第一章 基本概念 电磁兼容 电磁干扰现象 电磁兼容标准 电磁兼容试验 频域与时域 分贝的概念 实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验

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1 第一章 基本概念 电磁兼容 电磁干扰现象 电磁兼容标准 电磁兼容试验 频域与时域 分贝的概念 实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验
第一章 基本概念 电磁兼容 电磁干扰现象 电磁兼容标准 电磁兼容试验 频域与时域 分贝的概念 杨继深 年3月

2 实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 电磁兼容  电磁兼容（Electromagnetic Compability,简称EMC)的定义如下两种：     [1].IEC60050(161)（IEC--Internal Electronic COmmittee即国际电工委员会）《电磁兼容术语》对电磁兼容的定义为：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。”     [2].电磁兼容是研究在有限的空间，有限的时间，有限的频谱资源条件下，各种用电设备(分系统、系统，更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。”  从以上定义中我们可以看到，电磁兼容都涉及到了电磁环境这一概念， 实际上，电磁环境是由空间、时间和频谱三关要素组成，所有需要解决 的电磁兼容问题都脱离不了这三个要素。 定义中提到的“电磁骚扰”，在1990年IEC60050(161)以前的标准和文献 中一般都称为电磁干扰。IEC60050(161)发布后，将骚扰(Disturbance)和干 扰(Interference)的概念区分开来。电磁骚扰仅仅是指电磁现象，即指客观 存在的一种物理现象。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。降级有时 并不一定被使用者察觉，但也应视为性能降低。     电磁现象包括所有的频率，除包括无线电频率(从10kHz开始向上)之外, 还包括所有的低频(包括直流)电磁现象。 杨继深 年3月

3 EMD&EMI （1）电磁骚扰（EMD，ElectroMagnetic Disturbance）
电磁骚扰是“任何可能引起装置、设备或系统性能降级或对有生命或无生命物质产生作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化”。 （2）电磁干扰（EMI，ElectroMagnetic Interference） 电磁干扰是“电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。电磁骚扰仅仅是电磁现象，即客观存在的一种物理现象，它可能引起设备性能的降级或损害，但不一定已经形成后果。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。过去在术语并未将物理现象与其造成的后果明确划分，统称为干扰（Interference）。IECS0（161）于1990年发布后，引入了Disturbance这一术语（中文译为“骚扰”）给出了明确的区分。但是为了方便，通常人们分析电磁干扰问题时常常是与电磁骚扰联系在一起讨论，或统称为电磁干扰。

4 电磁干扰现象 数字视频设备 220AC 数字脉冲电路 开关电源
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 电磁干扰现象 数字脉冲电路 数字视频设备 一个典型的电磁干扰现象是电视机屏幕上的干扰条纹。这些条纹来自附近的数字设备， 例如个人计算机、VCD、DVD或其它数字视频设备。 根据电磁理论，导体中变化的电流会产生电磁场辐射，电流变化率（频率）越高，则辐 射效率越高。因此任何依靠高频电流工作的 电子设备在工作时都会产生电场波辐射。 这些电场波会对附近的敏感设备产生干扰。 数字视频设备与电视接收机之间的干扰问题之所以十分突出，就是因为电视机是灵敏度 很高的电场波接收设备，而数字脉冲信号中含有丰富的高次谐波，这些高次谐波的辐射 效率很高。 电磁兼容三要素：任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径， 这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。因此，在解决电磁兼容问题时，也 要从这三个要素入手进行分析，查清这三个要素是什么，然后根据具体情况，采取适当 的措施消除其中的一个。 开关电源 220AC 杨继深 年3月

5 EMC三要素 1．电磁干扰源：指产生电磁干扰的任何元件、器件、设备、系统或自然现象。
2．耦合途径或称耦合通道：指将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通路或媒介。 3．敏感设备：指受到电磁干扰的设备，或对电磁干扰发生影响的设备。

6 产生电磁干扰的条件 突然变化的电压或电流，即dV/dt 或 dI/dt 很大 辐射天线或传导导体
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 产生电磁干扰的条件 突然变化的电压或电流，即dV/dt 或 dI/dt 很大 辐射天线或传导导体 设计中，遇到电压、电流的突然变化，千万要考虑潜在的电磁干扰问题 当电压或电流发生迅速变化时，就会产生电磁辐射现象，导致电磁干扰。 因此，最近电磁干扰问题日益突出的主要原因之一就是脉冲电路（数字电路、脉冲电源） 的大量应用。凡是存在这种电压或电流突然变化的地方，都要考虑电磁干扰问题。 杨继深 年3月

