第1章 电磁兼容技术概述精.ppt

第1章电磁兼容技术概述第1页，本讲稿共60页电磁兼容2课课件件邮邮箱箱*：64884700第2页，本讲稿共60页电磁兼容3第第1章章电磁兼容技术概述电磁兼容技术概述第3页，本讲稿共60页电磁兼容4第一章第一章 电磁兼容技术概述电磁兼容技术概述兼兼 容容硬件兼容信号、时序逻辑软件兼容程序、文件电磁兼容第4页，本讲稿共60页电磁兼容5电磁兼容电磁兼容电子设备、器件在电子设备、器件在同一个电磁环境同一个电磁环境中中互不干扰互不干扰 电子设备、器件的电子设备、器件的抗抗外界干扰外界干扰 抗外来的，非自身电子设备、器件的干扰 电子设备、器件电子设备、器件不产生不产生对外的干扰对外的干扰 不产生对其它器件、电子设备、系统产生干扰电子设备的干扰：不同系统、设备之间的干扰 同一个设备内部的不同功能单元、模块、器件之间的干扰与设备内部的噪声不同第5页，本讲稿共60页电磁兼容61.1电磁兼容的概念1.1.1电磁干扰1 电磁干扰的定义（1）电磁骚扰（EMD，ElectroMagnetic Disturbance）任何可能引起装置、设备或系统性能降级或对生命或无生命物质产生作用的电磁现象 电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化（2）电磁干扰（EMI，ElectroMagnetic Interference）电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降（3）区别：电磁骚扰仅仅是电磁现象，既客观存在的一种物理现象，可能引起设备性能的降级或损害，但不一定已经形成后果。电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。为了方便，通常人们在分析电磁干扰问题时常常是与电磁骚扰联系在一起讨论，一般统称为电磁干扰。第6页，本讲稿共60页电磁兼容72 电磁干扰（骚扰）源的分类 分类方法有许多种：传播途径：传导干扰电耦合、磁耦合、电磁耦合 辐射干扰近场区感应耦合、远场区辐射耦合 带宽：窄带干扰 频率：高频 宽带干扰 低频 按实施干扰的主观意向：有意干扰源 无意干扰源 按干扰源性质：自然干扰 人为干扰第7页，本讲稿共60页电磁兼容83 3 电磁干扰的三要素电磁干扰的三要素 所有的电磁干扰都是由3个基本要素组合而产生的电磁干扰源；对该干扰能量敏感的设备；将电磁干扰源传输到敏感设备的媒介，即传输通道或合途径。第8页，本讲稿共60页电磁兼容9（1）电磁干扰源：指产生电磁干扰的任何元件、器件、设备、系统或自然现象（2）耦合途径（传输通道）：将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通道或媒介 （3）敏感设备：受到电磁干扰影响，或者说对电磁干扰发生影响的设备抑制所有电磁干扰的方法从这三要素着手解决:1、抑制干扰的产生 2、切断传输通道 3、设计不敏感的设备第9页，本讲稿共60页电磁兼容104 自然干扰（噪声）（1）宇宙干扰来自太阳系、银河系及河外星系的电磁干扰 包括：太空背景噪声和太阳、月亮、木星等的无线电噪声（2）雷电干扰雷电放电产生的。地球上平均每秒发生100次雷击放电，雷电干扰的频谱在50MHz以下都有分布，主要能量分布在100KHz左右(以下）对20MHz以下的无线电通信影响较大 (3)大气干扰指除雷电放电以外的尘埃、雨点、雪花、冰雹等微粒在高速通过飞机、飞船表面时，由于相对摩擦运动而产生电荷迁移从而积累静电，当电势升高到1MV时，发生火花放电、电晕放电。产生的宽带射频噪声频谱分布在xHz-xxMHz的范围内 严重影响高频、甚高频频段的无线电通信和导航（4）热噪声处于一定热力学状态下的导体所出现的无规则电起伏，是由导体自由电子的无规则运动引起的 包括电阻热噪声、气体放电噪声、有源器件的散弹噪声 电子器件的自身噪声源 第10页，本讲稿共60页电磁兼容115 人为干扰（噪声）（1）有意发射干扰源专用于辐射电磁能的设备，例如广播、电视、通信、雷达、导航等发射设备。是电磁环境的重要污染源干扰源的特点（2）无意发射干扰源 许多电子设备均无意发射电磁能量 第11页，本讲稿共60页电磁兼容126.