《要求试验与概念》PPT课件.PPT

为什么要掌握电磁兼容技术因为：因为：n电子电路日益复杂，调试越来越难电子电路日益复杂，调试越来越难n电磁兼容标准强制实施电磁兼容标准强制实施n市场竞争日益激烈，开发周期越来越短市场竞争日益激烈，开发周期越来越短杨继深 2002年8月实践电磁兼容技术课程特点：课程特点：n注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂公式公式n内容实用，立竿见影内容实用，立竿见影n培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析方法、问题解决能力等）方法、问题解决能力等）杨继深 2002年8月课程内容n电磁兼容要求（标准）与试验方法电磁兼容要求（标准）与试验方法n地线造成的干扰问题与解决方法地线造成的干扰问题与解决方法n电磁屏蔽与搭接电磁屏蔽与搭接n电磁干扰滤波技术电磁干扰滤波技术n线路板设计线路板设计n电缆设计电缆设计n瞬态抑制技术瞬态抑制技术n电磁干扰问题诊断电磁干扰问题诊断杨继深 2002年8月 通过学习本课程要达到：通过学习本课程要达到：对电磁兼容技术有全面的了解对电磁兼容技术有全面的了解掌握常见干扰问题的诊断和解决方法掌握常见干扰问题的诊断和解决方法（会自制（会自制简单的试验设备）简单的试验设备）掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 在产品电磁兼容设计方面有明确的思路在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 使产品顺利通过电磁兼容试验使产品顺利通过电磁兼容试验 具备进一步学习的能力具备进一步学习的能力杨继深 2002年8月电磁兼容工程师与技术员杨继深 2002年8月杨继深 2002年8月杨继深 2002年8月杨继深 2002年8月 第一章n电磁兼容标准与试验杨继深 2002年8月电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220AC杨继深 2002年8月为什么要“调”电路信号畸变信号畸变不能达到预期的功能不能达到预期的功能信号本身失真信号本身失真 反射反射 损耗损耗串扰串扰地线、电源地线、电源噪声噪声外界干扰外界干扰（辐射、传导）（辐射、传导）电磁兼容设计电磁兼容设计信号完整性信号完整性杨继深 2002年8月电磁兼容设计是必须的电路图电路图产品产品EMCSI杨继深 2002年8月特殊的电磁兼容问题电磁信息发射干扰其它电子设备被别有用心的人接收，获取信息杨继深 2002年8月TEMPESTTEMPEST现象现象机密！机密！杨继深 2002年8月保密通信系统中的TEMPEST终端设备加密/解密发送/接收明文明文泄漏发射明文耦合进密文明文与密文一同发射杨继深 2002年8月常见干扰源雷电雷电NEMP脉冲电路脉冲电路ESD无线通信无线通信感性负载通断感性负载通断直流电机、变频调速器直流电机、变频调速器杨继深 2002年8月电磁兼容标准分析环境中的各分析环境中的各种电磁干扰种电磁干扰分析设备受电磁分析设备受电磁干扰的机理干扰的机理编成电磁兼编成电磁兼容标准容标准保证各类电保证各类电子设备的正子设备的正常工作及良常工作及良好的电磁环好的电磁环境境杨继深 2002年8月电磁兼容标准的内容电磁兼容标准的内容 电磁兼容标准 干扰发射 敏 感 度 传 导 辐 射 传 导 辐 射电源线信号/控制线天线端口 电 场 磁 场 电源线/信号线 射频 瞬态天线端口 电 场 磁 场 静 电放电 杨继深 2002年8月电磁兼容标准体系 基础标准基础标准 电磁兼容标准电磁兼容标准 通用标准通用标准 产品标准产品标准 被引用到被引用到被引用到被引用到杨继深 2002年8月标准编号的识别国家或组织国家或组织 制订单位制订单位 标标 准准 编编 号号 IEC CISPR CISPR Pub.IEC TC77 IEC 欧共体CENELEC EN 美国FCC，DOD FCC Part ,MIL-STD.