第一章绪论

EMC定义

电磁兼容(Electro-Magnetic Compatibility，EMC)

电磁兼容性:“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:该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备（分系统、系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级

对于设备或系统的性能指标来说，直译为“电磁兼容性”；但作为一门学科来说，应译为“电磁兼容”。

电磁兼容是研究在有限的空间、时间和频谱资源等条件下，各种用电设备(广义的还包括生物体)可以共存，并不致引起降级的一门学科。

EMI/EMD定义、现象、区别

电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。

电磁干扰是指由电磁骚扰产生的具有危害性的电磁能量或者引起的后果。

电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低，或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象

电磁骚扰强调任何可能的电磁危害现象，而电磁干扰强调这种电磁危害现象产生的后果。

系统电磁兼容性

系统电磁兼容性(Systems EMC)也称为系统级电磁兼容性(System Level EMC)。

分类:系统电磁兼容性分为系统之间的电磁兼容性和系统内部的电磁兼容性。

对于军事系统，电磁干扰裕度为20dB。

电磁兼容性的研究是围绕构成电磁干扰的三要素(电磁干扰源、干扰耦合途径和敏感设备)进行的

EMC 学科形成的标志、起源是什么?

标志:1933 年 CISPR 成立，第一次会议提出的两个问题:可以接受的无线电干扰限制和测量无线电干扰的方法

名词解释：辐射干扰、传导干扰、辐射/传到发射、抗扰度电平、敏感度电平、电磁兼容电平

辐射干扰：“由任何部件、天线、电缆或连接线辐射的电磁干扰。”

传导干扰：“沿着导体附近传输的电磁干扰。”

辐射发射(Radiate demission)：“通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。”

传导发射(Conduct demission)：沿电源、控制线或信号线传输的电磁能量。

抗扰度电平(Immunity level)：指设备或系统能够在存在外部干扰的条件下正常工作的能力。抗扰度电平通常以特定的电磁信号强度或干扰信号电平来衡量。

敏感度电平：指设备或系统在接收到的信号或干扰信号的最低电平，可以被正确识别、处理或响应的能力。敏感度电平通常用于衡量设备或系统的接收性能。

电磁兼容电平（Electromagnetic Compatibility Level）：指设备或系统在电磁环境中能够共存、互不干扰并保持其性能的能力。电磁兼容电平包括对辐射干扰和传导干扰的抑制、抗扰度和敏感度电平的要求等。

电磁兼容学科的研究内容、特点是什么

研究内容:

电磁干扰特性及其传播理论

电磁危害及电磁频谱的利用和管理

电磁兼容性的工程分析和电磁兼容性控制技术

电磁兼容设计理论和设计方法

电磁兼容性测量和试验技术

电磁兼容性标准、规范与工程管理

电磁兼容性分析和预测

信息设备的电磁泄漏及防护技术

环境电磁脉冲及其防护

系统内与系统间的电磁兼容性

特点:

1、电磁兼容学科的理论体系以电磁场理论为基础

2、电磁兼容学科是一门新兴的综合性交叉学科

3、计量单位的特殊性

4、大量引用无线电技术的概念和术语

5、极强的实用性

第二章电磁兼容基本概念

电磁干扰三要素

电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备称为电磁干扰三要素。

如果用时间t、频率f、距离r和方位的函数分别表示电磁干扰源、电磁能量的干扰耦合、敏感设备的敏感性，则产生电磁干扰时，必须满足如下关系：

敏感设备

受电磁骚扰影响的电路、设备或系统。敏感设备受电磁骚扰影响的程度用敏感度来表示。敏感度指敏感设备对电磁骚扰所呈现的不希望有的响应程度，其量化指标是敏感度门限。敏感度门限指敏感设备最小可分辨的不希望有的响应信号电平，也就是敏感电平的最小值。敏感度越高，则其敏感电平越低，抗干扰能力越差。

一般认为电子设备的敏感度S_U与灵敏度G_U成反比，与频带宽度B成正比。

电磁干扰安全系数

为了说明电磁骚扰源是否对敏感设备造成干扰，人们引入电磁干扰安全系数M，它定义为敏感度门限与出现在关键试验点或信号线上的干扰电平之比。设I表示出现在关键试验点或信号线上的干扰电平，N表示敏感设备的噪声电平(因为只有外来信号或骚扰电平超过其噪声电平时，敏感设备才能有响应，因此N一般可看成受感设备的灵敏度或敏感度门限值)，所以电磁干扰安全系数(安全裕量)可写为

，

M<0dB，表示存在潜在电磁干扰；M>0dB，表示电磁兼容；M=0dB，表示处于临界状态。

模拟电路的敏感度

模拟电路的敏感度通常表示为

当干扰源的干扰信号特性在相邻的频率分量间作有规则的相位和幅度变化时，f(B)=B，否则设f(B)=

数字电路的敏感度

：S_d为数字电路的敏感度；B为数字电路的频带宽度；为数字电路的最小触发电平。数字电路具有较强的抗干扰能力。

怎样描述电磁骚扰的性质?

