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

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1、目录一、研究意义和现状与发展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研究意义、研完现状及其研究方法。本文还分析了传导 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，本文还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

2、扰模型耦合方式干扰抑制一、研究意义和现状与发展1410当前人类的生存环境也已具有浓厚的电磁环境内涵。随着城市人日的迅速增长，汽车、电子通信、计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重恶化的电磁环境对人类生活日益依赖的通信，计算机与各种 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。为此世界各国均十分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。 (ElectromagnetiIcnterferenc演e变而来的。而人们对电磁干优的研究工作可追溯到 19 世纪，希维

3、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 年英国邮电部门开始研究其通信干扰问题。到本世纪 20 年代以后，各先进工业国家都日益重视 EMC的研究，成立了许多相关的国际组织。本世纪 40 年代，为了解决由于飞机通信系统受到电磁干扰造成飞行事故的问题，开始较为系统地进行 EMC技术的研究。美国自 1945 年开始，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 年代以来，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，高可靠性方向发展，其

4、应用范围越来越广，渗透到了整个社会的每个角落。因而发达 国家在 EMc研究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发展相对较晚，70 年代以来，国内对电磁兼容性问题也引起了重视。特别是我国海军舰船，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、导航能力等下降，从而引起了广泛的重视，筹建了国内第一个电磁兼容性 实验研究室。其后，一些军种、部门及大学陆续建立了电磁兼容性实验研究室，电子及电 气设备研究、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

5、范，并正在切实地贯彻 执行。20 世纪 80 年代后，电磁兼容技术的发展进入了全新的阶段，开始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 日开始强制执行，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 法发展。需要注意的是 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 天开始生效，并将于2007 年 7 月 20 日起强制执行，并同时废除 89/336/EEC 指令。这必将进一步促进我国电磁兼容认证制度的

6、发展。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管理规定，英文名称为China Compulsory Certifica，tion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详细规定。2002 年 5 月 1 日起，国家相关部门开始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、环境保护要求的 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

7、为代表的国立研究机构，他们主要从事各类测量天线、磁场探头、电场探头和 EMC 测试场地的校准研究，并对外提供服务。另一类则是专门从事校准服务的公司以及 EMC 检测设备制造商的校准实验室，他们均取得了国际上一些著名认证机构的授权。我国最早从事电磁兼容技术研究的是上海电器科学研究所，早在 1962 年就开始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。从事电磁兼容学科研究 的大学主要有北京邮电大学、北京交通大学和东南大学等。从事电磁兼容检测的研究所有 上海电器科学研究所、信息产业部电子三所、四所、五所和广州电器科学研究所、武汉高 压研究所等。但求解区域远大于散射体本身，且场的传播在

8、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计算，这就要求必须设置边界条件。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容易实现求解任意复杂媒体环境下的电磁问题。对于均匀背景 介质中的开放域问题，常常采用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，往往采用混合方法分析。常见的积分方程方法有矩量法6(MOM 、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 相线(L与地(E、中

9、线(N地- 7 - / 8E存在的传输的电位相同的干扰信号U1 、U3 差模干扰(Differential-mode Interfe，re简nc称e CM 相线(L与中线(N之间传输的电位相差 180。的干扰信号U3 。的响应。因此干扰源、传播途径和敏感设备统称电磁干扰三要素，其简单示 意图如图 3。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(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感设备中，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

10、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。最简单的电路性传导耦合模型如图5 所示。，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6(a所示，线路 1 附近有一线路 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6(b，阻抗上有线路 1 引起的干扰电压U 。N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 I 产生的磁通链环线路 2，按照电磁感应定理，在1线路 2 上感应出电动势U N 。四、电磁干扰的抑制

11、4579电磁干扰抑制技术就是围绕电磁干扰三要素，根据具体情况，有针对性地采取相应措施，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 电磁敏感设备的敏感性。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。、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。抑制高频系统中工作频带之外的于扰；(2消除信号电路中频谱成分不同于有用信号的干扰；(3消除沿电源电路、操纵电路，控制电路以及转换电路的干扰。在设计和选择滤波器时应该考虑： 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，要适应瞬时的大幅

12、度尖峰脉冲的冲击；电流额定值；绝缘电阻；温升；可靠性； 漏电流。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建立设备外壳附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

13、其相关技术进行了综合性概述。简单介绍了电磁干扰的危害和研究意义以及该学科的发展现状和趋势。本文还简单分析了电磁干扰的 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发展动态J.电子质量.2003(72 杨继深共模干扰和差模干扰J.安垒与电磁兼容.2002(2.3 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.1999(84 赖祖武电磁干扰防护与电磁兼容北京:原子能出版社.19935 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:高等教育出版社.19937 王定华,赵家升电磁兼容原理与设计M成都:电子科技大学出版社.19958 杨克俊电磁兼容原理与设计技术M北京:人民邮电出版社.20049 林国荣,张友德电磁干扰及控制M北京:电子工业出版社.200310 高攸钢电磁兼容总论M北京：北京邮电大学出版社.200111 蔡仁钢 电磁兼 容原理、设计 和预测技 术M 北京: 北京航空 航天大学出版社.199712 路宏敏工程电磁兼容M西安：西安电子科技大学出版社.200313 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- 8 - / 8