原创 第一章电磁兼容概述（1）

第一章 电磁兼容概述（1）

§1 电磁兼容基本概念<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

(一)           重要性

1)       为了电子设备工作的可靠性
    磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成电子设备中的某些元件损害。因此对电子设备的电磁兼容技术要给予充分的重视。既要注意电子设备不受周围电磁干扰而能正常工作，又要注意电子设备本身不对周围其他设备产生电磁干扰，影响其他设备正常运行。

2)      为了电子设备的国际接轨
    近来，电磁兼容性已由事后处理发展到预先分析、预测和设计。电磁兼容已成为现代工程设计中的重要组成部分。电磁兼容性达标认证已由一个国家范围向全球地区发展，使电磁兼容性与安全性、环境适应性处于同等重要的地位。

3)      为了人身和某些特殊材料的安全
    电磁波通过与电爆装置的控制电路感应耦合，形成的干扰电流可能引起电爆装置爆炸。因此GJB786中规定，电引爆器导线上的电磁干扰感应电流和电压必须小于最大不发火电流和电压的15%。另外，各种燃油在强电磁场的作用下（直接照射、电火化、静电放电）有发生燃烧和爆炸的危险，电磁能量通过对人体组织的物理化学作用会产生有害的生理效应。因此，为了人身和某些特殊材料的安全，GJB786中还规定，电子设备的电磁辐射量连续波的平均功率密度不允许超过4mW/cm²，脉冲波的平均功率密度不允许超过2mW/cm²。

4)       为了当今和未来战争的需要
    核爆炸时产生的电磁脉冲，以光速向外辐射传播，其电场强度可达10⁵V/m，磁场强度可达<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />260A/m，脉冲宽度为20ns量级，电磁脉冲峰值处频率为10⁵Hz。这种电磁脉冲作用于电子设备时，轻者造成电子设备性能恶化，重者造成电路元件损坏。

（二）学科发展的历史

n      EMC 是从“电磁干扰“发展起来的（EMC一词在上世纪40年代定下），而对电磁干扰的研究可追溯到19世纪

n          1934年国际无线电干扰特别委员会（CISPR）成立

n          1944年德国电器工程师协会制订世界第一个电磁兼容规范VDE 0878。

n       IEEE  射频分册(RFI) 从1964年改为电磁兼容（ EMC） 分册。

n       我国1990年第一届全国学术会议

（三）国内外主要研究机构与学术活动

重要国际学术会议：

n      IEEE EMC International Symposium, 西雅图，每年一次，有光盘 

n      Asia-Patific Confenrence on Environmental Electromagnetics，, 中国电子学会，日本电工学会，北京邮电大学

n      International Symposium & Technical Exhibition on  Electromagnetic Compatibility , 中国电子学会，URSI, 北方交大

国内机构：

n      中国电子学会电磁兼容分会

n      中国通信学会电磁兼容学会

n      中国电子学会微波分会电磁兼容分会

n      各省市电磁兼容协会

国内会议：

n      中国电子学会电磁兼容分会主办全国电磁兼容学术会议：每年一次

n      中国通信学会电磁兼容分会主办全国电磁兼容学术会议：每年一次

n      中国科协主办全国电磁兼容学术会议：两年一次

n      学科特点：

       1．电磁场理论为基础。

       2．电场与磁场要分清

       3．使用大量专门术语及无线电术语。

       4．常用dB 作单位。

摘自《接地与屏蔽》

n      “很多论题都不能用电路理论来对待。这些例子包括雷电现象、微波传输线、天线辐射、功率分配系统的噪声，趋附效应，屏蔽效能、孔缝穿透等等。这些过程都联系到干扰，而物理学提供了解释这些过程的唯一工具。 正是这个理由，本书必须从电磁现象的基础开始。这些概念远远比解决某个特定的问题的能力重要。”

n      “所有元件都需要场来驱动，这是一个在电路领域不常提到的理论。……。所有的电气元件都需要场。电力的传输也发生在场中。所有的事情都是场的作用。重要的事情是要理解： 电路中导体的作用是把修正的场传送到其他元件中。以这样的眼光看问题，干扰过程将变得容易理解。”

例： 平行双线

    能量由两线之间的空间由玻印亭矢量传向负载。

    有损耗时导体内部及边沿电场切向分量不为零

（五）电磁兼容学科的主要内容

n      1.  电磁干扰源及耦合途径的理论研究

n      2.. 电磁频谱利用和管理

n      3．电磁兼容工程分析及控制技术（屏蔽，接地，滤波， PCB等）

n      4． 电磁兼容设计与预测： （PCB等， 三个阶段：问题解决，规范设计，预测）

n      5． 电磁兼容测量技术

n      6． 电磁兼容标准

n      7． 信息泄漏与防护技术（Tempest， 红信号）

n      8．环境电磁脉冲及防护（雷电等）

n      9．电磁生物效应

附表：常用频段用途

n      波段              频率                  主要用途  

n      长波            10-100 KHz                 电报、通讯

n      中波          100-1500 KHz                  无线电广播

n      短波             6-30  MHz              电报通讯、无线电广播 

n      超短波         30-300 MHz               无线电广播，电视、导航

n      微波

n      分米波        300-3000 MHz             电视、雷达、导航、接力通信                                                      

n      厘米波          3-30 GHz                    微波遥感

n      毫米波         30-300 GHz              雷达、导航、其他专门用途 

GB8702-88  《电磁辐射防护规定》

卫生部《环境电磁卫生标准》

（六）干扰源与耦合途径

n      电磁兼容三要素：

n      干扰源

n      耦合途径

n      敏感设备

干扰源

n      天然：雷电 （30MHz以下），

n      宇宙噪声（太阳辐射 10MHz-30GHz，

n      银河系无线电辐射 150MHz-200MHz），磁暴，

n      地震，

人为干扰源

n      通信广播：电视，广播，各种通信台站

n      电力；发电机，变压器，电力线

n       工业：各种电动机，电焊机，加热器，机床，控制器，计算机，搅拌机， 继电器

n       交通：电动机车，导航系统, 汽车点火装置（10MHz-100MHz）

n      医疗：电子医疗器械，X射线，

n      办公：计算机，键盘，打印机，复印机，日光灯

n      家电：微波炉，风扇，吸尘器，冰箱

n      军事：核爆炸（核电磁脉冲 NEMP 强度达100kV/m），电子武器

n       系统内干扰源：开关电源*，脉冲数字线路，散热片，振荡器及各种电子线路，对另一部分线路产生干扰  

耦合途径

n      传导耦合：

        包括：1.直接传导耦合

                 通过导线，电阻器、电感器、电容器等器件

              2.近场耦合： 通过互感、互容等方式