解：1）导体2对地电阻为有限值的等效电路和简化等效电路如下图所示：2）当时，可化简为3）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

8、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。5、屏蔽体对电感性耦合的作用（1）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，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。（2）携带均

9、匀轴向电流的管状导体空腔内部无磁场，屏蔽体与中心导体之间的互感等于屏蔽体的自身自感。（不要求屏蔽体与其内部导体同轴）6、电磁辐射的基本概念电磁波就其与波源的关系来看，可以分为两类：束缚电磁波（在波源附近）、自由电磁波（电磁能量完全辐射）；根据考察点离波源的距离可以电磁场空间分为三个区分别为近区、远区、中间区；其中，波源附近区束缚电磁波的能量或电磁场比自由电磁波大得多。7、近区场与远区场（1）电基本振子的近场为高阻抗场，电磁屏蔽侧重于屏蔽电场；远场屏蔽时电场和磁场同时考虑，做电磁屏蔽。（2）在进行远区测量时，测量距离应该以骚扰频谱中的最低的频率为依据来计算。8.辐射耦合：辐射干扰源可归纳为电偶极

10、子辐射和磁偶极子辐射。如果根据场区远近划分，近区场是干扰源的感应场，而远区场呈现出辐射场特性。第4章 电磁兼容性控制抑制电磁干扰的三大技术措施是滤波、屏蔽和接地。第5章 屏蔽理论及其应用1、电磁屏蔽的基本概念和原理 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）。静电屏蔽交变电场屏蔽静磁屏蔽交变磁场屏蔽2、电磁屏蔽的类型电场屏蔽磁场屏蔽电磁场屏蔽(按场分)电磁屏蔽2、不同类型的电磁屏蔽原理（1）静电屏蔽必须具备完整的屏蔽导体和良好的接地

11、。（2）电磁屏蔽材料的特性主要由它的电导率和磁导率所决定。（3）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。（4）高频、低频磁场屏蔽的措施及工作原理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。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。（5）使用铁磁材料作为屏蔽体时要注意事项所用铁磁材料的磁导率越高，屏蔽罩越厚（即S越大），则磁阻越小，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。（6

12、）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。缝隙或开口不能在垂直于涡流的方向。3、屏蔽效能（1）公式：；（2）如图，设矩形截面屏蔽盒在垂直磁场方向的尺寸为a，沿磁场方向的尺寸为b，屏蔽盒的厚度为t。近似计算矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能为由此可知：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。4、屏蔽的平面波模型（1）解析方法屏蔽效能：SE=A+R+B吸收损耗

13、： dB反射损耗： dBa.远场区的平面波反射损耗 dBb.近场区的电场反射损耗 dBc.近场区的磁场反射损耗 dB.远区：；.近区：多次反射损耗： dB5、实心屏蔽体常用屏蔽方法：双层屏蔽、薄膜屏蔽。6、若EUT在某干扰源的近场区，设置屏蔽体的时候，屏蔽体位置的选择屏蔽效能（），A和B与距离无关，而对于电场源而言R随距离r的增大而以而变化，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。7、机箱的

14、屏蔽效能除了受屏蔽材料的影响以外，还受什么因素的影响？ 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。8、非实心屏蔽体的屏蔽效能（1）影响通风窗口屏蔽效能的因素：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。（2）计算公式： ,其中 A：吸收损耗； R：反射损耗； B：多次反射损耗； ：单位面积内孔隙数的修正系数； ：低频穿透修正系数； ：邻近窗孔相互耦合的修正系数。9、金属板孔隙电磁泄露（1）又窄又深的缝隙泄漏少（2）计算屏蔽效能可以分成两部分：假定屏蔽体是理想封闭的

15、导体金属板，计算金属板的传输系数。选择屏蔽壳体的材料及其厚度。假定屏蔽体是理想导体金属板，计算孔隙的传输系数。确定屏蔽壳体的结构。（3）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。（4）孔隙的传输系数：对于圆孔：对于矩形孔：；（5）总的屏蔽效能：（6）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（频率）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。【例5-1】设某一频率下，机壳屏蔽材料本身有110dB的屏蔽效能，各泄露因素造成屏蔽效能为：滤波与连接器面板：101dB；通风孔92dB；门泄露：88dB；

16、接缝泄露：83dB。求机箱的总屏蔽效能。解： （dB）10、设备通风口处需要实现一定的SE的实现方法（1）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。（2）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。（3）金属网和孔隙阵列在百兆赫兹以上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。（4）工作频段宽，即使对微波也有较高的SE；对空气阻力小，风压

17、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11、截止波导管（1）截止波导管是由许多截止波导管组成的阵列板。在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箱之间要使用电磁密封衬垫安装，或焊接起来。（2）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。（3）截止波导管的设计步骤：【例5-2】有一个大功率线圈的工作频率为20kHz，在离线圈0.5m处置一铝板（）以屏蔽线圈对设备的影响。设铝板厚度为0.5mm。（1）试计算其屏蔽效能。（2）开一缝隙，若其宽度为0.5mm、0.25mm、0.1mm，分别求其屏

18、蔽效能。解：1）m ，故屏蔽盒所处场区为近区。 大功率线圈产生强磁场，主要为磁屏蔽，又，因此有： （dB） (dB)（dB）故 （dB） 2）由1知无缝隙时的屏蔽效能： dB 当g=0.5mm， dB当g=0.25mm， dB当g=0.1mm， dB第六章 接地技术及其应用1、信号接地方式：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。2、塔接条的选择：若仅考虑降低搭接条的电感，长度与宽度比越小越好，即又短又窄的导体条最好。（扁平导体条）3、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。4