7 常见干扰源 无线通信 脉冲电路 ESD 雷电 NEMP 直流电机、变频调速器 感性负载通断 环境中的电磁干扰分为自然的和人为的两种。
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 常见干扰源 无线通信 雷电 NEMP 脉冲电路 ESD 环境中的电磁干扰分为自然的和人为的两种。 自然干扰源：雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传到数千公里以外的 地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串小随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪 声是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪声则随着太阳的活动情况剧烈变化。 自然界的噪声主要会对通信造成干扰。 人为干扰源：电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大的dV/dt 或dI/dt。dV/dt或dI/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现 特定的功能，例如，无线通信、雷达和其它功能，另一方面，电子设备在工作时，由于 导体中的dV/dt、dI/dt，会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电 磁环境造成了污染。 随着电子技术的广泛应用，电磁污染的情况越来越严重。 记住：凡是有电压或电流突变的场合，肯定会有电磁干扰问题存在。数字脉冲电路就是 一种典型的干扰源。 直流电机、变频调速器 感性负载通断 杨继深 年3月

8 电磁兼容标准 为了确保设备及其各单元必须满足的电磁兼容工作特性，国际有关机构、各国政府和军事部门以及其他相关组织制定了一系列的电磁兼容性标准。标准对设备电磁骚扰发射和电磁抗扰度作出了规定和限制。电磁兼容性标准是进行电磁兼容性设计的指导性文件，也是电磁兼容性试验的依据，因为试验项目、测试方法和极限值等到都是标准给定的。

9 电磁兼容标准的内容 电磁兼容标准 干扰发射 敏感度 传 导 辐 射 传 导 辐 射 电源线 信号/控制线 天线端口 电 场 磁 场
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 电磁兼容标准的内容 电磁兼容标准 干扰发射 敏感度 传 导 辐 射 传 导 辐 射 尽管电磁兼容标准版本繁多，内容复杂，但无非是从以下几个方面进行划分： 两方面要求：电磁兼容标准对设备的要求有两个方面：一个是工作时不会对外界产生不 良的电磁干扰影响，另一个是不能对外界的电磁干扰过度敏感。前一个方面的要求称为 干扰发射要求，后一个方面的要求称为敏感度要求。 能量传播的途径：电磁能量从设备内传出或从外界传入设备的途径只有两个，一个是以 电磁波的形式从空间传播，另一个是以电流的形式沿导线传播。 因此，电磁干扰发射 可以分为：传导发射和辐射发射；敏感度也可以分为传导敏感度和辐射敏感度。 各种电磁兼容标准测试的内容包括：传导发射、辐射发射、传导敏感度、辐射敏感度。 例：GJB151军用电磁兼容标准的主要内容： CE101：30Hz ~ 10kHz ，电源线传导发射（含回线）； CE102：10kHz ~ 10MHz ，电 源线传导发射（含回线）； CE106：10kHz ~ 40GHz ，接收机或发射机的天线端口传导 发射； CS101：30Hz（直流供电）或电源二次谐波（交流供电）~50kHz，电源线（不 含回线）敏感度； CS114：10kHz ~ 30MHz，互联电缆（含电源电缆）敏感度； CS116：10kHz ~ 100MHz衰减正弦波，互联电缆（含电源线）敏感度； RE101：30Hz ~ 100kHz，磁场辐射发射； RE102：10kHz ~ 18GHz，电场辐射发射； RS101：30Hz ~ 100kHz，磁场辐射敏感度； RS102：10kHz ~ 40GHz，电场辐射敏感度； 电源线 信号/控制线 天线端口 电 场 磁 场 电源线/信号线 电 场 磁 场 静 电放电 天线端口 射频 瞬态 杨继深 年3月

10 电磁兼容标准体系 电磁兼容标准 基础标准 通用标准 产品标准 被引用到 被引用到
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 电磁兼容标准体系 电磁兼容标准 基础标准 通用标准 产品标准 电磁兼容标准分为基础标准、通用标准、产品类标准和专用产品标准。 基础标准：描述了EMC现象、规定了EMC测试方法、设备，定义了等级和性能判据。基础标准不涉及具体产品。 产品类标准：针对某种产品系列的EMC测试标准。往往引用基础标准，但根据产品的特殊性提出更详细的规定。 通用标准：按照设备使用环境划分的，当产品没有特定的产品类标准可以遵循时，使用通用标准来进行EMC测试。对使设备的功能完全正常，也要满足这些标准的要求 关于产品认证： 产品通过测试并正式进入市场所要遵循的程序称为产品认证。具体认证程序要参照目标市场的规定。下面以欧共体EMC指令中规定的认证程序为例说明，其它程序大同小异。 选择认证模式：模式A：产品有明确的标准的可依，模式Aa：产品没有合适的标准可依（例如，标准规定的步骤无法执行或由于产品本身的限制，只能用替代法进行测试），模式B+C：适用于无线通信的发射设备和传输设备。 模式A的认证程序：厂商自行根据标准对其产品进行测试，然后发表“合格声明”（DOC），并加贴“CE”标记。DOC和有关技术档案必须保存10年，以备权威机构随时审核。模式A称为自我声明模式。（注意：厂商必须属于欧共体成员国） 模式Aa的认证程序：首先制造商准备“技术结构文件”（TCF），内容包括：对产品的详细叙述、关于测试步骤和产品满足EMC要求的说明、由能力机构（Competent Body）出具的技术报告或证书（目前只有欧共体成员国指定的欧洲测试机构才有资格成为能力机构）。然后发表DOC声明和加贴CE标志。 模式B+C的认证程序：产品须由有资格的试验室测试，然后由通告机构（Notified Body，由政府指定）出具试验证明，最后发表“合格声明”（DOC），并加贴“CE”标记。 被引用到 被引用到 杨继深 年3月