日本 VCCI VCCI 中国质量技术监督局,国防部门GB -GJB -杨继深 2002年8月典型电磁兼容试验项目辐射发射（电场、磁场）辐射发射（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）传导发射（射频发射、电源谐波）传导发射（射频发射、电源谐波）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）静电放电（直接、感应）静电放电（直接、感应）杨继深 2002年8月电磁兼容试验场地电磁发射试验电磁发射试验敏感度或抗扰度试验：敏感度或抗扰度试验：开阔场（民用标准）开阔场（民用标准）屏蔽暗室屏蔽暗室(半无反射半无反射室室)可在普通环境中，但可在普通环境中，但是注意对周围设备的是注意对周围设备的影响影响杨继深 2002年8月辐射发射测试EUT旋转找最大面0.8m1 4m1、3、10、30 米屏蔽墙测试仪杨继深 2002年8月开阔场地要求长长 轴轴 20 米米椭圆区内无金属物体椭圆区内无金属物体 金金 属属 地地 平平 面面短短 轴轴 17.32 米米天线与受试件距离天线与受试件距离 10 米米不同的天线在不同的天线在14米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值受试件放在受试件放在0.8米高的木桌上米高的木桌上杨继深 2002年8月开阔场实景杨继深 2002年8月开阔场实景马达驱动高度扫描天线杆天 线EUT防雨棚转转 台台 和和 桌桌 子子金属网地面椭 圆 区 内 没 有 其 它 物 体杨继深 2002年8月电磁屏蔽室电源滤波器通风板电缆接线板通风板杨继深 2002年8月电磁兼容试验室的结构带风扇的通风板 主室辅助室2辅助室1可拆卸的滤波板或观察窗射频测试仪器柜电源滤波器屏蔽门刀口结构杨继深 2002年8月半无反射室实景高度扫描天线杆高度扫描天线杆天线天线金属地板金属地板转台上的受试件转台上的受试件杨继深 2002年8月测量电磁干扰的天线杨继深 2002年8月 天线系数进行电压与场强之间的转换：进行电压与场强之间的转换：AF=E/VE=电场强度，单位电场强度，单位V/mV=天线端口的电压天线端口的电压表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆杨继深 2002年8月抗扰度试验杨继深 2002年8月抗扰度的其它测试方法杨继深 2002年8月磁场发射测试杨继深 2002年8月磁场敏感度试验杨继深 2002年8月传导发射测试杨继深 2002年8月LISN或AMN杨继深 2002年8月LISN的电路射频输出射频输出 射频输出射频输出注注意意瞬瞬态态高高压压损损坏坏仪仪器器杨继深 2002年8月浪涌（模拟雷电干扰）试验波形杨继深 2002年8月浪涌试验装置信号电缆用的耦信号电缆用的耦合解耦网络合解耦网络接电网接电网接辅助设备接辅助设备EUT与发生器或耦合器之与发生器或耦合器之间的电缆小于间的电缆小于2米米保护地线要能够保护地线要能够承受浪涌电流承受浪涌电流杨继深 2002年8月浪涌试验内容杨继深 2002年8月 电快速脉冲（EFT或FTB）试验波形双指数脉冲双指数脉冲15ms脉冲串脉冲串(5kHz)脉冲串间隔是脉冲串间隔是300ms杨继深 2002年8月干扰注入方式电源电源脉冲输入脉冲输入受试件受试件电源线注入电源线注入信号线注入信号线注入耦合钳，或在电缆上绕金属箔，耦合钳，或在电缆上绕金属箔，长度长度1米，产生大约米，产生大约100pf电容电容杨继深 2002年8月电快脉冲试验容性卡钳距参考地100mm,轮流卡每根电缆EUT与参考地平面之间的距离大于100mm参考地平面的每个边要超出EUT100mm并与大地相连EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米脉冲群信号源连辅助设备与端接杨继深 2002年8月静电放电放电电流放电电流 I杨继深 2002年8月静电枪电原理路人体模型电路人体模型电路接地端接地端放电端放电端放电开关放电开关放电枪核心放电枪核心杨继深 2002年8月静电放电试验装置水平耦合板水平耦合板1.6 0.8mEUT绝缘垫绝缘垫垂直耦合板垂直耦合板500mm正方形，距正方形，距EUT100mm直接对直接对EUT放电放电垂直板间接放电绝缘桌绝缘桌参考地板 1m2边沿比耦合板外延 500mm耦合板通过470k电阻接地对于落地设备，水平耦合板对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，垂直耦合板，EUT放在放在100mm厚的绝缘板上厚的绝缘板上水平板间接放电杨继深 2002年8月电源谐波交流输入交流输入 V输入电压输入电压 输入电流输入电流 1 3 5 7 9 11 13输入电流谐波输入电流谐波 V杨继深 2002年8月非线性电流杨继深 2002年8月谐波限制杨继深 2002年8月电源谐波测量杨继深 2002年8月谐波测量仪杨继深 2002年8月 第二章预备知识与基本概念预备知识与基本概念杨继深 2002年8月 天线接收天线：接收天线：将天线上的电磁波变成端口将天线上的电磁波变成端口上的电压上的电压辐射天线：辐射天线：将端口上的电压变成电磁波将端口上的电压变成电磁波VV杨继深 