描述:

1、频谱宽度

2、幅度或电平

3、波形

4、出现率

5、辐射骚扰的极化特性

6、辐射骚扰的方向特性

7、天线有效面积

EMC测量单位：电压、电流、电极、磁场、功率

EMC领域中以V、A、V/m、A/m、W和W/m²为单位表示的量的范围相当大，所以EMC单位常采用分贝(dB)来表示。数量以分贝(dB)表示的单位，不是它的绝对单位，它具有能够将较大的数量压缩成较小数量的特性。

输入电压表示为有效值(均方根(RMS))，不同于正弦电压的峰值

功率

P_W是实际测量值，以W为单位；P_dBW是用dBW表示的测量值。

功率测量单位通常用分贝毫瓦(dBmW)来表示，更常用dBm来表示。它是以1mW为基准参考量，即以1mW为0dBm，即

电压

电压以V为单位和以dBV、dBmV、dBμV为单位的换算关系为

电流

电流常以dBμA为单位，即

I_μA表示以μA为单位的电流；I_dBμA表示以dBμA为单位的电流。

功率密度

电场强度与磁场强度

电场强度的单位有V/m、mV/m、μV/m，采用dB表示时，有

信号源的特性

信号源向测量仪传送信号电平的计算，以及信号源输出电平和测量仪上电平读数的判断，决定着EMC测量结果。信号源的输出通常依据匹配负载上的输出功率，以dBm显示在测量仪上。讨论如图2－13所示电路，如果R_S=R_L，那么信号源端口处的输出电压U_out仅仅是开路电压U_OC的一半，即

一般地，假设信号源与其负载匹配，即R_S=R_L=50Ω，传送到负载R_L=50Ω上的功率以dBm为单位给出，则有

式中，U_out表示负载电压有效值(RMS值)。传送到负载R_L=50Ω上的输出功率通过测量仪以dBm为单位读出如下：

例题

【例2－1】将108dBμV变换为相应的绝对单位值。

以dB为单位的值定义为

【例2－2】某放大器的功率增益为60dB，输入功率是-30dBm，求其输出功率。

【解】依题意，由式(2－32a)得

【例2－3】某系统中的放大电路由放大器A和放大器B级联构成，放大器A的输入电压为20dBμV、电压增益为30dB，放大器B的电压增益为60dB，求此放大电路的输出电压。

【解】依题意，放大电路的输出电压为

如果与信号源相连的负载不是50Ω，那么测量仪的读数不会给出该负载上的输出功率。但是，可以从测量仪的读数求出信号源实际的输出电压，只不过需要进行一些计算。求解实际输出电压的最简单方法是：

(1)假设负载为50Ω的情况下确定信号源的U_OC(假定测试仪的读数已经过校准)。

(2)计算给定负载情况下该负载上的实际输出电压U_out。

【例2－7】一台50Ω的信号源与30ft长的RG58U电缆相连，信号源调谐于100MHz时，其指示计的输出电平为-15dBm，求信号测量仪的输入电压，以dBμV为单位。

【解】信号测量仪的输入电压为78.5dBμV。

电磁环境

电磁环境：给定场所(即给定位置)的全部电磁现象。电磁环境由各种电磁骚扰源产生。电磁环境即线路、设备和系统在执行规定任务时，可能遇到的各种电磁骚扰源的数量、种类、分布以及在不同频率范围内功率或场强随时间的分布等有关电磁作用状态的总和。

环境的电磁现象如何分类、怎样界定?

分类:低频现象、高频现象、静电放电

低频现象是指电磁骚扰频谱中低于9kHz分量占主要成分的情况

高频现象是指电磁骚扰频谱远大于9kH分量占主要成分的情况

电磁骚扰源的组成

电磁骚扰源的分类

电磁骚扰源分为两大类：自然骚扰源和人为骚扰源。

功能性干扰源与非功能性干扰源有什么区别? 举例说明。

功能性干扰源：指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的有用电磁能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置，例如广播信号、雷达信号产生的干扰。

非功能性干扰源:指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的无用电能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置，例如开关闭合断开产生电弧的放电干扰。

电磁骚扰分类

大致可用三类现象来描述所有的电磁骚扰：

低频现象(传导和辐射低频现象，不含静电放电现象)。
高频现象(传导和辐射高频现象，不含静电放电现象)。
静电放电现象(传导和辐射的静电放电现象)。

第三章电磁骚扰的耦合与传输理论

耦合途径

从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介，即耦合途径，有两种方式：一种是传导耦合方式；另一种是辐射耦合方式

传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。

传导耦合

辐射耦合

电路性传导耦合

电容性耦合

电感性耦合

天线耦合

导线感应耦合

闭合回路耦合

孔缝耦合

传导耦合

按其耦合方式可以划分为电路性耦合、电容性耦合、电感性耦合三种基本方式。

电路性传导耦合的模型

电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。最简单的电路性传导耦合模型如图3－2所示

电容性耦合模型

电容性耦合也称为电耦合，它是由两电路间的电场相互作用所引起。图3－6表示一对平行导线所构成的两电路间的电容性耦合模型及其等效电路。

假设电路1为骚扰源电路，电路2为敏感电路，两电路间的耦合电容为C。根据图3－6(b)的等效电路可以计算出骚扰源电路在电路2上耦合的骚扰电压为

当耦合电容比较小时，即ωCR₂≪1时，式(3－2)可以简化为

电容性耦合引起的感应电压正比于骚扰源的工作频率、敏感电路对地的电阻R₂(一般情况下为阻抗)、耦合电容C和骚扰源电压U₁；电容性耦合主要在射频频率形成骚扰，频率越高，电容性耦合越明显；电容性耦合的骚扰作用相当于在电路2与地之间连接了一个幅度为I_n=jωCU₁的电流源。

地面上两导体之间电容性耦合的简单表示如图3－7所示。图中，C₁₂是导体1与导体2之间的杂散电容。C_1G是导体1与地之间的电容。C_2G是导体2与地之间的电容。R是导体2与地之间的电阻，它出自于连接到导体2的电路，不是杂散元件；电容C_2G由导体2对地的杂散电容和连接到导体2的任何电路的影响组成。

