电磁干扰与电磁兼容技术Word格式文档下载.docx

1、 系統中出現的由本系統內部電磁騷擾引起的眲磁干擾。12.干擾信號 （interfering signal）損害有用信號接收的信號。13.人為噪聲 （man-made noise）來源於人工裝置的電磁噪聲。14.電磁噪聲 （electromagnetic noise） 一种明顯不傳送信號的時變電磁現象,它可能與有用信號疊加或組合。15.無用信號 unwanted signal ,undesired signal） 可能損害有用信號接收的信號。16.自然噪聲 （natural noise） 來源於自然現象而非人工裝置產生的電磁噪聲。17.脈衝噪聲 （impulsive noise） 在特定設備上出

2、現的,表現為一連串清晰脈衝或瞬態的噪聲。18.喀嚦聲 （click） 用規定方法測試時,其連續時間不超過某一規定電平的喀嚦聲數。19.隨機噪聲 （random noise） 給定瞬間值不可預測的噪聲。20.無線電（頻率）噪聲 （radio （frequency） noise） 具有無線電頻率分量的電磁噪聲。21.電磁脈衝 （electromagnetic pulse）（EMP） 指圍繞整個系統（它猶如一個天線）,具有寬帶大功率效應的脈衝。例如在核爆炸時就會對系統產生這種影響。22.電磁環境 （electromagnetic environment） 存在於給定場所的所有的電磁現象的總和。23.

3、 （性能） 降低 （degradation （of performance） 裝備、設備或系統的工作性能與正常的非期望偏離。24.大功率效應 （high power effects） 僅在強信號下發生的效應。采用傳統的頻率分析處理方法（即頻率指配、互調制、隨加響應等）既不能預測也無法避免這種效應。它包括永久的電磁損壞和暫時的性能降級這兩種情況,而且與是否存在天線關系不大。25.電磁易損性 系統在人為的惡劣的環境中遭到一定程度的機理性威脅後,在執行任務時經常出現有限程度的降級的一種特性。26.干擾抑制 （interference suppression） 削弱或消徐干擾的措施。27. （對騷擾的

4、） 抗干擾性 （immunity （to a disturbance） 裝置、設備或系統面臨電磁騷擾不降低運行性能的能力。28.抗擾性電平 （immunity level） 將某給定電磁騷擾施加於某一裝置、設備或系統而其仍能正常工作並保持所需性能等級時的最大騷擾電平。29.抗擾性限值 immunity limit 規定的最小抗擾性電平。30.抗擾性裕量 immunity margin 裝置、設備或系統的抗擾性限值與電磁兼容電平之間的差值。31.電磁兼容性 electromagnetic compatibility （EMC） 設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受

5、的電磁騷擾的能力。32.系統間的電磁兼容性 inter-system electromagnetic compatibility給定系統和它動行所處的電磁環境或與其它系統之間的電磁兼容性,影響系統間電磁兼容性的主要因素是信號及功率傳輸系統與天線之間的耦合。33.系統內的電磁兼容性 inter-system electromagnetic compatibility 在給定系統內部的分系統設備及部件相互之間的電磁兼容性。34. （電磁） 兼容電平 （electromagnetic） compatibility level 預期加在工作於指定條件的裝置、設備或系統上的規定的最大電磁騷擾電平。35.

6、 （電磁） 兼容裕量 （electromagnetic） compatibility margin 裝置、設備或系統的抗擾性電平與騷擾源的發射限值之間的差值。36.電磁兼容性故障 由於電磁干擾或敏感性原因,使系統中有關的分系統及設備失靈,從而導致使用壽命縮短、動輸工具受損、飛機失事或系統效能發生不允許的永久性下降。37.電磁干擾控制 對輻射和傳導能量進行控制,使設備、分系統或系統運行時盡量減少或降低不必要的發射。所有的輻射和傳導的電磁發射不論它們來源於設備、分系統或系統都要進行控制。若在控制敏感性同時還能成功地控制電磁干擾，就 能實現電磁兼容。38.屏蔽體 為了陰止或減少電磁能傳輸而對裝置進行

7、封閉或遮蔽的一種陰擋層。它可以是導電的、導磁的、介質的或帶有非金屬吸收填料的。39.屏蔽 screen 用來減少場指定區域穿透的措施。40.電磁屏蔽 electromagnetic screen 用導電材料減少交變電磁場向指定區域穿透的屏蔽。41.屏蔽效能 shielding effectiveness 對給定的外來源進行屏蔽時,在某一點上屏蔽作為安前後的電場強度或磁場強度之比,通常以dB表示。1.2 電磁干擾概述1.2.1 電磁干擾的分類電磁干擾的分類方法很多,在此只討論其中主要的幾種。1. 電磁干擾按傳播途徑可以分為兩大類:傳導干擾和輻射干擾。其中傳導干擾的傳輸性質有電耦合、磁耦合及電磁耦

