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1、 课程 LA000201 EMC基础知识 ISSUE 1.0 i LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 目 录 ii 目 录 课程说明 1 课程介绍 1 培训目标 1 参考资料 1 第 1 章 序论 .2 1.1 电磁兼容概述 2 1.2 电磁兼容性的基本概念.2 1.2.1 电磁骚扰与电磁干扰2 1.2.2 电磁兼容性 (EMC-Electromagnetic Compatibility）.2 1.2.3 电磁兼容常用名词术语3 1.3 电磁干扰 .3 1.3.1 电磁干扰三要素.3 1.3.2 电磁兼容研究的主要内容.4 1.4 基本的电磁兼容控制技术.4 1.5 电磁兼容
2、标准 5 1.5.1 电磁兼容标准的制订5 1.5.2 EMC 标准拟订的理论基础.7 1.5.3 电磁兼容标准的分类7 1.5.4 产品的电磁兼容标准遵循原则8 1.6 电磁兼容测试技术简介.9 1.6.1 概述 .9 1.6.2 EMC 测试项目 .9 1.6.3 电磁发射 9 1.6.4 抗扰性 EMS9 1.7 EMC 测试结果的评价 .10 1.8 产品EMC设计的重要性 10 1.9 产品的认证 .11 小结： .12 思考题： 12 第 2 章 EMC 基础理论 13 2.1 电磁骚扰的耦合机理 .13 2.1.1 引言 .13 2.1.2 电磁骚扰的常用单位13 2.1.3 传
3、导干扰 15 2.1.4 辐射干扰 16 2.2 电磁干扰的模式 17 2.2.1 共模干扰与差模干扰17 LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 目 录 iii 2.2.2 PCB 的辐射与线缆的辐射. 18 2.3 电磁屏蔽理论 19 2.3.1 屏蔽效能的感念. 19 2.3.2 屏蔽体上孔缝的影响 20 2.4 电缆的屏蔽设计 20 2.5 接地设计 . 21 2.5.1 接地的概念 . 21 2.5.2 接地的种类 . 21 2.6 滤波设计 . 22 2.6.1 滤波电路的基本概念 22 2.6.2 电源EMI滤波器 22 小结： . 23 思考题： 23 第 3 章
4、 系统安装和维护.24 3.1 系统安装的 EMC要求 24 3.1.1 概述 . 24 3.1.2 系统环境要求 . 24 3.1.3 防整机安装 . 24 3.1.4 电缆布线要求 . 25 3.2 系统维护 . 27 3.2.1 防静电要求 . 27 3.2.2 系统检视 27 3.2.3 系统干扰问题的处理 27 小结： . 28 思考题： 28 LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 Error! Style not defined. 1 课程说明 课程介绍 本课程分三个章节，分别从概念，基本理论和系统方面简单介绍了EMC 的基 本概念、 标准、 测试内容， 产品认证和
5、电磁兼容的基本理论，最后介绍了系统 安装和维护中的EMC 问题。本教材主要针对系统使用维护类工程师，对 EMC 设计方面的内面较少，仅需了解即可。 培训目标 学完本课程后，学员能够： 掌握 EMC 的基本概念； 了解电磁兼容基本理论和方法； 掌握安装、维护工作中需注意的EMC 问题点。 参考资料 屏蔽电缆 EMC设计规范 LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 Error! Style not defined.Error! Style not defined. 2 第1章 序论 1.1 电磁兼容概述 电磁兼容是一门新兴的综合性学科。电磁兼容学科主要研究的是如何使在同一 电磁环境下
6、工作的各种电气电子设备和元器件都能正常工作，互不干扰， 达到 兼容状态。 我公司的电磁兼容研究主要针对电气电子设备，同时也涉及到如生 产中的静电放电、电磁辐射对人体的影响等方面。 1.2 电磁兼容性的基本概念 1.2.1 电磁骚扰与电磁干扰 电磁骚扰是指任何可能引起设备性能降低或对有生命物质产生损害作用的电 磁现象。 由机电或其他人为装置产生的电磁骚扰，称为人为骚扰； 来源于自然 现象的电磁骚扰，称为自然骚扰。 电磁干扰则是指由电磁骚扰引起的设备或传输通道性能的下降。所以骚扰和干 扰的含义是不同的。 从概念上讲，骚扰是一种电磁能量，干扰是骚扰产生的 结果或后果。 电磁干扰产生于骚扰源；大量骚扰
7、源的存在造成电磁环境污染，导致电磁兼容 性问题尖锐化。主要表现在： 同时工作的电子设备的总数在增长，电子设备的数量每45 年增加一倍； 发射机的功率在增加，如某些雷达的发射脉冲功率达几十甚至几百兆瓦; 许多无线电频段严重超载，以致对不同类型的电子设备不得不多次反复使 用同一频段； 电子设备在运行时产生的电磁骚扰电平不断提高。如某些医疗设备运行时 产生的干扰电平可达每米几百伏。 1.2.2 电磁兼容性 (EMC-Electromagnetic Compatibility） 电子设备受电磁骚扰的影响而出现故障或性能降级，就称为设备对电磁骚扰敏 感。如何在设备与电磁环境之间寻求一种协调的关系和共存的
8、条件，这就是电 磁兼容性技术。 LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 Error! Style not defined.Error! Style not defined. 3 1.2.3 电磁兼容常用名词术语 为了描述电磁骚扰与电磁兼容性，需要引入许多名词术语，国家军用标准 GJB72-85 电磁干扰和电磁兼容名词术语一书有详细的内容，这里我们仅 选其中的一部分介绍给大家。 电磁兼容性 EMC （Electromagnetic Compatibility） 设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，即该设备不会由于 受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致不允许的