作为骚扰源的导体1的骚扰源电压为U₁；受害电路为电路2。任何直接跨接在骚扰两端的电容，比如图37中的C₁₂能够被忽略，因为它不影响在导体2与地之间耦合的骚扰电压Un。根据图3－7(b)的等效电路，导体2与地之间耦合的骚扰电压U_n能够表示如下：

电感性耦合模型

电感性耦合(inductive coupling)也称为磁耦合，它是由两电路间的磁场相互作用所引起的。当电流I在闭合电路中流动时，该电流就会产生与其大小成正比的磁通量Φ。比例常数称为电感L，因此我们能够写出

电感的值取决于电路的几何形状和包含场的媒质的磁特性，感应电压取决于骚扰电路围成的面积S

为了减小骚扰电压，必须减小B、S、cosθ。采用两电路的物理分隔或者双绞线(假定电流在双绞线中流动且没有流过接地面)，可以减小B；把导体靠近接地面放置(如果回路电流通过接地面)，或者采用两个捻在一起的导体(如果回路电流是在两导体之一，而不在接地面中流动)，可以减小敏感电路的面积S；调整骚扰源电路与敏感电路的取向，可以减小cosθ。

根据图3－11可知，电路1中的干扰电流I₁在电路2的负载电阻R和R₂上产生的骚扰电压分别为

区别

注意电容性耦合与电感性耦合之间的差异也许有益。对于电容性耦合，在敏感电路(导体2)与地之间并联了一个骚扰电流源，如图3－12(a)所示；对于电感性耦合，产生了一个与敏感电路(导体2)串联的骚扰电压(感应电压)，如图3－12(b)所示。实际工作中，可以采用下述方法来鉴别电容性耦合和电感性耦合。

当减小电缆(导体2)一端的阻抗时，可测量跨接于电缆另一端的阻抗上的骚扰电压。如果所测的骚扰电压减小，则为电容性耦合；如果所测的骚扰电压增加，则为电感性耦合。

电磁辐射

电磁波的电场能量和磁场能量能够脱离场源在空间传播。电磁能量向远处传播而不再返回场源的现象称为电磁辐射

电基本振子 磁基本振子

在分析骚扰源时，常常用到两个基本的骚扰源(天线)模型:长为l的电基本阵子(短线天线)以及半径为a的磁基本阵子(小圆环天线)

“短”和“小”是相对于其辐射的电磁波的波长而言的，即 1<< ，a<< 。

电基本振子

电基本振子是指一段载有高频电流的短导线，导线上各点电流的振幅和相位可视为相同。

虽然实际的线天线上各处电流的大小和相位不同，但其上的电流分布可以看成是由许多首尾相连的一系列电基本振子的电流组成，而各电基本振子上的电流可分别看作常数，因此电基本振子也称为电流元。

E和H互相垂直，E处于振子所在的平面(子午面)内，而H则处于与赤道平面平行的平面内；磁场强度只有一个分量，而电场强度有两个分量和。

磁基本振子

磁基本阵子是一个半径为a(a≪λ)的细导线小圆环，载有高频时谐电流i=I_mcos(ωt+ϕ)，其复振幅为I=I_me^jϕ，如图3－16所示。当此细导线小圆环的周长远小于波长时，可以认为流过圆环的时谐电流的振幅和相位处处相同，所以磁基本阵子也被称为磁偶极子。

磁基本阵子的电场强度矢量与磁场强度矢量互相垂直，这一点和电基本振子的电磁场相同；但是，E在与赤道面平行的平面内，而H则在子午面内，这与电基本振子的电磁场取向正好相反。

近场区(感应场)

由电基本振子和磁基本振子的电磁场分布表示式可见，电场强度和磁场强度由几项组成，各项的数值均随离开场源的距离的增加而减小，但是各项的减小程度不同。在kr≫1的各点，电磁场主要取决于分母中含的kr的最低次幂项；而在kr≪1的各点，电磁场主要取决于分母中含的kr的最高次幂项。

因此电基本振子的近区场与静态场有相同的性质，因此称为似稳场(准静态场)。

电基本振子	磁基本振子

p=Ql是电偶极矩的复振幅

远场区（辐射场）

当kr≫1或r≫λ/2π时，场点P与源点的距离r远大于波长λ，与这些点相应的区域称为远区。平均坡印廷矢量不等于零，这表明有电磁能量向外辐射。辐射方向是径向。故把远区场称为辐射场。

	电基本振子	磁基本振子
场矢量的方向	电场只有E_θ分量，磁场只有H_ϕ分量，E、H互相垂直，并都与传播方向ar相垂直。电基本振子的远区场是横电磁波(TEM波)。	TEM非均匀球面波
场的相位	无论E_θ还是H_ϕ，其空间相位因子中都有e-jkr，即其空间相位随离源点的距离r的增大而滞后，等相位面是以r为常数的球面，所以远区辐射场是球面波。由于等相位面上不同点的E、H振幅并非一定相同，所以又是非均匀球面波。E_θ/H_ϕ=η是一常数，等于媒质的波阻抗	E_ϕ/(-H_θ)=η
场的振幅	远区场的振幅与r成反比，与I、l/λ成正比。值得注意的是，场的振幅与电长度l/λ有关，而不是仅与几何尺寸l有关。	电磁场与1/r成正比
场的方向性	远区场的振幅还正比于sinθ，在垂直于天线轴的方向(θ=90°)上，辐射场振幅最大；沿着天线轴的方向(θ=0°)，辐射场振幅为零。这说明电基本振子的辐射具有方向性。	电基本振子的远区场比较，只是E、H的取向互换，远区场的性质相同

