电磁兼容原理有关问题

1、什么是电磁干扰？什么是电磁干扰效应？什么是电磁干扰形成的三要素？答：（1）任何可能引起装置、设备或者系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象，有这种电磁现象引起设备、传输通道或者系统性能的下降称为电磁干扰。

（2）由干扰源发出的电磁能，经某种传播途径传输至敏感设备，敏感设备又对此表现某种形式的“响应”，并产生干扰的“效果”，这种作用过程和结果称为电磁干扰效应。

（3）电磁干扰形成的三要素：电磁干扰源，对该干扰敏感的设备，将电磁干扰源传输到敏感设备的媒介（传输通道或者耦合途径）。

2、什么是电磁兼容性？它和抗干扰有何区别？
答：（1）电磁兼容性：设备或系统在电磁环境中能正常工作并且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。

（2）抗干扰是指设备或者系统抵抗电磁干扰的能力电磁发射控制设备和系统发射的电磁能量的控制。

3、什么是实施电磁兼容性的“问题解决法”？什么是“规范法”？什么是“系统法”？
答：（1）“问题解决法”：先进行系统的设计和制造，出现了电磁干扰问题再逐一解决。

（2）“规范法”：按照电磁兼容的标准和规范进行系统或者设备的设计和制造。

（3）“系统法”：先对系统或者设备的设计方案进行电磁兼容性的分析和预测，并贯穿于设计、试制和制造的全过程，并不断地解决可能出现的电磁干扰问题。

4、实施电子、电气设备的电磁兼容性，通常经过哪几个步骤？
答：（1）首先根据设备或者系统明确实施电磁兼容的技术措施：问题解决法、规范法和系统法；
（2）确定该系统或设备所面临的电磁环境，例如欲屏蔽的电磁干扰源是什么，它属于哪种类型，是高阻抗电场、低阻抗磁场还是平面波等等；
（3）确定最易接受干扰的电路敏感度，以明确对这个系统所采取电磁兼容措施的要求；
（4）进行该设备的屏蔽体的结构设计和工艺设计。

5、电磁兼容性标准的主要内容以及特点是什么？
答：电磁兼容标准可分为：基础标准、通用标准、产品类标准和专用产品标准（1）基础标注：表述了EMC现象、规定了EMC测试方法、设备，定义了等级和性能判据，该标准不涉及具体产品。

（2）通用标准：按照设备使用环境划分的，当产品没有特定的产品类标准可以遵循是，使用通用标准来进行EMC测试。

（3）产品类标准：针对某种产品系列的EMC测试标准，往往引用基础标准，但是根据产品的特殊性提出更详尽的规定。

（4）专用产品标准：通常不单独形成电磁兼容标准，而是已专门条款包含在产品的通用技术条件中。

6、传导干扰在低频和高频传输时有何特点？处理方法有何不同？
答：传导干扰在低频传输时干扰主要是以差模形式存在，在高频传输时主要是以共模形式存在。

因此处理方法也不同，对于低频时的差模形式减少干扰的方法是：信号线和电源线上串联差模扼流圈、并联电容或者用电容或电感组成低通滤波器，对于减小高频时的共模干扰方法是在信号线或者电源线中串联共模扼流圈，
在地线和导线之间并联电容器组成LC 滤波器进行铝箔，滤除共模噪声。

7、基本辐射干扰源主要有几类？
答：可分为两类：电偶极子——电流元；磁偶极子——小电流回路。

8、电偶极子辐射干扰源近场区的特点：
答：电偶极子( Il )辐射，场的电尺寸及场区划分：a 、近场区：kr << 1 b 、中场区:kr ～1，c 、远场区（辐射区）kr >> 1
近区场（感应场）
电场～1/r 3, 磁场～1/r 2 ； 电场～1/f , 磁场与f 无关； 电场与磁场存在π/2的相位差；能量相互转换、振荡，不会向外传输。

感应场又称为似稳场。

9、磁偶极子辐射干扰源近场区的特点有哪些？ 磁偶极子( IS )辐射
感应场的特点： 电场～1/r 2 , 磁场～1/r 3；电场～f , 磁场与f 无关；电场与磁场存在π/2的相位差；能量相互转换、振荡，不会向外传输。