电磁干扰（骚扰）源的时、空、频谱特性电磁干扰（骚扰）源的时、空、频谱特性(1)空间分布对于有意辐射干扰源，其辐射干扰的空间分布是比较容易计算的，主要取决于发射天线的方向性及传输路径损耗对于无意辐射源，无法从理论上严格计算，经统计测量课得到一些无意辐射源干扰场分布的有关数学模型及经验数据对于随机干扰，由于不能确定其未来值，其干扰电平不能用确定的值来表示，用概率体现(2)时间分布周期性干扰非周期性干扰随机干扰第12页，本讲稿共60页电磁兼容13（3）频率特性）频率特性按照干扰能量的频率分布特性可以确定干扰的频谱宽度在电磁兼容学科领域内，带宽是相对与接收机的带宽而言，根据国家军用标准GJB72-85的定义：窄带干扰能量频谱落在测量接收机通带之内宽带干扰能量相当宽第13页，本讲稿共60页电磁兼容147电磁干扰的危害电磁干扰的危害电磁干扰对设备的危害 电磁干扰破坏或降低电子设备的工作性能 电磁干扰造成的灾害性后果设备灾害电磁信息泄密 电磁场对人体的危害 第14页，本讲稿共60页电磁兼容151.1.21.1.2电磁兼容的含义电磁兼容的含义电电磁磁兼兼容容(EMC,ElectroMagnetic Compatibility)一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自的功能的共存状态中国大陆中国大陆军标GJB7385电磁干扰和电磁兼容性名词术语中的定义电磁干扰和电磁兼容性名词术语中的定义：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：该设备不会受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射而导致或遭受不允许的性能降级，它也不会使处于同一电磁环境中其它设备（分系统、系统）因受到电磁发射而导致或遭受不允许的性能降级 国际电工技术委员会国际电工技术委员会(IEC)IEC)认为认为:电磁兼容是一种能力的表现，IEC给出的电磁兼容性定义：电磁兼容性是设备的一种能力，它在其电磁环境中能完成自身的功能，而不至于在其环境中产生不允许的干扰第15页，本讲稿共60页电磁兼容16 总之，电磁兼容学是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备或系统(广义的还包括生物体)可以共存，不致引起性能降级的一门学科 理论基础涉及：数学、电磁场理论、电路基础、信号分析等学科与技术应用范围几乎涉及到所有用电领域 第16页，本讲稿共60页电磁兼容171.1.3 电磁兼容性的实施为实现系统内、外的电磁兼容，需从技术上和组织上两方面采取措施。技术措施：从分析电磁干扰三要素(干扰源、耦合途径、敏感设备)入手，采取有效的技术手段：抑制干扰源，减少不希望的发射；消除或减弱干扰耦合；增加敏感设备的抗干扰能力，削弱不希望的响应组织上的措施：为了抑制干扰，实现电磁兼容，国际上已成立一系列的组织，还有各国政府及军事部门等，制定一系列电磁兼容标准、规范与频谱分配，规定了干扰发射的极限值，限制各种设备发射超出标准的干扰，并使各系统在指定的频域、时域及空域上工作，尤其是推行强制性电磁兼容认证，以保证电磁兼容的有效实施。技术措施和组织措施相互结合，统筹考虑。第17页，本讲稿共60页电磁兼容18电磁兼容性控制是一项系统工程，应该在设备和系统设计、研制、生产、使用与维护的各个阶段均充分予以考虑和实施才可能有效。科学而先进的电磁兼容工程管理是有效控制技术的重要组成部分。第18页，本讲稿共60页电磁兼容191.1.41.1.4电磁兼容技术的发展电磁兼容技术的发展 1 1 电磁兼容技术发展简史电磁兼容技术发展简史 电电磁磁兼兼容容是是通通过过控控制制电电磁磁干干扰扰来来实实现现的的，因因此此电电磁磁兼兼容容学学是是在在认认识识电电磁磁干干扰扰、研研究究电电磁磁干扰、对抗电磁干扰和管理电磁干扰的过程中发展起来的干扰、对抗电磁干扰和管理电磁干扰的过程中发展起来的电磁兼容技术电磁兼容技术EMCEMC由由电磁干扰电磁干扰演变发展起来的演变发展起来的 电磁干扰电磁干扰电磁现象电磁现象电磁效应电磁效应18231823年年 安培提出了电流产生磁力的基本定律安培提出了电流产生磁力的基本定律18311831年年 法拉第发现电磁感应现象，总结出电磁感应定律法拉第发现电磁感应现象，总结出电磁感应定律18401840年年 美国人亨利成功地获得高频电磁振荡美国人亨利成功地获得高频电磁振荡18641864年年 麦克斯韦总结出麦克斯韦方程麦克斯韦总结出麦克斯韦方程电和磁的相互作用并预言了电磁波的存在电和磁的相互作用并预言了电磁波的存在18811881年年 英国人希维赛德发表了英国人希维赛德发表了干扰论干扰论，标志着研究干扰问题的开端，标志着研究干扰问题的开端 18881888年年 德德国国人人赫赫兹兹首首创创了了天天线线，第第一一次次把把电电磁磁波波辐辐射射到到自自由由空空间间，同同时时又又成成功功地接收到电磁波地接收到电磁波从此开始了对电磁干扰问题的试验研究从此开始了对电磁干扰问题的试验研究第19页，本讲稿共60页电磁兼容201889年 英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化20世纪40年代，人们提出了电磁兼容性的概念。