電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)1_基本概念(布谷鳥聲學(xué))

1、電磁兼容技術(shù)電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)基本概念內(nèi)部培訓(xùn)資料內(nèi)部培訓(xùn)資料目目 錄錄n電磁干擾現(xiàn)象n電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)n電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備n頻域與時(shí)域n分貝的概念電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象開關(guān)電源數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備220AC電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象電磁信息發(fā)射 干擾其它電子設(shè)備 被別有用心的人接收，獲取信息特殊的電磁兼容問題特殊的電磁兼容問題: :電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象機(jī)密！機(jī)密！TEMPESTTEMPEST現(xiàn)象現(xiàn)象: :電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象保密通信系統(tǒng)中的保密通信系統(tǒng)中的TEMPESTTEMPEST: :終端設(shè)備加密/解密發(fā)送/接收明文明文泄漏發(fā)射明文耦合進(jìn)密文明文與密文一同發(fā)射電磁干擾現(xiàn)象

2、電磁干擾現(xiàn)象產(chǎn)生電磁干擾的條件產(chǎn)生電磁干擾的條件：1.突然變化的電壓或電流，即dV/dt 或 dI/dt 很大；2.輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體。設(shè)計(jì)中，遇到電壓、電流的突然變化，需要考慮潛在的電磁干擾問題。雷電雷電NEMP脈沖電路脈沖電路ESD無線通信無線通信感性負(fù)載通斷感性負(fù)載通斷直流電機(jī)、變頻調(diào)速器直流電機(jī)、變頻調(diào)速器電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象常見干擾源常見干擾源：電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象基本天線結(jié)構(gòu)基本天線結(jié)構(gòu)：環(huán)天線環(huán)天線 偶極天線偶極天線 縫隙天線縫隙天線 V電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象偶極天線的演變偶極天線的演變：- -+ + + + +VV傳輸線傳輸線單極天線單極天線輻射很小輻射很小輻射同偶極

3、輻射同偶極輻射高于單極輻射高于單極電磁干擾現(xiàn)象電磁干擾現(xiàn)象常見的等效天線常見的等效天線：機(jī)箱機(jī)箱接地線接地線PCBVG主板主板電纜電纜子板子板筆記本筆記本PCB電纜電纜沒接地散熱片沒接地散熱片目目 錄錄n電磁干擾現(xiàn)象n電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)n電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備n頻域與時(shí)域n分貝的概念分析環(huán)境中的各分析環(huán)境中的各種電磁干擾種電磁干擾分析設(shè)備受電磁分析設(shè)備受電磁干擾的機(jī)理干擾的機(jī)理編成電磁兼編成電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)容標(biāo)準(zhǔn)保證各類電保證各類電子設(shè)備的正子設(shè)備的正常工作及良常工作及良好的電磁環(huán)好的電磁環(huán)境境電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) 干擾發(fā)射 敏 感 度 傳 導(dǎo) 輻 射 傳 導(dǎo) 輻 射電源線信號(hào)/控制線天線端

4、口 電 場 磁 場 電源線/信號(hào)線 射頻 瞬態(tài)天線端口 電 場 磁 場 靜 電放電 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容：電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系： 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) 通用標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 被引用到被引用到被引用到被引用到國家或組織國家或組織 制訂單位制訂單位 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 編編 號(hào)號(hào) IEC CISPR CISPR Pub. IEC TC77 IEC 歐共體CENELEC EN 美國FCC，DOD FCC Part , MIL-STD. 日本 VCCI VCCI 中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, 國防部門GB

5、- GJB - 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)的識(shí)別：目目 錄錄n電磁干擾現(xiàn)象n電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)n電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備n頻域與時(shí)域n分貝的概念電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備典型電磁兼容試驗(yàn)項(xiàng)目典型電磁兼容試驗(yàn)項(xiàng)目：輻射發(fā)射（電場、磁場）輻射發(fā)射（電場、磁場）輻射抗擾度（電場、磁場）輻射抗擾度（電場、磁場）傳導(dǎo)發(fā)射（射頻發(fā)射、電源諧波）傳導(dǎo)發(fā)射（射頻發(fā)射、電源諧波）傳導(dǎo)抗擾度（射頻、電快速脈沖、浪涌）傳導(dǎo)抗擾度（射頻、電快速脈沖、浪涌）靜電放電（直接、感應(yīng)）靜電放電（直接、感應(yīng)）電磁兼容試驗(yàn)場地電磁兼容試驗(yàn)場地：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁發(fā)射試驗(yàn)電磁發(fā)射試驗(yàn)敏感度或抗擾度試驗(yàn)

