电磁兼容课程报告教材
电磁兼容教学大纲
电磁兼容教学大纲电磁兼容教学大纲电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是一个涉及电磁场与电子设备相互作用的领域。
随着电子技术的飞速发展,电磁兼容问题变得越来越重要。
为了培养具备电磁兼容知识和技能的工程师,制定一份全面的电磁兼容教学大纲显得尤为重要。
一、引言电磁兼容作为一门交叉学科,涉及电磁场理论、电路理论、电磁波传播、电磁干扰与抗干扰技术等多个领域。
本教学大纲旨在帮助学生全面了解电磁兼容的基本概念、原理和应用,掌握电磁兼容的分析与设计方法。
二、基础知识2.1 电磁场理论2.1.1 电磁场的基本概念2.1.2 麦克斯韦方程组2.1.3 电磁场的辐射与辐射场特性2.2 电磁波传播2.2.1 电磁波的基本特性2.2.2 电磁波在空间中的传播2.2.3 电磁波的传输线理论2.3 电磁干扰与抗干扰技术2.3.1 电磁干扰的分类与特性2.3.2 电磁兼容的基本原理2.3.3 电磁屏蔽与抗干扰技术三、电磁兼容分析与设计方法3.1 电磁兼容分析3.1.1 电磁兼容测试与测量方法3.1.2 电磁兼容仿真与建模技术3.1.3 电磁兼容问题的分析与评估3.2 电磁兼容设计3.2.1 电磁兼容设计的基本原则3.2.2 电磁兼容设计的方法与技巧3.2.3 电磁兼容设计的实践案例四、电磁兼容标准与法规4.1 国际电工委员会(IEC)电磁兼容标准4.2 国家电磁兼容标准与规范4.3 电磁兼容法规与政策五、电磁兼容实验与实践5.1 电磁兼容实验室的建设与管理5.2 电磁兼容测试与测量技术5.3 电磁兼容实践案例分析六、电磁兼容的前沿与发展趋势6.1 电磁兼容的新理论与新方法6.2 电磁兼容技术在新兴领域的应用6.3 电磁兼容的未来发展方向七、总结与展望电磁兼容作为一门重要的学科,对于保障电子设备的正常运行和互联互通具有重要意义。
本教学大纲旨在培养学生对电磁兼容的全面认识和深入理解,为他们今后从事电磁兼容相关工作奠定坚实基础。
电磁兼容培训教材(一
电磁兼容(EMC,Electromagnetic Compatibility),简单地说就是指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。
它包括三方面的含义:1)电磁环境应是给定的或者是可以预期的;2)设备、分系统或系统不应产生超过标准或者规范所规定的电磁骚扰发射的限值要求;3)设备和分系统或系统应满足标准或者规范所规定的电磁敏感性限值或抗扰度限值的要求。
也就是说在既定的环境中,电子设备不仅对外的电磁辐射要合乎规定,同时也能在符合规定的电磁辐射环境中正常工作和运行。
如何才能实现电磁兼容呢?这要从分析形成电磁干扰后果的基本要素出发。
由电磁骚扰源发射的电磁能量,经过耦合途径传输到敏感设备的过程称之为电磁干扰效应。
因此,形成电磁干扰后果必须具备电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备三个基本要素。
电磁骚扰源:任何形式的自然现象或电能装置所发射的电磁能量,能使周边环境的人或其它生物受到伤害,或使其他设备、分系统或系统发生电磁危害,导致性能降级或失效的自然现象或电能装置。
耦合途径:传输电磁骚扰的通路或媒介。
敏感设备:在受到电磁骚扰源所发射的电磁能量的作用时,会受到伤害的人或其它生物,以及会发生电磁危害,导致性能降级或失效的器件、设备、分系统或系统。