2002年8月天线的应用杨继深 2002年8月基本天线结构环天线环天线 偶极天线偶极天线 单极天线单极天线 VVV杨继深 2002年8月关于天线的基本术语天线系数：天线系数：AF=E/V增益：增益：天线的方向性：天线的方向性：天线的带宽：天线的带宽：天线的辐射图天线的辐射图天线极化方向天线极化方向杨继深 2002年8月小环天线辐射的计算小环天线：小环天线：周长远小于电流波长，电流均匀分布周长远小于电流波长，电流均匀分布尺寸远小于波长，和观测距离尺寸远小于波长，和观测距离环天线在自由空间环天线在自由空间对计算公式用两个条件化简：对计算公式用两个条件化简：/2 D 1，或，或 D /2 /2 D 1，或，或 D /2 用用MAXWELL方程得到辐射场的表示式方程得到辐射场的表示式杨继深 2002年8月环天线产生的辐射近场区内（近场区内（D /2 ）:H=IA/(4 D3)A/m E=Z0IA/(2 D2)V/m 远场区内（远场区内（D /2）:H=IA/(2D)A/m E=Z0 IA/(2D)V/m AID杨继深 2002年8月导线的辐射近场区内近场区内:H=I L/(4 D2)A/m E=Z0I L /(8 2 D3)V/m远场区内远场区内:H=I L/(2 D)A/m E=Z0 I L /(2 D)V/mI LD杨继深 2002年8月波阻抗的概念波波阻阻抗抗377/2到观测点距离 rE/HZW=Z0（2 D/）ZW=Z0=377 I LAIZW=Z0（/2 D)杨继深 2002年8月电磁兼容设计消除寄生天线电磁干扰电磁干扰传导性传导性辐射性辐射性地线地线信号线信号线磁场磁场电场电场环天线环天线杆天线杆天线杨继深 2002年8月寄生天线偶极天线：只要两个体之间存在电位差，就偶极天线：只要两个体之间存在电位差，就构成了偶极天线。构成了偶极天线。环天线：只要存在电流环路，就形成了一个环天线：只要存在电流环路，就形成了一个环天线。环天线。杨继深 2002年8月常见等效偶极(单极)天线机箱机箱接地线接地线PCBVG主板主板电缆电缆子板子板笔记本笔记本PCB电缆电缆没接地的散热片没接地的散热片杨继深 2002年8月常见环天线杨继深 2002年8月用天线的概念处理问题1 用天线的概念看待设备中的导体用天线的概念看待设备中的导体,发现隐发现隐蔽的天线蔽的天线2 尽量消除这些具有天线性能的结构尽量消除这些具有天线性能的结构3 不能消除时，控制天线的辐射不能消除时，控制天线的辐射 减小环天线的面积减小环天线的面积 减小两个导体之间的射频电压减小两个导体之间的射频电压杨继深 2002年8月分贝(dB)的概念分贝的定义：分贝数分贝的定义：分贝数 10lgP2P1P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：电压增益的分贝数电压增益的分贝数 20lgV2V1电流增益的分贝数电流增益的分贝数 20lgI2I1杨继深 2002年8月用分贝表示的物理量电压：电压：用用1V、1mV、1 V 为参考（例如：为参考（例如：1 V=0dB V）则单位为：则单位为：dBV、dBmV、dB V 等，等，电流：电流：用用1A、1mA、1 A 为参考，则：为参考，则：dBA、dBmA、dB A场强：场强：用用1V/m、1 V/m 为参考，则：为参考，则：dBV/m、dB V/m 等，等，功率：功率：用用1W、1mW 为参考，则：为参考，则：dBW、dBm等，等，杨继深 2002年8月“分贝”仅表示相对概念9910.1SE=20lg(100/1.1)40dB 99110SE=?如果把绿色辐射体去掉，屏蔽体的屏蔽效能是多少？如果把绿色辐射体去掉，屏蔽体的屏蔽效能是多少？杨继深 2002年8月频域分析频域分析时域波形频谱分量付立叶级数(周期)付立叶变换(非周期)EMC分析更多是在频域中进行，并且不分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素考虑相位因素。示波器观察频谱分析仪观察杨继深 2002年8月频谱分析仪幅度频率扫描速率扫描速率（时间）（时间）分辨带宽分辨带宽频率范围杨继深 2002年8月脉冲信号的频谱T1/d1/trdtr 谐波幅度（电压或电流）频率（对数）-20dB/dec-40dB/decAV(or I)=2A(d+tr)/TV(or I)=0.64A/TfV(or I)=0.2A/Ttrf2杨继深 2002年8月电磁兼容的工程方法电磁兼容的工程方法 1 测试修改法测试修改法 2 系统设计法系统设计法可采取的措施 电路结构封装 屏蔽 滤波 软件成本成本措施措施 概念 设计 产品 市场阶段杨继深 2002年8月