四川CE认证- 电磁兼容性原理与设计

2019-06-24 10:20:05    3835次浏览

四川CE认证- 电磁兼容性原理与设计

1.电磁兼容性的基本概念

电磁兼容性是一个新概念，它是抗干扰概念的扩展和延伸。从初的设法防止射频频段内的电磁噪声、电磁干扰，发展到防止和对抗各种电磁干扰。进一步在认识上产生了质的飞跃，把主动采取措施抑制电磁干扰贯穿于设备或系统的设计、生产和使用的整个过程中。这样才能保证电子、电气设备和系统实现电磁兼容性。

1. 1 电磁兼容性的概念

A、电磁噪声与电磁干扰

电磁噪声是指不带任何信息，即与任何信号都无关的一种电磁现象。在射频频段内的电磁噪声，称为无线电噪声。由机电或其他人为装置产生的电磁现象，称为人为噪声。来源于自然现象的电磁噪声，称为自然声。

电磁干扰则是指任何能中断、阻碍，降低或限制通信电子设备有效性能的电磁能量。

由大气无线电噪声引起的，称为天线干扰。

由银河系的电磁辐射引起的，称为宇宙干扰。

由输电线、电网以及各种电子和电气设备工作时引起的，称为工业干扰。

B、电磁兼容

电磁兼容性是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力。它是电子、电气设备或系统的一种重要的技术性能。其包括两方面的含义：

① 设备或系统应具有抵抗给定电磁干扰的能力，并且有一定的余量。

② 设备或系统不产生超过规定限度的电磁干扰。

从电磁兼容性的观点出发，电子设备或系统可分为兼容、不兼容和临界状态三种状态：

IM=Pi-Ps(dB)

式中：IM -------电磁干扰余量

Pi-------干扰电平

Ps-------敏感度门限电平

当Pi>Ps 即干扰电平高于敏感度门限电平时,IM>0，表示有潜在干扰，设备或系统处于不兼容状态

当Pi<PS<0，

表示设备或系统处于兼容状态

当Pi=Ps 即干扰电平等于敏感度门限电平时,IM=0，表示设备或系统处于临界状态

1. 2 电磁兼容性常用术语

根据国家标准GJB—85《电磁干扰和电磁兼容性名词术语》选择一部分，供参考

① 一般术语

设备(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(Subsystem)——从电磁兼容性的角度考虑，下列任一状态都可认为是分系统。

a.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。

b.作为在一个系统内其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。

系统(System)——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的组合。

通信电子设备(Communication-electronic equipment)——在广义上，只任何一种生产、发射、传递、获得、接收、储存、处理或应用电子的电磁信息的装置。

工业、科学和医疗设备(Industrial Scientific and Medical equipment)——将射频能量用于工业、科学和医疗用途的辐射装置，包括借助射频技术实现能量转换的装置，但这类装置不是也不应作无线电通用。

传输线(Transmission line)——为电能或电磁能构成一条从一处到另一处定向传输连续通路的器材装置。

接地(Grounding)——a.将设备外壳、框架或底座接到物体或运载工具的结构上，以保它们同电位。

b.将电路或设备连接到大地或起到大地作用的、尺寸较大的导体上。

接大地(Carting)——使事物或运输工具的结构（包括金属蒙皮）与大地间实现良好的电气连接，以确保它们与大地同电位的处理方法。

功率密度(Power density)——

a.在空间某点上坡印廷矢量的值。

b.在空间某点上电磁波的量值，用单位面积上的功率表示。

功率谱密度(Spectrum power density)——单位带宽的功率密度。

② 噪声与干扰

电磁噪声(Electromagnetic noise)——与任何信号都无关的一种电磁现象。

自然噪声(Natural noise)——由自由电磁现象产生的电磁噪声。

人为噪声(Man-made noise)——由机电或其他人工装置产生的电磁噪声。

无线电噪声(Radio noise)——射频频段的电磁噪声。

电磁干扰(Electromagnetic interference)——任何能中断、障碍、降低或限制通信电子设备有效性能的电磁能量。

干扰源(Interference source)——任何产生电磁干扰的文件、器件、设备、分系统、系统或自然现象。

工业干扰(Industrial interference) ——由输电线、电网以及各种电器或电子设备工作时引起的电磁扰。

宇宙干扰(Cosmic interference)——由银河系（包括太阳）的电磁辐射引起的电磁干扰。

天电干扰(Atmospheric interference)——由大气中发生的各种自然现象所产生的天线电噪声引起的电磁干扰。

辐射干扰(Radiated interference)——有任何部件、天线、电缆或连接线辐射的电磁干扰。

传导干扰(Conducted interference)——沿着导体传输的电磁干扰。

宽带干扰(Broadband interference)—— 一种能量频谱分布相当宽的不希望有的发射。

窄带干扰(Narrowband interference)—— 一种主要能量频谱落在测量接收机通带内的不希望有的发射。

电磁脉冲(Electromagnetic pulse)——指围绕整个系统（它犹如一个天线），具有宽带大功率效应的脉冲。

电磁环境(Electromagnetic environment)——设备、分系统或系统在执行规定任务时，可能遇

到的辐射或传导电磁发射电平在不同频率范围内功率和时间的分布。

电磁环境电平(Electromagnetic ambient level)——在规定的试验地点和时间内，当试验样品尚未通电时，已存在的辐射及传导的信号和噪声电平。