11 产品的电磁兼容标准遵循原则 产品依照标准的原则依照如此的顺序：专用产品类标准→产品类标准→通用标准
即一个产品如果有专用产品类标准，则他的EMC性能应该满足专用产品类标准的要求；如果没有，则应该采用产品类标准进行EMC试验，如果没有产品类标准，则用通用标准进行EMC试验，以此类推。

12 标准编号的识别 IEC CISPR CISPR Pub.   TC77 IEC      欧共体 CENELEC
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 标准编号的识别 国家或组织 制订单位 标 准 编 号 IEC CISPR CISPR Pub.   TC77 IEC      欧共体 CENELEC EN      美国 FCC，DOD FCC Part  , MIL-STD.    日本 VCCI 中国 质量技术监督局, 国防部门 GB     -     GJB    -   关于制订电磁兼容标准的组织和标准的介绍： IEC（国际电工委员会）：有两个平行的组织制订EMC标准，CISPR和TC77。 CISPR（国际无线电干扰特别委员会）：1934年成立。目前有七个分会：A分会（无线 电干扰测量方法与统计方法）、B分会（工、科、医射频设备的无线电干扰）、C分会 （电力线、高压设备和电牵引系统的无线电干扰）、D分会（机动车和内燃机的无线电 干扰）、E分会（无线接收设备干扰特性）、F分会（家电、电动工具、照明设备及类 似电器的无线电干扰）、G分会（信息设备的无线电干扰）。 TC77（第77技术委员会）：1981年成立。目前有3个分会：SC77A（低频现象）、 SC77B（高频现象）、 SC77C（对高空核电磁脉冲的抗扰性）。 CENELEC（欧洲电工标准化委员会）：由欧共体委员会授权制订欧洲标准EN。EN标 准中引用了很多CISPR和IEC标准，其对应关系如下： EN55××× = CISPR标准， （例： EN55011 = CISPR Pub.11） EN6×××× = IEC标准， （例： EN = IEC Pub.11） EN50××× = CENELEC自定标准， （例： EN50801 ） FCC（联邦通信委员会）：主要制订民用产品标准，关于电磁兼容的标准主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。 MIL-STD（美军标）：典型的是MIL-STD –461。 VCCI（干扰自愿控制委员会）：民间机构，其标准与CISPR和IEC一致。 GB（中国国家标准）：基本采用CISPR和IEC标准，目前已发布57个。 GJB（中国军用标准）：基本采用美军标，例如GJB151A = MIL-STD –461D， 杨继深 年3月

13 电磁兼容标准的组织和标准介绍 IEC（国际电工委员会）：有两个平行的组织制订EMC标准，CISPR和TC77。
CISPR（国际无线电干扰特别委员会）：1934年成立。目前有七个分会：A分 会（无线电干扰测量方法与统计方法）、B分会（工、科、医射频设备的无线 电干扰）、C分会（电力线、高压设备和电牵引系统的无线电干扰）、D分会 （机动车和内燃机的无线电干扰）、E分会（无线接收设备干扰特性）、F分会 （家电、电动工具、照明设备及类似电器的无线电干扰）、G分会（信息设备 的无线电干扰）。 TC77（第77技术委员会）：1981年成立。目前有3个分会：SC77A（低频现 象）、 SC77B（高频现象）、 SC77C（对高空核电磁脉冲的抗扰性）。 CENELEC（欧洲电工标准化委员会）：由欧共体委员会授权制订欧洲标准EN。 EN标准中引用了很多CISPR和IEC标准，其对应关系如下： EN55××× = CISPR标准， （例： EN55011 = CISPR Pub.11） EN6×××× = IEC标准， （例： EN = IEC Pub.11） EN50××× = CENELEC自定标准， （例： EN50801 ）