9、降级；也不会使同 一电磁环境中其他设备因受其电磁发射而导致不允许的降级。 电磁干扰EMI （Electromagnetic Interference) 电磁骚扰导致电子设备相互影响，并引起不良后果的一种电磁现象。 辐射发射RE (Radiated Emission) 通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。 传导发射CE (Conducted Emission) 沿电源或信号线传输的电磁发射。 电磁敏感性 EMS （Electromagnetic Susceptibility) 设备暴露在电磁环境下所呈现的不希望有的响应程度。即设备对周围电磁环境 敏感程度的度量。电磁敏感意味着电磁环境已经
10、造成设备性能的降低。 辐射敏感度RS （Radiated Susceptibility) 对造成设备性能降级的辐射骚扰场的度量。 传导敏感度CS （Conducted Susceptibility) 当引起设备性能降级时，对从传导方式引入的骚扰信号电流或电压的度量。 1.3 电磁干扰 1.3.1 电磁干扰三要素 电磁骚扰源，指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象； 耦合途径或称耦合通道，指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上，并使该设 备产生响应的媒介； 敏感设备，指对电磁骚扰产生响应的设备。 LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 Error! Style not defined
11、.Error! Style not defined. 4 所有的电磁干扰都是由上述三个因素的组合而产生的。把它们称为电磁干扰三要素。 如下图所示。 骚扰源 耦合通道敏感设备 图1-1 电磁骚扰三要素 由电磁骚扰源发出的电磁能量，经过某种耦合通道传输到敏感设备，导致敏感 设备出现某种形式的响应并产生效果。这一作用过程及其效果，称为电磁干扰 效应。 1.3.2 电磁兼容研究的主要内容 电磁兼容学科研究的主要内容是围绕构成电磁干扰的三要素进行的，即对电磁 骚扰源、耦合通道和敏感设备的研究。 骚扰源的研究包括其发生的机理、时域和频域的定量描述，以便从源端来抑制 干扰的发射，通常采用滤波技术来限制骚扰源
12、的频谱宽度和幅值。 骚扰的耦合通道有二条：1，通过空间辐射；2，通过导线传导。辐射发射主 要研究在远场条件下骚扰以电磁波的形式发射的规律以及在近场条件下的电 磁耦合。 通常采用屏蔽技术来阻断骚扰的辐射。传导发射讨论骚扰延导线传输 的影响。通常传导发射通过公共地线、公共电源线和互连线而实现。 电磁兼容的研究内容还包括电磁兼容控制技术、测量技术、分析预测等。 1.4 基本的电磁兼容控制技术 最常用也是最基本的电磁兼容控制技术是屏蔽、滤波、接地。此外平衡技术、 低电平技术等也是电磁兼容的重要控制技术。随着新工艺、 新材料、 新产品的 出现，电磁兼容控制技术也得到不断的发展。 LA000201 EMC
13、 基础知识 ISSUE1.0 Error! Style not defined.Error! Style not defined. 5 1. 屏蔽 主要用于切断通过空间的静电耦合、感应耦合形成的电磁噪声传播途径，这三 种耦合又对应于静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽，衡量屏蔽的质量采用屏蔽效 能这一指标。 2. 滤波 在频域上处理电磁噪声的一种技术，其特点是将不需要的一部分频谱滤掉。 3. 接地 提供有用信号或无用信号，电磁噪声的公共通路。 接地的好坏则直接影响到 设备内部和外部的电磁兼容性。 1.5 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
14、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。 1.5.1 电磁兼容标准的制订 电磁兼容标准主要通过标准化组织来制订，国际上制定电磁兼容的主要标准化 组织如下表所示。 LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 Error! Style not defined.Error! Style not defined. 6 表1-1 国际上主要标准化组织和标准 国家或组织 制订单位 标准名称 IEC CISP
15、R CISPR Pub.XX TC77 IEC XXXXX 欧共体 CENELEC EN XXXXX 美国 FCC FCC Part XX MIL MIL-STD.XXX 德国 VDE VDE XXX 日本 VCCI VCCI IEC( 国际电工委员会)有两个平等的组织制订EMC 标准， 即 CISPR( 国际无线 电干扰特别委员会)和 TC77( 第 77 技术委员会 )。 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 (European Norm)。 FCC( 美国联邦通信委员会)主要制订民用标准，关于电磁兼容的标准主要包括 在 FCC Part15和 FCC
16、 Part18中。 MIL-STD是美国军用标准。 德国的 VDE（电气工程师协会）是世界上最早建立电磁兼容标准的组织之一。 日本的VCCI （干扰自愿控制委员会）是民间机构，其标准与CISPR 和 IEC 标准一致。 我国的EMC 标准化工作是在国家技术监督局的领导下进行的。 国内标准以 GB 、GB/T 开头。我国自从1983 年发布第一个EMC 标准（ GB3907 1983 ） 以来，至今已发布了47 个有关的国家标准，其中32 个强制， 15 个推荐。我 国的 EMC 标准绝大多数引进国际标准。其来源包括： 国际无线电干扰特别委员会出版物。例如GB/T6113 ，GB14023 国际电工委员会。例如GB4365 ， GB/T13926 部分引自美国军用标准。例如GB15540 部分引自国际电信联盟有关文件。例如GB/T15658 引自国外先进标准。例如GB6833 LA000201 EMC 基础知识 ISSUE1.0 Error! Style not defined.Error! Style not defined. 7
