电磁兼容第1-7章详解

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PdB 10 lg P2 P 1
如基准参考量 P1 为1W,此时是以带有功率量纲的分贝dBW表示。
PW PdBW 10 lg 10 lg PW 1W P PdBmW 10 lg mW 1m W
其中PW是实际测量值 0dBW=-30dBW
计算机工作原理 电磁兼容
测量单位及换算关系
分贝瓦PdBW 10 lg( PW ) 分贝毫瓦PdBmW 10 lg( PW ) 30 分贝微瓦PdBW 10 lg( PW ) 60
电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低, 或者对有生命物质或无生命物质产生损害作用的电磁现象。
电磁骚扰强调任何可能的电磁危害现象,而电磁干扰强调 这种电磁危害现象产生的结果。
计算机应用 电磁兼容
电磁干扰三要素
骚扰源 传输途径 敏感设备
空间辐射的电磁波
EUT
导线传导的电压电流
EUT
计算机工作原理 电磁兼容
电磁兼容设计前,还必须分析传输电磁骚扰的通 路或媒介,即耦合途径。 各种骚扰源与敏感设备间的耦合途径有传导、感应、 辐射,以及它们的组合。
传导耦合; 感应耦合; 辐射耦合。
传导耦合
传导是骚扰源与敏感设备之间的主要骚扰耦合途径 之一。传导骚扰可以通过电源线、信号线、互连线、接 地导体等进行耦合。
在音频和低频时,由于电源线、接地导体、电缆的屏 蔽层等呈现低阻抗,故电流注入这些导体时易于传播。 当噪声传导到其他敏感电路时,就可能产生骚扰作用; 在高频时,导体的电感和电容将不可忽略。
计算机发展史 电磁兼容
电磁打击瞄准未来信息化战争的软肋
近年来爆发的几场高技术局部战争,美军在每次战争前都 首先派出多架电磁干扰飞机,对预定空袭区域进行定向强电磁 干扰,“战斧”巡航导弹携带高功率微波弹,以非核爆炸方式 产生类似于高空核电磁脉冲的强电磁辐射,直接摧毁或损伤各 种敏感电子部件,使对手的雷达、计算机系统等电子装备和互 联网失去工作能力,既剪除了对手的“耳目”,又挑断了对手 的“神经”,为随后的军事打击铺平了道路。
解决传导耦合方法是什么?
传导耦合
直接传导耦合
U1
Z1
Z12 I1
Z2
I2
U2
电路1的电压U1直接加至电路2,形成直接传导耦合
传导耦合
共阻抗耦合(一)
当两个以上不同的电流流过公共阻抗时,就出现共阻抗耦 合。在电源线和接地导体上传播的骚扰电流,通常都是通过 共阻抗耦合进入敏感电路的。 地电流1和2都流过 公共地阻抗。就电路1 来说,它的地电压被 流动在共地阻抗上的 电流2所调制,因此, 一些噪声信号从电路2 通过共地阻抗耦合到 电路1。
西安电子科技大学教材
路宏敏 编著
工程电磁兼容
主讲教师:辛莉
Email : xinlixinli_0@sohu.com
电磁兼容绪论 内容提要
电磁干扰与电磁污染的危害案例
电磁兼容的含义
电磁兼容学科的发展历史
电磁兼容学科的研究内容
电磁兼容基本概念 电磁兼容
电磁兼容—必须突破的技术壁垒
电磁传导—曾令70%的中小企业在质检中落马 电磁干扰——危害日益严重的一个电磁兼容问题 电磁兼容——飞速发展的边缘学科 EMC——国产电子设备必须突破的一个技术壁垒
蓝牙技术 TEMPEST 电磁干扰对人体有危害
计算机发展史 电磁兼容
电磁兼容——飞速发展的边缘学科
电磁兼容性包括设备内电路模块之间的相容性、设备之 间的相容性以及系统之间的相容性。电路之间的干扰是设备 性能下降的主要原因之一。数字设备由于脉冲电流和电压具 有很丰富的高频谐波,因此会产生很强的辐射。实际上数字 电路普及后,电磁干扰的问题才日益突出。设备之间的干扰 主要通过两个途径:一个是空间电磁波干扰的形式;另一个是 通过电源线产生干扰,所以在设备的电源输入口处一般要安 装电源线滤波器。
计算机发展史 电磁兼容
EMC-国产电子设备必须突破的一个技术壁垒
随着市场经济的发展,我国要参与世界技术市场的竞争, 进出口的电子产品都必须通过EMC检验。因此,我国政府 和相关部门越来越关注EMC问题,不断制定有关的强制性 标准。各部门和军队中也都开始研究并建立了不同规模的 EMC实验室和检测中心。
计算机发展史 电磁兼容
电磁打击瞄准未来信息化战争的软肋
“战斧”巡航导弹可携带高功率微波弹 电磁炸弹爆炸示意图