8、合。輻射干擾的傳輸性質有近區場感應耦合和遠區場輻射耦合。2. 電磁干擾按干擾源的性質可以分為兩類:自然干擾和人為干擾。自然干擾包括宇宙干擾、天電干擾和雷電衝擊。人為干擾包括工業干擾、輻射干擾、傳導干擾、串擾、天線端傳導干擾、寬帶干擾、窄寬干擾、有害干擾、大功率效應及電磁脈衝。3. 電磁干擾按頻帶右以分為兩類:窄帶干擾和寬帶干擾。1.2.2電磁干擾的三要素 形成所有電磁干擾都是由三個基本要素組合而產生的。它們是:電磁干擾源;對該干擾能量敏感的接收器;將電磁干擾源傳輸到接收器的媒介,即傳輸通道。相應的對抑制所有電磁干擾的方法也應由這三要素著手解決。1.3 傳導干擾 如前所述,傳導干擾是指沿著導體傳

9、播的,所以任何導體,如導線、傳輸線、電感器、電容器等都是傳導干擾的傳輸通道。 形成干擾有不帶任何信息的噪聲及無用信號。電源開關的瞬間產生的火花對一個敏感電路就可能會產生干擾。一個帶信息的信號在一個通道中是有用的信號,如果它進入到別的通道中去,就是帶信息的無用信號,將對別的通道形成干擾。由此看出,任何一個電子設備都可能成為一個干擾源。1.3.1 傳導干擾源 傳導干擾源按帶不帶信息可以分為信息傳導干擾源和電磁噪聲傳導干擾源兩類:信息傳導干擾源指的是帶有信息的無用信號對接收器產生干擾。電磁噪聲傳導干擾源指的是不帶任何信息的電磁噪聲對接收器產生的干擾。 表1-1列出常見的信息干擾源,表中還指出產生這種

10、干擾的原因。 表1-2列出了見的電磁,噪聲傳導干擾源,表中也指出了產生這種干擾的原因。表1-1信號干擾源信息傳導干擾源產生干擾的原因雷達發射機地線回路發射能量泄漏到接收機回路電流產生的級間耦合周期性信號發生器多諧振蕩器鋸齒波發生器脈衝發生器計算機時鐘固定快速繼電器固定頻率連續波產生干擾及由於脈衝波形成的電流、電壓上升前沿陡峭,含有豐富的高次諧波引起感應電源頻率交流聲脈衝發生器重复頻率交流聲時鐘序列重復交流聲時鐘重復頻率交流聲掃描電路頻交流聲交流聲進入系統後,開始時電壓很低還不能形成干擾,而經過系統後被逐級放大而形成干擾。表1-2電磁噪聲傳導干源源電磁噪聲傳導干擾源旋轉電機電源接線端上會產生傳導

11、干擾電壓換向器（整流器）電流的突然改變熒光燈氣體放電燈電擊穿瞬間會產生射頻噪聲數字設備（數據處理器機、計算機、數字式儀表等）因為這些設備中有:電動機、整流器、繼電器、嚙合電磁鐵、步進開關、熒光燈、高壓汞燈等產生干擾引入電源線直流電源輸出端輸出端有交流聲干擾機動車干擾因為車上使用交流發電機、電磁線圈及點火系統,這些設備產生傳導干擾靜態功率設備脈衝式電流產生傳導干擾1.3.2 傳導電磁干擾傳輸通道 傳導電磁干擾的途徑稱之為傳導電磁干擾傳輸通道。傳導電磁干擾傳輸通道能把傳導干擾源所產生的傳導干擾沿著傳輸通道線路傳輸給接收器的輸入端,並且在接收器中產生相應的干擾電流和電壓。傳導電磁干擾傳輸導道是電磁干

12、擾三要素之一,因此,研究電磁干擾問題不可能不分析干擾源和接收器之間的傳輸途徑間題。 傳導電磁干擾傳輸是指電路或設備與其它設備或電路之間的電聯系,這種傳輸能把一個設備或電路中的電壓和電流,通過傳輸途徑在另一個設備或電路中產生相應的電流或電壓。因此傳輸起著把電磁能量從一個設備或電路傳送到另一個電踮或設備中去的作用。 傳導電磁傳輸通道可以分成為: 電容傳輸耦合或稱為電場耦合,這種耦合的是干擾源和接收器之間通過導線以及部件的電容互相交連而構成的電磁傳導耦合。 電阻傳導耦合或稱之為公共阻抗耦合,這種耦合指的是干擾源和接收器之間通過公共阻抗上的電流或電壓交連而構成的傳導電磁耦合。 電感傳導耦合或稱互感耦合

