《电磁兼容设计技术》PPT课件

D
A I
近场区内（ D〈 /2 ）: H = IA / (4D3)
(2D2)
V/m
远场区内（D 〉/2） :
H = IA / ( 2D)
( 2D)
V/m
A/m E = Z0IA /
A/m E = Z0 IA /
19
I
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导线的辐射
D
近场区内:
V/m 远场区内:
V/m
H = I L / (4D2)
6
消除干扰的措施与结果
共模滤波电容
滤波的软件仿真结果
滤波的测试结果
7
实践电磁兼容技术
课程特点： 注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂
公式 内容实用，立竿见影 培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析
方法、问题解决能力等）
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课程内容
• 电磁兼容要求（标准）与试验方法 • 地线造成的干扰问题与解决方法 • 电磁屏蔽与搭接 • 电磁干扰滤波技术 • 电缆设计 • 线路板设计
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常见等效偶极(单极)天线
VG PCB
接地线 机箱
子板 电缆
主板
PCB电缆
笔记本 没接地的散热片
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常见环天线
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用天线的概念处理问题
1 用天线的概念看待设备中的导体,发现隐 蔽的天线 2 尽量消除这些具有天线性能的结构 3 不能消除时，控制天线的辐射 • 减小环天线的面积 • 减小两个导体之间的射频电压
A/m
E = Z0I L / (8 2 D3)
H = I L / (2 D)
A/m
E = Z0 I L / (2 D)
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波阻抗的概念
波 阻 抗
E/H
377
ZW = Z0（/2D)
I
L ZW = Z0 = 377
ZW = Z0（2D/） / 2
A I
到观测点距离 r
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寄生天线
偶极天线：只要两个体之间存在电位差，就 构成了偶极天线。 环天线：只要存在电流环路，就形成了一个 环天线。
为什么要掌握电磁兼容技术
因为： • 电子电路日益复杂，调试越来越难 • 电磁兼容标准强制实施 • 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短
1
为什么要“调”电路
信号畸变
不能达到预期的功能
信号本身失真 • 反射 • 损耗
信号完整性
串扰
外界干扰 （辐射、传导）
地线、电源 噪声
电磁兼容设计
2
电磁兼容设计是必须的
电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA 场强：用1V/m、1V/m 为参考，则：dBV/m、dBV/m 等， 功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，
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“分贝”仅表示相对概念
1 0.1
99
1 10
99
SE = 20lg(100/1.1) 40dB
SE = ?
VS
ZL
VN
VN = VS[ZL/(ZC+ZL)]
13
电感耦合
I1
VN
14
公共阻抗耦合
数字 电路
模拟 电路
VN
15
传导性干扰
模拟电路
数字电路
16
天线
接收天线： 将天线上的电磁波变成端口 上的电压
辐射天线： 将端口上的电压变成电磁波
V
V
17
基本天线结构
环天线 天线
偶极天线
V
V
单极
V
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环天线产生的辐射
t
时域非周期信号
付立叶变换
连续频谱
31
脉冲信号的频谱
V(f) = 2Ad
tr
d
Sin(fd) fd
A
Sin(ftr) ftr
(V/MHz)
tr、d 的单位s，f的单位MHz，A的单位V
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脉冲频谱的化简
V(f) = 2Ad
Sin(fd) fd
• 仅考虑最大值，sinX = 1 • 不考虑相位，仅考虑绝对值 • 当X趋于0时，sinX/X = 1
A
d
tr
T
(d+tr)
Cn = 2A T
Sin[n(d+tr)/T] n(d+tr)/T
Sin(ntr/T) ntr/T
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脉冲信号的频谱包络线
dBV 20lg (2Ad/T) -20dB/dec
1/d
-40dB/dec
1/tr
lg (f)
36
上升沿越陡高频越丰富
37
扩谱时钟
38
扩频时钟的效果
39
频谱分析仪
幅度
分辨带宽
扫描速率 （时间）
频率范围
频率
40
第二章 地线干扰与接地技术
• 为什么要地线 • 地环路问题与解决方法 • 公共阻抗耦合问题与解决方法 • 各种接地方法
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安全地
220V
0V
+++++
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信号地
• 电路工程师：地线是电位参考点 • EMC工程师：地线是信号电流流回信号源的低阻抗路径
如果把绿色辐射体去掉，屏蔽体的屏蔽效能是多少？
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频域分析
处理电磁干扰的问题必须熟悉频域分析：
• 电磁兼容标准中大部分指标都是在频域中表示的 • 对电磁干扰的各种措施都与频率有关 • 通过频率特征容易查找干扰源
29
频域中表示的辐射发射限值
30
时域 — 频域变换
t
时域周期信号
付立叶级数
f
离散的谱线
9
通过学习本课程要达到：
• 对电磁兼容技术有全面的了解 • 掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 • 在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 • 使产品顺利通过电磁兼容试验 • 具备进一步学习的能力
10
第一章
预备知识与基本概念
11
电路之间的干扰
模拟电路
信号处理
电源
控制电路
（处理器）
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电容耦合
电场
容抗： ZC = 1/jC
25
分贝(dB) 的概念
分贝的定义：分贝数 ＝
P2 P1
10lg
P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：
电压增益的分贝数 ＝ 20lg
V2 V1
电流增益的分贝数 ＝ 20lg
I2
I1
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用分贝表示的物理量
电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V = 0dBV） 则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，
产品
电路图
3
设备之间的干扰也不容忽视
数字脉冲电路
数 字 视 频 设 备
220AC
开关电源
4
怎样对付这些干扰问题
屏蔽 接地 滤波
选什么材料 屏蔽体怎样接地 屏蔽效能取决于什么因素
地线与干扰有什么关系 应该怎样设计地线
为什么滤波并不有效 怎样实现有效的滤波
5
一个干扰的例子
RS105，脉冲电磁场试验
Sin(ftr) ftr f很小
f较小
(V/MHz)
V(f) = 2Ad
2A
V(f) = f
f较大
V(f) =
2A
2f2tr
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脉冲频谱的包络线（对数坐标）
dBV/MHz 20lg (2Ad)
20lg(2A/) – 20lgf
1/d
20lg(2A/2tr) – 40lgf
1/tr
lg (f)
34
周期性脉冲信号的频谱
43
地线引发干扰问题的原因
V=IR
电流走最小 阻抗路径
地线电压
我们并不知道地 电流的确切路径
地线是等 电位的假 设不成立
地电流失 去控制
44
地线电位示意图