感应场又称为似稳场。

o x y
z Il E r E θ
H φ o x y z IS H r H θ E φ 22322322160cos []e ()()130sin []e ()()1sin []e 4()jkr r jkr jkr j E Ilk θkr kr j j E Ilk kr kr kr Ilk j H kr kr θφθθπ---⎧=-⎪⎪⎪⎪=+-⎨⎪⎪=+⎪⎪⎩22322322160cos []e ()()130sin []e ()()1sin []e 4()jkr r jkr jkr j E
Ilk θkr kr j j E Ilk kr kr kr Ilk j H kr kr θφθθπ---⎧=-⎪⎪⎪⎪=+-⎨⎪⎪=+⎪⎪⎩
33260cos 30sin sin 4r Il E j θkr Il E j kr Il H r θφθθπ⎧=-⎪⎪⎪=-⎨⎪⎪=⎪⎩32
3323321cos []e 2()()11sin []e 4()()130sin []e ()jkr r jkr jkr ISk j H θkr kr ISk j H kr kr kr j E j ISk kr kr θφπθπθ---⎧=+⎪⎪⎪⎪=-++⎨⎪⎪=-+⎪⎪⎩332cos 2sin 430sin r IS H θ
r IS H r kIS E j r θφπθπθ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=-⎪⎩
10、试阐述电磁敏感度的概念。

它与接收器的带宽和噪声电压关系如何？ 答：电磁敏感度：敏感设备对电磁骚扰所呈现的不希望有的响应程度： 模拟电路的敏感度指数：()U U
k S f B N =
相参信号： 10
0.8104U U B B B S N RFKTB RF
===⨯19810log 10log()dB B RF =+- 非相参信号：
119810log()dB 4U U B S RF N RFKT
===- 数字电路的敏感度指数：
11、抑制电磁干扰的三大技术是什么？是分别简要说明之。

答：（1）屏蔽技术：用导电或者导磁材料制成的屏蔽体将电磁干扰能量限制在一定范围内，一方面可以限制内部能量泄露出内部区域，另外还可防止外来的能量进入某一区域
（2）滤波技术：在一定的通频带内，滤波器的衰减很小，能量容易地通过。

在此通频带之外则衰减很大，抑制了能量的传输
（3）接地技术：在系统的选定点与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。

接地有两种含义，一是接大地，以地球电位为基准，并以大地作为零电位，提供放电通路；二是系统基准“地”指的是电路、设备或系统与“地”所建立的低阻通路。

12、接地的目的是什么？有哪几种主要的接地方式？如何选择接地方式？
答：（1）接地的目的：一是接大地，以地球电位为基准，并以大地作为零电位，提供放电通路；二是系统基准“地”指的是电路、设备或系统与“地”所建立的低阻通路。

（2）安全接地：设备安全（为了设备安全）、接零保护（动力电气设备，除了外壳接地外，还应与电网零线连接）和防雷接地（把可能收到雷击的物体和大地连接以便提供泄放大电流的通路）；信号接地：单点接地（低频电路）、多点接地（高频电路）、混合接地（较复杂的系统电路按照系统中电路各自的特点对不同的电路采取不同的接地方式）和悬浮接地（设备地线系统在电气上和大地相绝缘）。

13、简要叙述电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽的基本原理？
答：电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽（利用良好接地的金属导体制作）；
磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导磁率材料构成低磁阻通路）；
电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减来隔离电磁场的耦合）；
14、屏蔽性能是如何定义的？怎么计算电磁屏蔽的屏蔽效能？
答：屏蔽性能：屏蔽体的性质的定量评价。

定义如下：
d d B S N =d log 20log 20N B -=
电屏蔽效能：01E SE E =或者01
(dB)20log E SE E =； 磁屏蔽效能：01H SE H =或者01(dB)20log H SE H =。

E 0、H 0 —— 未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；
E 1、H 1—— 加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；
15、电磁干扰滤波器（EMI ）有哪些特点？
答：① 工作在阻抗失配的条件下；（干扰源的频率阻抗特性变化范围很宽）；
② 可能出现饱和效应；（干扰源的电平变化幅度大）；
③ 高频特性非常复杂；（干扰源的频带范围很宽）；
④ 应具有较高的可靠性；（干扰源工作频率范围宽，具有较大的脉冲电流、电压）。