13、,這種耦合實際上是磁場耦合。干擾源和接收器之間通過干擾源電流產生磁場相連而構成電感傳導耦合。1. 電容耦合 CV1 V2Zi 圖1-1如圖1-1所示,設V1為傳導電磁干擾源電壓,Zi為接收器輸入阻抗,V2為接收器輸入端相應產生的電壓,C為耦合電容,即為干擾源和接收器之間的電容耦合通道。若設干擾源的頻率為,則有 V2=ZiZi+1jCV1 （圖1-1）由式（1-1）可知,V2的大小和C的容抗及Zi阻抗的相對大小有關。當1jC一定時,V2和Zi成正比。當Zi一定時,V2和1jC成反比,即大時,則V2就大,C大時,則V2也大。由此可以看出,減小電容耦合干擾電壓的有效方法有三種:（1） 減小傳導干擾源

14、的頻率,當頻率很低時,傳導干擾電容耦合可以忽略;（2） 減小耦合電容C的電容值,當耦合電容C的電容值很小時,傳導干擾電容耦合可以忽略;（3） 減小接收器輸入阻抗Zi的值,當接收器輸入阻抗很小時,傳導干擾電容耦合可以忽略。2. 電阻耦合 V2=I1Z I1 是電磁干擾源,Z是電磁干擾源和接收器之間的電阻耦合通道。V2是干源源在耦合阻抗Z上的電壓降,這個電壓降在接收器中產生干擾電壓。顯然,公共阻抗Z成了接收器中輸入阻抗的一部分。 常見的電阻耦合有以下幾種:（1） 公共地線阻抗訴生的耦合干擾。（2） 公共電源內阻產生的耦合干擾。（3） 公共線路阻抗形成的耦合干擾。 3. 電感耦合 電感耦合的形成是由

15、於干擾源的時變電流產生的時變磁場,時變的磁場產生時變的磁通,這時變化的磁通在接收器的輸入阻抗兩端感應電壓,這個感應電壓就是干擾電壓 V=M（didt） =jMi 顯然,電壓與頻率、互感M以及干擾源的電流I成正比。 電感耦合的主要形式有線圈和變壓器耦合、平行雙線間的耦合等。鐵心損耗常常使得變壓器的作用類似於抑制高頻干擾的低通濾波器。因此,比較重要的電感耦合常常是導線到導線的這種形式。要想減小干擾電壓,就必須盡量減少互感M。1.3.3 傳導電磁干擾頻譜 任何種類的干擾都與干擾源的功率、頻率有關。這里討論頻譜的問題傳導頻譜。測量表明,傳導頻譜由最低可測的頻率到1GHz以上的頻譜。通常情況下,頻率最高

16、為幾十兆赫以下,這是因為當頻率升高時,由於導體損耗以及布線電感和分佈電容的作用,使傳導電流大為衰減。 表1-3列出了傳導干擾源及傳導干擾頻譜。傳導干擾源頻譜真空吸塵機斷路器凸輪解點轉換開關電源開關電路指定程序裝置電源線指定程序裝置信號線高壓汞燈0.11.0MHz1020MHz0.125MHz0.525MHz125MHz0.13MHz計算機邏輯組件鎮定接觸器線圈脈衝鎮定接觸器通斷周期多路通信設備功率控制器功率轉換控制器恆定噪聲功率轉換控制器瞬態功率轉換控制器磁鐵電樞50kHz20MHz50kHz25MHz110MHz215KHz1025MHz50KHz25MHz24MHz1.3.4 抑制傳導干擾

17、的有效辦法 如上所述,構成干擾的三要素是干擾源、傳輸通道、接收器。因而,抑制傳導干擾也肆從這三個方面著手研究。1. 傳導干擾源的處理（1） 如果傳導干擾源不產生強電磁場元件,如線圈、變壓器等,在佈置時應遠離接收器或加以屏蔽。（2） 如果傳導干擾源是頻率相同的電路,如接收機的高頻放大、輸入及振蕩電路,它們之間的交鏈容易引起自激振蕩,因此佈置應相隔遠些。（3） 移去對系統工作無用的、有潛在的干擾設備的電源。（4） 應盡可能使設備工作在設計曲線線性最好的部分,以便輸出諧波分量最小。（5） 如果干擾源的工作波形是脈衝形狀,因為當脈衝上升沿較慢且持續時間較長時,產生的電磁干擾最小,隨著脈衝的寬度減少且上

