《抗电磁干扰技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗电磁干扰技术（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、抗电磁干扰技术（总13页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-电磁干扰1. 电磁干扰的定义：(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、无用信号或传输媒介自身的变 化”。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
2、形成后果。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。2. 电磁干扰对人类活动有三大危害电磁干扰会破坏或降低电子设备的工作性能电磁干扰能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸电磁干扰能量可对人体组织器官造成伤害，危及人类的身体健康的产生原因各种形式的电磁干扰是影响电子设备兼容性的主要原因。因此，了解电磁干扰 的产生原因是抑制电磁干扰，提高电子产品电磁兼容性的重要前提。电磁干扰 的产生可以分为：A.内部干扰内部电子元件之间的相互干扰工作电源通过线路的分布电源和绝缘电阻产生漏电造成的干扰。(2) 信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的影响。(3) 设备或系统内部某些元件发热，影响元件本
3、身及其他元件的稳定性造成的 干扰。(4) 大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其他部件造成的干 扰。B.外部干扰一一电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的影响。(1)外部高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统。外部大功率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统。(3) 空间电磁对电子线路或系统产生的干扰。(4) 工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造 成的干扰。4.电磁干扰三要素：理沦和实践的研究证明，不管复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发 生必须具备三个基本条件：干扰源、干扰传播途径（或耦合途径）、敏感设备
4、。（1）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）干扰传播途径（或耦合途径）（指将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通道或 媒介）；敏感设备（对电磁干扰发生响应的设备）；其简单示意图如下图所示5.电磁干扰传输方式一般而言，从各种电磁干扰源至敏感设备的通路或媒介，即电磁干扰传播途 径，有两种形式:传导传输方式和辐射传输方式。（1）传导传输方式：传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接， 干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器，发生干扰现象。辐射传输方式：辐射传输是通过介质（例如空气等）以电磁波的形式传 播，干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。（当干扰源频率较高，且
5、干扰 信号波长比被干扰对象结构尺寸小，则干扰信号可认为是辐射场，以平面电磁 波形式向外辐射电磁场能量，并进入被干扰对象的通路。）（例如：电吹风产生的电磁波干扰以两种途径到达电视机：一是通过共用的电 源插座，二是以空间电磁场传输的方式由电视机的天线接收，应设法切断这些 干扰途径。）二.电磁兼容1.电磁兼容（EMC）概念事实上，电磁干扰在我们的生活中无处不在，为了减少或者避免不必要的危 害，我国从2 0世纪80年代至今已制定了上百个电磁兼容的国家标准，强制 要求多数电气设备必须通过相关电磁兼容标准的性能测试，否则为不合格产 品。电磁兼容是指电子系统在规定的电磁干扰环境中能正常工作的能力，而且也不
6、向处于同一环境的其它设备释放超过允许范围的电磁干扰。即该设备不会由 于受到处于同一电磁环境中的其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级， 它也不会使同一电磁环境中其他设备（分系统、系统）因受其电磁发射而导致或 遭受不允许的降级。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样，是产品质量最重要的指标之一。安全 性涉及人身和财产，而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。电子设备在结构上 和选料等问题，都决定电磁兼容是否有问题。2抗电磁干扰技术（电磁兼容控制技术）针对破坏干扰途径的目标，常用的抗干扰技术有滤波、接地、屏蔽、隔离等技 术。滤波技术：根据频率选择性地抑制干扰信号接地技术：保护人身和设备安全；提供参考零电位
7、；阻隔地环路屏蔽技术：可抑制电磁干扰在空间的传播，并切断辐射干扰的传播途径 隔离技术：阻断干扰信号传导通路，并抑制干扰信号强度A. 滤波技术滤波的实质：从混有噪声或干扰的原信号中，提取到有用信号，或者说是 将信号频谱划分成有用频率分量和干扰频率分量两段，剔除干扰部分。滤波主 要用来防止传导干扰。滤波器是实现滤波的元器件。滤波器的作用就是要限制 接收装置的频带，使得在不影响有用信号的前提下抑制无用信号。滤波器的技 术指标包括插入损耗、频率特性、阻抗特性、额定电压、额定电流、外形尺 寸、工作环境、可靠性等。滤波器频率特性分类：高通: 只通过高频有用成分，剔除截止频率以下的干扰成分低通: 只通过低频
8、有用成分，抑制或削弱高于截止频率的成分带通: 只通过某一频带宽度的频率成分，低于或高于带宽的频率成分均不让通 过，加以抑制或衰减带阻: 抑制某一频率宽度范围内的频率成分，带宽以外的频率分量都可以通过 按滤波器对干扰信号的处理方式分类：反射式、吸收（损耗式）B. 接地技术：接地就是一个系统内电气与电子元件至地参考点之间的电传导路径。接地 除了提供设备的安全保护地以外，还提供设备运行所必需的信号参考地。理想 的接地平面是一个零电位、零阻抗的物理体，它可作为电路中所有信号点评的 参考点，并且任何干扰信号通过它，都不会产生电压降。但是，理想的接地平 面是不存在的，这就需要我们考虑和分析地电位分布，进行