14 电磁兼容标准的组织和标准介绍 FCC（联邦通信委员会）：主要制订民用产品标准，关于电磁兼容的标准主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。 MIL-STD（美军标）：典型的是MIL-STD –461。 VCCI（干扰自愿控制委员会）：民间机构，其标准与CISPR和IEC一致。 GB（中国国家标准）：基本采用CISPR和IEC标准，目前已发布57个。 GJB（中国军用标准）：基本采用美军标，例如GJB151A = MIL-STD –461D，

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18 电磁兼容试验场地 开阔场（民用标准） 电磁发射试验 屏蔽暗室 敏感度或抗扰度试验：
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 电磁兼容试验场地 开阔场（民用标准） 电磁发射试验 屏蔽暗室 电磁兼容试验场地有两个基本要求：一个是场地内不能有电磁波反射物，这会造成测量 误差。另一个是场地内不能有其它电磁干扰。比较好的环境是无反射屏蔽室。 抗扰度方面的试验可以在普通环境中进行，但是注意试验用的干扰信号会对周围的正常 工作造成影响。特别是辐射抗扰试验，强电磁波可能会对附近的人员造成伤害。 可在普通环境中，但是注意对周围设备的影响，强电磁波会对附近的人员造成伤害 敏感度或抗扰度试验： 杨继深 年3月

19 辐射发射测试 1 ~ 4m EUT 0.8m 测试仪 1、3、10、30 米 屏蔽墙 旋转找最大面
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 辐射发射测试 屏蔽墙 旋转找最大面 EUT 1 ~ 4m 辐射发射测量的目的是确定EUT通过空间发射传播的电磁干扰能量。 测量场地：GB要求在开阔场地中测量，GJB要求在屏蔽半无反射室中测量，由于电磁环境日 趋恶化，开阔场中的背景干扰往往严重影响测量，因此，GB测量也开始在屏蔽半无反射室中 做，但要求半无反射室中的电磁场分布与开阔场近似。 天线到EUT（受试设备）的距离：GB要求为3米、10米或30米，GJB要求为1米； 测量内容：GB仅测量电场辐射发射，GJB对电场辐射和磁场辐射都要测量； 测量频率范围：GB规定的测量范围为30MHz ~ 1GHz，随着时钟频率的升高，有扩展到18GHz 的趋势，GJB规定的测量频率范围为10kHz ~ 18GHz， EUT的布置：GB和GJB都要求EUT按照实际工作状态布置（互联电缆和所连接的外部设备全 部按实际状态连接），GB要求EUT放置在木制测试台上，GJB要求EUT放置在金属板上。距 离地面的距离为0.8米； 检波方式：干扰测量仪的读数与检波方式有关，因此标准中都明确规定检波方式，GB要求准 峰值检波，GJB要求峰值检波； 最大辐射点：与处理电磁兼容问题的原则相同，仅关心最坏情况。因此，以EUT的最大辐射值 为测量结果。最大辐射值的含义有4个，第一：EUT的工作状态处于最大辐射状态，第二： EUT最大辐射面对着天线，第三：天线的极化方向为接收最大场强的方向，第四：天线的高度 为接收最大场强的位置。GJB中，没有第四点的要求，即，天线的高度是固定的。 注意点：设备上的电缆是主要的辐射源，因此测量的结果往往与电缆的摆放位置有很强的相关 性。这是导致测量结果不能重复的重要原因之一。所以在测量时，尽量使电缆的位置固定。 0.8m 测试仪 1、3、10、30 米 杨继深 年3月

20 辐射发射测试 测量场地：GB要求在开阔场地中测量，GJB要求在屏蔽半无反射室中测 量，由于电磁环境日趋恶化，开阔场中的背景干扰往往严重影响测量， 因此，GB测量也开始在屏蔽半无反射室中做，但要求半无反射室中的电 磁场分布与开阔场近似。 天线到EUT（被测设备）的距离：GB要求为3米、10米或30米，GJB要 求为1米； 测量内容：GB仅测量电场辐射发射，GJB对电场辐射和磁场辐射都要测 量； 测量频率范围：GB规定的测量范围为30MHz ~ 1GHz，随着时钟频率的 升高，有扩展到18GHz的趋势，GJB规定的测量频率范围为10kHz ~ 18GHz，

21 辐射发射测试 EUT的布置：GB和GJB都要求EUT按照实际工作状态布置（互联电缆和 所连接的外部设备全部按实际状态连接），GB要求EUT放置在木制测试 台上，GJB要求EUT放置在金属板上。距离地面的距离为0.8米； 检波方式：干扰测量仪的读数与检波方式有关，因此标准中都明确规定 检波方式，GB要求准峰值检波，GJB要求峰值检波； 最大辐射点：与处理电磁兼容问题的原则相同，仅关心最坏情况。因此， 以EUT的最大辐射值为测量结果。最大辐射值的含义有4个，第一： EUT的工作状态处于最大辐射状态，第二：EUT最大辐射面对着天线， 第三：天线的极化方向为接收最大场强的方向，第四：天线的高度为接 收最大场强的位置。GJB中，没有第四点的要求，即，天线的高度是固 定的。 注意点：设备上的电缆是主要的辐射源，因此测量的结果往往与电缆的 摆放位置有很强的相关性。这是导致测量结果不能重复的重要原因之一。 所以在测量时，尽量使电缆的位置固定。