1944年，德国电气工程师协会制定了世界上第一个电磁兼容性规范VDE-0878。1945年，美国颁布了最早的军用规范JAN-I-22520世纪60年代以后，电气与电子工程技术迅速发展，其中包括数字计算机、信息技术、测试技术、电信、半导体技术的发展，电磁噪声和克服电磁干扰产生的问题引起高度的重视，促进了世界范围内电磁兼容技术的研究干扰与抗干扰问题贯穿于无线电技术发展的始终。电磁干扰问题由来已久，但电磁兼容却是近代才形成的新的学科。70年代，电磁兼容技术逐渐成为非常活跃的学科领域之一 美国学者B.E.凯瑟撰写了系统性的论著电磁兼容原理第20页，本讲稿共60页电磁兼容21进入20世纪80年代以来，随着通信、自动化、电子技术的飞速发展，电磁兼容学已成为十分活跃的学科，美国、德国、法国、日本等在电磁兼容标准与规范、系统预测、设计、测量及管理等方面均达到了很高的水平，有高精度的EMI及电磁敏感度(EMS)自动测量系统，可进行各种系统间的EMC试验，研制出系统内及系统间的各种EMC计算机分析程序，形成一套完整的EMC设计体系IEC在1933年成立了无线电干扰特别委员会(CISPR)，后来又成立了电磁兼容技术委员会（TC77）和电磁兼容咨询委员会（ACEC）在电磁兼容方面的研究和国际标准化中起着特别重要的作用，出版了大量的电磁兼容方面的标准、指南和技术规范等国际电信联盟(ITU)是另外一个涉及电磁兼容技术研究和标准化的重要国际组织，它由三大部门组成：电信标准部(ITU-T)，无线电部(ITU-R)和电信发展部(ITU-D)先后制定并出版了大量的电磁兼容方面的建议、导则和手册等。这些都大大地促进了电磁兼容技术的发展。第21页，本讲稿共60页电磁兼容222 2 中国大陆电磁兼容技术的发展中国大陆电磁兼容技术的发展 研究起步较晚，与国际间的差距较大 第一个干扰标准是1966年由原第一机械工业部制定的部级标准JB-854-66船用电气设备工业无线电干扰端子电压测量方法与允许值。直到20世纪80年代初，才有组织、系统地研究并制定国家级和行业级地电磁兼容标准和规范，1983年发布第一个国家电磁兼容标准(GB/T3907-1983)工业无线电干扰基本测量方法 1986年成立全国无线电干扰标准化技术委员会(简称无干委)，并先后对应IEC/CISPR成立了A、B、C、D、E、F、G、S共8各分技术委员会 1997年，委全面规划和推进EMC标准地制定和修订工作，促进电磁兼容技术发展和保护电磁环境，成立了全国电磁兼容标准化联合工作组，其主要目的：促进EMC标准地制定和修订工作，协调国内各相关EMC标准化组织，进而更好地适应电工、电子产品的EMC认证和市场需要 2001年12月，国家发布了强制性产品认证管理规定，英文名称为：China Compulsory Certification，英文缩写简称CCC，简称为3C认证，对这些产品地安全性、电磁兼容性、防电磁辐射等都作了详细规定第22页，本讲稿共60页电磁兼容231.21.2电磁兼容技术术语电磁兼容技术术语（与本课程相关的术语简介）1.2.11.2.1一般术语一般术语 设设备备(equipment)equipment)作为一个独立单元进行工作，并完成单一功能的任何电气、电子或机电装置分系统分系统(subsystem)subsystem)从电磁兼容性要求的角度看 作为单独整体起作用的许多装置或设备的组合，但并不要求其中的装置或设备独立起作用；作为在一个系统内起主要作用并完成单项或多项功能的许多设备或分系统的组合 在实际工作时可以分开安装在几个固定或移动的位置或系统中 系系统统(systemsystem)若干设备、分系统、专职人员及可以执行或保障工作任务的技术组合 一个完整的系统，除包括有关的设施、设备、分系统、器材和辅助设备外，还包括在工作和保障环境中能胜任工作的操作人员第23页，本讲稿共60页电磁兼容24第24页，本讲稿共60页电磁兼容25电电磁磁兼兼容容性性(electromagnetic electromagnetic compatibility)compatibility)在不损失有用信号所包含的信息条件下，信号和干扰共存的能力标准标准(standard)/standard)/建议建议(recommendation)recommendation)：能够被重复和连续地使用，由认可的标准化组织批准的一套技术规范，其符合性不是强制性的而是推荐性的。