西电电院电磁兼容大作业.pdf

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1、题题目：车载雷达的兼容性分析目：车载雷达的兼容性分析课程名称：课程名称：电磁兼容原理与技术电磁兼容原理与技术授课老师：授课老师：李文涛李文涛学学院：院：专专业：业：电子信息工程电子信息工程学生姓名：学生姓名：学学号：号：车载雷达的电磁兼容性分析摘要：获取图像、信号以及测量与特征情报的车载雷达系统，需要进行信息的采集与分发，各功能系统如雷达、通信分系统电子设备多，密度高，电磁兼容问题突出。如今电磁兼容技术已成为电讯工程设计人员必须了解和掌握的基础技术之一。因此，本文首先介绍了电磁干扰的基本特性，以及电磁兼容性的基本概念，然后对提高设备电磁兼容性的技术措施进行了具体的分析。1 研究背景及意义在现代

2、化战争中，车载式雷达担负的应急机动作战任务及快速反应的能力，得到了广泛的应用和发展。大量的高、精、尖的电子设备装备在车上，但雷达车内、车顶空间非常狭小，却安装了大量的计算机、集成数字化插件、GPS 定位导航设备及雷达主控单元等各类设备。雷达的集成度越来越高，其控制信号功率等级越来越小，信号处理的速度越来越快，一个窄小的干扰脉冲就有可能会引起整个控制系统不能正常工作。因此，当前普遍认为电磁兼容问题是电子产品的首要可靠性问题。过去我们往往在产品最后试验阶段才发现电磁干扰问题，这将造成时间上、经济上的较大损失。电磁干扰（EMI）是人们早就发现的电磁现象。一些电子设备在工作时所产生的电磁波，容易对周围

3、的其他电气、电子设备形成电磁干扰，引发故障或者影响信号的传输。另外，过度的电磁干扰会形成电磁污染，危害人们的身体健康，破坏生态平衡。因此电磁兼容问题已经称为一个不可忽略的问题。2 提高设备电磁兼容性的技术措施电磁干扰（EMI）有两条途径：辐射和传导。信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。在电磁兼容性设计、改进过程中，主要的技术措施有三种：接地、屏蔽和滤波，其中接地是最节省和有效的方法。如果接地不正确，它可能会使隔离层完全失去作用，而变成一个干扰发散系统，这也就是我们常常把干扰降低归功于正确的

4、接地的原因。而屏蔽次之，因为屏蔽材料需采购。滤波又次之，滤波器的选择、安装有一定的技术要求，并且会占用设备内有限的空间。2.1 接地接地就是一个系统内电机与电子元件至大地参考点之间所建立的电传导路径，它能够提供给一个电路上所有信号之参考电位，而且任何不想要的电流能被转移，以消除它的效应。接地有三种基本方式：悬浮地、单点接地和多点接地。悬浮地是将电路或设备与一个共同接地平面隔离，或与可能引入循环电流的共同配线隔离，避免地线或其它线路上的干扰信号进入设备。但这种接地方式容易在设备上形成静电积累，从而产生静电放电。悬浮地适于频率较低情况（小于1MHz）下采用。一般来说，低频电路适宜单点接地，如果多点

5、接地，会出现闭合的接地环路。当低频或脉冲磁场穿过该环路时，将产生磁感应噪声，从而在不同接地点之间出现地电位差，形成干扰。单点接地又分串联式单点接地与并联式单点接地。串联接地时，各段地线的地电位相差是很大的，因此，电路相互间容易产生干扰。为减小电路间的相互藕合，应注意以下两点：尽量缩短各电路的接地地线；尽可能加粗地线的直径。并联式单点接地各电路地电位只与本电路地电流及地线阻抗有关，低频时能有效避免各电路单元间的相互影响。但不适用于高频电路系统，这是因为工作在高频时高频信号会通过分布电感和分布电容相互间产生干扰。为了减小地线分布电感和分布电容，要求电路的地线越短越好。多点接地是将各电路用最短的导线