22 浪涌（模拟雷电干扰）试验装置 信号电缆用的耦合解耦网络 接辅助设备 接电网 EUT发生器或耦合器之 保护地线要能够承受浪涌电流
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 浪涌（模拟雷电干扰）试验装置 信号电缆用的耦合解耦网络 接电网 接辅助设备 EUT发生器或耦合器之 间的电缆小于2米 保护地线要能够承受浪涌电流 浪涌试验模拟雷电现象对设备的干扰。 要在电源线和信号线上试验。根据设备的用途和要求，试验可在设备工作或非工作状态 进行。工作状态时作此试验主要检验设备电路抗干扰性，是否会在受到干扰时出现误动 作。非工作状态时作此试验，主要检验设备的抗浪涌电路性能，看设备是否会在浪涌冲 击下受大损坏。 杨继深 年3月

23 浪涌敏感度试验波形 0.5s 电压 10s t 电压 1.2s 电流 8s 20s 50s t t
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 浪涌敏感度试验波形 0.5s 电压 10s t 从浪涌的波形，可以看出，浪涌试验的能量很大，但是频率不是很高。 因此，一般的低通干扰滤波器对浪涌干扰几乎没有作用，因为浪涌的主要能量在滤波器 的通带内。 电压 1.2s 电流 8s 20s 50s t t 杨继深 年3月

24 电快速脉冲试验装置 连辅助设备与端接 容性卡钳距参考地 100mm,轮流卡每根电缆 EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 电快速脉冲试验装置 容性卡钳距参考地 100mm,轮流卡每根电缆 EUT与参考地平面之间的距离大于100mm 参考地平面的每个边要超出EUT100mm并与大地相连 EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米 脉冲群信号源 连辅助设备与端接 电快速脉冲试验模拟电网中的感性负载断开时产生的干扰。这种干扰不仅会出现在电源 线上，而且会耦合到信号线上。因此，这个试验要对电源线和信号线做。 杨继深 年3月

25 电快速脉冲试验波形(模拟感性负载断开) 双指数脉冲 脉冲串间隔是300ms 15ms脉冲串 (5kHz)
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 电快速脉冲试验波形(模拟感性负载断开) 双指数脉冲 15ms脉冲串 (5kHz) 脉冲串间隔是300ms 从波形看，电快速脉冲干扰的频率较高。由于上升沿为5ns，其频率成份达到60MHz以 上。因此，试验时要考虑高频干扰的空间耦合因素。有些试验失败就是由于高频干扰耦 合造成的。 设备能够通过浪涌试验，并不意味着也能通过电快速脉冲试验。一方面是因为后者的频 率成份远高于前者，具备不同的干扰机理，另一方面是因为电快速脉冲试验中施加的干 扰是重复性，这对电路具有一种积分效应，使电路中的积分型抗干扰电路失效。 杨继深 年3月

26 静电放电现象 I t 1ns 100ns 人体放电波形 放电电流 I ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 静电放电现象 I ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 放电电流 I 当充有电荷的物体靠近或接触一个导体时，电荷就要发生转移，这就是静电放电现象。 静电放电会导致电子设备的误动作和电路的损坏。 静电放电发生的非常快，因此放电电流的上升沿很陡，具体数值取决于放电回路的电感。 图中所示的是人体放电的波形。 t 1ns 100ns 人体放电波形 杨继深 年3月

27 对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，EUT放在100mm厚的绝缘板上
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 静电放电试验装置 垂直耦合板 500mm正方形，距EUT100mm EUT绝缘垫 水平耦合板 >1.60.8m 直接对EUT放电 垂直板间接放电 水平板间接放电 根据静电放电对设备造成危害的机理，静电放电试验也从两个方面进行，一种是直接放电 试验，另一种是感应场试验。 直接放电试验：这种试验模拟了在实际环境中，导电物体与设备接触时发生的静电放电现 象。按照标准的要求，对设备上能够被触及的部位都要做这个试验。当在某个部位发生静 电放电时，静电放电电流直接经过设备流向大地，具体采取什么路径取决于设备的结构。 直接放电试验又分为接触放电和非接触放电。接触放电试验中，放电针直接与受试设备接 触。非接触放电试验中，放电针不直接与受试设备接触，通过火花放电。非接触放电模拟 了实际中的情况，因为在实际中，带电物体都是逐渐接近设备的。 感应放电：这个试验不是直接在受试设备上放电，而是在附近的接地金属板上放电，当发 生放电时，金属板附近会产生电磁场，试验的目的是看设备是否会受到这个电磁场的影响。 这个试验模拟了设备附近一个设备发生静电放电的情况。 试验波形：不仅静电的幅度会影响试验的结果，而且干扰的波形也很重要。为了保证实验 的可重复性，和与现实中干扰的相似性，对波形明确定义是十分必要的。 图中的波形为IEC801-2所定义，波形的参数如下表所示。 tr = ns 放电电压 (kV) Ipeak (A) I1 (A) I2 (A) 绝缘桌 参考地板 > 1m2 边沿比耦合板外延 > 500mm 耦合板通过470k电阻接地 对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，EUT放在100mm厚的绝缘板上 杨继深 年3月