IEC对标准的定义为：为了促进国际贸易，对某个技术领域达成国际一致意见的公开文档。一致意见是根据批准和出版国际标准的严格程序得到的。技术规范技术规范(technical specification)technical specification)在详细内容和完整性方面近似标准，因未达成一致意见或还不成熟，未通过批准程序。技术报告技术报告(technical reports)technical reports)除未达成一致意见外，技术报告有以下特点：所涉及的内容仍处于技术发展阶段，不适于作为国际标准出版，但将来可能成为国际标准 将某个标准化组织的标准作为资料出版。包含将要出版的国际标准不同内容的信息，例如特定技术领域的技术水平的调查信息。第25页，本讲稿共60页电磁兼容26工业、科学、医疗设备工业、科学、医疗设备(industrial scientific and medical(ISM)equipment)industrial scientific and medical(ISM)equipment)按工业、科学、医疗、家庭、或类似用途的要求而设计，用以产生并局部使用无线电频率能量的设备或装置，不包括用于通信领域的设备。电磁环境电磁环境(electromagetic environment)electromagetic environment)存在于给定场所存在于给定场所(空间空间)的所有电的所有电磁现象的总和磁现象的总和 1.2.21.2.2干扰术语干扰术语 电电磁磁噪噪声声(electromagnetic electromagnetic noise)noise)一种明显不传送信息的时变电磁现象，可能与有用信号叠加或组合，通常是脉动的和随机的，但也有可能是周期的。自然噪声自然噪声(natural noise)natural noise)由自然电磁现象产生的电磁噪声 人为噪声人为噪声(man-made noise)man-made noise)由机电或其它人造装置产生的噪声 无线电噪声无线电噪声(radio noise)radio noise)射频频段内的电磁噪声。9KHz3000GHz 无用信号无用信号(unwanted signal,undesired signal)unwanted signal,undesired signal)可能损坏有用信号接收的信号 干扰信号干扰信号(interfering signal)interfering signal)损害有用信号接收的信号 第26页，本讲稿共60页电磁兼容27电电磁磁骚骚扰扰(electromagneticdisturbance)任何可能引起装置、设备或系统性能降级或对生命或无生命物质产生损害作用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自身的变化电电磁磁干干扰扰(electromagneticinterference)由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降无线电干扰无线电干扰(radiointerference)在射频频段内的电磁干扰脉脉冲冲骚骚扰扰(噪噪声声)(impulsivedisturbancenoise)其效应能分解成一系列不连续脉冲的电磁骚扰(噪声)随随机机骚骚扰扰(噪噪声声)(randomdisturbancenoise)时间上和(或)幅度上随机出现的大量不连续的电磁骚扰(噪声)传导干扰传导干扰(conductedinterference)延导体传播的电磁干扰辐射干扰辐射干扰(radiatedinterference)通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰第27页，本讲稿共60页电磁兼容28宽宽带带干干扰扰(broadbandinterference)有足够的频谱能量分布，以致所用的干扰测量仪在正负两个通带带宽内调谐时，其输出响应变化不大于3dB的一种电