很多时候器件、设备、分系统或系统既是电磁骚扰源又是敏感设备。
实现电磁兼容,就必须从这三个方面入手,运用技术措施(抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或增加电磁敏感性电平)和组织措施(制订完整的技术标准、规范,进行电磁兼容管理)来加以解决。
电磁兼容主要研究以下五个方面:1、电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI):由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
EMI主要包括设备向空间发射的干扰(辐射干扰RE)和从电源线、互连线向电网或其他设备泻放的干扰(传导干扰CE)。
任何设备的EMI均应限制在某一个规定的极限值之内,以保障在共同的电磁环境中与其他设备保持共存状态。
电磁兼容与可编程控制器课程设计报告
电磁兼容与可编程控制器课程设计报告1. 引言本课程设计报告旨在探讨电磁兼容性在可编程控制器应用中的重要性,分析电磁干扰对PLC系统的影响,并提出相应的电磁兼容设计措施。
2. 电磁兼容性基本概念2.1 电磁干扰(EMI)电磁干扰是指电子设备在运行过程中,通过空间辐射或导线传输产生的电磁波,对其他电子设备正常工作产生影响的现象。
2.2 电磁兼容性(EMC)电磁兼容性是指在共同的电磁环境中,电子设备能够正常工作并不对其他设备产生不可接受的电磁干扰的能力。
2.3 电磁兼容设计原则电磁兼容设计原则主要包括:抑制干扰源、切断干扰途径、提高接收器的抗干扰能力。
3. 电磁干扰对PLC系统的影响3.1 电磁干扰的来源电磁干扰的来源主要包括:电子设备的电源线和信号线产生的电磁辐射,外部电磁场的干扰,设备内部元器件的工作产生的电磁干扰。
3.2 电磁干扰对PLC系统的影响电磁干扰可能导致PLC系统出现误动作、数据误写、程序损坏等问题,影响系统的稳定性和可靠性。
4. 电磁兼容设计措施为了保证PLC系统在电磁环境中的稳定性和可靠性,需要采取以下电磁兼容设计措施:4.1 抑制干扰源1. 选用低干扰的电子元器件;2. 合理布局电路,尽量减小信号走线长度;3. 采用屏蔽、滤波等手段抑制干扰源。
4.2 切断干扰途径1. 采用差分信号传输,提高信号的抗干扰能力;2. 信号线和电源线采用屏蔽电缆,减小外部电磁干扰的影响;3. 提高PLC系统的接地性能,减小地环路干扰。
4.3 提高接收器的抗干扰能力1. 选用高抗干扰能力的PLC设备;2. 采用光耦合器等隔离手段,减小电磁干扰对信号的影响;3. 增加滤波、稳压等电路,提高系统的抗干扰能力。
5. 结论电磁兼容性在可编程控制器应用中具有重要意义。
通过分析电磁干扰对PLC系统的影响,并提出相应的电磁兼容设计措施,可以有效提高PLC系统在电磁环境中的稳定性和可靠性。
本课程设计报告为电磁兼容性与可编程控制器领域的进一步研究提供了理论支持和实践指导。
电磁兼容实训报告
一、实训目的本次电磁兼容(EMC)实训旨在使学生了解电磁兼容的基本概念、测试方法和实际应用,培养学生的实际操作能力,提高学生对电磁干扰和电磁防护的认识。
通过实训,使学生掌握以下内容:1. 电磁兼容的基本概念和原理;2. 电磁干扰的来源和分类;3. 电磁兼容的测试方法和标准;4. 电磁防护措施和设计原则;5. 电磁兼容在电子产品设计中的应用。
二、实训内容1. 电磁兼容基本理论(1)电磁兼容定义:电磁兼容是指在一定的电磁环境中,电子设备或系统在正常工作或预期工作条件下,不会对其他设备或系统产生电磁干扰,同时能承受其他设备或系统产生的电磁干扰的能力。
