电磁兼容一， 电磁兼容总论基本名词术语 1，电磁骚扰：任何可能引起装置，设备，或系统性能降低；对有生命或无生命物质产 生损害作用的电磁现象可能是电磁噪声，无用信号或传播媒介自身的变化） 2，电磁干扰：电磁骚扰引起的设备，传输通道或系统性能的下降3, 电磁噪声：一种明显不传递信息的时变电磁现象它可能与有用信号叠加或组合 4，电磁兼容：系统，分系统，设备及器件能不受干扰，并且不干扰其它设备叫做电磁 兼容，它以电磁学为基础的一门综合性学科它与电磁干扰相对应现代科学技术向高频，高灵敏度，高集成度，高可靠性方向发展，电磁干扰问题越 来越严重，解决电磁兼容性也越来越迫切我公司也急需要对以往的经验加以积累，形 成设计规范和有效的测试方法，以加快开发周期，增加产品的可靠性二， 电磁骚扰的传播1，磁骚扰的传播1- 1 传导耦合通常的耦合通道公共电源，公共地回路，电力线当电路1的电流I1流经公共阻抗Z时就会在电路2中形成影响电路2的负载引起 这种耦合的公共阻抗可以是任何电路元件，甚至也包括导线或结构件的阻抗1- 2导线间感性容性耦合（感应骚扰）MRL2RL2Ra2RLRL1Ra2I1V2V两闭合回路，若距离很近，由于电路间存在的磁场感应或静电感应，也会产生耦合。
由电感耦合原理图，得V2=MdI1/Dt 两回路之间除电感耦合之外，必然再两线之间存在分布电容，从而形成电容耦合 由电容耦合至回路2的电压为：V2=R2V1/（R2+Xc）上述的计算只适用于短线（即线路长度远小于入/6的情况），也就是对低频适用如对 于高频，则需考虑其分布参数，用传输线理论2， 辐射耦合 根据电磁场理论，当电偶极子（可以看成是小短线）或环形磁偶极子（可看成是电 流环路）中流过咼频电流时，在其周围会产生一交变电磁场DVV入（D是源的尺寸）当rVV入/2n （近场条件）时，（r是从辐射源到观测点的距离）磁偶极子辐射的主要以磁场为主，H*IA/r3 （r的三次方）电偶极子辐射的主要以电场为主，E*ID/r3 无论是咼阻抗场还是低抗场，在近区起作用的主要是感应场 当骚扰源是咼电压小电流时，辐射场主要表现为电场；当骚扰源具有低电压和大电 流性能时，其辐射场主要表现为磁场安装有电感器的设备产生的磁场应该用磁偶级子 来代表设备机箱产生的电场可用电偶极子模型来计算当r=A /2n，电场的两个分量与一个磁场分量相等r是指距辐射源的距离 当r>>入/2n （远场条件）时，磁偶极子辐射的磁场或电场强度正比于IAE^IA/r H^IA/r电偶极子辐射的磁场或电场强度正比于IDE^ID/r H^ID/r此外电磁骚扰还包括传输媒介自身的变化，这属于无源骚扰。
例如：电离层的变化对 短波的影响；空气中雨雾对微波的影响电磁波具有与光波相近似的性质，具有反射折射绕射等性质电磁波传播是有方向的， 因此天线的摆放对接收性能有影响三， 电磁兼容设计基本术语 共模电流和差模电流 一对导线上如流过差模电流则两条线上的电流大小相等，方向相反 一对导线上如流过共模电流则两条线上的电流方向相同骚扰电流在导线上传输时即可以是差模方式出现，也可以共模方式出现但共模电 流只有变成差模电流后，才能对有用信号构成干扰差模电流流过电路中的导线环路时， 将引起差模辐射，这种环路相当于小环天线，能向空间辐射磁场，或接受磁场因此， 必须限制环路的大小和面积共模辐射是由于接地回路中存在电压降，某些部位具有咼电位的共模电压，当外接电缆 与这些部位连接时，就会产生共模电流，成为辐射电场的天线（可看为电偶极子）集肤效应： 在电导率大的磁性材料（一般为金属磁性材料）中外加电场时，因产生涡电流导致磁性材料进不去磁场的现象磁场强度为表面磁场强度的1/e （e=2.71828）处的深度叫 趋肤深度，随着磁场的频率上升，趋肤深度变小磁饱和：在磁性材料中，磁化达到某种程度以后，无论怎样加磁场，磁化强度也不再增 加，这种现象叫做磁饱和现象所谓电磁兼容设计就是（1）在骚扰源处抑制骚扰源（2）减小骚扰源和敏感电路之 间的耦合（3）按最小敏感度要求设计敏感电路具体一点说，就是根据电磁骚扰的传播特性，我们应滤除外界传导骚扰，屏蔽外接 辐射骚扰。