磁干扰窄窄带带干干扰扰(narrowbandinterference)基本频谱能量处于有用干扰测量仪通带内的电磁干扰干干扰扰源源(interferencesource)任何产生电磁干扰的元件、器件、装置、设备、系统或自然现象工工业业干干扰扰(industrialinterference)各种电气、电子设备或系统所产生的电磁干扰第28页，本讲稿共60页电磁兼容291.2.3发射术语发射术语电电磁磁发发射射(electromagneticemission)从源向外发出电磁能量的现象，即以辐射或传导形式从源发出的电磁能量电电磁磁辐辐射射(electromagneticradiation)由不同传导机理所产生的有用信号的发射或电磁骚扰的发射机机壳壳辐辐射射(cabinetradiation)由设备外壳产生的辐射，不包括所接天线或电缆产生的辐射辐射发射辐射发射(radiatedemission)通过空间传播的有用的或不希望的电磁能量传导发射传导发射(conductedemission)沿电源、控制线或信号线传输的电磁发射宽带发射宽带发射(broadbandemission)能量谱分布均匀和连续的一种发射窄窄带带发发射射(narrowbandemission)带宽比电磁干扰测量仪带宽小的一种发射第29页，本讲稿共60页电磁兼容301.2.4电磁兼容性术语电磁兼容性术语对对骚骚扰扰的的抗抗扰扰度度(immunitytoadisturbance)装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力电电磁磁敏敏感感性性(EMS，ElectroMagneticSusceptibility)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敏感性高，抗扰度低骚扰限值骚扰限值(limitofdisturbance)对规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平干干扰扰限限值值(limitofinterference)电磁骚扰使装置、设备或系统最大允许的性能降低的允许值电电磁磁兼兼容容电电平平(electromagneticcompatibilitylevel)预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最大电磁骚扰电平性性能能降降低低(degradationofperformance)装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离抗抗扰扰度度电电平平(immunitylevel)将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而该设备或系统仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平抗扰度限值抗扰度限值(immunitylimit)规定的最小抗扰度电平抗抗扰扰度度裕裕量量(immunitymargin)装置、设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值电电磁磁兼兼容容裕裕量量(electron-magneticcompatibilitymargin)装置、设备、或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值第30页，本讲稿共60页电磁兼容31骚扰抑制骚扰抑制(disturbancesuppression)削弱或消除电磁骚扰的措施干扰抑制干扰抑制(interferencesuppression)削弱或消除电磁干扰的措施电源骚扰电源骚扰(mains-bornedisturbance)经由供电电源线传输到装置的电磁骚扰电源抗扰度电源抗扰度(mainsimmunity)对电源骚扰的抗扰度电电源源去去耦耦系系数数(mainsdecouplingfactor)施加在电源某一规定位置上的电压与施加在装置规定输入端且对装置产生同样骚扰效应的电压之比敏敏感感度度门门限限(susceptibilitythreshold)使试验样品呈现最小可分辨的、不希望有的响应的信号电平电磁干扰安全裕度电磁干扰安全裕度(electromagneticinterferencesafetymargin)敏感度门限与出现关键试验点或信号线上的干扰之