(2)电磁干扰分类:按照干扰源和干扰形式的不同,电磁干扰可分为以下几种类型:a. 射频干扰(RFI):由无线电频率电磁场引起的干扰;b. 电源干扰(PSI):由电源系统引起的干扰;c. 工频干扰(ELI):由工频电磁场引起的干扰;d. 电快速瞬变脉冲群干扰(EFT):由电子设备开关动作引起的干扰;e. 射频瞬变干扰(SRFI):由射频信号引起的干扰。
2. 电磁兼容测试方法(1)静电放电抗扰度试验(ESD):模拟静电放电对电子设备的影响,测试设备对静电放电的抵抗能力。
(2)射频辐射抗扰度试验(RF):模拟射频电磁场对电子设备的影响,测试设备对射频电磁场的抵抗能力。
(3)电源线传导抗扰度试验(CS):模拟电源线传导干扰对电子设备的影响,测试设备对电源线传导干扰的抵抗能力。
(4)电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(EFT):模拟电快速瞬变脉冲群对电子设备的影响,测试设备对电快速瞬变脉冲群的抵抗能力。
3. 电磁防护措施和设计原则(1)屏蔽:通过屏蔽层将电磁干扰隔离,降低干扰对设备的影响。
(2)接地:将电子设备接地,使干扰电流通过接地线流入大地,降低干扰。
(3)滤波:通过滤波器对干扰信号进行滤波,降低干扰对设备的影响。
(4)隔离:通过隔离措施将干扰源与受干扰设备隔离,降低干扰。
《电磁兼容实验》指导书
《电磁兼容实验》指导书电磁兼容实验指导书一、实验目的1.掌握电磁兼容的基本概念和原理。
2.学习电磁辐射和电磁敏感性的测量方法。
3.了解并掌握电磁屏蔽的原理和方法。
二、实验仪器和材料1.信号发生器2.混频器3.高频示波器4.高频功率放大器5.高频天线6.磁场传感器7.电磁辐射测量仪8.电磁敏感性测量仪9.屏蔽箱10.实验样品三、实验内容和步骤1.实验1:电磁辐射测量方法步骤:1)将信号发生器连接到混频器,并将混频器连接到高频示波器。
2)将高频功率放大器连接到高频天线,并将高频天线放置在电磁辐射测量仪的探头附近。
3)设置信号发生器的频率和幅度,观察并记录示波器上显示的高频信号波形和幅度。
4)移动高频天线位置,重新观察并记录示波器上显示的高频信号波形和幅度。
2.实验2:电磁敏感性测量方法步骤:1)将信号发生器连接到混频器,并将混频器连接到高频示波器。
2)将高频功率放大器连接到高频天线,并将高频天线放置在电磁敏感性测量仪的探头附近。
3)设置信号发生器的频率和幅度,观察并记录示波器上显示的高频信号波形和幅度。
4)移动高频天线位置,重新观察并记录示波器上显示的高频信号波形和幅度。
3.实验3:电磁屏蔽方法步骤:1)将实验样品放入屏蔽箱中,并将屏蔽箱完全关闭。
2)将信号发生器连接到混频器,并将混频器连接到高频示波器。
3)将高频功率放大器连接到高频天线,并将高频天线放置在屏蔽箱外。
4)设置信号发生器的频率和幅度,观察并记录示波器上显示的高频信号波形和幅度。
5)打开屏蔽箱,重新观察并记录示波器上显示的高频信号波形和幅度。
四、实验注意事项1.实验过程中应保持安静,避免外界干扰。
2.实验操作时需小心谨慎,避免操作失误导致意外发生。
3.实验结束后应关好实验仪器并整理实验现场。
4.实验期间若发现设备故障或存在危险情况,应及时报告实验指导老师。
五、实验报告内容1.实验目的和原理的简单说明。
2.实验步骤的详细描述和操作记录。
3.实验结果的图表展示和数据分析。
电磁兼容课程报告.
