第3章电磁兼容性设计教学目的与要求掌握电磁兼容性设计的基本内容；掌握电磁兼容性设计的基本步骤；掌握电磁兼容性设计的主要原则；掌握电磁兼容性设计的措施；掌握电磁干扰源特性和传播途径；掌握电场屏蔽原理、设计要点和计算方法；掌握磁场屏蔽及电磁屏蔽原理和设计要点；掌握电磁兼容性测量方法掌握电子设备接地技术。电磁兼容性设计概述3.1兼容性分析和设计一、电磁兼容性设计内容电磁兼容性设计包括控制干扰源的电磁发射、抑制电磁干扰的传播、增强敏感设备的抗干扰能力。1.元部件级的电磁兼容性属于近区电磁场中的相互作用，电磁干扰为电容耦合、电感耦合或经过公共阻抗的耦合作用。2.设备级的电磁兼容性与设备所处的电磁环境、设备间相互影响以及电子设备内部的元件和部件之间的电磁耦合有关。3.综合系统和系统级的电磁兼容性系统内部和系统之间产生电磁耦合，造成干扰。4.业务级的电磁兼容性业务级的电磁兼容是最高一级的电磁兼容问题。二、电磁兼容性设计方法1.保证不同等级的电磁兼容性2.减小导线之间的耦合：对导线进行屏蔽。3.接地：提供信号电流回路和基准电位。4.屏蔽：采用屏蔽体。最佳费效比。5.滤波：抑制有用信号频谱外的能量。6.注意设备的空间布局使感受器和干扰源尽可能分离，输出与输入端口妥善分隔，高电平电缆及脉冲引线与低电平电缆分别铺设。7.优化信号设计规定有用信号最小带宽，同时须优化信号波形。8.完善电路设计设计和选用发射功率小、抗干扰能力强的电路。三、电磁兼容性设计原则1.满足产品基本要求：保证各项技术指标。2.严格执行相应标准：不同产品执行不同标准。3.适应工艺水平的发展：不能超越加工工艺能力。4.考虑经济性：达到较好的性能价格比。5.确定适当的数据范围：设计参数不是非常确定的数值，经过多年的经验积累，才能运用自如。6.考虑综合因素：性能稳定性，可靠性和安全性。7.进行加固性设计：经过分析，提出适合要求的指标，使设备或系统在规定条件下正常稳定地工作。8.采用合适的处理和设计方法：规范要求每个设备或分系统必须满足规定的标准指标，在各个设计阶段不断修正设计措施，以达到最优设计的要求。四、电磁兼容性设计措施1.正确的接地可以改善电磁兼容性指标电子设备或系统安全性设计，要求其金属结构体正确、可靠地接地，其目的是泄放积累或感应的电荷，保证设备和人身安全，同时接地对抑制电磁干扰有很重要的作用。2.屏蔽对辐射强度的影响电磁辐射的指标包括辐射发射和辐射敏感度，通过电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽，可以降低电磁辐射发射的强度和减少敏感度。3.电源滤波器在抑制干扰中的作用电源滤波器能有效抑制电源线传导发射干扰，降低传导敏感度。电子设备中数字电路越来越多，利用电源滤波器抑制外来的脉冲干扰尤为重要。3.2电磁干扰源及其特性一、电磁干扰源及其特性1.自然干扰源天电噪声/宇宙噪声/热辐射/静电等。天电噪声能谱集中在20MHz以下；宇宙噪声能谱集中在20～500MHz。2.人为干扰源由机电或其它人工装置产生的电磁干扰。通信、广播等系统的发射机/工用、医用等射频设备/架空输电线、高压设备、和电力牵引系统/机动车辆和内燃机/电动工具、家用电器/信息技术和工业控制设备/静电/电磁脉冲/开关器件和继电器等。3.电磁干扰特性2.辐射干扰通过空间传播的电磁干扰。在远区，电磁波在均匀媒质中能够以平面波、柱面波、球面波等形式向外辐射。干扰源的辐射场要经过空间传播过程才能到达受干扰设备。实现电磁兼容性：采用有效手段阻塞耦合通道，包括时域和频域分隔。三、电磁兼容性试验1.通过试验，鉴别产品是否符合电磁兼容性标准和规范。2.通过试验，暴露产品设计和生产过程中电磁兼容性方面的薄弱环节，提高产品质量。3.为用户安装和使用产品提供有效的数据，防患于未然。欧洲最大的EMC测试中心外形欧洲最大的EMC测试中心测试室测试中心屏蔽暗室测试中心测试设备图辅助设备图电磁波传输小室外观3.3电场屏蔽（电屏蔽）一、电场干扰的产生电场感应作用，由电力线的作用所形成。其产生的基础是电路的各种分布电容，属于电容耦合。二、电场屏蔽原理1.定性分析：电屏蔽的实质是减小两个回路间电场感应影响，屏蔽体用良导体制成。电场屏蔽原理图：A、B间加入屏蔽金属板，但不接地结论：1.电场屏蔽的实质是干扰源发出的电力线被终止于屏蔽体，从电路观点分析，屏蔽体起着减小干扰源和感受器之间分布电容的作用；2.屏蔽的金属板不接地不仅没有起到屏蔽作用，反而加强了耦合干扰；3.若金属板不是直接接地，而是通过导线接地，接地阻抗将影响屏蔽效能；4.若要提高屏蔽效能，可用金属罩代替金属板，并保证良好接地；5.布局时，使干扰源与感受器远离；6.使敏感