比电磁兼容性故障电磁兼容性故障(electromagneticcompatibilitytrouble)由于电磁干扰或敏感性原因，使系统或有关的分系统及设备失灵，从而导致使用寿命缩短、运载工具受损、飞机失事或系统能效发生不允许的永久性下降第31页，本讲稿共60页电磁兼容32第32页，本讲稿共60页电磁兼容33第33页，本讲稿共60页电磁兼容341.3电磁兼容的工程方法电磁兼容的工程方法1.3.1电磁兼容性的工程分析电磁兼容性的工程分析电磁兼容性分析与预测是进行合理的电磁兼容设计的基础分析电磁兼容问题必须从电磁兼容3个要素(电磁干扰源，耦合途径，敏感设备)入手，分清楚每一个要素，对症下药消除其中的某个因素，或采取相应的措施解决问题分析测量对产品进行分析分析预测采取计算机模拟、计算机辅助分析、测量分析等技术，对电磁兼容性分析及预测1968年由约翰逊(W.R.Johnson)和托马斯(A.K.Thomas)首先提出电磁兼容性的计算机辅助分析，现主要的分析程序有：SEMCAP,IPP-1IAP等第34页，本讲稿共60页电磁兼容351.3.2电磁兼容性控制技术电磁兼容性控制技术大体可分6类传输通道抑制传输通道抑制：滤波、屏蔽、搭接、接地、合理布线空间分离空间分离：地点位置控制、自然地形隔离、方位角控制、电场矢量方向控制时间分隔时间分隔：时间共用准则、雷达脉冲同步、主动时间分割、被动时间分隔频率管理频率管理：频谱规划/划分制定标准规范、频率管制电气隔离电气隔离：变压器隔离、光电隔离、继电器隔离、DC/DC变换其它技术其它技术第35页，本讲稿共60页电磁兼容361.3.3电磁兼容性分析与设计方法电磁兼容性分析与设计方法1电磁兼容性分析方法电磁兼容性分析方法(1)问题解决法问题解决法早期方法按常规设计方法设计系统，经测试，再解决电磁兼容问题(2)规范法规范法：按照电磁兼容标准所规定的极限值设计每个设备、子系统(3)系统法系统法现代新兴的设计方法在产品的初始阶段对每个产品的每一个可能影响产品电磁兼容性的元器件、模块及线路建立数学模型，利用计算机辅助设计工具对其电磁兼容性进行分析和控制，从而为整个产品的满足要求打下良好基础。通常在正式产品完成之前解决90的电磁兼容问题2电磁兼容性设计方法电磁兼容性设计方法(1)产品电磁兼容性设计的地位产品电磁兼容性设计的地位在设备或系统设计的初始阶段，同时进行电磁兼容设计，把电磁兼容的大部分问题解决在设计定性之前，可得到最好的费效比如果等到生产阶段再去解决，非但在技术上带来很大的难度，而且会造成人力、财力和时间的极大浪费第36页，本讲稿共60页电磁兼容37(2)电磁兼容性设计的具体内容电磁兼容性设计的具体内容分析系统所处的电磁环境选择频谱及频率无线通信系统制定电磁兼容要求与控制计划选择合适的电磁兼容标准与规范及电磁兼容的保证措施，制定电磁兼容控制计划及试验计划设备及电路的电磁兼容设计是系统电磁兼容设计的基础是最基本的电磁兼容性设计内容包括:控制发射、控制灵敏度、控制耦合、接线、布线与电缆网的设计、滤波、屏蔽、接地与搭接的设计等第37页，本讲稿共60页电磁兼容38(3)电磁兼容设计的主要参数电磁兼容设计的主要参数敏感度门限和干扰允许值敏感度门限和干扰允许值敏感度门限：敏感设备对干扰所呈现最小的不希望有的响应电平敏感度门限越小，设备的抗干扰的能力就越差电磁干扰安全系数电磁干扰安全系数敏感度门限高于实际干扰的分贝数，是衡量设备或系统所具有的电磁兼容性程度重要的设备或系统：6dB非主要的系统或设备：3dB对含有爆炸装置的设备：20dB敏感度阈值敏感度阈值系统、分系统或设备不能正常工作的干扰临界电平值，是在其工作频段内，受电磁干扰最敏感的频段和最敏感的频率上的干扰临界电平值失效干扰电平失效干扰电平系统不允许接受的电磁干扰电平当其进入系统后，其故障可能是永久性恶化或永久性失效第38页，本讲稿共60页电磁兼容39永永久久性性恶恶化化：系统中的设备受到干扰后，使元件遭到电气损坏或结构破坏，但元件仍然可起作用或暂时不起作用，当干扰消失后仍能正常工作，只是元件的工作性能降低，降到性能指标不允许的程度永永久久性性失失效效：设备受到干扰后，由于电磁能量的作用，使元件遭到永久性损坏或结构损坏。例如：连接线熔化。金属镀层损坏或半导体结构损坏等费效比费效比采取电磁兼容措施所投资的费用阈系统效能之比从安全角度考虑，希望电磁兼容安全裕量越高越好，但其采用的干扰抑制措施就越多，费用将增加兼顾第39页，本讲稿共60页电磁兼容40(4)电磁兼容设计的要点电磁兼容设计的要点抑制电磁骚扰源抑制干扰耦合降低敏感设备的敏感度第40页，本讲稿共60页电磁兼容411.4电磁兼容标准电磁兼容标准(简述简述)1.4.1与电磁兼容标准有关的组织机构与电磁兼容标准有关的组织机构1.