计算机发展史 电磁兼容
核电磁脉冲武器是指以核武器爆炸产生的电磁脉冲辐射对敌 方军事或民用目标实施打击的武器。 高功率微波炮是另一种电磁脉冲武器,它能产生GW量 级的微波,就像探照灯和手电筒射出的光束一般,可 瞬间击毁电子元器件。 超宽带电磁辐射器是近年研发的一种新型电磁脉冲 武器,它就像雷公电母的兵刃,由于频带很宽,可 瞬间大范围覆盖目标系统的响应频率,使跳频通信 变得毫无意义,因此对电子设备有很大的威胁。
为了避免外界电场对仪器设备的影响,或者为了 避免电器设备的电场对外界的影响,用一个空腔导体 把外电场遮住,使其内部不受影响,也不使电器设备 对外界产生影响,这就叫做静电屏蔽。
空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽;
空腔导体接地的屏蔽为全屏蔽。
置于静电场中的导体在静电平衡的条件下,具有下列性质:
导体内部任何一点的电场为零; 导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体表面垂直; 整个导体是一个等位体; 导体内部没有静电荷存在,电荷只能分布在导体的表面上。
电磁兼容
电磁传导—曾令70%的中小企业在质检中落马
令70%企业“落马”的传导干扰究竟是什么呢?
传导干扰是用来衡量电子产品在运行 过程中对整个电网发送电子干扰信号大小 的一个概念。所有的电子产品在用电时都 会对电网发出干扰信号,如果干扰信号过 大,就会影响整个电网的用电质量,从而 干扰到其他电器的正常运行。因此,大多 数国家对电子产品的传导干扰指标都有硬 性的规定,禁止传导干扰过大产品的生产 和销售。
SW / m2 0.1SmW / cm2 0.01SW / cm2
电场强度、磁场强度
EdB ( V / m ) 20 lg H dB ( A / m ) 20 lg
EV / m 1V H A / m 1A
计算机发展趋势 电磁兼容
电磁骚扰源与耦合途径
电磁环境由各种电磁骚扰源产生,其有害影响主 要表现为: 接收机等敏感设备性能降级; 机电设备、电子线路、元器件等误操作; 烧毁或击穿元器件; 电爆装置、易燃材料等意外触发或点燃等 电磁环境产生有害影响的基本途径是:预期和非预期 发射通过敏感设备的接收通道,如天线、传输线、电源 线、壳体等进入系统,以及对非预期能量的响应或由于 非预期响应而进入系统。消除这种有害影响的方法主要 是设备或系统的EMC设计以及频谱管理等组织措施和技 术措施。
电磁兼容
电磁干扰—危害日益严重的问题
电磁干扰(Electromagnetic Interference-EMI) 是指电子设备或系统发出的杂散能量或外部进入该电子 设备或系统的杂散能量。 如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电 脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频电磁 干扰。电磁干扰包括传导型(低频)EMI、辐射型(高 频)EMI、静电放电(ESD)或雷电引起的EMI。
I1+ I2 I1
I2
传导耦合
共阻抗耦合(四)
串联地阻抗耦合
所有独立电路的地通过 串联连接,这对噪声来说 是一种最不希望的共地系 统。因为
I1 Z1 U1 Z2 I2 U2 Z3 I3 U3
U 1 Z1 ( I1 I 2 I 3 )
U 2 Z1 ( I1 I 2 I 3 ) Z 2 ( I 2 I 3 ) U 3 Z1 ( I1 I 2 I 3 ) Z 2 ( I 2 I 3 ) Z 3 I 3
第五章 屏蔽理论及其应用
静电屏蔽
电场屏蔽 交变电场屏蔽
电磁屏蔽
磁场屏蔽
低频磁场屏蔽
高频磁场屏蔽
电磁场屏蔽
静电屏蔽
防止静电场的影响。它的作用是消除两个电路 之间由于分布电容的偶合而产生的干扰。在变压器 的原、副边线圈间插入一个梳齿形导体并将其接地, 就是静电屏蔽的代表例。另外,在两个导体之间放 一个接地导体时,两个导体之间静电偶合从而减弱, 因此可以说接地的导体也具有屏蔽作用。
电磁兼容
测量单位及换算关系
电压
UV UV 20 lg U U dBV 20 lg 20 lg U U dBV 20 lg 1V 1V U mV U mV U dBmV 20 lg 3 20 lg U 60 U dBmV 20 lg 10 V 1m V U V U V U dBV 20 lg 6 20 lg U 120 U dBV 20 lg 10 V 1V
