電磁干擾與防護(hù)

電磁干擾與防護(hù)第1頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.1電磁兼容概述以半導(dǎo)體工業(yè)為基礎(chǔ)和支柱的微電子技術(shù)迅速發(fā)展；電磁波既有益于社會(huì)的發(fā)展，又是潛在的環(huán)境污染源聯(lián)合國(guó)確定電磁環(huán)境污染成為繼空氣、水質(zhì)、噪聲等污染之后的第四大環(huán)境污染。第2頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第3頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

噴氣式民航飛機(jī)每5000－1000小時(shí)的飛行平均遭一次雷擊1992年9月16日深圳國(guó)際機(jī)場(chǎng)因感應(yīng)雷電過(guò)電壓導(dǎo)致25套通訊、雷達(dá)、導(dǎo)航設(shè)備中有5套損壞，使機(jī)場(chǎng)停業(yè)1996年白云機(jī)場(chǎng)由于雷電導(dǎo)致指揮系統(tǒng)故障1961年，意大利發(fā)生了“丘比特”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的雷擊事故1969年11月美國(guó)土星“V－阿波羅12”載人飛船在起飛后出現(xiàn)雷擊事故對(duì)航空、電子設(shè)備的危害第4頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電子戰(zhàn)，在1990年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美軍采用電子干擾戰(zhàn)術(shù)來(lái)干擾伊拉克的武器系統(tǒng)，使之不能正常工作；信息電磁安全與泄漏對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的影響第5頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（1）高壓擊穿（2）器件燒毀或瞬變干擾；（3）電涌擊穿。對(duì)電子元器件的損壞第6頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二高頻輻射大于一定限值時(shí)，會(huì)使人產(chǎn)生失眠、嗜睡等植物神經(jīng)功能紊亂，以及脫發(fā)、白血球下降、視力模糊、晶狀體混濁、心電圖改變等癥狀受損有關(guān)聯(lián)?！吨腥A人民共和國(guó)環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（小于10伏／米），二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（小于25伏／米）為中間區(qū)，超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)，對(duì)人體可帶來(lái)有害影響；對(duì)人類健康的影響第7頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1881年英國(guó)科學(xué)家希維賽德發(fā)表了“論干擾”的文章，標(biāo)志著研究干擾問(wèn)題的開(kāi)端。1888年德國(guó)物理學(xué)家赫茲首創(chuàng)了天線，第一次把電磁波輻射到自由空間，同時(shí)又成功地接收到電磁波，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，從此開(kāi)始了對(duì)電磁干擾問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)研究。1889年英國(guó)郵電部門研究了通信中的干擾問(wèn)題，使干擾問(wèn)題研究開(kāi)始走向工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。EMC的發(fā)展第8頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二十世紀(jì)以來(lái)，隨著通信、廣播等無(wú)線電事業(yè)的發(fā)展，使人們逐漸認(rèn)識(shí)到需要對(duì)各種電磁干擾進(jìn)行控制。1944年德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)制訂了世界上第一個(gè)電磁兼容性規(guī)范VDE0878。1945年美國(guó)頒布了美國(guó)最早的軍用規(guī)范JAN-I-225。第9頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二成立了國(guó)家級(jí)以及國(guó)際間的組織對(duì)電磁干擾問(wèn)題進(jìn)行世界性有組織的研究。如：國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）電氣設(shè)備（含網(wǎng)絡(luò)）間的電磁兼容委員會(huì)（TC-77）國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）電氣電子工程師學(xué)會(huì)電磁兼容專業(yè)委員會(huì)（IEEE-EMC）第10頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電磁騷擾(ElectromagneticDisturbance)電磁噪聲(ElectromagneticNoise)任何可能引起設(shè)備或系統(tǒng)性能下降，或?qū)ι驘o(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害的電磁現(xiàn)象，強(qiáng)調(diào)任何可能的電磁危害現(xiàn)象電磁干擾(ElectromagneticInterference-EMI)電磁噪聲（騷擾）所引起的設(shè)備、傳輸通路或系統(tǒng)性能的下降－強(qiáng)調(diào)電磁危害現(xiàn)象產(chǎn)生的結(jié)果。分為系統(tǒng)間干擾和系統(tǒng)內(nèi)干擾1.2電磁兼容概念第11頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二GJB72-85：設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)；也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。電磁兼容性（EMC）的確切定義：第12頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二自然環(huán)境因素一般電磁環(huán)境構(gòu)成因素人為環(huán)境因素①雷電電磁輻射源。②靜電電磁輻射源。③太陽(yáng)系和星際電磁輻射源。④地球和大氣層電磁場(chǎng)等。①各種電磁發(fā)射系統(tǒng)：電視、廣播發(fā)射臺(tái)，無(wú)線電臺(tái)、站，導(dǎo)航系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，差轉(zhuǎn)臺(tái)，干擾臺(tái)，微波接力站等。②工頻電磁輻射系統(tǒng)：高電壓送、變電系統(tǒng)，大電流工頻設(shè)備，輕軌和干線電氣化鐵道等。③工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療、商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的有電磁輻射的各種設(shè)備或系統(tǒng)。④以電火花點(diǎn)燃內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的交通工具和機(jī)器設(shè)備。⑤各種家用電器、現(xiàn)代化辦公設(shè)備、電動(dòng)工具等。⑥用于軍事目的的強(qiáng)電磁脈沖源：核電磁脈沖及非核電磁脈沖源如電磁脈沖武器、高功率微波彈和各種電子對(duì)抗輻射源等第13頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電磁兼容學(xué)科的研究?jī)?nèi)容騷擾源的研究騷擾的傳輸途徑研究敏感設(shè)備抗干擾能力的研究電磁兼容性控制技術(shù)電磁兼容性測(cè)量的研究電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、分析和預(yù)測(cè)研究第14頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二EMC的學(xué)科特點(diǎn)理論體系以電磁場(chǎng)/電路原理為基礎(chǔ)一門新興的綜合性的交叉學(xué)科計(jì)量單位的特殊性大量引用無(wú)線電技術(shù)的概念和術(shù)語(yǔ)極強(qiáng)的實(shí)用性極強(qiáng)地依賴于測(cè)量第15頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二EMC的研究方法問(wèn)題解決法規(guī)范法系統(tǒng)法