近区场与远区场的概念、划分准则、特征

kr≫1为远区，kr≪1为近区，kr≈1为中间区。

特点	远区	近区
kr	kr≫1	kr≪1
场源与点源	场点 P与源点的距离r远大于波长	P 与源点的距离r远小于波长
决定性幂	电磁场主要取决于分母中含的kr 的最低次幂项	电磁场主要取决于分母中含的kr 的最高次幂项
波阻抗	趋于媒质的波阻抗 ZW	波阻抗不是常数
其他	电场和磁场结合起来形成了平面电碰波 (具有媒质的波阻抗)	电基本阵子产生的电场占优势，在电磁兼容工程中称电基本振子的骚扰源模型为电场骚扰源磁基本阵子产生的磁场占优势，在电磁兼容工程中称磁基本振子的骚扰源模型为磁场骚扰源

当讨论平面电磁波的时候，假定电场、磁场处于远区场，当分开讨论电场、磁场时，认为电场、磁场处于近区场。

近远场波阻抗

通常将空间某处的电场与磁场的横向分的比值称为波阻抗

	电基本振子	磁基本振子
定义式
波阻抗表达式
波阻抗模值
远场区模值
近场区模值
近场区
自由空间

磁基本振子的近区场波阻抗在数值上小于远区场波阻抗

辐射耦合方式

1.天线与天线间的辐射耦合

2.电磁场对导线的感应耦合

3.电磁场对闭合回路的耦合

4.电磁场通过孔缝的耦合

第四章电磁兼容性控制

EM控制

问题解决法

问题解决法是指在建立电路、设备和系统之前不专门考虑电磁兼容性问题，而是先进行研制，然后根据研制成的电路、设备和系统在装配、调试中出现的电磁干扰问题，应用各种抑制干扰的技术去解决。

规范法

为了满足电磁兼容性要求，各国政府和工业部门尤其是军事部门都指定了许多强制执行的标准和规范

系统法

系统法是采用计算机技术，按照预测程序，针对某个特定设备或系统的设计方案进行电磁兼容性分析和预测的方法。

抑制电磁骚扰的方法

滤波、屏蔽、接地（搭接）、布线（不能交叉，害怕电容耦合，电气隔离）、空间分离、频段分开、距离隔离、数字、光电

屏蔽、滤波、接地、搭接、合理布线等方法以外，还可以采取回避和疏导的技术处理，例如空间方位分离、时间闭锁分隔、频率划分与回避、吸收和旁路等。

空间分离

空间分离是抑制空间辐射骚扰和感应耦合骚扰的有效方法。它通过加大骚扰源和接收器(敏感设备)之间的空间距离，使骚扰电磁场到达敏感设备时其强度已衰减到低于接受设备敏感度门限，从而达到抑制电磁干扰的目的。

时间分隔

当骚扰源非常强，不易采用其他方法可靠抑制时，通常采用时间分隔的方法，使有用信号在骚扰信号停止发射的时间内传输，或者当发射强骚扰信号时，使易受骚扰的敏感设备短时关闭，以避免遭受损害。

频率划分和管制

频率划分或频率分配是指给某一种业务划定一个或一组使用频率的范围。

为了防止电磁信号相互干扰，人们把频谱资源进行了合理分配和管理，以减少有意发射电磁波的相互干扰。

滤波

滤波技术是一种常用的抑制电磁骚扰的技术措施。滤波的实质是将信号频谱划分成有用频率分量和骚扰频率分量，剔除和抑制骚扰频率分量。

频率调制

为了提高信号传输质量，可采用频率调制的方法。

数字传输

数字传输技术是将待传输的信号经过高速采样、模/数转换，使之变成数字信号，成为一系列对应于原信号幅度的调制脉冲。

光电传输

因为光信号的波长远小于一般电磁骚扰的波长，所以如同频率划分一样，它不会受电磁干扰。光电传输过程是：采用光电二极管或半导体激光器将电信号转换成红外光或可见光，使光的强度与电信号成比例变换，然后通过光导纤维传输，到达接收器后，再由光敏器件将光信号还原成电信号。

电气隔离

常见的电气隔离耦合原理有机械耦合、电磁耦合、光电耦合等

DC/DC

DC/DC变换器是直流电源的隔离器件,它将直流电压U1 变换成直流电压U2。为了防止多个设备共用一个电源引起共电源内阻干扰,应用 DC/DC 变换器单独对各电路供电, 以保证电路不受电源中的信号干扰。

实现并行和系统的电磁兼容性设计，需要采取的技术措施如何分类，包含哪些内容

1、尽可能选用互相干扰最小、符合电磁兼容性要求的器件、部件、电路，并进行合理布局、装配、已组成设备或系统。

2、考虑形成电磁干扰的三要素，实施屏蔽、滤波、接地和搭接等技术以抑制和隔离电磁干扰。

抑制电磁骚扰的策略采用什么思维方法?