减小电流环面积，电流，减小短导线的长度，增加相互间的距离（尤其是高 辐射部分与敏感部分）；滤除内部不同部分间的传导骚扰，共阻抗骚扰减小线线的容 性和感性耦合系统内电磁兼容设计（分层设计）有源器件布线接地屏敝滤波电机印制板建筑材料电源线心片电缆机箱厚度信号线SMD互连线信号地显示窗反射式连接器电源地输入/输出吸收试 铁氧体元件1，有源器件的选择和印制电路板设计1-1选择高频器件时，频率越高，越容易产生辐射逻辑器件是一种骚扰发射较强的， 最常见的宽带骚扰源，器件翻转时间越短，对应逻辑脉冲所占频谱越宽有如下关系BW=1/n t （t为上升时间）实际辐射频率范围可能达到BW的10倍以上△ I噪声电流，当逻辑器件翻转时会引起电流的突变，由于存在公共电抗引起尖峰 电压即噪声电压它会引起噪声的传导和辐射，还有可能造成电路的误操作常采用去 耦技术来抑制它，防止它将能量从一个电路传到另一个电路表面安装技术它有效地降低了辐射，加大使用片式元器件的比例，采用先进的贴装 技术，是当今发展趋势1-2 在印制电路板级控制电磁发射和抗扰度1-2-1布线时先按强弱电，数字及模拟电路，高低速，电流大小等进行整体布局布好地线， 将关键信号如高速时钟或敏感信号电路，靠近地回路布置。
在迹线设计时，在高速电路中， 应该把印制线作为传输线处理当频率超过数千赫兹时，导线的阻抗主要由导线的电感决定， 很易引起共阻抗耦合减小电感方法减小导线长度，增加导线的宽度，使回线尽量与信号线 平行并靠近，两根电流方向相反的平行导线，能够有效的减小辐射当细导线相距1cm以 上时互感可以忽略在高频时，回流信号并不一定走几何上最短的路径，而会走最靠近信号线的路径这 是因为这种路径与信号线之间的环路面积最小，因此具有最小电感和最小阻抗，所以地线面 能够保证回路电流总是取最佳路近因此在铺设地线面时，应大一些和完整一些，当地线面 必须断开时，应在重要的信号（如时钟信号）迹线下面铺设一根连线在数字地和模拟地之 间需要开槽时，可以在槽上架桥但还应避免将连接器直接安装在槽逢上，因为如果两侧存 在较大的地电位差，就会通过外接电缆产生共模辐射数字地与模拟地不要有重叠部分，防止耦合，地线不干净时会降低对高频的滤波性能， 因此在滤波部分要有一个干净地，才能达到所设计的滤波作用布线时，电源线和地线要尽 量粗1-2-2从电磁兼容的角度来看，使用较大的地平面主要是减小地线阻抗，屏蔽作用很小，特 别是在有插件时高速的器件应安放在紧靠边缘连接器范围内，而低速的器件应安放在远离 连接器的范围内。
这样对共阻抗耦合，辐射的减小都是有利的电源线和地线应相互接近， 减少差模辐射迹线宽度不要突变，导线不要突然拐角如果过孔的阻抗可以忽略，可以路板的一 面走横线，另一面走竖线一个地阻抗的地线网格可以降低对静电放电的敏感性2—W 原则保持任何线条间距不小于2 倍的印制线条宽度，可有效的防止两线间的电磁 串扰20H原则：在高频或高速时，元件面应比接地面缩近20H （H指板的厚度）宽度（一般 取3mm）,避免边缘效应引起的辐射时钟电路的电磁兼容设计，需要用传输线理论来分析它由相移而产生的时延到达一 定数值时，就要进行阻抗匹配以免发生终端反射，使时钟信号抖动或发生过冲2，地线设计接地的含义 1）为电路或系统提供一个参考地等电位点或面，如果接真正的大地，则这 个参考点和面就是大地电位 2）为电流流回源提供一条低阻抗路径减小地阻抗耦合，分清各电流回路，选择恰当接地点减少公共地阻抗2-1 悬浮地设备的地线与参考地及其他导体相绝缘防直接耦合但易产生静电积累和静电放电2-2 单点接地不同的电路模块中，每个模块只允许引出一个地线，没有共阻抗耦合和低频地环路的 问题， 1MHz 以下提倡使用可以接在一块然后接地，但高频时阻抗将升高易产生较大的共 模电流。
