2022年电磁干扰与电磁兼容性技术的分析研究现状与发展趋势.docx

精品学习资源目录一、讨论意义和现状与进展 .2二、电磁干扰与电磁兼容基本原理 .3<一）电磁干扰的基本原理 .3<二）电磁干扰三要素 .4<三）电磁干扰传播途径 .4三、电磁干扰的耦合方式 .4<一）电路性耦合 .4<二）电容性耦合 .5<三）电感性耦合 .5四、电磁干扰的抑制 .6<一）屏蔽 .6<二）滤波 .6<三）接地 .7五、结语 .7参考文献 .7欢迎下载精品学习资源电磁干扰与电磁兼容性技术的讨论现状与进展趋势摘要： 本文介培了电磁兼容EMC>讨论意义、研完现状及其讨论方法；本文仍分析了传导性电磁干扰的基本原理，井介绍了传导性电磁干扰的共模CM>和差模 DM>干扰模型；在分析传导性电磁干扰基本原理的基础上，本文仍介绍了传导性电磁干扰的三种耦合方式；包括电路性耦合、电容性耦合和电容性耦合；接着本文介绍了抑制电磁干扰的一般方法，并分析了屏蔽、接地和滤波三种重要的电磁干扰抑制措施；关键词： 电磁兼容电磁干扰模型耦合方式干扰抑制1410一、讨论意义和现状与进展当前人类的生存环境也已具有深厚的电磁环境内涵；随着城市人日的快速增长，汽车、电子通信、运算机与电气设备大量进人家庭，空间人为电磁能量每年都再增长，21 世纪电磁环境恶化已成定局严峻恶化的电磁环境对人类生活日益依靠的通信，运算机与各种电子系统都将造成灾难性的危害；电磁干扰除了可能对系统的效能有着重大的影响，其影 响如图 1 所示；为此世界各国均特别重视愈来愈复杂的电磁环境及其广泛的影响，电磁兼容技术是由过去的；电磁干扰；ElectromagneticInterference> 演化而来的；而人们对电磁干优的讨论工作可追溯到 19 世纪，希维赛德于1881 年写的“论干扰”一文可算得上最重要的早期文献，此后 188 年柏林电气协会成立了干扰问题委员会，紧接着在1889 年英国邮电部门开头讨论其通信干扰问题；到本世纪20 岁月以后，各先进工业国家都日益重视EMC 的讨论，成立了很多相关的国际组织；本世纪40 岁月，为明白决由于飞机通信系统受到电磁干扰造成飞行事故的问题，开头较为系统地进行EMC 技术的讨论；美国自1945 年开头，颁布了一系列电磁兼容方面的军用标准和设计规范，并不断加以充实和完善，使得EMC 技术进入新的阶段； 60 岁月以来，现代电子科学技术向高频、高速、高灵敏度、高安装密度、高集成度，高牢靠性方向进展，其应用范畴越来越广，渗透到了整个社会的每个角落；因而发达国家在 EMc 讨论方面投入了大量的人力物力形成了EMC 热；电磁兼容性问题在国内进展相对较晚， 70 岁月以来，国内对电磁兼容性问题也引起了重视；特殊是我国海军舰船，由于对电子设备几及舰船总体设计没有提出电磁兼容性要求，造成舰船设备的相互干扰，使其通信、探测、导航才能等下降，从而引起了广泛的重视，筹建了国内第一个电磁兼容性试验讨论室；其后，一些军种、部门及高校间续建立了电磁兼容性试验讨论室，电子及电气设备讨论、设计及制作单位也都纷纷配备了电磁兼容性设计人员；目前，参照国外相应标准，我国已系统的制定了一整套军用及民用电磁兼容性标准及规范，并正在切实地贯彻执行；20 世纪 80 岁月后，电磁兼容技术的进展进入了全新的阶段，开头实行强制认证制度了；国际上，欧盟89/336/EEC 电磁兼容指令从1996 年 1 月 1 日开头强制执行，大大推动了全球的电磁兼容标准的强制执行和电磁兼容认证工作，使其向更加规范化和法制化方法进展；需要留意的是2004 