电磁兼容测试技术分析

电磁兼容测试技术分析

摘要；阐述了电磁兼容涉及的领域及测试的重要性。以一些测量标准为依据，

详细讨论了电磁兼容测试的测量仪器设备、测试场地；环境电平、辐射和电源端

传导干扰电压!电流等物理量的直接测试方法；还讨论了电磁兼容的替代测试方法及自动测量方法。最后说明了我国电磁兼容试验技术的现状和发展情况。

关键词；电磁兼容；测试技术

城市人口的迅速增长及人们在生产生活中使用的电气及电子设备的数量与日

俱增,汽车、通信、计算机与电子、电气设备大量进人家庭,空间人为电磁能量急

剧增长,电磁环境日益恶化。在这种复杂的电磁环境中,如何减少相互间的电磁干扰,使各种设备正常运转,是一个巫待解决的问题;另一方面,如何降低恶劣的电磁环

境对人体及生态产生的不良影响,也是一个不容忽视的问题。世界各国都十分重视

愈来愈复杂的电磁环境及其广泛的影响,从而促使环境电磁学及电磁兼容技术成为

迅速发展的学科领域。

1.电磁兼容的基本概念和设计原则

电磁兼容性, 简称”EMC”, 是英文”Electro-magnetic compatibility”的缩写, 基本含

义是, 能保证设备 ( 包括系统和分系统)在共同的电磁环境中执行各自功能的共存

状态而互不干扰。造成设备性能降级或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素:首

先是有一个电磁发射源, 其次是有对电磁干扰敏感的设备;第三要存在一条电磁干

扰的耦合通路,把能量从电磁发射源传递到对干扰敏感的设备。

因此, 对于一个设备( 假如设备是一个分系统)来说, 基本的电磁兼容设计原则是:

①使设备对外的电磁干扰减小到最低限度,不影响其他系统工作。

②将设备的抗干扰能力提高到最大程度。

③切断设备和其他系统的电磁耦合通路。本着这三个设计原则, 就可以使设

备的电磁兼容性满足要求。

2.测量仪器设备和测试场地

（1）测量仪器

在测试仪器方面，以频谱分析仪为核心的自动检测系统，可以快捷、准确地

提供EMC有关参数。新型的EMC扫描仪与频谱仪相结合，实现了电磁辐射的可

视化。可对系统的单个元器件、PCB板、整机与电缆等进行全方位的三维测试，

显示真实的电磁辐射状况。

采用带有准峰值和平均值检波器的干扰接收机，其性能应符合CISPRl6-1或对

应国标GB/T6113.1(《无线电干扰和抗扰度测量设备规范》)的要求。在传导干扰

测量时，干扰接收机的频率范围为10 kHz～30 MHz；在辐射干扰测量时，干扰接

收机的频率范围为30～1000MHz。

（2）线性阻抗稳定网络

线性阻抗稳定网络(LISN：line impedancestabilization network)又称为人工电源

网络。在做电源端传导干扰电压/电流测试时，应采用阻抗为50Ω/50μH的LISN(V

型网络)，其特性应符合CISPRl6-1和GB/T 6113.1的要求。联接LISN有两个作用：其一，对EUT(equipment under test待检设备)的电源输入端口，在高频谐波时提

供一个标准线性阻抗，这样当连接到同一电源的其它设备发生变化时，不会影响EUT输入的电源阻抗；其二，LISN可以滤去来自电网电源的EMI，给开关电源提

供一个“干净”的电网交流电源，不会影响对EUT本身传导干扰的测量结果。

（3）测试场地

作为EMC测试的实验室大体有两种类型：一种是经过EMC权威机构审定和

质量体系认证，而且具有法定测试资格的综合性设计与测试实验室或检测中心。

另一种类型就是根据本单位的实际需要和经费情况而建立的具有一定测试功能的EMC实验室。

用开阔场测量辐射干扰时，10 kHz～1 000 MHz频段的辐射测试场地应该是一

个空旷、平坦的场地，在其边界范围内无架空线，附近无反射结构物(如钢筋水泥

建筑和高大树木等)，而且具有足够大的尺寸，使天线、试品和反射结构物之间能

充分分开。满足标准的辐射测试场地应该是一个由长轴等于两倍焦距(F)、短轴等

于√3倍焦距的椭圆所包围的场地。试验时，EUT和测量天线将分别处在两个焦点上。

为了获得稳定的电波传输特性，必须有一个固定的、相当大的反射地面(或称

接地平板)。反射面用金属材料制成，如钢板(包括镀锌钢板)和金属丝网等。板与

板之间要用电焊连接，无大的漏缝或孔洞。金属网孔径的最大尺寸必须小于波长

的1/10(对1 000 MHz，孔径应小于3 cm)。另外，场地表面必须平整，同时要考

虑排水设施。

传导干扰电压/电流的测试可以在辐射试验场地内进行，也可以在屏蔽室内进行。

3. 电磁兼容设计

电磁兼容设计理论在很多书中已全面、系统地论述过了, 这里不再细述。下面

结合具体情况, 介绍一下在实际中行之有效的电磁兼容设计方法。

（1）安装电源滤波器

安装电源滤波器,这是任何一个设备或系统满足电磁兼容要求的一个最基本的

方法。当设备在干扰的作用下发生误动作时,人们往往将注意力集中在屏蔽、接地

等其他措施上,然而效果总是不理想,可以说,这些措施是必不可少的,但不是从根本

上解决问题,实际上,在电源上,叠加着各种各样的干扰电压,既有mV级的连续干扰,

也有数百伏甚至上千伏的瞬态干扰,这些干扰会对电网中的设备产生不同程度上的、根本性的影响。因此,安装电源滤波器是非常重要的。

电源滤波器是一种低通滤波器,它允许直流或50Hz工作电流通过,而不允许频

率较高的工作电流通过。它的作用是双向的,既能防止电网上的干扰进入设备,使

设备满足传导敏感度的要求,又能防止设备内的电磁干扰通过电源线传到电网上,

使设备满足传导发射的要求;它的作用也是全面的,除了上述所说的使设备能够满

足电磁兼容标准中对传导敏感度和传导发射的要求,实际上,它对抑制设备产生较

强的辐射干扰也很重要,这个作用,在电磁兼容的测试现场,我们可以非常直观地看到,在测试设备的”传导发射”这项时,如果不加电源滤波器,我们可以看到设备”传导

发射”的曲线远远在标准限制值曲线之上,安装电源滤波器后,则”传导发射”的曲线

的大部分落在了标准限制值曲线之下,如果对电源滤波器精心选型,对安装位置精

心调整,则效果会更佳。

选择电源滤波器, 要考虑它的额定电压、电流 , 能适应的温度范围, 插入损耗,

体积大小。

④ 电源滤波器分为交流和直流两种,交流滤波器可以用在交流、直流任何场合,但用在直流的场合,会造成成本和体积不必要的浪费;直流滤波器,则只能用在直

流的场合中。另外,当工作电流超过滤波器的额定工作电流时,不但会造成滤波器

过热,同时会造成滤波器中的电感磁芯发生饱和现象,导致低频滤波性能降低。因