③ 天线与传播

天线有效面积(Antenna effective area)——天线输出端子上有用功与给定方向入射平面波的功率密度之比，其入射平面波的极化方向应与天线辐射的极化方向一致。

天线有效长度(Antenna effective length)——电线的开路感应电压与被测电场强度分量之比。

天线系数(Antenna factor)——指这样一个系数，将它适当的用于测量仪的仪表读数上，就可得出以伏每米表示的电场强度或以安每米表示的磁场强度。

近场区(Near-field regions)——

a.无功进场区：紧靠着天线的、无功场起主要作用的天线区。

b.辐射进场区：在无功近场和远场区之间的天线场区，该场区场随角度的分布与离天线的距离有关。

远场区(Far-field regions)——场随角度的分布基本上与天线的距离无关的天线场区。

系统用天线(System antenna)——与被测系统配套的天线，它通常随系统一起提供。

测量天线(Test antenna)——工作特性已知，并与测试设备配合使用的天线。

④ 发射和响应

发射(Emission)——以辐射或传导形式从一个源发散的电磁能量。

辐射发射(Radiated emission)——通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。

传导发射(Conducted emission)——沿电源或信号线传导的电磁发射。

宽带发射(Broadband emission)——能量频谱分布足够军与和连续的一种发射。

窄带发射(Narrowband emission)——带宽比测量接收机带宽小的一种发射。

脉冲发射(Impulse emission)——由重复频率不超过所用接收机脉冲带宽的脉冲所产生的发射。

谐波发射(Harmonic emission)——发射机发出频率为载波频率整数倍的但不是信息信号组成部分的一种电磁辐射。

寄射(Parasitic emission)——发射机发出的由电路中不希望有的震荡引起的一种电磁辐射。

乱真发射(Spurious emission)——在必要发射带宽以外的一个或几个频率上的电磁发射。

⑤ 干扰抑制和电磁兼容

抑制(Suppression)——通过滤波、搭接、屏蔽和接地或这些技术的任意组合，以减少或消除不希望有的发射。

屏蔽体(Shield)——为了阻止或减少电磁能传输而对装置进行封闭或遮蔽的一种阻挡层。

电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility)——设备、分系统或系统暴露在电磁辐射下所呈现的不希望有的响应程度。

降级(Degradation)——任何设备、分系统或系统的工作性能偏离预期的指标，使工作性能出现不希望的偏差。

辐射敏感度(Radiated susceptibility)——对造成设备降级的辐射干扰场的度量。

传导敏感度(Conducted susceptibility)——当引起设备不希望有的响应或造成其性能将级时，对在电源、控制或信号引线上的干扰信号电流或电压的度量。

敏感度门限(Susceptibility threshold)——指使试验样品呈现小可分辨的不希望有的响应的信号平。

电磁干扰控制(Electromagnetic interference control)——对辐射和传导能量进行控制，使设备、分系统或系统运行时尽量减小或降低不必要的发射。

电磁易损性(Electromagnetic vulnerability)——系统在人为的恶劣环境中遭到一定程度的机理性威胁后，在执行任务时经常出现有限度将级的一种特性。

电磁兼容性故障(Electromagnetic compatibility malfunction)——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、飞机失事或系统效能发生不允许的永性下降。

辐射危害(Radiation hazards)——泛指电磁辐射对燃料、电子设备、武备和人体的危害。

1.3 电磁干扰效应

形成电磁干扰必须同时具备以下三个因素：

① 电磁干扰源，指产生电磁干扰元件、器件、设备、分系统、系统或自然现象。

② 耦合途径或称耦合通道、指把能量从烦扰源耦合（或传输）到敏感设备上，并且该设备产生相应的媒介。

③ 敏感设备，指对电磁干扰发生响应的设备。

电磁干扰的效果包括系统内部干扰和系统之间干扰两个方面。

系统内部干扰

① 雷达干扰飞机的导航系统

② 传输线干扰电信系统

③ 移动电台干扰电视接收机

④ 输电线的瞬态变化干扰计算机系统

⑤ 远处的调频发射台和电视发射台干扰近处的调频和电视发射台。

系统之间干扰

① 汽车发动机系统对汽车内无线电接收机的干扰

② 雷达发射机的能量泄漏对雷达发射机的干扰

③ 地线回路电流引起无意中的级间耦合

④ 计算机中的磁盘驱动器的磁场对低电平数字电路的干扰

⑤ 数字电路对公用同一电源的低电平模拟电路的干扰

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