6、接到离它最近的镀银地线排上的接地方式。这种接地方式的地线阻抗极低，在数字系统中常被采用。我们的电子方舱内设备之间也多采用这种方式接地。一般说来，工作频率在 1MHz 以下时，采用一点接地；在 1MHz 10MHz 时，可用多点接地。如采用一点接地时，其地线长度应小于波长的 1/20。大于 10MHz时，应采用多点接地。任一频率电磁波的波长为：波长（）=光速（C）/频率（Hz）其中：C=3108 m/s，以米为单位。但是，应当指出的是在电子设备中，并不是简单地采用某一种方式的接地，而往往是综合运用上述几种接地方式。2.2 屏蔽利用金属板、金属网以及金属盒等把电磁场限制在一定范围的空间内，或将电磁

7、场削弱到一定数量级的措施，称为屏蔽。这种金属体叫做屏蔽体。对设计工程师而言，这是一种有效降低 EMI 的方法。如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层（如导电漆及锌线喷涂等）。电磁屏蔽是借助于屏蔽体阻止电磁场在空间传播，其效能的好坏与电磁波的性质和所用屏蔽体的自身特性有关。可用屏蔽效率（SE）对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是分贝，计算公式为SEdB=A+R+B其中A：吸收损耗（dB）R：反射损耗（dB）B：校正因子（dB）（适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情况）一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十分之一，即 SE 等于 20

8、dB；而有些场合可能会要求将场强降至为最初的十万分之一，即SE 要等于100dB。吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量，吸收损耗计算式为AdB=1.314（f）1/2t其中：f：频率（MHz）：铜的导磁率：铜的导电率t：屏蔽罩厚度反射损耗（近场）的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言，离波源越近波阻越高，然后随着与波源距离的增加而下降，但平面波阻则无变化（恒为 377）。相反，如果波源是一个小型线圈，则此时将以磁场为主，离波源越近波阻越低。波阻随着与波源距离的增加而增加，但当距离超过波长的六分之一时，波阻不再变化，恒定在 377 处。反射损耗随波阻

9、与屏蔽阻抗的比率变化，因此它不仅取决于波的类型，而且取决于屏蔽罩与波源之间的距离。这种情况适用于带屏蔽的小型设备。近场反射损耗可按下式计算R（电）dB=321.8-（20lg r）-（30lg f）-10lg（/）R（磁）dB=14.6+（20lg r）+（10lg f）+10lg（/）其中 r：波源与屏蔽之间的距离SE 算式最后一项是校正因子 B，其计算公式为B=20lg-exp（-2t/）此式仅适用于近磁场环境并且吸收损耗小于 10dB 的情况。由于屏蔽物吸收效率不高，其内部的再反射会使穿过屏蔽层另一面的能量增加，所以校正因子是个负数，表示屏蔽效率的下降情况。2.3 滤波波滤器是由电阻、电

10、感、电容组成的选择性网络。它能衰减不需要的电磁信号，允许需要的某一频率范围的信号通过。滤波是抑制电磁传导干扰的主要手段之一。一方面减少传导干扰，另一方面也能消弱由传导干扰引起的辐射干扰。但滤波器一般只宜做前期不良设计的补救措施，因其可靠度比接地和屏蔽要低，而成本相对要高，又需占用一定空间。电磁兼容技术中最常用的是低通滤波器。最简单的低通滤波器就是一个单电容，接在电源线间能衰减常模干扰，接在电源和地线间能衰减共模干扰，接在印制电路板中的直流电源间能消除电源噪声。双电容器串联的滤波器，并联在电源电路中，两个电容器的连接点接地，将干扰电流劳路入大地，可有效地消除共模干扰。当信号源内阻低而负载电阻高时

11、，宜选用一个电容和一个电感组成的 L 型低通滤波器。当信号源内阻和负载电阻都较高时，亦选用两个电容和一个电感组成的五型低通滤波器。当信号源内阻和负载电阻都较小时（如50），宜选用一个电容两个电感组成的 T 型低通滤波器。3 总结综上所述，接地、屏蔽、滤波都是提高设备电磁兼容性的有效措施。但对于电子设备出现的电磁干扰间题，不能简单地都用接地、屏蔽、滤波这三种办法来解决，而要根据具体的实际情况，综合的采取上诉方法进行解决。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、使用与维护的各阶段都充分的予以考虑和实施才可能有效。在具体的工程实施策略上，应采取主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。