年 12 月 15 日欧洲议会、欧共体理事会通过了一个新的电磁兼容指令 :2004/108/EC4，该指令自发布于欧盟官方公报之后第20 天开头生效，并将于2007 年 7 月 20 日起强制执行，并同时废止89/336/EEC 指令；这必将进一步促进我国电磁兼容认证制度的进展；紧跟国际潮流，我国也建立了强制性产品认证制度；2001年 12月，国家发布强制性产品认证治理规定，英文名称为"China Compulsory Certification"，欢迎下载精品学习资源英文缩写为 "CCC"，简称为 "3C"认证， 3C 认证对这些产品的安全性能、电磁兼容性、防电磁辐射等方面都做了具体规定；2002 年 5 月 1 日起，国家相关部门开头受理第一批列入强制性产品目录的认证申请，包括涉及安全、电磁兼容、环境爱护要求的19 大类、 132 种产品；对列入目录的产品，凡未获得强制性产品认证证书和未加施"CCC"强制性认证标志的产品，不得出厂、进口和销售；以美国NIST、英国 NPL 以及德国 PTB等为代表的国立讨论机构，他们主要从事各类测量天线、磁场探头、电场探头和EMC 测试场地的校准讨论，并对外供应服务；另一类就是特地从事校准服务的公司以及EMC 检测设备制造商的校准试验室，他们均取得了国际上一些闻名认证机构的授权；我国最早从事电磁兼容技术讨论的是上海电器科学讨论所，早在1962 年就开头进行无线电干扰的测量和船用电机电器无线电干扰标准的制定工作；从事电磁兼容学科讨论的高校主要有北京邮电高校、北京交通高校和东南高校等；从事电磁兼容检测的讨论全部上海电器科学讨论所、信息产业部电子三所、四所、五所和广州电器科学讨论所、武汉高压讨论所等；但求解区域远大于散射体本身，且场的传播在空间离散描述，造成空间色散误差；另外，由于只能在有限区域内运算，这就要求必需设置边界条件；积分方程方法通过求解散射体表面或体积内的感应电流来分析散射问题，不存在空间色散误差；微分方程方法往往比积分方程方法更简洁实现求解任意复杂媒体环境下的电磁问题；对于匀称背景介质中的开放域问题，经常采纳积分方程方法进行求解；对于单独利用微分方程方法积分方程方法均难以求解的问题，往往采纳混合方法分析；常见的积分方程方法有矩量法6MOM> 、体积分方程方法 VIEM>；常见的微分方程方法有时域有限差分法FDFD>、有限元法 FEM>、区域分解法 DDM>等；二、电磁干扰与电磁兼容基本原理234<一）电磁干扰的基本原理传输电磁干扰的导线，多数像电灯线或电话线那样，实行平行往复双线成对的形式，把这种情形的导线干扰分为两个重量：一个是两根导线间所产生的重量；另一个是线路对地间产生的对地分置；由于两者之间传输回路的阻抗特性不同，因此称这种情形下的电压为线间电压和对地电压，其中信号源线间电压和两导线间负载所构成的回路，属于线间回路；而导线或单线对地电压，以及对地导线构成的回路，属于对地回路；依据干扰电压信号对于电路作用的形状不同，可将系统内的干扰分为共模和差模干扰信号两种；如图2 所示共模干扰 Common modeInterference ，简称CM>相线 L>与地 E>、中线 N>地欢迎下载精品学习资源E>存在的传输的电位相同的干扰信号U1、U3 差模干扰 Differential-mode Interference，简称CM>相线 L>与中线 N>之间传输的电位相差180；的干扰信号 