第16頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二EMI的預(yù)測(cè)和分析EMC設(shè)計(jì)的有效性EMI的控制技術(shù)

系統(tǒng)間電磁干擾的控制技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)電磁干擾的控制技術(shù)EMC的儀器與測(cè)量技術(shù)

元器件性能測(cè)試設(shè)計(jì)及研制測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行測(cè)試電磁環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性檢驗(yàn)與質(zhì)量認(rèn)證性能測(cè)試第17頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第18頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二系統(tǒng)內(nèi)EMI控制第19頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在對(duì)電路進(jìn)行分析時(shí)，往往在一定條件下，對(duì)實(shí)際器件加以理想化，略去其次要性質(zhì)，用一個(gè)足以表征實(shí)際器件主要性質(zhì)的理想元件來(lái)表示。即先用理想元件建立在一定條件下反映實(shí)際電路基本特性的模型，使問(wèn)題得到合理的簡(jiǎn)化，然后對(duì)該電路模型進(jìn)行定量分析。理想元件就是可精確定義并能表征實(shí)際器件的主要電磁性質(zhì)的一種理想化元件。1.3元件的非理想行為第20頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電尺寸和波當(dāng)電路的最大尺寸小于波長(zhǎng)的1/10時(shí)，認(rèn)為電路是電小尺寸，此時(shí)，適合利用集總參數(shù)電路模型和基爾霍夫定律來(lái)代替麥克斯韋方程。第21頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二半徑為rw的圓形導(dǎo)線的直流電阻1.3.1導(dǎo)線的電阻和內(nèi)電感集膚深度第22頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二高頻電阻單位長(zhǎng)度的直流電阻第23頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二單位長(zhǎng)度內(nèi)電感高頻時(shí)單位長(zhǎng)度內(nèi)電感第24頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.3.2平行導(dǎo)線的外部電感和電容外電感總環(huán)路電感單位長(zhǎng)度電容第25頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二平行導(dǎo)線的集總參數(shù)等效電路第26頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第27頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第28頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.3.3元件引線的影響第29頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.3.4電阻復(fù)合型碳纖維電阻：電感最小，精度稍差；線繞型電阻：電感最大，精度最高；薄膜型電阻：阻值比復(fù)合碳纖維型的更為精密，電感小于線繞型的。第30頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第31頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.3.5電容典型的電容類型：陶瓷電容：5pF~1μF，高頻特性好；鉭電解電容：1μF~1000μF，第32頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二自諧振頻率第33頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二對(duì)于噪聲電流的轉(zhuǎn)移，并聯(lián)電容最好工作在高阻抗電路中。第34頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二克服電容非理想性的方法

大容量

頻率衰減小電容大電容并聯(lián)電容小容量簡(jiǎn)單的方案：大小電容并聯(lián)，大電容抑制低頻干擾、小電容抑制高頻。第35頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三端電容器的原理引線電感與電容一起構(gòu)成了一個(gè)T形低通濾波器在引線上安裝兩個(gè)磁珠濾波效果更好地線電感起著不良作用三端電容普通電容30702060401GHz衰減諧振頻率后移第36頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.3.6電感第37頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二磁芯/繞線方式對(duì)寄生電容的影響鐵粉芯(非導(dǎo)電）C=4.28pfC=3.48pf19%鐵氧體（錳鋅）C=51pfC=49pf4%第38頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電感磁芯的選用錳鋅：r=500~10000，R=0.1~100m鐵粉磁芯：不易飽和、導(dǎo)磁率低，作差模扼流圈的磁芯鐵氧體：最常用鎳鋅：r=10~100，R=1k~1Mm超微晶：r>10000，做大電感量共模扼流圈的磁心空心線圈的電感量很小，使用導(dǎo)磁率較高的材料作磁芯可大大地增加電感量。

第39頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.3.7鐵氧體磁珠鐵氧體基本上都是不導(dǎo)電的陶瓷材料，因此在高達(dá)幾百兆赫茲頻率時(shí)渦流損耗很低。鐵氧體材料圍繞導(dǎo)線形成，類似于一個(gè)普通電阻，串聯(lián)地插入導(dǎo)線中，提供一個(gè)高頻阻抗。第40頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期二鐵氧體濾波機(jī)理Z(f）Z(f)RZL在低頻，磁芯的磁導(dǎo)率較高，磁芯的損耗較小，整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高Q特性的電感。高頻：阻抗由電阻成分構(gòu)成。隨著頻