1、分析和解决电磁兼容性问题的一般方法 2、电磁骚扰的抑制策略
3、空间分离
4、时间分离
5、频率划分和管制
6、电气隔离
机械耦合、电磁耦合、光电耦合
第五章 屏蔽理论及其应用
电磁屏蔽的作用原理:
利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸 收和引导作用。而这些作用是与屏蔽结 构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流 与极化现象密切相关的。
电磁兼容性管理
为了使系统或设备具有良好的电磁 兼容性,还应对其全寿命期间的各个阶 段实施EMC管理。全寿命期一般包括 论证阶段、方案阶段、工程研制阶段、 定型阶段、生产和使用阶段。
系统EMC设计程序
基本电磁兼容术语
参见教材
计算机工作原理 电磁兼容
测量单位及换算关系
功率
功率基本单位为瓦,为了表示变化范围很宽的数值关系,常用两个相 同量比值的常用对数,以分贝(dB)来表示。
所以任一个电路电流的 变化都会对其他电路产生 影响。
电容性耦合
电容性耦合
Baidu Nhomakorabea
电容性耦合
电感性耦合
电容性、电感性耦合的区别
屏蔽体对电感性耦合的作用
辐射耦合
1、天线与天线间的辐射耦合; 2、电磁场对导线的感应耦合; 3、电磁场对闭合回路的耦合; 4、电磁场通过孔缝的耦合。
第四章 电磁兼容性控制
电磁骚扰的特性
规定带宽条件下的发射电平 频谱宽度 波形 出现率 辐射骚扰的极化特性 辐射骚扰的方向特性 天线有效面积
电磁骚扰源的分类
电磁干扰源
自然干扰源
人为干扰源
功能性干扰源 大气干扰
非功能性干扰源
雷电干扰
宇宙干扰 热噪声
无线广播
电视 无线通信
输电线
电气化铁路 家用电器
雷达
办公设备
电磁骚扰的耦合与传输理论
Zg
U n Z g R12U1 /(Ri1 RL1 )(Ri 2 RL2 )
传导耦合
共阻抗耦合(三)
电源内阻及公共线路阻抗形成的耦合
当电路2所要求的电源电 流变化时,必然影响到电 路1的端电压。这是由电源 线的共阻抗和电源内部的 源阻抗引起的。将电路2的 引线直接连到电源输出端, 从而减小了共线阻抗,电 路2的性能也得到一些改善, 但是电源内阻的耦合仍然 存在。
计算机发展史 电磁兼容
电磁打击瞄准未来信息化战争的软肋
西方军事强国在科索沃战争、伊拉克战争中利 用电磁脉冲武器上演的一幕幕“电磁珍珠港事件” 给世人敲响了警钟,电磁脉冲武器已成为21世纪的 大规模电子破坏性武器;西方某些专家甚至将其称 为“21世纪的原子弹”。
目前世界上少数国家已经开发出的具有实战价值的电磁 脉冲武器可分为三大类:核电磁脉冲武器、高功率微波炮 和超宽带电磁辐射器。
计算机发展趋势 电磁兼容
测量单位及换算关系
电流
电流常以 dBA 为单位
I dBV 20lg
I V 1A
计算机发展趋势 电磁兼容 电磁兼容
测量单位及换算关系
功率密度
功率密度为垂直通过单位面积的电磁功率,即坡印亭矢量S的模。 功率密度的基本单位为W/m2,常用单位为mW/cm2或 W/cm2
计算机发展史 电磁兼容
电磁兼容的含义
电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指 设备或系统在其电磁环境下能正常工作,并且不对该环境 中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
计算机应用 电磁兼容
电磁干扰与电磁骚扰
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。
传导耦合
共阻抗耦合(二)
U1 I1 ( Ri1 RL1 ) ( I1 I 2 ) Z g U g ( I1 I 2 ) Z g
若不考虑I2作用,可简化为:
骚扰 源电 压 Ri1 Ri2 信号 电压 U2 Ig Ug Un I1 I2 RL1
U1
RL2
U1 I1 ( Ri1 RL1 Z g ) U g I1 Z g
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