16、简述反射型滤波器和吸收型滤波器的基本工作原理。

答：（1）反射型滤波器：由电感器和电容器组成，利用反射或旁路，使得干扰信号不能通过。

（2）吸收型滤波器：利用有耗元件构成，将信号中不需要的频率分量的能量消耗在滤波器中。

17、简述截止波导式通风孔的工作原理？
答：电磁波频率远低于波导的最低截止频率，因而产生很大的衰减。

截止频率：（a 、D 、W 、l 的单位为：cm ）矩形波导：f c10 = 15×10 9/ a （Hz ） 圆形波导：f c11 =17.6×10 9/ D （Hz ）六角波导：f c10 =15×10 9/ W （Hz ） 屏蔽效能
9220lg e 20lg e 8.691.823101(/)dB l c c SE l l
lf f f ααα-====⨯-
当 f << f c 时：设计要求：l ≥3a 、l ≥3D 、l ≥3W fc = （5～10）f
矩形波导：27.3dB l SE a ≈ ，圆形波导：32.0dB l SE D
≈，六角波导：27.3dB l SE W
≈。

18、什么是地回路干扰？主要有哪些抑制地回路干扰的措施？
答：（1）地回路干扰是由地回路中的共模干扰电压在受害回路输入端引起的干扰电压。

a l
l
l D W 2(2/)1(/)c c c f f f απ=-
地回路干扰的来源: 共地阻抗的共模干扰；场对导线的共模干扰。

（2）地回路干扰抑制技术：在信号回路中使用隔离变压器，在信号回路中使用中和变压器（共模扼流圈），在信号线上使用磁环，在数据线路中使用光电耦合器或光纤，使用差分放大器。

19、什么是搭接，试分析不良搭接对电路的危害。

答：搭接：两个金属物体之间的结构连接。

目的：为电流提供一个电气上连续的结构面和低阻抗通路。

良好搭接的作用： 减小设备间的电位差；减小接地阻抗、降低接地公共阻抗干扰和地回路干扰：实现屏蔽、滤波和接地技术的设计目的；防止雷电放电的危害、保护设备等的安全；避免静电放电。

不良搭接的影响：搭接阻抗
若1B B L R j L R j C
ωω+>+影响滤波效果 20、电磁兼容性设计有哪些主要参数？
答：敏感度阈值，敏感度门限电平值，电磁干扰值，电磁发射限值，失效干扰电平，电磁兼容安全系数，费效比。

21、什么是发射机的基本辐射和非基本辐射？
答：基本辐射是指发射机的基波辐射，非基本辐射是指谐波辐射和寄生辐射。

22、什么是天线的有意辐射区与无意辐射区？
答：有意辐射区：天线辐射方向图中的主瓣部分
无意辐射区：天线辐射方向图中除主瓣外的其余部分
23、试阐述电磁兼容性设计中的确定法和概率法。

答：电磁兼容性设计的确定法：用确定数量和函数来描述电磁兼容性。

概率法：在一定范围内干扰存在的概率来描述电磁兼容性。

24、阐述电磁干扰预测的重要性。

答：（1）在已知设备或系统电气特性（如干扰源特性、敏感器特性）参数的情况下，预测设备或系统的电磁兼容性。

（2）当修改某个设备或者系统的特性参数（如工作频段、安装方位等）时，分析电磁干扰的变化。

L B
R B 搭接的高频等效电路
C B
不良搭接的影响 干扰
源 敏感 设备 L R B
C L B
C
（3）对各种防护设计进行计算、评估； （4）制定干扰限值和敏感度规范；
(5)全面评价系统的电磁兼容性性能。

25、什么是干扰余量？它与安全余量有何不同？
答：干扰余量（IM ）I M =P L -P S 其中P L 为干扰电平，P S 敏感度门限电平。

它包括基波干扰余量、发射机干扰余量、接收机干扰余量和乱真干扰余量。

而安全余量是衡量设备或系统所具有的电磁兼容性宽裕程度M ＝P S －P I M （dB ）—— 安全系数
P S （dB ）—— 设备或系统的敏感门限值电平
P I （dB ）—— 设备或系统实际接收的干扰电平
26、简述进行电磁干扰预测的基本步骤。

答：a ．确定主要干扰源（发射机）、敏感设备（接收机）和传播途径，建立干扰分析的数学模型；
b ．选择一个敏感体；
c ．选择一个干扰源；
d ．计算该干扰源通过所有可能的传播途径传输到敏感体的干扰功率；
e ． 对每个干扰源重复步骤d ；
f ． 对每个敏感体重复步骤c 、d 、e ；
g ．根据计算结果进行设计方案修改，并重新进行分析预测，直到达到电磁兼容性设计要求。