电磁兼容工程应用课程报告电磁兼容现场测试中的干扰源辨识技术研究引言在科学发达的今天,广播、电视、通信、导航、雷达、遥测测控及计算机等迅速发展,尤其是信息、网络技术以爆炸性方式增长,电磁波利用的快速扩张,产生了不断增长的电磁污染,带来了严重的电磁干扰。
各种电磁能量通过辐射和传导的途径,以电波、电场和电流的形式,影响着敏感电子设备,严重时甚至使电子设备无法正常工作。
上述情况对电子设备及系统的正常工作构成了很大的威胁,因此加强电子产品的电磁兼容性设计,使之能在复杂的电磁环境中正常工作已成为当务之急。
电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)是设备或系统在其电磁环境中,能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
它包括电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)和电磁敏感度(Electromagnetic Susceptibility,EMS)两个方面。
电磁兼容测试是验证电子设备电磁兼容设计的合理性以及最终评价、解决电子设备电磁兼容问题的主要手段。
通过定量的测量,可以鉴别产品是否符合EMC 相关标准或者规范,找出产品在EMC方面的薄弱环节。
目前很多国家和组织都制定了相关的电磁兼容标准,只有符合相关指标要求的电子和电气产品才能进入市场。
要判断某电子产品是否存在电磁兼容性问题,就需要依据相关标准对该产品进行具体的电磁兼容测试。
在目前电磁兼容测试中,针对设备或分系统级的电磁兼容测试与评价有着较为完备的电磁兼容标准或规范体系,不仅规定了测试所使用的仪器设备的具体指标要求,同时还规范了测量方案的组成和环境要求,这是其他标准或规范中所少见的。
然而针对系统测试,目前还没有详细具体的标准或规范。
已经了解的标准有美军标MIL-E-6051D《系统电磁兼容性要求》(已等效成国军标GJB1389《系统电磁兼容性要求》),又如美军标MIL-STD-1541A《对航天系统的电磁兼容性要求》等。
电磁兼容报告
电磁兼容报告标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]目录第1章电子通信设备为什么要保证电磁兼容性1.1电磁干扰简介电磁辐射干扰是指通过电磁源空间传播到敏感设备的干扰。
这类干扰的能量是由干扰源辐射出来,通过介质(包括自由空间)以电磁波的特性和规律传播的。
构成辐射干扰源有两个条件:一个是有产生电磁干扰的波源;另一个是能把这个电磁波能量辐射出去。
电磁辐射场区一般分为近区场和远区场,电磁辐射干扰近区场表现为静电感应与电磁感应导致的干扰, 远区场则为通过辐射电磁波造成的干扰。
任一载流导体周围都产生感应电磁场并向外辐射一定强度的电磁波, 相当于一段发射天线。
处于电磁场中的任一导体则相当一段接收天线, 会感生一定电势。
导体的这种天线效应是导致电子、电气设备相互产生电磁辐射干扰的根本原因。
常见的信息辐射干扰源有发送设备、本地振荡器、非线性器件和核爆脉冲等。
随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高,电气及电子设备的数量及种类不断增加,从而导致空间电磁环境日益复杂。
在这种复杂的电磁环境下,怎样减少设备间的电磁干扰,使每个系统能正常运转,是一个迫切需要解决的问题。
这正是研究电磁兼容技术的宗旨。
目前,电磁兼容已成为电子系统或设备的技术关键,为了保证电子系统的正常工作,必须进行严格的电磁兼容性设计,在系统研制、设计、工艺、生产、试验、使用等各阶段均要采用电磁兼容技术,电磁兼容设计和管理应贯穿于从产品的研制到使用的始终。
电磁兼容 (Electromagnetic Compatibility)指的是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰能力。
电磁兼容技术是以解决实践中的电磁干扰而出现并发展起来的新兴学科。
从广义角度来讲,电磁兼容技术要研究和解决的问题是电气、电子设备及系统以及人类或动植物在一个共同的电磁环境中的安全共存问题。
它既包括电气、电子设备之间的相互干扰,也包括自然界电磁干扰(宇宙干扰、天电干扰、雷电干扰等)对电气、电子设备、人或动植物的电磁影响或电磁效应。