2-3 多点接地设备内都以机壳为参考点，机壳又以地为参考点，进行多点连接，可避免单点接地 在高频时的问题， 10MHz 以上提倡使用尤其是数字电路和高频大信号电路但要避 免工频电产生的骚扰是十分困难的2-4 混合接地 数字部分多点接地，电源部分单点接地等然后把电源地与信号地最后会总到公共参考地2- 5 地线阻抗在高频部分，要考虑地线的分布参数，随着频率的增加导线的阻抗也随之增加，当频 率增加到一定频率时，会产生谐振，阻抗明显加强因此这个部分的地线应尽量短3，屏蔽设计3- 1屏蔽技术是用来抑制电磁骚扰沿空间的传播，即切断辐射骚扰的传播途径，使电 磁场通过反射和吸收被衰减近场电场屏蔽，采用高导电率金属屏蔽体和接地近场低频磁场屏蔽可采用高导磁率材料进行磁屏蔽或磁旁路，增加屏蔽体厚度或采 用多层屏蔽可提高屏蔽效能，屏蔽体不需接地近场高频磁场屏蔽，磁场频率较高时，铁磁性材料磁导率会下降，易增加采用高导 电率金属，增强吸收损耗，反射损耗不需接地，但如果屏蔽体接地良好，则同时还可 以屏蔽近场高频电场当外加磁场强度过强时，屏蔽材料会发生磁饱和，一旦发生磁饱 和导磁率迅速下降，材料的导磁率越高饱和磁场强度越低。
远场电磁屏蔽应采用高导电率金属并接地良好3-2在不得不穿孔时，一般要求缝或孔径小于入/10〜入/100当孔，缝尺寸等于半波长 的整数倍时电磁泄漏最大（与光波的衍射相类似）有导线进出时，会降低屏蔽效能， 此时应先将导线中可能存在的电磁骚扰滤除电缆的天线效应可以等效为电偶极子发射/接收天线，电缆屏蔽层上流过的骚扰电 流能在电缆内导体上感应出骚扰电压同理，电缆内导体电流的变化也会在电缆外感应 出辐射场在同一线束内的导线之间或电缆之间也存在着电磁耦合现象，即串扰长于 1/4 波长的电缆称为高频电缆，由于电缆中会出现电压和电流的驻波，还会使 这种耦合增强4，滤波设计 滤波就是压缩频谱，把不同与有用信号的频谱成分用滤波器将其滤除当骚扰 量小于一定量值骚扰就不会引起设备的误动作如果滤波器中含有损耗性器件如电阻 铁氧体，骚扰能量将在滤波器中被吸收和损耗掉；如果不含有这些器件，即如果是纯 电抗性的则能量被反射至源专门针对电磁骚扰的抑制滤波器应使滤波器的损耗在阻 带内尽量大，以便消耗骚扰能量4-1简单的电感电路在低阻抗电路中使用时效果很好，衰减超过40dB （即被衰减到 1%），但在高阻抗电路中可能一点效果也没有。
单个电容器的电路在高阻抗电路中效果 很好，但在低阻抗回路中效果很差在高频时需要考虑它的寄生电抗，以防失去应有作 用滤波器使用中，输入输出导线要尽量远离，避免输入输出共地阻抗4-2 信号滤波器 信号滤波器是用在各种信号线（包括直流）上的低通滤波器他的作用是滤除导线 上各种不需要的高频骚扰成份路板上的导线类似于天线，在导线上使用信号滤波器是一个解决高频电磁骚扰 辐射和接收很有效的方法导线串过屏蔽壳体时应使用馈通滤波器，不然屏蔽体的屏蔽效能会大幅度下降在 内部数字电路和模拟电路之间，强信号电路和弱信号电路之间应对其互连线进行滤 波骚扰电平"-，”、一、”、抗扰度电平—： 抗扰度限值丁抗扰度裕度—、? 兼容性电。