27、如何理解系统间第一、第二干扰预测方程。

答：（1）估计发射机对周围接收机的干扰效应。

将有效干扰功率值与敏感门限值相比较来确定
(,,,)(,,,)(,)I S IM f t d p P f t d p P f t =-
(,)(,,)(,,,)t t t t t P f t G f t p L f t d p =+-+(,,)(,)(,,)r t S r t r G f t p P f t CF B B f -+∆ 式中：
Pt — 发射频率 ft 上的发射功率（dBm ）；
Gt — 发射天线在频率 ft 上的增益（dB ）；
L — 收发天线间在频率 ft 时的传输损耗（dB ）；
Gr — 接收天线在频率 fr 上的增益（dB ）；
PS — 接收机在频率 fr 的敏感度门限（dBm ）；
CF (Bt , Br , ∆f ) — 带宽( Bt 、Br )及频率间隔∆f 时的修正因子（dB ）。

（2）确定接收机对发射机干扰信号的影响。

信号—噪声比：S/N —无电磁干扰时的功能设计控制参数
干扰—噪声比：I/N — 对电磁干扰性能的描述
信号—噪声加干扰之比：S/(I+N)
—全面质量性能的量度标准 关系式 1
S S N I N I N =++ 28什么是基波干扰余量、发射机干扰余量、接收机干扰余量和乱真干扰余量？ 答：a ．基波干扰余量（FIM ）发射机基波发射与接收机基波响应；
b ．发射机干扰余量（TIM ）发射机基波发射与接收机乱真响应；
c ．接收机干扰余量（RIM ）发射机乱真发射与接收机基波响应；
d ．乱真干扰余量（SIM ）发射机乱真发射与接收机乱真响应。

29、简述干扰预测的多级预测筛选的步骤和方法。

答
：
30、简述电磁兼容性测试在实施电磁兼容性过程中的重要作用。

答：电磁兼容性测试是为了检验电子设备的电磁兼容设计的合理性和评价电子设备的电磁兼容性。

验证电子电机设备电磁兼容性设计是否良好，所以就必须在研发之整个过程中，对各种电磁干扰源的发射杂讯、传输特性以及受干扰设备能否负荷耐受性进行测试，验证设备是否符合相关的电磁兼容性指标和规范。

找出设备设计以及生产过程中，在电磁兼容性方面的盲点。

在客户安装和使用设备是提供了既真实又有效的数据，故电磁兼容性测试时电磁兼容性设计所不可或缺的重要环节。

31、电磁兼容性测试使用的天线有什么特点？有哪几种常用的天线形势？
答：（1）特点：广泛使用宽带天线；天线增益低、方向性弱；工作在近场区，测试结果对距离很敏感；场强测量动态范围宽，应根据测量对象选用天线类型测试频率范围宽，使用的天线类型多。

（2）杆状天线、环状天线、对称振子天线、双锥天线、对数周期天线、螺旋天线、喇叭天线
32、在进行电磁兼容性测试时，为什么要接入电源阻抗稳定网络？
答：用于设备电源线上的EMC 测量。

将被测设备与电网上的高频干扰隔离在射频范围内响被测设备提供一个稳定的阻抗（50Ω）
33、电磁干扰测量接收机具有哪些特点？
答：测量接收机的技术要求：幅度精度：±2dB ；检波器：峰值、准峰值和平均值检波器；输入阻抗：50Ω；灵敏度：优于-30 dB μV （典型值）。

（1） 防止输入端过载引起系统线性的改变，使测量值失真；重者会损坏仪器，快筛选预测
幅度剔除预测 频率间隔、带宽修
正预测
性能分析预测
S/N 或S/(I+N)
选择下一对
发射— 响应对
频率? IM>0
IM>0 IM>0
最后一对 发射—响应对 是
是
是 是
否 否 否 否 否 多级快速预测分析流程图 剔除 剔除 剔除 剔除 开始
结束
详细分析预测（距
离、时间、方向） 分析对工作性能的影响
烧毁混频器或衰减器；接上外衰减器，以保护接收机的输入端。

（2）选用合适的检波方式：连续波干扰：在无调制的情况下，用峰值、有效值和平均值检波器均可检测出来，且测量的幅度相同；对于脉冲干扰信号：采用准峰值检波器最为合适（峰值检波可以很好地反映脉冲的最大值，但反映不出脉冲重复频率的变化。

）随机干扰：通常采用有效值和平均值检波器测量。