电磁兼容技术报告
电磁兼容技术报告一、引言电磁兼容是指各种电子设备在正常工作时不相互干扰,也不受外界电磁环境的干扰。
电磁干扰对电子设备的正常工作和通信质量有着重要影响,因此电磁兼容技术的研究和应用备受关注。
本报告将重点介绍电磁兼容技术的基本概念、原理和应用。
二、电磁兼容基本概念1.电磁辐射:电子设备在工作过程中会产生电磁辐射,即电磁波信号。
这些辐射会扩散到周围环境中,可能会对附近的其他电子设备产生干扰。
2.电磁敏感度:电子设备对外界电磁辐射的敏感程度。
敏感度高的设备容易受到干扰,从而影响设备的正常工作。
3.电磁兼容性:指电子设备在正常工作时既不干扰其他设备,也不受其他设备的干扰。
4.电磁干扰:当设备的电磁辐射使周围的其他设备产生异常行为时,称为电磁干扰。
三、电磁兼容技术原理1.屏蔽技术:通过在设备内部或外部加上屏蔽材料,阻止电磁辐射传播或外界电磁辐射的进入,减少干扰。
2.滤波技术:通过使用滤波器,选择性地通过或抑制特定频段的电磁辐射,减少干扰。
3.接地技术:合理的接地设计可以降低设备的电磁干扰,提高设备的抗干扰能力。
4.电磁兼容设计:通过电磁兼容设计,合理安排设备之间的布局和连接方式,减少干扰机会。
四、电磁兼容技术应用1.军事领域:在军事通信、雷达等设备中,电磁兼容技术的应用非常重要。
军事设备的高度敏感性和可靠性要求,对电磁干扰的抵抗能力有很大挑战。
2.汽车电子设备:随着汽车电子化的发展,汽车内部的各种电子设备相互之间的干扰也成为重要问题。
电磁兼容技术可以减少由于车载电子设备干扰引发的故障和安全隐患。
3.通信设备:移动通信设备的快速发展,对电磁兼容技术的要求提出了更高的要求。
提高通信设备的兼容性,可以更好地保证通信的质量和稳定性。
五、电磁兼容技术挑战与展望1.多频段和宽带通信对电磁兼容技术提出了更高要求,如何在不同频段和大范围的带宽内实现兼容性是一个挑战。
2.电子设备的小型化和集成化使得兼容性设计更加困难。
如何在有限的空间内有效地控制电磁干扰,是未来的技术发展方向。
《电磁兼容》课程教学大纲(本科)
《电磁兼容》课程教学大纲课程编号:08115111课程名称:电磁兼容英文名称:Electromagnetic Compatibility课程类型:专业课课程要求:选修学时/学分:32/2(讲课学时:26 实验学时:6 )适用专业:电气工程及其自动化一、课程性质与任务电容兼容课程涵盖电路、电磁场、电机学、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理、电力电子技术、电力系统及电气传动等多门课程,是电气工程及其自动化专业的专业课,使电气工程及其自动化专业的学生掌握电力电子装置、电子线路等硬件、结构及电磁兼容抑制措施的综合设计能力。
本课程在教学内容方面将多门课程进行交叉,着重基础知识、基本理论及典型案例的讲解,在实践能力方面着重培养学生的独立设计能力,使学生具备一定的设计电力电子、电子线路硬件的能力。
二、课程与其他课程的联系先修课程:《电路》、《电磁场》、《电机学》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《单片机原理》、《电力电子技术》、《电力系统》及《电气传动》等。
三、课程教学目标1.通过本课程的学习,使学生掌握电磁兼容的基本原理;熟悉电磁兼容的基本技术;了解电磁兼容的标准、强制认证要求及电磁兼容在电气、电子产品设计中的应用;学会考虑电磁辐射干扰及传导干扰的电力电子、电子线路的硬件及软件设计方法。
(支撑毕业能力要求2.1)2.在教学过程中,以实际工程问题为主线,讲解在电力电子装置及电子线路设计过程中如何考虑电磁兼容问题,重点讲述装置、线路器件的参数计算、选择方法及在电力电子装置、电子线路中作用。
使学生对电磁兼容在实际工程中的应用有独立的设计能力。
(支撑毕业能力要求3.1)3.使学生可以运用解析法及经验法对实际的复杂工程问题进行建模、分析并能够提出解决电力电子装置或电子线路电磁干扰的措施,能够制定出相应的解决方案。
(支撑毕业能力要求4.1)四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节(课外教学环节、要求、目标)无。
电磁兼容技术学习报告