U3；4510<二）电磁干扰三要素理论和实践的讨论证明，不管复杂系统仍是简洁装置，任何一个电磁干扰的发生必需具备三个基本条件：第一应当具有干扰源，其次是干扰传播途径，最终必需有被干扰对象敏锐设备 >的响应；因此干扰源、传播途径和敏锐设备统称电磁干扰三要素，其简洁示意图如图 3 ；<三）电磁干扰传播途径 356一般而言，从各种电磁干扰源至敏锐设备的通路或媒介，即电磁干扰传播途径，有两种方式：一种是传导耦合方式；另一种是辐射耦合方式；依据电磁干扰这两种传播途径也将电磁干扰分为传导性电磁干扰和辐射性电磁干扰；如图4 为电磁干扰传播途径基本分类；三、电磁干扰的耦合方式 34710耦合是指设备 电路 >与设备 电路 >之间的电联系，耦合起着把电磁能量从一个设备欢迎下载精品学习资源电路 >传到另一个设备 电路 >的作用；一般而言，传导性干扰可以通过多种途径从干扰源耦合到敏锐设备中，这些途径包括：电路性传导耦合、电容性耦合、电感性耦合三大类；<一）电路性耦合电路性传导耦合也称共阻抗耦合，当两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路回路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路回路，这就是电路性传导耦合；最简洁的电路性传导耦合模型如图5 所示；<二）电容性耦合处在介质中的不同导体之间总存在着杂散电容分布电容 >，当两个电路处于不同电 位时，一个电路的电荷对另一个电路有感应；如图6a>所示，线路 1 邻近有一线路 2， C12 是它们闻的杂散电容，C2 和 R 是线路 2 对地的杂散电容和电阻，其等效电路如图6b>，阻抗上有线路 1 引起的干扰电压UN；<三）电感性耦合两个电路间存在互感，一个电路内电流的变换可通过磁路交链影响到另一回路；如图 7 所示，线路 1 中随时间变化的电流I1 产生的磁通链环线路2，依据电磁感应定理，在线路 2 上感应出电动势 UN；欢迎下载精品学习资源四、电磁干扰的抑制4579电磁干扰抑制技术就是环绕电磁干扰三要素，依据具体情形，有针对性地实行相应措施，归纳起来就是三条：一是抑制电磁干扰源，二是切断电磁干扰耦合途径，三是降低电磁敏锐设备的敏锐性；本文主要介绍通过切断电磁干扰耦合途径来抑制电磁干扰，主要方法包括滤波、屏蔽、接地；<一）屏蔽屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以掌握电场、磁场和电磁波由一个区域向另一个区域的感应和辐射；由于屏蔽体对来自外部的干扰电源和内部的电磁波起着吸取能量，反射能量和抵消能量的作用，所以屏蔽体具有减弱电磁干扰的功能；电磁屏蔽的传统技术措施，主要是基于孔缝，操作器件，显示器件，以及电缆等几个方面进行屏 蔽，所采纳的屏蔽工艺也大多以单层屏蔽和单一材料的屏蔽居多；传统单一材料的电磁屏蔽有着诸多的缺点，而多重屏蔽作为目前一种新的屏蔽手段，能够对宽频带内的高能量电磁脉冲进行有效地防护；其原就是：各层的填充材料不应相同，并且各屏蔽层之间不能连接在一起，彼此之间应当隔开空气或者填充其他介质；虽然多重屏蔽特别有效，但是其成本和技术含量比较高，因此它常用在重要电了设备的防护上；对于一般设备的多层屏蔽，可以先用帮助分屏蔽体封闭后再装入系统主屏蔽体中；但要留意的是，分屏蔽体和主屏蔽体之间只能有一个必要的接口，而且接口与外壳之间要使用橡胶等绝缘体隔离，同时要保证外壳良好的接地；依据屏蔽的电磁场的性质可将屏蔽划分为以下几种：电场屏蔽静电场屏蔽及交变电场屏蔽>、磁场屏蔽 