18、升時間縮短,脈衝中的高頻成分的幅度將增加。所以一個控制裝置或其它脈衝的上升時間只需快到能在指定的時間內保證可靠工作即可。（不要使振蕩器和開關器件的工作速度高於性能所需要的速度。）（6） 電弧放電:當兩個物體之間的電位差大到足以使它們之間的絕緣擊穿時就會產生電弧。因此要盡量避免出現電弧放電。電弧放電的能量取決於產生放電現象的觸點閉合的形式,因而要選擇好觸點的形式。例如選擇微型開關,因為它們的尺寸小,工作電壓低,產生的電磁干擾比繼電器小。2. 傳輸通道的處理（1） 為縮短電磁干擾傳輸通道的長度,要使電路中的導線盡量短。（2） 把帶有電磁干擾的導線和元件與連接接收器的佈線隔離開來。（3） 把帶有電磁

19、干擾的元件的回線與接收器回線隔離開來。（4） 用粗的隔離線和隔離套來減少級間的電空耦合。（5） 各級電路的連接導線應盡可能的縮短,對高頻電路的佈置尤應注意這個問題。（6） 對高頻電路,應盡量避免平行排列導線,特別不能像低頻電路那磋將各種導線扎成一束。一些可能引起交鏈的導線,如晶體管c、d極引出導線,放大器的輸入輸出導線,應盡量避免相距過近和平行排列。（7） 減小引線電感,以使感應電壓減到最小。然而當頻率升到高頻時,線繞電阻會呈現串聯電感,甚至合成電阻也會出現引線電感,這些電感再加上雜散電容則可能並聯諧振回路。由於介質損耗電容器也會呈現串聯電阻,並有引線電感,因此,在設備的佈線設計時,必須十分注

20、意,以減少這些效應。（8） 產生電磁干擾的元件應盡量靠近與它們相關聯的負載,以使耦合路徑最短。（9） 由同一電源總線饋電的幾個設備之間,必須用旁路電容去耦。在干擾極嚴重的情況下,可以用齊納二極管或分別供電的的方法來隔離設備間的耦合。有時需要對潛在的干擾源（如觸發器极其它數字電路）和敏感器件（如低電平場效應晶體管放大器）專門去耦。（10） 濾波器對於防止干擾以及把信道中的能量輸送到指定的設備上是很重要的。例如,電源線濾波器應該安裝在靠近直流電機處,把型濾波器接到電動機上能使射頻電流和電動機的地短接。3. 接收器處理（1） 盡量少用低電頻器件,只使用完成任何所需的靈敏度。（2） 移去那些在系統工作

21、時不需要的接收器電源。（3） 對電磁場感應敏應的接收器如果可能的話可加屏蔽。1.4 輻射干擾 輻射干擾是指以電磁波形式傳播的干擾。這類干擾的能量是由干擾源輻射出來的,通過介質（包括自由空間）以電磁波的特性和規律傳播的。是否構成輻射干擾,應由構成輻射干擾的三要素來考慮:輻射干擾源向外輻射能量的特性,如方稿性、極化、調制特性、帶寬等;輻射干擾傳輸通道,即介質（包括自由空間）對電磁波能量的損耗程度,輻射干擾接收器的敏感度、方向性、極化、選擇性、帶寬等。1.4.1 輻射干擾源 構成輻射干擾源有兩個條件:一個是有產生電磁波的源泉;另一個是能把這個電磁波能量輻射出去。不是任何裝置都能輻射電磁波,其結構必須

22、是開放式的,幾何尺和電磁波長必須是在同一量級的。顯然,各種天線是輻射電磁波的最有效的設備,除此之外,就是佈線、結構件、部件滿足上述條件時,起著發射天線和接收天線的作用,即產生天線效應。 如同傳導干擾一樣,輻射干擾源也有信息輻射干擾源和電磁噪聲輻射干擾源之分。 信息輻射干擾源指的是帶有信息的無用信號通過輻射對接收器進行干擾。電磁噪聲輻射干擾指的是不帶任何信息的電磁噪聲通過輻射對接收器進行干擾。1. 信息輻射干擾源 常見的信息輻射干擾源有發送設備、本地振蕩器、設備功能的非線性等,下面分別計論:。（1） 發送設備 發送設備通過發送天線輻射出去,有時通過編織屏蔽層和通風管道輻射出去,通過連接電纜向外輻