主动预防、整体规划、对抗疏导相结合。

第五章屏蔽理论及其应用

所谓屏蔽(shielding)，就是用由导电或导磁材料制成的金属屏蔽体(shield)将电磁骚扰源限制在一定的范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合或辐射到另一面时受到抑制或衰减。

凡是通过空间传输的电磁骚扰可以采用屏蔽的方法抑制。

电场磁场屏蔽	注意事项
静电屏蔽	完整的屏蔽导体和良好的接地
交变电场屏蔽	交变电场屏蔽要求屏蔽体必须是良导体(例如金、银、铜、铝等)并且接地良好
低频磁场的屏蔽	利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分离，注意问题，磁导率越高、屏蔽罩越厚、磁阻越小，则屏蔽效果越好。
高频磁场的屏蔽	利用磁感现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场达到屏蔽目的，注意问题：无需考虑屏蔽盒厚度；垂直涡流方向不应该有缝隙或开口，实际中应接地。

电场屏蔽（静电、交变电屏蔽）

静电屏蔽

电磁场理论表明，置于静电场中的导体在静电平衡的条件下，具有下列性质：

导体内部任何一点的电场为零。
导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体表面垂直。
整个导体是一个等位体。
导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的表面上。

静电屏蔽必须具有两个基本要点：完整的屏蔽导体和良好的接地。

交变电场屏蔽

交变电场屏蔽的基本原理是采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接收器的传输路径。必须注意，交变电场屏蔽要求屏蔽体必须是良导体(例如金、银、铜、铝等)并且接地良好。

磁场屏蔽（低频、高频）

低频磁场的屏蔽

低频(100kHz以下)磁场的屏蔽常使用高磁导率的铁磁材料(如铁、硅钢片、坡莫合金等)，其屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分路。

铁磁材料作屏蔽体时要注意下列问题

所用铁磁材料的磁导率μ越高、屏蔽罩越厚(即S越大)，则磁阻R_m越小，磁屏蔽效果越好。
铁磁材料做的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开口或有缝隙，因为若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，屏蔽效果变差。
铁磁材料的屏蔽不能用于高频磁场屏蔽，因为高频时铁磁材料中的磁性损耗(包括磁滞损耗和涡流损耗)很大，导磁率明显下降。

低频磁场的屏蔽：利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分离，注意问题，磁导率越高、屏蔽罩越厚、磁阻越小，则屏蔽效果越好。

高频磁场的屏蔽

高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料，利用涡流反磁场对于原骚扰磁场的排斥作用来抑制或抵消屏蔽体外的磁场。

1.屏蔽体电阻rs越小，产生的感应涡流就越大。

2.屏蔽体的厚度。由于高频电流的集肤效应，涡流仅在屏蔽盒的表面薄层流过，而屏蔽盒的内层被表面涡流所屏蔽，所以高频屏蔽盒无需做得很厚

3.蔽盒的缝隙或开口。屏蔽盒在垂直于涡流的方向上不应有缝隙或开口。

4.接地。磁场屏蔽的屏蔽盒是否接地不影响磁屏蔽效果。

铁磁材料的屏蔽不能用于高频磁场屏蔽。高频磁场的屏蔽:利用磁感现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场达到屏蔽目的，注意问题：无需考虑屏蔽盒厚度；垂直涡流方向不应该有缝隙或开口，实际中应接地。

电磁场（远场）屏蔽

所谓电磁场屏蔽，是指同时抑制或削弱电场和磁场。电磁场屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽。

屏蔽效能、屏蔽系数、传输系数

采用屏蔽效能来表示屏蔽体对电磁骚扰的屏蔽能力和效果，它与屏蔽材料的性能、骚扰源的频率、屏蔽体至骚扰源的距离以及屏蔽体上可能存在的各种不连续的形状及其数量有关。

系数与效能互为倒数关系。

屏蔽有两个目的：一是限制屏蔽体内部的电磁骚扰越出某一区域；二是防止外来的电磁骚扰进入屏蔽体内的某一区域。

当屏蔽盒为长方形时，如何放置屏蔽盒，才能是其低频磁屏蔽效能最大

屏蔽盒为长方形时，应使长边平行于磁场方向，而短边垂直于磁场方向

相同半径的球形屏蔽体，其高频、低频电场及磁场的屏蔽效果随频率如何变化

频率越高，吸收损耗越大。

平面波的反射损耗以频率一次方的速率减小，磁场的反射损耗以频率的一次方的速率增加，电场的反射损耗以频率的三次方的速率减小。

计算方法

圆柱腔

矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能的近似计算

圆柱形及球形壳体低频磁屏蔽效能的近似计算

当圆柱形磁屏蔽壳体的内半径为a、外半径为b，平均值r_e=(a+b)/2，且r_e≫t(屏蔽壳体的厚度)，骚扰磁场方向垂直于圆柱形磁屏蔽壳体的轴向时，屏蔽效能可近似表示为

当球形磁屏蔽壳体的内半径为a、外半径为b，平均值r_e=(a+b)/2，且r_e≫t(屏蔽壳体的厚度)时，屏蔽效能可近似表示为

平面波模型

设厚度为t的导体平板屏蔽体两侧的区域为自由空间，则单层平板屏蔽体的屏蔽效能表达式

吸收损耗

当电磁波通过金属板时，金属板感应涡流产生欧姆损耗，并转变为热能而耗散。与此同时，涡流反磁场抵消入射波骚扰场而形成吸收损耗。工程上为了计算方便，常用金属屏蔽材料的相对电导率、磁导率来表示吸收损耗，因此，式(5－80)可以重新改写为

反射损耗

电磁波在两种媒质(自由空间和屏蔽体)交界面的反射损耗，与两种媒质的特性阻抗的差别有关。一般情况下，自由空间的波阻抗比金属屏蔽体的波阻抗大得多，即Z₁≫Z₂，故式(5－81)可以简化为

多次反射损耗

屏蔽体第二边界的反射波反射到第一边界后再次反射，接着又回到第二边界进行反射，如此反复进行，就形成了屏蔽体内的多次反射。一般情况下，自由空间的波阻抗比金属屏蔽体的波阻抗大得多，即Z₁≫Z₂，故式(5－82)可以简化为

屏蔽体的屏蔽效能由什么损耗组成。利用屏蔽效能计算的解析方法，如何选择屏蔽体材料?