国际上重要的组织机构国际上重要的组织机构(1)国际电工委员会国际电工委员会(IEC,InternationalElectrotechnicalCommission)IEC是世界上成立最早的非政府性国际电工标准化机构，是联合国经社理事会(ECOSOC)的甲级咨询组织IEC的宗旨：促进电工标准的国际统一，电气、电子工程领域中标准化及有关方面的国际合作，增进国际间的相互了解IEC对电磁兼容方面的国际标准化活动有着特殊重要的作用承担研究工作的主要是：电磁兼容咨询委员会(ACEC)无线电干扰特别委员会(CISPR)电磁兼容技术委员会(TC77)第41页，本讲稿共60页电磁兼容42(2)国际电信联盟国际电信联盟(ITU,InternationalTelecommunicationUnion)ITU是联合国的一个专门机构宗旨：维持和扩大国际合作，以改进和合理地使用电信资源；促进新技术的发展和应用，扩大技术设施的用途，以提高电信业务的效率；促进电信业务在全球普遍使用，协调各国行动(3)美国电气电子工程师协会美国电气电子工程师协会(IEEE,InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)全美规模最大的专业学会(4)美国国家标准学会美国国家标准学会(ANSI,AmericanNationalStandardsInstitute)非赢利性质的民间标准化团体，已成为美国国家标准化中心(5)欧洲电信标准化协会欧洲电信标准化协会(ETSI,InstituteofEuropeanTelecommunicationStandard)1988年由欧共体委员会批准建立的非赢利性的电信标准化组织(6)欧洲电工技术标准化委员会欧洲电工技术标准化委员会(CENELEC)成立于1973年，得到欧共体认可的在电工领域且按照欧共体83/189/EEC指令开展标准化活动的非赢利组织第42页，本讲稿共60页电磁兼容432.中国大陆与电磁兼容技术标准有关的机构组织中国大陆与电磁兼容技术标准有关的机构组织全国无线电干扰标准化技术委员会全国电磁兼容标准化技术委员会中国通信协会电磁兼容委员会中国电子学会电磁兼容分会各部、局、委、下的标准化司、局(包括军事部门)第43页，本讲稿共60页电磁兼容441.4.2电磁兼容技术标准与规范的内容特点电磁兼容技术标准与规范的内容特点标准是一般准则规范是一个包含详细数据、必须遵守的合同文件标准可以导出各种规范执行标准和规范是实现电磁兼容发挥系统效能的重要保证，是电磁兼容设计的基础和指导性文件标准体系分为：基础标准，通用标准和产品标准3各纵向层次结构每一个层次都包含2各方面的标准：发射和抗扰度标准和规范的种类和数目相当多，就其设计的内容特点而言，主要有5个方面：第44页，本讲稿共60页电磁兼容45(1)规定了各种非预期发射的极限值规定了各种非预期发射的极限值为了对认为产生的电磁能量予以控制，以保护各种电子系统的正常工作(2)统一规定了测量方法统一规定了测量方法(3)统一规定电磁兼容领域内的名词术语统一规定电磁兼容领域内的名词术语(4)规定了设备、系统的电磁兼容性要求及控制方法规定了设备、系统的电磁兼容性要求及控制方法系统电磁环境控制，雷电保护、防静电干扰等技术准则，以及有关正确接地、搭接和屏蔽指南电磁兼容性验证的方法等(5)与国际接轨与国际接轨第45页，本讲稿共60页电磁兼容461.4.3电磁兼容认证电磁兼容认证1电磁兼容认证的目的电磁兼容认证的目的提高产品的性能，保护人身健康、设备安全和保护环境，维护用户和消费者利益提高产品的市场竞争力，促进国内外贸易的发展合理贸易壁垒的手段电磁兼容认证是针对产品的电磁兼容性进行认证，是一项高技术含量的评价活动电磁兼容认证管理办法国家对有强制性电磁兼容国家标准或强制性电磁兼容行业标准以及标准中有电磁兼容强制条款的产品实行安全认证制度；实施电磁兼容安全认证的产品进入流通领域实施强制性监督管理。对推荐性电磁兼容国家标准或推荐性电磁兼容行业标准的产品实行合格认证制度，企业可以根据自愿的原则向认证机构申请认证第46页，本讲稿共60页电磁兼容472 2 电磁兼容认证的管理电磁兼容认证的管理 电磁兼容认证的基本模式为ISO/IEC推荐的8种认证制度中的第5种模式，即型式试验加工厂质量体系检查及认证后监督。