28 ESD 根据静电放电对设备造成危害的机理，静电放电试验也从两个方 面进行，一种是直接放电试验，另一种是感应场试验。
直接放电试验：这种试验模拟了在实际环境中，导电物体与设备 接触时发生的静电放电现象。按照标准的要求，对设备上能够被 触及的部位都要做这个试验。当在某个部位发生静电放电时，静 电放电电流直接经过设备流向大地，具体采取什么路径取决于设 备的结构。 直接放电试验又分为接触放电和非接触放电。接触放电试验中， 放电针直接与受试设备接触。非接触放电试验中，放电针不直接 与受试设备接触，通过火花放电。非接触放电模拟了实际中的情 况，因为在实际中，带电物体都是逐渐接近设备的。

29 ESD 感应放电：这个试验不是直接在受试设 备上放电，而是在附近的接地金属板上 放电，当发生放电时，金属板附近会产 生电磁场，试验的目的是看设备是否会 受到这个电磁场的影响。这个试验模拟 了设备附近一个设备发生静电放电的情 况。

30 试验波形 不仅静电的幅度会影响试验的结果，而且 干扰的波形也很重要。为了保证实验的可 重复性，和与现实中干扰的相似性，对波 形明确定义是十分必要的。

31 分贝(dB) 的概念 分贝的定义：分贝数 ＝ 10lg P2 P1 P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下： V2
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 分贝(dB) 的概念 P2 分贝的定义：分贝数 ＝ 10lg P1 P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下： V2 定义：一个简单，但很多人搞不懂的概念是分贝，英文缩写为dB。分贝是两个功率的比值的对数， 定义如下： 分贝数 = 10lg（P2 / P1） dB 分贝可以用来表示功率增益（P2 > P1）或功率损耗(P2 < P1)。 电磁兼容中为什么喜欢用分贝：使用分贝数的好处是，用较小的坐标可以描述很宽的范围。由于 在EMC中，干扰的幅度范围和频率范围都很宽，因此用分贝描述更加方便。 用分贝表示的其它物理量：在实际问题的分析中，电压和电流单位是用得最多的，因此，也常用 分贝单位来表示电压和电流。电压和电流的平方对应功率，因此，对电压和电流使用分贝时，定 义如下： 电压增益 分贝数 = 20lg（V2 / V1） dB 电流增益分贝数 = 20lg（I2 / I1） dB 这些定义仅当在同样阻抗上测量时，才正确。 用分贝表示的物理量绝对数值：分贝也可以表示各个物理量的绝对数值，表示这个物理量与某一 个参考数值的比较。当以“1”为参考值时，各个物理量的单位就变成用分贝表示的形式。下面是 一些常用的物理量单位： 电压 电流 电场强度 功率 dBV, dBV dBA, dBA dBV/m dBW, dBmW 例如：1V = 0dBV ，100V = 40dBV 电压增益的分贝数 ＝ 20lg V1 I2 电流增益的分贝数 ＝ 20lg I2 杨继深 年3月

32 电磁兼容中为什么喜欢用分贝 使用分贝数的好处是，用较小的坐标可以描述很宽的范围。由于在EMC中，干扰的幅度范围和频率范围都很宽，因此用分贝描述更加方便。

33 用分贝表示的物理量绝对数值 分贝也可以表示各个物理量的绝对数值，表示这个物 理量与某一个参考数值的比较。当以“1”为参考值时， 各个物理量的单位就变成用分贝表示的形式。下面是 一些常用的物理量单位： 电压 电流 电场强度 功率 dBV, dBV dBA, dBA dBV/m dBW, dBmW 例如：1V = 0dBV ，100V = 40dBV

34 用分贝表示的物理量 电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V = 0dBV） 则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 用分贝表示的物理量 电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V = 0dBV） 则单位为：dBV、dBmV、dBV 等， 电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA 两个数的对数相减等于这两个数相除，因此，两个以dB表示的物理量相 减后，变成没有单位的量，它仅表示两个数比例。 场强：用1V/m、1V/m 为参考，则：dBV/m、dBV/m 等， 功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等， 杨继深 年3月