静磁场及交变磁场屏蔽>及电磁场屏蔽 同时存在电场及磁场的辐射电磁场的屏蔽>；<二）滤波滤波器是一种对特定频率的信号具有挑选性的网络；它对某一频率范畴内的信号给以很小的衰减，使这部分信号能够顺当通过，而对其它频率的信号或干扰给以很大的衰 减；滤波器通常由电容、电阻、电感或有源器件组成，作为电路中的挑选性传输网络来完成挑选性地衰减输入信号中不需要的频率重量；采纳滤波主要是为了抑制传导性干扰；实际当中需实施滤波器的情形包括：1>抑制高频系统中工作频带之外的于扰；2>排除信号电路中频谱成分不同于有用信号的干扰；3>排除沿电源电路、操纵电路，掌握电路以及转换电路的干扰；在设计和挑选滤波器时应当考虑： 插入损耗的频响曲线；阻抗匹配；电压额定值用作电源滤波的滤波器，要欢迎下载精品学习资源适应瞬时的大幅度尖峰脉冲的冲击；电流额定值；绝缘电阻；温升；牢靠性； 漏电流；<三）接地所谓“地”一般定义为电路或系统的零电位参考点；直流电压的零电位点或零电位面，它不肯定为实际的大地，可以是设备的外壳或其它金属板线；接地”一般指电路或系统与“地”之间建立低阻通路，其中一点通常是系统的一个电气或电子元件，而另一个点就是称之为“地”的参考点；依据不同的要求，接地有不同的目的：1>建立与大地相连的低阻抗通路，使雷击电流、静电放电电流有优先通路直接流入大地，不致影响电路、设备的正常工作和人身安全；2>建立设备外壳邻近金属导体间的低阻抗通路，当设备中存在漏电电流时，不致危及人身安全；3>电路及设备的各部分都连接到一个共同的等电位点或等电位面，以便有一个共同的参考电位，使各部分电路均执行正常功能；4>任何电路的电流都需要经过地线形成回路，接地的目的之一就是使流经地线的各电路的电流互不影响或其影响得到抑制；信号接地的接地方式包括浮地、串联单点接地、并联单点接地、多点接地；五、结语本文着重对电磁干扰和电磁兼容原理及其相关技术进行了综合性概述；简洁介绍了电磁干扰的危害和讨论意义以及该学科的进呈现状和趋势；本文仍简洁分析了电磁干扰的基本原理，并给出了差模、共模干扰的定义和模型；在此基础之上，本文介绍了几种典型的电磁干扰耦合方式，并给出了当前抑制电磁干扰的几种常用方法；参考文献1 朱文立国内外电磁兼容进展动态J.电子质量 .20037> 2 杨继深共模干扰和差模干扰J.安垒与电磁兼容 .20022>.3 周佩白 , 马乃祥基本概念与电磁干扰源及耦合途径J.华东电力 .19998> 4 赖祖武电磁干扰防护与电磁兼容北京: 原子能出版社 .1993 5 湖北省电磁兼容学会电磁兼容性原理及应用M 北京 : 国防工业出版社，19966 刘鹏程 , 邱扬电磁兼容原理及技术M. 北京: 高等训练出版社 .1993 7 王定华 , 赵家升电磁兼容原理与设计M 成都 : 电子科技高校出版社 .1995 8 杨克俊电磁兼容原理与设计技术M 北京 : 人民邮电出版社 .2004 9 林国荣 , 张友德电磁干扰及掌握M 北京 : 电子工业出版社 .2003 10 高攸钢电磁兼容总论M 北京：北京邮电高校出版社.2001 11 蔡仁钢 电磁兼 容原 理、设计 和猜测技 术M 北京 : 北京航空 航天 高校出版社.1997 12 路宏敏工程电磁兼容M 西安：西安电子科技高校出版社.2003 13 陈淑凤 , 马蔚字 , 马晓现代电子系统的电磁兼容性设计M 北京 : 国防工业出版社,2004 欢迎下载精品学习资源欢迎下载