吸收损耗、反射损耗

随着频率的增加，需要的屏蔽壳体厚度也越小

屏蔽材料的电导率越高，磁导率越低，反射损耗就越大

比较常见孔缝的几何形状、线度对孔缝屏蔽效能的影响，如何设计孔缝的几何形状、线度以降低电磁泄漏。

孔隙的电磁泄漏与孔隙的最大线性尺寸、孔隙的数量和骚扰源的波长有密切关系；

随着频率的增高，孔隙电磁泄漏将更严重；

在相同面积情况下，缝隙比孔隙的电磁泄漏严重，矩形孔比圆形孔的电磁泄漏严重；

当缝隙长度接近工作波长时，缝隙就成为电磁波辐射器，即缝隙天线；

对于孔隙，要求其最大线性尺寸小于，对于缝隙，要求其最大线性尺寸小于，为最小工作波长。

带孔隙的金属板、金属网，对超高频以上的频率基本上没有屏蔽效果。因此超高频以上的频率需要采用截止波导管来屏蔽。

第六章接地技术及其应用

为什么要进行接地设计

接地技术是任何电子、电气设备或系统正常工作时必须采用的重要技术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段也是抑制电磁于扰、保障设备或系统电磁兼容性、提高设备或系统可靠性的重要技术措施。接地一方面可引起接地阻抗干扰，另一方面良好的接地还可抑制干扰。

接地（安全地接法、信号地）->半页纸

设备安全接地

设U₁为用电设备中电路的电压，Z₁为电路与机壳(Chassis)之间的杂散阻抗，Z₂为机壳与地之间的杂散阻抗，U₂为机壳与地之间的电压。机壳对地的电压U₂是由机壳对地的阻抗Z₂分压造成的，即

接零保护接地

设备的金属外壳除了正常接地之外，还应与电网零线相连接，称为接零保护。

室内交流配线

防雷接地

防雷接地是将建筑物等设施和用电设备的外壳与大地连接，将雷电电流引入大地，从而保护设施、设备和人身的安全，使之避免雷击，同时避免雷击电流窜入信号接地系统，影响用电设备的正常工作。

信号接地

信号接地是为设备、系统内部各种电路的信号电压提供一个零电位的公共参考点或面。

单点接地

单点接地只有一个接地点，所有电路、设备的地线都必须连接到这一接地点上。

如果地线长度超过，就要使用多点接地。

共用地线串联一点接地

采用共用地线串联一点接地时必须注意，要把具有最低接地电平的电路放置在最靠近接地点G的地方。

独立地线并联一点接地

多点接地

多点接地是指某一个系统中各个需要接地的电路、设备都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地线的长度最短

单点接地适用于低频，多点接地适用于高频。

混合接地

如果电路的工作频带很宽，在低频时需采用单点接地，而在高频时又需采用多点接地，此时可以采用混合接地方法。

一般来说，频率在1MHz以下可采用一点接地方式；频率高于10MHz应采用多点接地方式；频率在1~10MHz之间，可以采用混合接地(在电性能上实现单点接地、多点接地混合使用)。

悬浮接地

悬浮接地就是将电路、设备的信号接地系统与安全接地系统、结构地及其他导电物体隔离

采用这种接地方式，可以避免安全接地回路中存在的干扰电流影响信号接地回路。

屏蔽双绞线、同轴电缆的首选低频接地方式

屏蔽双绞线、同轴电缆的高频两端接地方式

谐振回路接地

谐振回路必须单点接地。

地回路骚扰的成因，你遇到的地回路骚扰案例及排除方法

共地阻抗的共模干扰

场对导线的共模干扰

接地电流的存在是产生接地干扰的根源

导电耦合引起的接地电流

电容耦合形成的接地电流

电磁耦合形成的感应电流

金属导体的天线效应形成地电流

抑制电磁骚扰，如何设计电缆屏蔽层的接地方式，为什么?

当电路有一个接地信号源与一个不接地的放大器连接时，连接电缆的屏蔽层接地应接至信号源的公共端。

当电路有一个不接地信号源与一个接地的放大器连接时，连接电缆的屏蔽层接地应接至放大器的公共端。

如何选择多级电路的接地点，使参考地电位最小。

一般来说，电子设备中的低电平级电路是受干扰的电路，因此接地点的选择应使低电平级电路受干扰最小。

多级电路的接地点应选择在低电平级电路的输入端。

抑制地回路骚扰的主要技术措施有哪些?

