EMC基础知识介绍

1. 电磁干扰EMI (ElcetroMagnetic Interference)

电子产品在电磁环境中干扰其它产品产品的特性。

(1)传导发射Conducted Emission

指通过一个或多个导体（如：电源线、信号线、控制线或其他金属体）传播电磁噪声能量的过程。从广义上说， 传导发射还包括不同设备、不同电路使用公共地线或公共电源线所产生的公共阻抗耦合。

(2)辐射发射Radiated Emission

指以电磁波的形式通过空间传播电磁噪声能量的过程。辐射发射有时也将感应现象包括在内。具体包括静电耦合、磁场耦合以及电磁耦合。

2.电磁敏感度EMS (ElcetroMagnetic Susceptibility)
电子产品在电磁环境中遭受其它产品干扰的特性。

(1)传导敏感度Conducted Susceptibility

对造成设备、分系统、系统性能劣化或不希望有的响应所需的传导干扰电平的度量。

(2)辐射敏感度Radiated Susceptibility

对造成设备、分系统、系统性能劣化或不希望有的响应所需的辐射干扰电平的度量。

二.电磁兼容三要素

1 电磁骚扰源

任何形式的自然或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或失效，即称为电磁骚扰源。

电磁骚扰源的特性

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。

2 电磁骚扰源的分类

1）按电磁骚扰源分类：可分为自然骚扰源、人为骚扰源和瞬态骚扰源三类。

a.自然骚扰源以其不可控制为特点,自然骚扰源根据其不同的起因和物理性质可分为电子噪声、天电噪声、地球外噪声以及沉积静电等其它自然噪声共四类。

b.人为骚扰源以其可知并且可控为特点,人为骚扰可分为无线电骚扰和非无线电骚扰两大类。

c.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。

2）按电磁骚扰源的性质分类：分为脉冲骚扰源和平滑骚扰源两类。

3）按电磁骚扰源作用时间分类：可分为连续骚扰源、间歇骚扰源和瞬变骚扰源。

a.连续骚扰源是长期起作用的电磁骚扰源;
b.间歇骚扰源是短期起作用的电磁骚扰源;
c.瞬变骚扰源为作用时间很短,而且为非周期性的电磁骚扰源。

4）按电磁骚扰源功能性和非功能性：分为功能性骚扰源和非功能性骚扰源。

a.功能性骚扰源是指某系统正常工作的同时,又直接构成对其它系统的骚扰,如无线电台、工业、科学、医疗设备等产生的骚扰.
b.非功能性骚扰源指某系统正常工作时的“副产品”,如大功率开关、继电器等产生的骚扰。

5）按电磁骚扰源传播的途径：分为辐射骚扰源和传导骚扰源，或两者的组合。

即传输电磁骚扰的通路或媒介。

（1）传导耦合

导线经过有干扰的环境，即拾取干扰信号并经导线传导到电路而造成对电路的干扰，称为传导耦合，或者叫直接耦合。

在音频和低频的时候，由于电源线、接地导体、电缆的屏蔽层呈现低阻抗，故电流注入这些导体时容易传播，当噪声传导到其他敏感电路的时候，就能产生干扰作用。在高频的时候，导体的电感和电容将不容忽视，感抗随着频率的增加而增加，容抗随着频率的增加而减小。

解决方法是防止导线的感应噪声，即采用适当的屏蔽和将导线分离，或者在骚扰进入明暗电路之前，用滤波的方法将其从导线中除去。

（2）共阻抗耦合

当两个电路的电流经过一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路。

（3）感应耦合

 a.电感应耦合

干扰电路的端口电压会导致干扰回路中的电荷分布，这些电荷产生的电场，得以部分会被敏感电路拾取，当电场随时间变化，敏感回路中的时变感应电荷就会在回路中形成感应电流，这种叫做电感应容性耦合。解决方法是减小敏感电路的电阻值，改变导线本身的方向性屏蔽或者分隔来实现。

b.磁感应耦合

干扰回路中的电流产生的磁通密度的一部分会被其他回路拾取，当磁通密度随时间变化是就会在敏感回路中出现感应电压，这种回路之间的耦合叫做磁感应耦合。主要形式为线圈和变压器耦合、平行双线间的耦合等。铁心损耗常常使得变压器的作用类似于抑制高频干扰的低通滤波器。平行线间的耦合是磁感应耦合的主要形式。要想减少干扰，必须尽量减少两导线之间的互感。

（3）辐射耦合

辐射源向自由空间传播电磁波，感应电路的两根导线就像天线一样，接受电磁波，形成干扰耦合。干扰源距离敏感电路比较近的时候，如果辐射源有低电压大电流，则磁场起主要作用；如果干扰源有高电压小电流，则电场起主要作用。 对于辐射形成的干扰，主要采用屏蔽技术来抑制干扰。

指当受到电磁骚扰源所发射的电磁量的作用时，会受到伤害的人或其它生物，以及会发生电磁危害，导致性能降低或失效的器件、设备、分系统或系统。许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁骚扰源又是敏感设备。

为了实现电磁兼容，必须从上面三个基本要素出发，运用技术和组织两方面措施。所谓技术措施，就是从分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备着手，采取有效的技术手段，抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或增加电磁敏感性电平；所谓组织措施，就是制定和遵循一套完整的标准和规范，进行合理的频谱分配，控制与管理频谱的使用，依据频率、工作时间、天线方向性等规定工作方式，分析电磁环境并选择布置地域，进行电磁兼容性管理等。