电磁兼容技术学习报告本学期,我选修了电磁兼容这门课程。
学习这门课程对我的帮助非常大,现在我对所学到的知识进行一些必要的梳理,以便能为自己今后的学习工作积累一些必要的资源。
对于这门课的总体感受,我想老师教给我们的绝不仅仅是电磁兼容的内容本身,更多的是思考与解决问题的方法。
进入课程内容,首先我了解了什么是电磁兼容。
电磁兼容是指器件在工作的过程中即不干扰其它电器,同时也不被其它电器所干扰。
电磁干扰可以来自于系统的内部,也可以来自于系统的外部。
它主要由以下三个要素产生:意外的源、意外的传输途径、意外的响应。
讲到干扰,老师提到了电路板的问题。
电路板的板间是存在干扰的。
在设计板子的过程中应该考虑到这个问题。
一般板子不能太大,其频率也不能太高。
一般电路板为波长的1/10-1/20是比较合理的。
还有就是电脑一般都是有两个频率的。
这些都是与电磁干扰相关联的考虑。
电磁兼容的第一堂课,老师给我留下了很深刻的印象。
这一堂课让我真正认识到我们之前所接受的教育中缺少了对于独立思考问题能力的培养。
我们所习惯的更多是一种知识的灌输。
长期习惯了遇到了就记下来-没遇到过就不知道的模式,所以其结果就是发现读了那么多的说却解决不了实际的问题。
在课上,老师不仅教会了我很多关于电磁兼容方面的知识,而且让我明白了无论做什么事,都要有突破传统思想的勇气,因为这样能把学的知识记得更牢固,更有机会去发现解决问题的更好的方法,推动新的技术的发展。
在课程的中老师用了很长的时间来给我们解释什么是电磁兼容。
一个系统应该满足三个EMC原则不对其他系统产生干扰对其他系统的辐射不敏感不对自身产生干扰。
而电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
这里电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者队友生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象而电磁干扰是指由电磁骚扰产生的具有危害性的电磁能量或者引起的后果。
这里老师还给我们举了一个手机辐射影响音响设备的例子让我们更好地理解了电磁干扰无处不在随着社会的发展电子设备的广泛应用,电磁环境越来越复杂。
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电磁兼容工程应用课程报告电磁兼容现场测试中的干扰源辨识技术研究引言在科学发达的今天,广播、电视、通信、导航、雷达、遥测测控及计算机等迅速发展,尤其是信息、网络技术以爆炸性方式增长,电磁波利用的快速扩张,产生了不断增长的电磁污染,带来了严重的电磁干扰。
各种电磁能量通过辐射和传导的途径,以电波、电场和电流的形式,影响着敏感电子设备,严重时甚至使电子设备无法正常工作。
上述情况对电子设备及系统的正常工作构成了很大的威胁,因此加强电子产品的电磁兼容性设计,使之能在复杂的电磁环境中正常工作已成为当务之急。
电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)是设备或系统在其电磁环境中,能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
它包括电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)和电磁敏感度(Electromagnetic Susceptibility,EMS)两个方面。
电磁兼容测试是验证电子设备电磁兼容设计的合理性以及最终评价、解决电子设备电磁兼容问题的主要手段。
通过定量的测量,可以鉴别产品是否符合EMC 相关标准或者规范,找出产品在EMC方面的薄弱环节。
目前很多国家和组织都制定了相关的电磁兼容标准,只有符合相关指标要求的电子和电气产品才能进入市场。
要判断某电子产品是否存在电磁兼容性问题,就需要依据相关标准对该产品进行具体的电磁兼容测试。
在目前电磁兼容测试中,针对设备或分系统级的电磁兼容测试与评价有着较为完备的电磁兼容标准或规范体系,不仅规定了测试所使用的仪器设备的具体指标要求,同时还规范了测量方案的组成和环境要求,这是其他标准或规范中所少见的。
然而针对系统测试,目前还没有详细具体的标准或规范。