9、接地设计与研究， 找出合适的接地电位。接地的目的在不同的情况下是不一样的，常见的有：（1）建立与大地相连的低阻抗通路，使雷击电流、静电放电电流等从接地通 路直接流入大地，而不致影响设备或系统的正常工作及人身安全。（2）建立设备外壳与附近金属导体之间的低阻抗通路，当设备中存在漏电流 时，不致于危及人身安全。（3）设备或系统的各部分都连接到一个公共点或等位面，以便于有一个公共 的参考电位，消除两个悬浮电路之间可能存在的干扰电压。（4）将屏蔽体接地，使屏蔽发挥作用。（5）将滤波器接地，使滤波器能起到抑制共模干扰的作用。（6）印制电路板上的信号电路接到地平面，以提供一个信号的返回通路。（7）汽车、飞机
10、上的非重要电路接车体或机体的金属外壳，以提供一个电流 返回通路。接地的方式可分为：浮地、单点接地、多点接地、混合接地。对于电路系 统来说可选择：电路接地、电源接地和信号接地等方法。C.屏蔽技术：就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个 区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是利用金属材料制成屏蔽体，将 需要防护的元部件、电路、组合件、电缆或整个系统包围起来，可以防止电场 或磁场耦合干扰的方法。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统 等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上
11、产生反向 电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。 屏蔽可分为静电屏蔽、低频磁屏蔽和高频磁屏蔽等几种。根据不同的对象，使 用不同的屏蔽方式。屏蔽技术是用来防止辐射干扰，其作用是在干扰信号到达 被保护电路之前将其衰减。静电屏蔽：静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作成封闭的 金属容器，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影响其内 部的电路，反之，若封闭的金属容器与地线连接，容器内电路产生的电力线也 无法影响外电路。不仅能防止静电干扰，也能防止交变电场干扰。静电屏蔽的 容器壁上允许有较小的孔洞（作为引线孔或调试孔），它对屏蔽的影响不大。（例如：开关
12、电源采用带孔的屏蔽外壳，既可散热，又可防止电磁干扰外泄。 信号线外裹屏蔽层）（2）低频磁屏蔽：当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从 而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。低频磁屏蔽主要 用来隔离低频（一般指50Hz）磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅度、方向 不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场）耦合产生的干扰。静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须采用高导磁材料 作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使低频磁 屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。有时还将屏蔽线穿在接地的 铁质蛇皮管或普通铁管内，同时达到静电屏蔽和低频屏蔽的目的
13、。例如：多数仪器的外壳采用导磁材料（例如：铁质机壳）作屏蔽层，让低 频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使受外壳保护的内部电路免受低 频磁场耦合干扰的影响。如果将外壳接地，则同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽 的目的。（3）高频磁屏蔽 当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中 产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。高频磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将 被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象是高频（40kHz以上）磁场。干扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出 同频率的电涡流，从而消耗了高频干扰源磁场的能量
14、。其次，电涡流也将产生 个新的磁场，抵消了一部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的电路 免受高频干扰磁场的影响。高频磁屏蔽层所需的厚度与干扰频率有关。1) f ? 1MHz时，用厚的金属制成的屏蔽体可将场强度减为原场强的1/100左 右2) f ? 10MH时，用厚的金属制成的屏蔽体可将场强度减为原场强的1/100 甚至更低3) f ? 100MHZ寸，可在塑料壳体上镀或喷以铜层或银层制成屏蔽体。 若将高频屏蔽层接地，就同时具有静电屏蔽的功能，也常成为电磁屏蔽。D.隔离技术变压器隔离：变压器主要由绕在共同铁心上的两个或多个绕组组成。当在一个 绕组上加上交变电压时，由于电磁感应而在其它绕组上
15、感生交变电压。因此变 压器的几个绕组之间是通过交变磁场互相联系的，在电路上是互相隔离的。其 隔离的介电强度取决于几个绕组之间以及它们对地的绝缘强度。采用隔离变压 器，可以隔离低频干扰信号(只能传输交流信号)扼流圈隔离：利用线圈电抗与频率成正比关系，可扼制高频交流电流，让低频交流和直 流通过。根据频率高低，采用空气芯、铁氧体芯、硅钢片芯等。光电耦合隔离：光电隔离是一种电一光一电耦合器件，采用光电耦合器来实现，即通过 半导体发光二极管(LED)的光发射和光敏半导体(光敏电阻、光敏二极管、光敏三极 管、光敏晶闸管等)的光接收，来实现信号的传递。由于发光二极管和光敏半导体是互 相绝缘的，从而实现了电路的隔离。继电器隔离：实现强、弱电器件间的隔离，驱动大功率设备，一般采用中间继 电器作为电路中起控制与隔离作用的执行部件。但有触点，通断时会产生火花 或电弧引起干扰。晶闸管隔离：可代替继电器驱动负载，不会产生火花或电弧干扰。随着我国铁路运输向高速、高密度、重载方向的飞速发展贮速铁路信号系统 对铁路信号设备的安全性、可靠性、可维护性、互换性等方面都有了更高的要 求。而今，高速铁路信号系统采用大量的低功耗、高速度、高集成度的电子电 路，然而，这些电子电路使信号设备易受到电磁干扰的威胁。高速铁路信号系 统始终处于一个复杂的电磁环境中，为了保证高速铁路信号系统能正常、安全 地工作，必须要