6、：敏感度或抗擾度試驗(yàn)：開闊場（民用標(biāo)準(zhǔn)）開闊場（民用標(biāo)準(zhǔn)）屏蔽暗室屏蔽暗室(半無反射室半無反射室)可在普通環(huán)境中，但可在普通環(huán)境中，但是注意對(duì)周圍設(shè)備的是注意對(duì)周圍設(shè)備的影響影響EUT旋轉(zhuǎn)找最大面0.8m1 4m1、3、10、30 米屏蔽墻測試儀輻射發(fā)射測試輻射發(fā)射測試：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備長長 軸軸 20 米米橢圓區(qū)內(nèi)無金屬物體橢圓區(qū)內(nèi)無金屬物體 金金 屬屬 地地 平平 面面短短 軸軸 17.32 米米天線與受試件距離天線與受試件距離 10 米米不同的天線在不同的天線在14米高度內(nèi)變化，找出各種極化方向下的最強(qiáng)輻射值米高度內(nèi)變化，找出各種極化方向下的最強(qiáng)輻射值受試件放在受試件放在

7、0.8米高的木桌上米高的木桌上開闊場地要求開闊場地要求：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備開闊場地要求開闊場地要求：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備馬達(dá)驅(qū)動(dòng)高度掃描天線桿天 線EUT防雨棚轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 臺(tái)臺(tái) 和和 桌桌 子子金屬網(wǎng)地面橢 圓 區(qū) 內(nèi) 沒 有 其 它 物 體開闊場實(shí)景開闊場實(shí)景：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電源濾波器通風(fēng)板電纜接線板通風(fēng)板電磁屏蔽室電磁屏蔽室：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備帶風(fēng)扇的通風(fēng)板 主室輔助室2輔助室1可拆卸的濾波板或觀察窗射頻測試儀器柜電源濾波器屏蔽門刀口結(jié)構(gòu)電磁兼容試驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)電磁兼容試驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備高度掃描天線桿高度掃描天線桿

8、天線天線金屬地板金屬地板轉(zhuǎn)臺(tái)上的受試件轉(zhuǎn)臺(tái)上的受試件半無反射室實(shí)景半無反射室實(shí)景：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備測量電磁干擾的天線測量電磁干擾的天線：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行電壓與場強(qiáng)之間的轉(zhuǎn)換：進(jìn)行電壓與場強(qiáng)之間的轉(zhuǎn)換：AF = E / VE = 電場強(qiáng)度，單位電場強(qiáng)度，單位V/mV = 天線端口的電壓天線端口的電壓表征了天線的在電壓與場強(qiáng)之間的轉(zhuǎn)換效率。不表征了天線的在電壓與場強(qiáng)之間的轉(zhuǎn)換效率。不要與表征天線方向性的參數(shù)：天線增益相混淆要與表征天線方向性的參數(shù)：天線增益相混淆天線系數(shù)天線系數(shù)：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備抗擾度試驗(yàn)抗擾度試驗(yàn)：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)

9、備抗擾度的其它測試方法抗擾度的其它測試方法：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備磁場發(fā)射測試磁場發(fā)射測試：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備磁場敏感度試驗(yàn)磁場敏感度試驗(yàn)：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備傳導(dǎo)發(fā)射測試傳導(dǎo)發(fā)射測試：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備LISNLISN或或AMNAMN：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備射頻輸出射頻輸出 射頻輸出射頻輸出注意瞬態(tài)高壓損壞儀器注意瞬態(tài)高壓損壞儀器LISNLISN的電路的電路：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備浪涌（模擬雷電干擾）試驗(yàn)波形浪涌（模擬雷電干擾）試驗(yàn)波形：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備信號(hào)電纜用的耦合解信號(hào)電纜用的耦合解耦網(wǎng)絡(luò)耦網(wǎng)絡(luò)接電網(wǎng)

10、接電網(wǎng)接輔助設(shè)備接輔助設(shè)備EUT與發(fā)生器或耦合器之與發(fā)生器或耦合器之間的電纜小于間的電纜小于2米米保護(hù)地線要能夠保護(hù)地線要能夠承受浪涌電流承受浪涌電流浪涌試驗(yàn)裝置浪涌試驗(yàn)裝置：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備10 s0.5 s50 s1.2 s8 s20 s電壓 電流 t t t 電壓 浪涌敏感度試驗(yàn)波形：浪涌敏感度試驗(yàn)波形：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備浪涌試驗(yàn)內(nèi)容浪涌試驗(yàn)內(nèi)容：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備雙指數(shù)脈沖雙指數(shù)脈沖15ms脈沖串脈沖串(5kHz)脈沖串間隔是脈沖串間隔是300ms電快速脈沖（電快速脈沖（EFTEFT或或FTBFTB）試驗(yàn)波形）試驗(yàn)波形：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼

11、容試驗(yàn)設(shè)備電源電源脈沖輸入脈沖輸入受試件受試件電源線注入電源線注入信號(hào)線注入信號(hào)線注入耦合鉗，或在電纜上繞金屬箔，耦合鉗，或在電纜上繞金屬箔， 長度長度1米，產(chǎn)生大約米，產(chǎn)生大約100pf電容電容干擾注入方式干擾注入方式：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備容性卡鉗距參考地100mm,輪流卡每根電纜EUT與參考地平面之間的距離大于100mm參考地平面的每個(gè)邊要超出EUT100mm并與大地相連EUT與發(fā)生器或卡鉗之間的電源線或信號(hào)線長度小于1米脈沖群信號(hào)源連輔助設(shè)備與端接電快脈沖試驗(yàn)電快脈沖試驗(yàn)：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備放電電流放電電流 I靜電放電靜電放電：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備中

12、國電子科技學(xué)術(shù)網(wǎng) www.EMC 人體模型電路人體模型電路接地端接地端放電端放電端放電開關(guān)放電開關(guān)放電槍核心放電槍核心人體模型電路人體模型電路靜電槍電原理靜電槍電原理：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備水平耦合板水平耦合板1.6 0.8mEUT絕緣墊絕緣墊垂直耦合板垂直耦合板500mm正方形，距正方形，距EUT100mm直接對(duì)直接對(duì)EUT放電放電垂直板間接放電絕緣桌絕緣桌參考地板 1m2邊沿比耦合板外延 500mm耦合板通過470k電阻接地對(duì)于落地設(shè)備，水平耦合板對(duì)于落地設(shè)備，水平耦合板=垂直耦合板，垂直耦合板，EUT放在放在100mm厚的絕緣板上厚的絕緣板上水平板間接放電靜電放電試驗(yàn)裝置靜電放

13、電試驗(yàn)裝置：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備交流輸入交流輸入 V輸入電壓輸入電壓 輸入電流輸入電流 1 3 5 7 9 11 13輸入電流諧波輸入電流諧波 V電源諧波電源諧波：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備非線性電流非線性電流：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備諧波限制諧波限制：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電源諧波測量電源諧波測量：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備諧波測量儀諧波測量儀：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備自制諧波測量儀自制諧波測量儀：電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備目目 錄錄n電磁干擾現(xiàn)象n電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)n電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備n頻域與時(shí)域n分貝的概念頻域分析頻域分析：頻域與時(shí)域頻域與

14、時(shí)域時(shí)域波形頻譜分量付立葉級(jí)數(shù)(周期)付立葉變換(非周期)EMC分析更多是在頻域中進(jìn)行，并且不考慮相位因素分析更多是在頻域中進(jìn)行，并且不考慮相位因素。示波器觀察頻譜分析儀觀察幅度頻率掃描速率（時(shí)間）分辨帶寬頻率范圍頻譜分析儀頻譜分析儀：頻域與時(shí)域頻域與時(shí)域T1/d1/trdtr 諧波幅度（電壓或電流）頻率（對(duì)數(shù)）-20dB/dec-40dB/decAV( or I) = 2A(d+tr)/TV( or I) = 0.64A/TfV( or I) = 0.2A/Ttrf2脈沖信號(hào)的頻譜脈沖信號(hào)的頻譜：頻域與時(shí)域頻域與時(shí)域 1 測試修改法測試修改法 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)法系統(tǒng)設(shè)計(jì)法可采取的措施 電路結(jié)構(gòu)封裝 屏蔽 濾波 軟件成本成本措施措施 概念 設(shè)計(jì) 產(chǎn)品 市場階段電磁兼容的工程方法：電磁兼容的工程方法：頻域與時(shí)域頻域與時(shí)域目目 錄錄n電磁干擾現(xiàn)象n電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)n電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備n頻域與時(shí)域n分貝的概念分貝分貝(dB) 的概念的概念分貝的定義：分貝數(shù)分貝的定義：分貝數(shù) 10lgP2P1P1、P2 是兩個(gè)功率數(shù)值，對(duì)于電流或電壓，定義如下：是兩個(gè)功率數(shù)值，對(duì)于電流或電壓，定義如下：電壓增益的分貝數(shù)電壓增益的分貝數(shù) 20lgV2V1電流增益的分貝數(shù)電流增益的分貝數(shù) 20lgI2I1用分貝表示的物理量