已经了解的标准有美军标MIL-E-6051D《系统电磁兼容性要求》(已等效成国军标GJB1389《系统电磁兼容性要求》),又如美军标MIL-STD-1541A《对航天系统的电磁兼容性要求》等。
在这些标准中给出了一些应该遵从的原则,但如何将这些原则用于工程,还需要一个实践的过程。
虽然许多实验证明了设备和分系统通过了规定标准的EMC 测量,那么一般情况下是能够保证它们组成的系统可以实现自兼容。
但是目前系统集成度越来越高,潜在的电磁干扰大大增加,另外复杂的电子系统往往具备多种工作模式,在设备和分系统试验时很难考虑周全;且研究了整个系统的EMC 试验数据,可以成为系统对设备和分系统EMC 指标验收的根据,有利于防止设备在EMC 设计中的过设计,浪费不必要的资源。
所以能够评估系统电磁兼容性能的最直接和有效的方法是对系统在正常工作环境下进行测试即电磁兼容现场测试。
由于现场测试面临着电磁环境的复杂性和系统组成的多样性等束缚条件,使得现场测试存在环境干扰严重、评估困难、结果不稳定、测试数据利用率低和干扰源难确定等一系列问题。
又由于良好的干扰源定位能力能够对差异信号的辨识和故障诊断提供依据,即提高干扰源的辨识能力对系统电磁兼容问题的评估以及电磁兼容故障诊断具有重要的参考意义,因此研究电磁兼容现场测试中的干扰源辨识技术具有重要的意义和工程应用价值。
国内外发展状况国外对系统测试的研究开始的较早,在20世纪60年代美军便将系统的电磁兼容性设计和测试验证作为大型系统研究的重点。
美国和西方发达国家的研究多集中于军用设备和系统,美国针对系统电磁环境效应问题制订了MIL-STD-46等标准来规范系统的电磁环境效应设计和测试。
随着民用通信设备的大量使用和外界电磁环境的日益复杂,对民用设备和系统的电磁兼容研究随之展开。
虚拟暗室技术是目前国外应用于现场测试的一种领先的电磁兼容测试方法。
虚拟暗室测试理论是由Marino Jr.和Michael A于2000 年提出的。
CASSPER 就是一种典型的虚拟暗室系统。
CASSPER 最初是为美国空军研究所定制的虚拟暗室EMI 测试系统,该系统即使在恶劣的电磁环境中,也能进行精确的电磁兼容测试,还能精确定位电磁干扰源,是一个兼具远场测试和近场定位的EMI 测试设备。
国内对电磁兼容现场测试的研究起步较晚,只有很少大学和研究所进行这方面的研究。
国内对电磁兼容的研究多集中于部件和设备的电磁兼容研究和防护研究,电磁兼容测试主要针对于设备的故障诊断测试和认证测试,对系统级的电磁兼容测试研究较少。
国内目前在系统电磁兼容研究方面有GJB1389A作为系统电磁兼容设计的主要依据,但是标准中对测试方法的规定很少。
目前在现场测试这个领域的研究成果很少,仅有一些使用CASSPER 系统进行的试验及算法分析。
陈京平、刘建平等人使用CASSPER 虚拟暗室系统做了一些试验,其中去除噪声的试验效果并不能令人满意。
程君佳、韩朝晖等人对虚拟暗室的相关算法及原理进行了分析。
国内对于设备或系统的故障诊断多是人工干预,还无法实现干扰源辨识的自动化。
模式识别是当前科学发展中的一门前沿学科,也是一门典型的交叉科学。
电磁兼容测试数据由于其单一性和随机性等特点,存在处理困难、特征不明显等问题。
将模式识别的方法应用于干扰源的辨识,能够很好的解决电磁兼容数据处理中的问题。
综上所述,电磁兼容现场测试技术的研究在国内外都属于较为崭新的研究课题。
目前国外的研究成果已经投入实用,但是还有很大的改进空间;国内目前还处于起步阶段,迫切的需要对现场测试技术进行研究和提高。
电磁兼容现场测试分析及测试方法研究随着电子信息技术的飞速发展,各种电子设备间的电磁兼容问题也日益突出,为了掌握和提高这些电子设备的电磁兼容性,最直接的方法就是对它们进行电磁兼容测试。
现场系统电磁兼容测试作为最能反映系统真实任务执行能力的电磁兼容测试起着非常重要的作用。
在电磁兼容测试中,场地对测试结果的影响非常明显。
主要原因是场地的差异,即空间直射波与地面反射波的反射影响和接收点不同,造成相互叠加的场强不一致。
早期的CISPR 标准要求电磁兼容测试应该在开阔测试场地(OATS)中进行。
开阔试验场的基本结构应是周围空旷,无反射物体,地面为平坦而导电率均匀的金属接地表面。
场地按椭圆形设计,场地长度不小于椭圆焦点之间距离的2倍,宽度不小于椭圆焦点之间距离的 1.73 倍,具体尺寸的大小一般视测试频率下限的波长而定。