23、射。（2） 本地振蕩器 本地振蕩器和混頻器通常是由傳輸線及波導相連接的,這種傳輸線和波導,若屏蔽不好或匹配不好,都會有電磁波能量向外輻射的。另外還有本地振蕩器連接線向外輻射。（3） 設備功能非線性產生的轅射 所謂設備功能非線性產生的輻射干擾,指的是電路中器件工作在非線性狀態時所產生的干擾。如丙類放大器、檢波器、混頻器等都工作在非線性狀態時所產生的干擾,它們的輸出端產生不希望有的諧波分量和互調產物。（4） 核電磁脈衝輻射 爆炸核武器時,核輻射與周圍環境相互作用,使帶電粒子強烈運動,由此產生核電磁脈衝。這種強脈衝的突出特點是:脈衝上升的時間極短,僅在10ns左右;頻譜極寬,由超長波到微波波段的低端

24、;脈衝的場強極強,電場強度為105 V/m,弮場強度為100A/m;脈衝釋放的能量極大,可為4x109J。這樣強大的核電磁脈衝所產生的干擾和破壞作用是極其嚴重的。如果電子設備和系統天線直接接收核電磁脈衝,最輕的是干擾有用信號,影響工作;重則則因焦耳熱使電子系統受到損傷和破壞。核爆炸的同時將產生X射線、射線、粒子和核電磁脈衝,使大氣發生異常電離,並形成附加電離區和騷擾電離層,其結果會造成電磁波傳輸的衰減、折射和反射等,這也將嚴重影響通信設備的正常工作。核電磁脈衝能傳播很的距離,比核輻射本身傳播的距離還遠,所以核電磁干擾、損傷和破壞區域廣。3. 電磁噪聲輻射干擾源（1） 銀河系無線電輻射。（2）

25、太陽無線電輻射。（3） 大氣中的無線電輻射。（4） 閃電和雷暴的電場。（5） 大氣表面的電場。（6） 大氣中的電流電場。（7） 大地內部的電場。（8） 大地表面的磁場。（9） 大地磁層。（地表面磁場和大地磁層一起稱為自然磁場。（10） 電力線路輻射干擾源 主肆產生兩種輻射干擾:一種是絕緣子兩端局部放電所產生的脈衝,其頻率在100MHz以上,而且直接向空間輻射,這種干擾的特點是在電壓低於100kV的線路上,雨天、潮濕天干擾弱,而在風天、干燥天干擾強,另一種則是輸電線電暈放電效應,產生放電的原因是尖形電極的頂端附近,由於電位梯度大可產生火花放電,這種干擾的頻在數兆赫以下,可以直接向空間輻射或者沿傳

26、輸線傳輸到較遠的距離,這種干擾的特點是在電壓高於100kV的線路上,雨天、潮濕天干擾強,而在風天、干燥天干擾弱。 電力線輻射干擾對電子設備的干擾可分為兩方面,一方面電力線產生的輻射干擾在空間傳輸時遇到配電線路、有線廣播線路、通信線路等傳輸系統,干擾通過耦合後,沿著這些系統傳輸;另一方面則是干擾沿電力線路傳輸,這會影響中波和長波的廣播和通信。（11） 熒光燈輻射源 熒光燈接通後電擊穿會產生射頻干擾。這種射頻干擾可以從熒光燈本身或者電源線輻射出去。熒光燈外殼正確接地可以很好的減少其輻射干擾。（12） 降物靜電放電輻射干擾 所有飛行器上產生的電荷以電暈放電的形式放掉或者對地以電弧形式放掉, 這就是所

27、謂的降物靜電放電。靜電放電產生的電壓在4x104 4x106V之間,是一種從低頻到中頻具有連續頻譜的寬帶干擾。這種干擾的效果輕者造成干擾,重者可造成飛行器的失事。（13） 人體靜電放電干擾 由人體積累的電荷照樣能形成靜電放電輻射干扰。它可以構成對電子設備的金屬部分直接放電,或者通過放在機器的工作臺等金屬部件放電而產生對設備的干擾。當人體積累的電荷較多時,靜電放電的電流脈衝峰值可以達到20A,這將嚴重影響電子設備的正常工作。（14） 機動車干擾源 機動車包括電汽火車、電動汽車、汽車、有軌電車、無軌電車等。干擾源包括點火裝置、發電機、穩壓器、燈開關、電動機、喇叭和車頂上的集電器等。集電器在車頂上沿著架空線滑動,有時以生跳動使集電頭瞬間離開架空線而引起打火生成脈衝干擾。 當頻率在100MHz以下時,汽車的噪聲是垂直極化的,其電平為正態分佈。點火裝置是最強的寬帶干擾源, 其頻率在10100MHz範圍內並有相當大的場強。（15） 周圍介質的非線性效應 金屬表面由於被腐蝕或者沉積化學物等原