35 频域分析 时域波形 频谱分量 示波器观察 频谱分析仪观察 EMC分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素。 付立叶级数(周期)
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 频域分析 付立叶级数(周期) 时域波形 频谱分量 付立叶变换(非周期) 示波器观察 频谱分析仪观察 由于EMC 的标准都是在频域中规定的，因此我们必须能够在频域中对干扰进行分析。 付氏变换就是这样一种工具。 对于非周期性的信号，用付氏变换将信号从时域变换到频域。得到的频域波形称为频谱。 对于非周期信号，频谱是连续的。对于周期性信号，用付氏级数进行变换。这时的频谱 是离散的。即只在有限的频率点上有能量。 由于周期信号有限的能量分布在有限的频率上，因此周期信号的能量更集中，所以干扰 作用更强。 频谱分析仪可以对干扰信号的频谱进行测量。 EMC分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素。 杨继深 年3月

36 频谱分析仪 幅度 频率 频率范围 扫描速率（时间） 分辨带宽 频谱分析仪是做电磁兼容诊断、测量的重要工具。
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 频谱分析仪 幅度 分辨带宽 扫描速率（时间） 频谱分析仪是做电磁兼容诊断、测量的重要工具。 频谱分析仪能够快速地在较宽的频率范围内扫描，因此是诊断电磁干扰发射的方便工具。 使用频谱分析仪时需要注意的问题： 频谱分析仪不能观测瞬间干扰，如静电放电、雷电等； 频谱分析仪的扫描时间不能设置得太短，即不能使扫描速度太快； 从频谱分析仪屏幕上读取频率与幅度数据时，其精度与频谱仪的扫描范围有关，范围越窄，精度越高； 当输入信号过大时，频谱分析仪会发生过载，使读取的幅度数据比实际的小，用输入衰减器可以避免过载； 减小频谱仪的中频带宽可以提高仪器的灵敏度（和选择性），但扫描时间会更长； 宽带信号的幅度会随着中频分辨带宽的增加而增加； 电磁干扰(EMI)接收机是另一种测量电磁干扰的设备，许多人在选购仪器时搞不懂接收 机与频谱仪之间的区别，下面做一简单比较： 所有的接收机都标准配置预选器（频谱仪需要选配），能够有效地抑制带外噪声； 所有的接收机用基频混频方式（频谱仪使用基频和谐频混频），具有较高的灵敏度； 接收机的中频滤波器为矩形（频谱仪的中频滤波器为高斯形），具有更好的选择性； 接收机适合于正式测量，不适合于诊断。 频率 频率范围 杨继深 年3月

37 频谱分析仪 频谱分析仪是做电磁兼容诊断、测量的重要工具。
频谱分析仪能够快速地在较宽的频率范围内扫描，因此是诊断电磁干扰发射的方便工具。使用频谱分析仪时需要注意的问题： 频谱分析仪不能观测瞬间干扰，如静电放电、雷电等； 频谱分析仪的扫描时间不能设置得太短，即不能使扫描速度太快； 从频谱分析仪屏幕上读取频率与幅度数据时，其精度与频谱仪的扫描范围有关，范围越窄，精度越高； 当输入信号过大时，频谱分析仪会发生过载，使读取的幅度数据比实际的小，用输入衰减器可以避免过载； 减小频谱仪的中频带宽可以提高仪器的灵敏度（和选择性），但扫描时间会更长； 宽带信号的幅度会随着中频分辨带宽的增加而增加；

38 电磁干扰(EMI)接收机 电磁干扰(EMI)接收机是另一种测量电磁干扰的设备，许多人在选购仪器时搞不懂接收机与频谱仪之间的区别，下面做一简单比较： 所有的接收机都标准配置预选器（频谱仪需要选配），能够有效地抑制带外噪声； 所有的接收机用基频混频方式（频谱仪使用基频和谐频混频），具有较高的灵敏度； 接收机的中频滤波器为矩形（频谱仪的中频滤波器为高斯形），具有更好的选择性； 接收机适合于正式测量，不适合于诊断。