实际电磁辐射干扰测试时,EUT 和接收天线分别置于椭圆场地的两个焦点位置。
考虑到开阔试验场及屏蔽暗室的建造成本和环境的限值,国内外电磁兼容标准将EUT 到接收天线的距离定为3m 和10m,俗称3m 法和10m 法。
如要满足3m 法测量,场地长度不小于6m 距离,宽度不小于5.2m 距离;如要满足10m 法测量,场地长度不小于20m 距离,宽度不小于17.3m 距离。
开阔试验场的要求也给其使用带来了很大的局限性,主要表现在开阔测试场地是一种成本很高的测试场地,很难寻觅,一般在远离城市的农村或山区才能找到合适的场地,因此交通大都不便,测试设备和样机在运输途中易遭破坏。
其次,当用开阔测试场地进行辐射敏感度试验时,由于需要建立人为的电磁场,可能会干扰周围其他设备的正常工作,妨碍通信或广播电台,影响频谱划分,而且采用开阔测试场地进行试验往往受到气候等天气条件的限制。
电波暗室的出现,为电磁兼容试验提供了一个无外界干扰、无向外泄漏、无反射回波的电磁波自由传播空间,不仅能替代开阔场的大量试验内容,而且更大程度地完善和弥补了开阔场试验的不足,因此得到了广泛的应用。
标准测试在针对部件级或者设备级的电磁兼容测试方面具有无可比拟的优势,但是在反映任务系统的系统性能方面却有一定的局限性。
主要体现在:1) 标准实验室的测试是针对单个设备的测试,无法体现上装环境下成组设备工作时的成组特性。
2) 标准实验室内的测试由于空间及连接限制,无法体现设备的实际工作模式。
3) 标准实验室中电源采用LISN 供电,LISN 的阻抗为50 欧姆标准阻抗,能够与设备实现较好的阻抗匹配,无法体现上装环境下设备实际的阻抗特性。
综上所述,标准实验室测试特点表明标准实验室环境下的测试是一种理想条件下的测试,能够反映单个设备的电磁兼容性能,但是无法反映上装系统的实际电磁兼容性能。
目前实验室标准测试还无法满足系统上装条件下的电磁兼容测试要求。
所以需要开展基于任务剖面的电磁兼容系统现场测试研究,为大型复杂系统的电磁兼容分析、设计和整改提供支持。
现场测试由测试方法、测试数据处理技术和后期整改组成。
测试方法包括微弱信号的测试方法和近场抗饱和测试方法。
测试数据处理包括数据预处理技术和干扰源辨识技术。
现场测试的方案如下图。
图1 现场测试整体方案在现场测试时,经常会遇到大信号的测量。
这时需要兼顾大小信号的测量又需要防止仪器的饱和,建议选用尽可能小的内置衰减器的衰减量而使用外置带通/带阻滤波器,滤波器的损耗可在自动测试软件中补偿。
以下方法能提高频谱仪测量微小信号的能力:1)减小频谱仪分辨率带宽;2)减小射频衰减器的衰减3)减小频谱仪视频带宽4)使用前置放大器在测试过程中可以使用衰减器防止接收到大功率的信号使得频谱仪混频器饱和,给测试带来误差。
但是使用了宽带的衰减器引起的问题是:衰减器不仅将大信号进行了衰减,小信号也被衰减以至于小信号可能被噪声淹没。
为了解决该问题,在测试过程中使用中心频率可调的带通或带阻滤波器,该滤波器的功能就是实现EMC 接收机的前端预选器的功能,使用该滤波器可以防止大功率信号进入频谱仪,只要在测试过程中将带阻滤波器的中心频率调节到电台的发射频率即可。
近场抗饱和测试的测试示意图如图 2 所示。
测试中的接收端使用了带通/带阻滤波器和宽带衰减器。
在进行宽带测试时使用宽带衰减器;在进行电台基波特性测试时使用带阻滤波器;在进行电台谐波测试时使用带通滤波器。
图2 抗饱和辐射发射特性测试示意图干扰源辨识方案设计随着现代通信电子科学技术的高速发展和广泛应用,电子通信系统正在向集成化、多任务化、微型化发展。
各种各样的电子设备或系统以及其他的电子、电气设备越来越密集导致的系统内电磁环境及其复杂,高密度、宽频谱的电磁信号充满整个空间,使电子通信系统受到了严重的考验,电磁兼容性问题日益突出。
以车载通信系统举例来说,由于车辆的车内、车顶空间都非常狭小,在这样狭小的空间内安装了多部不同频带及功能的电台、计算机、数字化车通等各种数字化设备,存在着多种导致系统电磁兼容(EMC)性能恶化的因素。
如何解决在复杂的大型电子通信系统中电磁兼容问题是目前业界的研究重点和难点。
模式识别(pattern recognition)是当前科学发展中的一门前沿科学,也是一门典型的交叉科学,它的发展与人工智能、计算机科学、传感技术、信息论、语言学等科学的研究水平息息相关,相辅相成。