19、、多级电路的接地点应选择在低电平级电路的输入端。5、屏蔽体接地（1）放大器屏蔽盒的接地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。（2）电缆屏蔽层的接地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。 一端接地 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，从而产生一个抵消中心导线磁场的磁场。【

20、例6-1】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。解：如图所示，将中心导线的一端与屏蔽层连接，并将屏蔽层的另一端接地，这样中心导体的返回电流就全部流经屏蔽层，所以这种接地方法有很好的磁屏蔽效果。这种接地方法呈现出磁屏蔽效果不是因为屏蔽体具有磁屏蔽性能，而是因为屏蔽体上的返回电流能够产生一个抵消中心导线磁场的磁场。电缆屏蔽体两端接地的使用条件：.频率应远大于5倍屏蔽体的截止频率；.屏蔽体上不会有其他回路电流流过；.屏蔽体两端对地没有电位差。6、地回路干扰的抑制措施（1）隔离

21、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，且要接在负载的接地端。（2）共模扼流圈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。作用a.扼流圈对信号电压的几乎无影响b.扼流圈对地环路电压的抑制作用可见：扼流圈能很好地抑制地回路的干扰，干扰频率愈高、扼流圈的电感L愈大、扼流圈的绕组

22、及导线的电阻愈小，抑制干扰的效果愈好。关系：。（3）光电耦合器的作用：电光电转换（4）差分平衡器件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。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，以减少地干扰电压UG的影响，但没有增加信号US的输入阻抗。第7章 塔接技术及其应用第8章 滤波技术及其应用1、根据滤波原理分类：反射式滤波器和吸收式滤波。2、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。吸收式滤波器由有耗元件构成，一般使用铁氧体材

23、料。3、三端电容与普通电容在抑制传导干扰时相比电磁干扰的频率往往很高，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。4、穿心电容与普通的三端电容相比的优点 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。5、电源线滤波器（1）左侧结构：两个电感构成了共模扼流圈，是在一个闭合磁环上

24、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。（2）名称：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

25、）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.作用：x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。注意事项：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。（3）安装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

26、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。【例8-1】图中为实现电子系统EMC，电源部分安装了电源滤波器，请问这种安装方法正确吗？为什么？请根据EMC原理阐明其理由，如果安装错误请给出改正方法。 图2图1解：1）对于图1，这种安装方法是错误的。理由：因为滤波器在屏蔽体内的引线太长。一方面，屏蔽体内电路的高频干扰信号，可能通过空间辐射途径耦合到滤波器引线上，从而把干扰引出并影响其它电气设备；另一方面，外部干扰也可能通过滤波器引线上的空间辐射耦合到本电气设备中并影响其运行，使滤波效果大打折扣。改正方法：

27、滤波器尽力靠近引线入口安装，力图使其引线尽可能短（最好适当屏蔽引线），并使滤波器与接地的屏蔽体保持良好接触。2）对于图2，这种安装方法也是错误的。理由：因为本电气系统的内部线路太近滤波器的外引线。 （3）一方面，屏蔽体内本电气系统的高频干扰信号，容易通过空间辐射途径耦合到滤波器引线上，从而把干扰引出并影响其他电气设备；另一方面，外部干扰也可能通过滤波器引线上的空间辐射耦合到本电气设备中并影响其运行，从而使滤波效果大打折扣改正方法：使本电气系统的内部线路远离滤波器的外引线（最好适当屏蔽引线）。例如，把滤波器与PCB板之间的电气部分靠屏蔽体底板安装，保持引线长度适当并远离滤波器的外引线；同时滤波器

28、与接地的屏蔽体保持良好接触。第9章 EMC标准简介1、常见的机电类产品的电磁兼容标志有中国的CCC标志、欧洲的CE标志和美国的FCC标志。2、我国2000年正式启动中国电磁兼容认证制度，被包含在其后发布推行的3C认证内容中3C标志电子产品需要通过3C认证，3C认证是指中国强制认证。第10章 EMC测量1、瞬态干扰：瞬态干扰是指时间较短，幅度较大的电磁干扰，常见瞬态干扰有：电快速瞬变脉冲群，浪涌，静电放电等。2、四种常见的抑制电磁干扰技术（1）接地：是指设备或系统与“大地”相连接。大地是一个理想的零电位面（体）。从广义上讲，接地并非一定是与大地直接连接，而是指连接到一个作为参考点或参考面的良导体

29、上。（2）搭接：是将需要等电位连接的点通过机械、化学或物理方法实现结构相连，以实现低阻抗的连通。搭接分直接搭接和间接搭接两种基本类型。直接搭接是将要连接 的导体直接接触，而不通过中间过渡导体；间接搭接则是通过中间 过渡导体，如搭接片、跨接片以及铰链等，实现连接导体之间互连。（3）屏蔽：屏蔽技术是利用屏蔽体阻挡或减小电磁能量传输的一种技术 。一方面限制内部的辐射电磁能越出某一区域，另一方面防止外来的辐射进入某一区域 。 （4）滤波：从频域角度出发，选择有用信号，而抑制电磁骚扰。即凡是与需要传输信号频率不同的电磁骚扰，都可以采用EMI滤波器加以抑制，是抑制电气、电子设备电磁干扰，提高电气、电子设备的电磁骚扰的主要手段，也是保证设备整体或局部屏蔽效能的重要辅助措施。