39 脉冲信号的频谱 d tr T V( or I) = 2A(d+tr)/T V( or I) = 0.64A/Tf
实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 脉冲信号的频谱 d tr 谐波幅度 （电压或电流） A T -20dB/dec V( or I) = 2A(d+tr)/T V( or I) = 0.64A/Tf V( or I) = 0.2A/Ttrf2 脉冲电路的应用才导致了日益严重的电磁兼容问题。这是由于脉冲信号具有丰富的谐波，因此对应很宽的 频谱。用傅立叶级数（对周期脉冲信号）或傅立叶变换（对非周期信号）可以求出脉冲信号的频谱。 电磁兼容分析中的化简：在分析电磁兼容问题时，有两个特殊条件可以利用，使问题简化。一个是通常不 考虑相位，仅考虑频谱的幅度；另一个是，通常考虑最坏情况。因此，在分析中，常将频谱用最大幅度的 包络线来表示。 周期性脉冲信号的频谱包络：图中所示的是周期性脉冲信号的频谱包络线。周期信号对应的频谱是离散谱， 每根谱线的距离是脉冲重复频率的整倍数。这个包络线上有两个拐点，一个在1/d处，另一个在1/tr处。在 1/d以下，包络线幅度保持不变，在1/d至1/tr之间，幅度以20dB/dec的速率下降，在1/tr以上，以 40dB/dec下降。1/tr的频率称为脉冲信号的带宽。脉冲信号的上升时间越短，则信号的频带越宽。 非周期的脉冲信号的频谱：由于非周期性脉冲信号的频谱是连续谱，因此用频谱强度来表示。频谱强度以 一定频带内的信号强度来计量，例如对于电压：单位为dBV/MHz，对于电流，单位为dBA/MHz。对于特定 脉冲信号，频谱强度为： f < 1/d ： V = lg AT （dBV/MHz） 1/d < f < 1/tr ： V = 20lg A lg f （dBV/MHz） f > 1/tr ： V = lg A - 20lg tr - 40lg f （dBV/MHz） 式中：脉宽d 、周期T和上升时间tr的单位为s，f 的单位为MHz。 如果不将结果归一化到1MHz，则加上所考虑的带宽B构成的修正因子即可：20lgB，B的单位为MHz。 说明：周期信号是电磁干扰发射的主要因素，因此设计中要特别注意时钟信号、振荡器等产生的干扰。 -40dB/dec 1/tr 1/d 频率（对数） 杨继深 年3月

40 电磁兼容分析中的化简 在分析电磁兼容问题时，有两个特殊条件可以利用，使问题简化。一个是通常不考虑相位，仅考虑频谱的幅度；另一个是，通常考虑最坏情况。因此，在分析中，常将频谱用最大幅度的包络线来表示。

41 周期性脉冲信号的频谱包络 图中所示的是周期性脉冲信号的频谱包络线。周期信号对应的频谱是离散谱，每根谱线的距离是脉冲重复频率的整倍数。这个包络线上有两个拐点，一个在1/d处，另一个在1/tr处。在1/d以下，包络线幅度保持不变，在1/d至1/tr之间，幅度以20dB/dec的速率下降，在1/tr以上，以40dB/dec下降。1/tr的频率称为脉冲信号的带宽。脉冲信号的上升时间越短，则信号的频带越宽。 说明：周期信号是电磁干扰发射的主要因素，因此设计中要特别注意时钟信号、振荡器等产生的干扰。

42 非周期的脉冲信号的频谱 由于非周期性脉冲信号的频谱是连续谱，因此用频谱强度来表示。频谱强度以一定频带内的信号强度来计量，例如对于电压：单位为dBV/MHz，对于电流，单位为dBA/MHz。对于特定脉冲信号，频谱强度为： f < 1/d ： V = lg AT （dBV/MHz） 1/d < f < 1/tr ： V = 20lg A lg f （dBV/MHz） f > 1/tr ： V = lg A - 20lg tr - 40lg f （dBV/MHz） 式中：脉宽d 、周期T和上升时间tr的单位为s，f 的单位为MHz。 如果不将结果归一化到1MHz，则加上所考虑的带宽B构成的修正因子即可：20lgB，B的单位为MHz。

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45 测试修补法 在设计过程中几乎不考虑电磁兼容性，样机完成后，在对样机进行测试的过程中发现问题，然后进行修改，再测试，再修改，直到样机满足要求。
可以想象的出来，这种方法的设计盲目性极强，在最后阶段往往要花费大量的时间来测试修改（调试）样机，最终解决方案一般不是最佳（成本最低）的。 优点：设计阶段节省专业电磁兼容支持所增加的成本 缺点：在产品的最后阶段解决电磁兼容问题不仅困难大，而且成本很高 这种方法适合比较简单的设备

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49 现行EMC解决方法：系统设计法 在产品的设计过程中仔细预测各种可能发生的电磁兼容问题（可用电磁兼容预测软件进行辅助分析），并从设计的一开始就采取各种措施，避免电磁兼容问题。由于在设计阶段采取电磁兼容措施，因此可以采取电路与结构相结合的技术措施。采取这种方法通常能在正式产品完成之前解决90％的电磁兼容问题。 优点：成功率高，节省开发时间，使设计达到最优化（产品成本低） 缺点：对设计人员电磁兼容水平的要求高，有时需要专门的电磁兼容技术支持，增加设计成本。 对于较复杂的设备，最好采取这种方法。

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