信号回路隔离变压器

信号回路纵向扼流圈

信号线上使用磁环

在数据线路中使用光电耦合器或光纤

使用差分放大器

简述隔离变压器抑制地回路骚扰的原理，应用注意事项。

原理:电路1的输出信号经变压器耦合到电路2，地回路被隔离变压器阻隔

注意事项:不能传输直流信号，对低频信号影响较大。因此，对直流和低频信号电路不宜采用，对低频干扰有较好的抑制能力。

阐述纵向扼流圈抑制地回路骚扰的原理，选用原则。

原理:对于流过接地线的共模干扰电流，流经两线电流方向相同，所产生的磁场相长，故扼流圈对回路干扰电流呈现高阻抗，起到抑制地回路的作用。

注意事项:纵向扼流圈的铁芯截面积应该足够大，以便有一定数量的不平衡直流流过时不致饱和。

第七章搭接技术及其应用

搭接（测量与分类）->两句话

搭接(bonding)是指两个金属物体之间通过机械、化学或物理方法实现结构连接，以建立一条稳定的低阻抗电气通路的工艺过程。

搭接方法可分为永久性搭接和半永久性搭接。

搭接类型为两种基本类型：直接搭接和间接搭接。

搭接电阻

取决于搭接条的电阻率、半径和集肤深度，即

式中，ρ为电阻率(单位为Ω·m)；a为半径(单位为m)；δ=(2ρ/ωμ)^1/2，为集肤深度(单位为m)；l为长度(单位为m)。

频率特性

众所周知，导线的直流电阻为

式中：ρ为导体的电阻率，单位为Ω·m；l为导体的长度，单位为m；S为导体的横截面面积，单位为m²。

圆导线和扁平导体条的直流电阻分别

a为圆导线的半径，单位为m；w、t分别为扁平导体条的宽度和厚度，单位为m。

导体阻抗

由于集肤效应(skin effect)的影响，导体的高频交流电阻将远大于直流电阻。圆导线的高频交流电阻为：

高频交流电阻与工作频率的平方根成正比

为什么电磁兼容性设计中要求元器件的引线尽可能的短

为了降低电路的地电位，每个电路的地线应尽可能短，以降低地线阻抗。

如何选择接地线

在高频时，由于集肤效应，高频电流只流经导体表面，即使加大导体厚度也不能降低阻抗。为了在高频时降低地线阻抗，通常要将地线和公共地镀银。

在导体截面积相同的情况下，为了减小地线阻抗，常用矩形截面导体做成接地导体带。

例题：比较频率为1MHz时直径为1.29mm的导线的射频电阻与其直流电阻。

【解】设导线的电阻率ρ=1.724Ω·m。当频率f=1MHz时，其集肤深度δ=(2ρ/ωμ)^1/2=6.608×10-5m。代入公式(71)，计算得其射频电阻为

第八章滤波技术及其应用

滤波原理、类型、EMI滤波器特点

滤波原理

在一定的通频带内，滤波器的衰减很小，可以让能量通过；在此通频带之外，滤波器的衰减很大，抑制能量的传输。因此，凡与需要传输的信号频率不同的骚扰，都可以采用滤波器加以抑制。滤波器将有用信号的频谱和骚扰的频谱隔离得越完善，抑制电磁骚扰的效果就越好

类型

滤波器的种类很多，根据滤波原理分为反射式滤波器(reflective filter)和吸收式滤波器(dissipative filter)

根据用途分为信号选择滤波器和电磁干扰(EMI)滤波器两大类，如图8－1所示。

EMI滤波器特点

1.电磁干扰滤波器往往在阻抗失配的条件下工作。

2.电磁骚扰源的频带范围很窄，其高频特性非常复杂，难以用集总参数电路来模拟滤波电路的高频特性。

3.骚扰源的电平变化幅度大，有可能使电磁干扰滤波器出现饱和效应。

4.工工作频带内必须具有较高的可靠性。

滤波器的产品说明书给出的插入损耗曲线，都是按照有关标准的规定，在源阻抗等于负载阻抗，且都等于50Ω时测得的。实际应用中，EMI滤波器输入端和输出端的阻抗不一定等于50Ω，所以这时EMI滤波器对骚扰信号的实际衰减与产品说明书给出的插入损耗衰减不一定相同，而且有可能相差甚远。

使用EMI滤波器时，应遵循输入、输出端最大限度失配的原则，以求获得最佳抑制效果。

插入损耗IL定义计算、低通滤波器

滤波器的插入损耗由下式表示：

IL表示插入损耗；U₁表示信号源(或者干扰源)与负载阻抗(或者干扰对象)之间没有接入滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压；U₂表示信号源与负载阻抗之间接入滤波器时，信号源通过滤波器在同一负载阻抗上产生的电压。

低通滤波器

低通滤波器是电磁兼容工程中使用最多的一种滤波器，主要用来抑制高频传导电磁骚扰。

(1)并联电容滤波器。并联电容滤波器是最简单的低通EMI滤波器，通常连接于携带干扰的导线与回路地线之间，如图8－2所示。它用来旁路高频能量，流通期望的低频能量或者信号电流。

插入损耗为

式中，f表示频率，R表示激励源电阻或者负载电阻，C表示滤波器电容。实际上，电容包含串联电阻和电感。这些非理想影响是电容的极板电感、引线电感、极板电阻、引线与极板的接触电阻作用的结果。