监督检查每年至少1次，包括对工厂质量体系的检查和对带有认证标志产品的抽样检验 中国电磁兼容认证委员会(CEMC)是国家质量技术监督局依法授权的代表国家对产品电磁兼容性进行第三方公正评价的认证机构 第47页，本讲稿共60页电磁兼容48作作 业业本章结束1.电磁干扰的危害程度分为几个等级?2.试举出几个产生电磁干扰的场合，并分析产生的原因。3.区别电磁骚扰和电磁干扰两个术语的不同。4.EMI、：EMS和EMC分别指什么，有何区别?，5.为何要对电磁干扰发射加以规范，通过什么方法进行规范和管理?6.什么是3C认证，什么时候开始执行?：7.电磁兼容认证执行标准包括哪两方面的内容?，第48页，本讲稿共60页电磁兼容49回忆：模拟电路数字电路抗干扰能力、原因电路功能单元：包含n个器件一般没有察觉到干扰的现象原因：在忽略外界干扰的条件下模拟电路电路规模较小信号大小适中，处理相同信息数字电路电路规模较小时钟频率较低，抗干扰能力较强在外界干扰较大的条件下计算机、手机、汽车、微波炉模拟电路有察觉数字电路可能、不一定察觉第49页，本讲稿共60页电磁兼容50回忆LC振荡器实验第50页，本讲稿共60页电磁兼容51第51页，本讲稿共60页电磁兼容52根据频率范围分类 频率范围 典型电磁干扰源 工频及音频干扰源50Hz及其谐波输电线电力牵引系统有线广播 甚低频干扰源30kHz以下雷电(主能量)等 载频干扰源10300kHz高压直流输电高次谐波交流输电及电气铁路高次谐波射频、视频干扰源300kHz-300MHz工业、科学、医疗设备电动机、照明电气宇宙干扰 微波干扰300kHz-100GHz微波炉微波接力通信卫星通信移动通信 第52页，本讲稿共60页电磁兼容53干扰源的特点a.高功率的发射机，向空间发射大量的电磁能量例如：中波广播输出功率可达MW级短波广播输出功率可达xxxKW级电视广播在xxKW级雷达发射功率(峰值)可达10MW级b.工作在指定的频段上c.广播与电视及通信发射是污染城市电磁环境的主要干扰源第53页，本讲稿共60页电磁兼容54主要：a.用于工业、科学、医疗及生活中的高功率设备 工业加热器，射频电弧焊，医疗加热设备（微波理疗机），微波外科手术设备，超声波发生器及微波炉等 b.汽车等机动车辆 点火系统，发电机，风扇等电机设备，向外界辐射电磁能量 在10MHz100MHz范围内具有很大的场强 c.其它一些无意发射设备干扰源 d.静电放电干扰 可能引起火灾，导致易燃、易爆物体引爆 测量、控制系统、电子设备失灵或发生故障 集成电路芯片损坏、计算机程序出错 e.核爆炸电磁脉冲产生极强的电磁脉冲，强度可达百万安培 以上，频率分布的范围极广核电磁脉冲对武器、航天飞行器、舰船、地面无线电指挥系统、工业控制系统、电力电子设备等均会造成严重的干扰和破坏。第54页，本讲稿共60页电磁兼容55设备 产生干扰原因 特点 电动机 火花放电滑动接触噪声(电枢 在电动机的接线端子上传导干扰电压可达几十伏，对于无金属壳的电机，在1m处辐射干扰引起的感应电压可达几伏，具有较宽的频带 照明设备(荧光灯、日光灯等)气体放电弧光放电辉光放电伴随放电产生的高频振荡 荧光灯在工作时，除放电发光产生的干扰外，电子镇流器有几十kHz的高频振荡，辐射干扰较大 电力输电线 电晕放电高场强 一般只出现在电压高于100kV的线路上，只对中、长波的接收有影响电力线附近，由于高场强对通信设备影响很大 电气化铁路 输电线干扰火花干扰电动机干扰 第55页，本讲稿共60页电磁兼容56设备产生干扰原因特点公共电源 电源内阻不为零电源的通、断产生的瞬态冲击电流、电压传导干扰经过电源线向电源注入干扰 最典型的传导干扰电源内阻不为零，干扰较大几十伏的低频干扰几伏的高频干扰数百至数千伏左右的尖峰脉冲干扰 电子设备 高速变化的电信号开关电源 辐射、传导干扰较严重 第56页，本讲稿共60页电磁兼容57分会 分会名称 成立时间 A无线电干扰测量方法和统计方法 1987B工业、科学、医疗射频设备的无线电干扰 1988C电力线高压设备和电牵引系统的无线电干扰 1987D机动车辆和内燃机无线电干扰 1988E无线电接收设备干扰特性 1987F家用电气、电动工具、照明设备及类似电器的无线电干扰 1988G信息技术设备的无线电干扰 1993S全国无线电系统与非无线电系统电磁兼容特性 1989第57页，本讲稿共60页电磁兼容58第58页，本讲稿共60页电磁兼容59第59页，本讲稿共60页电磁兼容60第60页，本讲稿共60页