原创 电磁兼容设计基础篇（1）

电磁环境

在进行电磁兼容设计之前
?必须分析预期的电磁环境,确定电磁环境电平;
?并从分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备着手,做好电磁兼容设计的前期工作。

电磁环境是提出和确定设备或系统电磁兼容性指标要求,实施电磁兼容的前提。只有首先明确和依据预期的电磁环境, 确定和遵循正确的设计、研制、试验、生产、安装、使用和维修的要求和步骤,并在整个寿命期内采取充分的管理保障措施,才能最佳地达到所希望的水平。电磁环境由各种电磁骚扰源产生。因此电磁环境即设备,分系统或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。

2. 电磁骚扰的特性
1.规定带宽条件下的发射电平
2.频谱宽度
按照电磁骚扰能量的频率分布特性,可以确定其频谱宽度。连续波骚扰中,交流声骚扰的频谱宽度最窄, 而脉冲骚扰中,单位脉冲函数的频谱宽度最宽。

3.波形
电磁骚扰有各种不同的波形。波形是决定电磁骚扰频宽度的一个重要因素。
4.出现率
电磁骚扰场强或功率随时间的分布与电磁骚扰的出现率有关. 按电磁骚扰的出现率可分为周期性骚扰、非周期性骚扰和随机骚扰三种类型。

5.辐射骚扰的极化特性
极化特性指在空间给定点上,骚扰场强矢量的方向随时间变化的特性,取决于天线的极化特性。当骚扰源天线和敏感设备天线极化特性相同时,辐射骚扰在敏感设备输入端产生的感应电压最强。
6.辐射骚扰的方向特性
骚扰源朝空间各个方向辐射电磁骚扰,或敏感设备接收来自各个方向的电磁骚扰的能力是不同的,描述这种辐射能力或接收能力的参数称为方向特性。
7.天线有效面积
这是表征敏感设备接收骚扰场强能力的参数, 显然,天线有效面积越大,敏感设备接收电磁骚扰的能力也越强。

3 .1自然骚扰源与人为骚扰源
 

自然骚扰源
1.电子噪声源
电子噪声主要来自设备内部的元器件,是决定接收机噪声系数的重要因素,常见的电子噪声源包括热噪声、散弹噪声、分配噪声、1/f
噪声和天线噪声等。

2.天电噪声
天电噪声是大气层中发生的各种自然现象,包括雷电等,所产生的无线电噪声能引起电磁骚扰,是30MHz以下占优势的自然骚扰源,对无线电通信影响很大。
3.地球外噪声
即来自地球外层空间的噪声, 主要噪声源包括太阳、天空背景辐射和分布在银河系的宇宙源。
4.静电放电等其它自然噪声
静电放电所造成的电磁骚扰,是一个重要的自然骚扰源.大自然中还存在一些其它自然噪声，也应引起注意.。

3.2 人为骚扰源
人为骚扰可分为无线电骚扰和非无线电骚扰两大类。
1.连续波骚扰源
连续波骚扰源产生的电磁骚扰主要是纯的或窄带信号调制的正弦波,以及高重复频率的周期性信号。这种骚扰源有以下几种:
（1）发射机： 所产生的电磁骚扰包括有意发射信号、谐波发射信号以及乱真发射信号。
（2）本机振荡器：接收机本振所产生的基波和谐波可经过电源线传导,然后从机壳或天线直接辐射。
(3）交流声: 是由进入系统的周期性低频信号所引起的连接波骚扰。

2.瞬态骚扰源
工业、科学和医用设备(ISM),车辆、机动船和火花点火发动机装置, 家用电器、便携式电动工具和类似电器、荧光灯和照明装置,以及信息技术设备是主要的瞬态骚扰源。
(1)开关转换动作
带触点的开关设备断开时,在开关两触点之间的距离由零过渡到断开的瞬间,将产生火花放电而形成骚扰。由于电流迅速从一定值减小到零,di/dt,dv/dt很大,在带有电感线圈的开关设备中会产生幅值很高的瞬时电压脉冲。
（2）在各种电机中，含有整流子和电刷的旋转电机所产生的骚扰最大。

(3)点火装置
车辆、船舶等采用的内燃机驱动设备内,装有火花点火装置。当所储存的电荷通过火花塞进行火花放电时,放电电流的峰值约200安,放电时间在微秒以内,峰值电压高达10千伏以上。
(4)高压输电线
输电线所产生的辐射骚扰有两种类型;间隙击穿和电晕放电。
3.非线性现象
几乎所有电磁骚扰都与非线性有关。
(1) 非线性失真
（2) 开关瞬态
(3）调制
(4) 互调