(2)串联电感滤波器。串联电感滤波器是低通滤波器的另一简单形式。电感器与携带干扰的导线串联连接，如图8－3所示。

L表示滤波器的电感，单位为H；R表示激励源电阻或者负载电阻，单位为Ω；f表示频率，单位为Hz。

(3)L型滤波器。如果源阻抗与负载阻抗相等，L型滤波器的插入损耗与电容器插入线路的方向无关。当源阻抗不等于负载阻抗时，通常将获得最大插入损耗。

(4)π型滤波器。π型滤波器的电路结构如图8－5所示，它是实际中使用得最普遍的形式。

采用π型滤波器抑制瞬态干扰不是十分有效。采用金属壳体屏蔽滤波器能够改善π型滤波器的高频性能。对于非常低的频率，使用π型滤波器可提供高衰减，如屏蔽室的电源线滤波。

(5)T型滤波器。T型滤波器的电路结构如图8－6所示，它能够有效抑制瞬态干扰，其主要缺点是需要两个电感器，这使滤波器的总尺寸增大。

反射式/吸收式滤波器/电源线滤波器（共差模）

反射式滤波器

反射式滤波器的工作原理是把不需要的频率成分的能量反射回信号源或者骚扰源，而让需要的频率成分的能量通过滤波器施加于负载，以达到选择和抑制信号的目的。反射式滤波器通常由电抗元件，反射式滤波器在通带内提供低的串联阻抗和高的并联阻抗，而在阻带内提供大的串联阻抗和小的并联阻抗。也就是说，对骚扰电流建立一个高的串联阻抗和低的并联阻抗通路

吸收式滤波器

吸收式滤波器又名损耗滤波器。它将信号中不需要的频率分量的能量消耗在滤波器中(或称被滤波器吸收)，而允许需要的频率分量通过，以达到抑制干扰之目的。吸收式滤波器由有耗元件构成。

电源线滤波器

电源线滤波器(power linefilter)又称为电源滤波器、电源噪声滤波器、在线滤波器等。电源线滤波器实际上是一种低通滤波器，它毫无衰减地把直流、50Hz、400Hz等直流或者低频电源功率传送给用电设备，却显著地衰减经电源线传入的传导骚扰信号，保护用电设备免受其害。同时，电源线滤波器又能大大抑制用电设备本身产生的传导骚扰信号，防止其进入电源，危害其他设备。

共模干扰和差模干扰

电力电源线携带的电磁骚扰分为两类：共模电流/电压、差模电流/电压。共模干扰(the common-mode interference)定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差。差模干扰(the differential-mode interference)定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。

参考图8－16所示的三根导线，共模电压U_c和差模电压U_d为

U_PG是相线(phase wire)与地线(ground wire)之间的电压；U_NG是中线(neutral wire)与地线(ground wire)之间的电压。由图8－16可见，来自源经相线和中线的共模干扰电流I_c经地线离开负载返回，来自源经相线的差模干扰电流I_d经中线离开负载返回。

共模滤波器

采用电容器位于负载端、电感器位于源端的LC滤波网络构造共模滤波器。为了增加衰减、实现理想的频率特性，可以级联几个LC滤波网络。

差模滤波器

采用电容器位于负载端、电感器位于源端的LC滤波网络可构造差模滤波器。

电源线上往往同时存在共模干扰和差模干扰，因此实用的电源线滤波器是由共模滤波电路和差模滤波电路组合构成的滤波器。

滤波器安装需要考虑的问题

1.位置：取决于骚扰的入侵途径

2.输入端引线与输出端引线的屏蔽隔离

3.高频接地。滤波器应加屏蔽，其屏蔽体应良好接地，否则高频接地阻抗将直接降低高频滤波效果。因此，滤波器的安装位置应尽量接近金属设备壳体的接地点，滤波器的接地线应尽量短。

4.搭接方法。一半将滤波器的屏蔽体外壳直接安装在设备的金属外壳上，以降低连接电阻。

5.电源线滤波器应安装在敏感设备或者屏蔽体的入口处，并对滤波器加以屏蔽。

滤波器的选用

第九章 EMC标准简介

GB/GJB/GB/T/GB4350-1995解释

GB国家强制标准，GB/T国家推荐标准，GB/Z国家指导标准，GJB国际军用标准

IEC标准体系

IEC标准体系由基础标准、通用标准和产品(类)标准三个层次构成，每一个层次都包含两个方面的标准：发射和抗扰度。通用标准按产品的使用环境将产品分为A类和B类；产品(类)标准通常是基于基础标准和通用标准的更简明的技术文件。在这三个层次中，下一个层次的标准通过引用上一个层次的标准来构成本层次标准的一部分。标准层次越低，规定越详细、明确，操作性就越强；反之，标准的包容性越强，使用范围越宽。

简述国家EMC标准编号的形式，并举例

举例：

GB4824-1995：GB代表强制性国家标准，4824代表工业、科学和医疗射频设备无线电干扰特性的测量方法和限值，1995代表制定年份。

GB/T17618-1998：GB/T代表推荐性国家标准：17618代表信息技术设备干扰度限值和测量方法：1998代表制定年份.

我国三军通用的军用EMC标准、美国最新军用EMC标准是什么?

三军通用的新的电磁兼容标准GJB151A-97和GJB152A-97。

美军最新为MIL-STD-461E

阐述GJB151A-97及GJB152A-97的频率范围要求以及标准适应性的具体要求

GJB151A-97

简述GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》与前一版本有何异同

GJB151B包括“要求”和“测量方法”两大部分的内容，将GJB151A及GJB152A的内容合二为一。

(1)GJB151B-2013整合了GJB151A-1997和GJB152A-1997两个标准的内容。

(2)引用的文件发生了变化。

(3)增加了对可更换模块类设备的要求。

(4)明确规定LISN的信号输出端口需要接50Ω负载。

(5)输入(主)电源线(包括回线和地线)不应屏蔽。

(6)修改了发射测试中有关频率范围划分和测量时间的内容。

(7)修改了敏感度测试中有关最大扫描速率、最大步长和驻留时间的内容。

(8)修改了天线系数的校准要求。

(9)增加了测试结果的评定条款。

Editor：李画楼

Time:2024.1.3

电磁兼容复习

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第一章 绪论