第2章电磁兼容基本原理

时域信号和频域信号可以相互转换：
时域→频域：傅里叶变换 频域→时域：傅里叶反变换
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? A(ω) ? ? f (t)e- j? t dt -? ? f (t) ? 1 ? A(ω)e jωt dω 2π -?
周期性的梯形波：
频率分量：
?
? x(t) ? c0 ? 2cn cos(n? 0t ? ?n )
? 电磁兼容(学)：有关电磁兼容性研究和应用的 学科 。学科的内容十分广泛，几乎包括现代各个 行业、部门 ，涉及多学科理论，是一门综合性的 边缘学科。
? 电磁骚扰(E1ectromagnetic Disturbance )：可能 引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无 生命物质产生损害作用的电磁现象。 ? 电磁干扰(E1ectromagnetic Interference —EMI)： 由电磁骚扰引起的设备、系统或传播通道的性能 下降 。
n?1
cn
?
A?
T
sin(nπ? / T) nπ? / T
sin(nπtr / T) nπtr / T
信号频谱：
适当延长梯形波的上升时间和下降时间，则 该信号的高频谐波分量可大为减小。
2.3 电磁骚扰的传播
将传播方式按耦合机理分类：
2.3.1 电流流通路径 什么是电流？
电荷的移动形成电流（传导电流 IC）； 电场的变化也形成电流（位移电流 ID）。
如何掌握电流流通路径？ ①任何电流都要返回其源； ②电流总是沿着最小阻抗路径走。
哪是最小阻抗路径？
1kHz时： 路径2 10kHz时： 路径1
电流返回路径走哪里？
2.3.2 传导耦合 若两个电路共用一段电路，其中一个电路
中有骚扰电流流过时，在该段公共电路（阻 抗）上产生的骚扰电压就会影响到另一个电 路，产生传导耦合或公共阻抗耦合。
2.2.2 自然骚扰源 由于大自然现象所造成的各种骚扰源。包括：
(1)雷电 (2)太阳噪声 (3)物质本身固有的噪声 。
可分为3种：热噪声、散粒噪声及接触噪声。
2.2.3 人为骚扰源 ? 常见的产生骚扰的设备有： (1) 无线电通信设备 (2) 工业、科学、医疗设备 (3) 电力系统 (4) 点火系统
2.2 电磁骚扰源
2.2.1 电磁骚扰的一般分类
1) 从来源分：自然骚扰和人为骚扰。 2) 从骚扰属性分 ：功能性骚扰和非功能性骚扰。 3) 从耦合方式分 ：传导骚扰和辐射骚扰 。
4) 从频谱宽度分 ：宽带骚扰和窄带骚扰 。
5) 从频率范围分 ： 甚低频骚扰 (30Hz以下)、 工频与音频骚扰 (50Hz及其谐波)、 载频骚扰 (10kHz 一300kHz) 、 射频及视频骚扰 (300kHz一300MHz)、 微波骚扰(300MHz一100GHz) 。
? 电磁敏感性 (E1ectromagnetic Susceptibility —EMS)： 在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能 避免性能降低的能力。 ? 电磁敏感性与抗扰性比较：同一性能的正反 两个不同说法，敏感性高意味着抗扰性能低。
? 电磁兼容裕量 (EMC Margin) ：装置、设备或系 统的抗扰性限值与骚扰源的发射限值之间的差值。
150μ s 1μ s
<100ns >100ns
>40μ s >10μ s
2.2.4 时域和频域
在时域中，信号表示为其量值随时间变化的 函数。它比较符合人们的观察习惯，可用示波 器显示信号波形。
在频域中，信号表示为其幅值、相位随频率 变化的函数。电磁兼容标准的限值是在频域中 规定的，可用频谱分析仪测量信号频谱。
? 电磁骚扰和电磁干扰比较：两个词语过去经 常混用，但两者之间有明显的区别 ——前者是指 电磁能量的发射过程，后者则强调电磁骚扰造成 的结果。
? 性能降级(Degradation of Performance )：装置、设 备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏差 。
? 抗扰性(Immunity of Disturbance )：装置、设备 或系统面临电磁骚扰而不降低运行性能的能力。
有关发射电平、抗扰性电平、限额值和兼容 性电平等之间的关系
2.1.2 电磁干扰三要素 电磁兼容就是研究电磁干扰（ E1ectromagnetic
Interference —EMI）问题。 电磁干扰三要素：
电路受干扰的程度可用下式描述：
S ?WC / I
式中，S为电路受干扰的程度； W为骚扰源的强度； C为骚扰源通过某种途径到达被干扰处的耦合因素； I为被干扰电路的抗干扰性能。
<1.5μ s <8μ s
20μ s
核爆炸产生a 的电磁脉冲b
100kV/m 1kV/m
10kA >10A
10μ s 20μ s
静电放电 a b
开关动作 a b
40kV 1～5kV
<2500V <600V
80A >10A
200A <500A
1～5ns 10ns
<10μ s <50μ s
注：a 是直接造成的最坏瞬变状态， b是间接的瞬变状态。 表2.1电磁干扰电压、电流和时域的特性
第2章 电磁兼容基本原理
2.1 电磁兼容的基本概念 2.2 电磁骚扰源 2.3 电磁骚扰的传播 2.4 保证电磁兼容性的方法
2.1 电磁兼容的基本概念
2.1.1 有关电磁兼容的定义
? 电磁兼容性 (Electromagnetic Compatibility —EMC)
1) 国家标准GB/T 4365-1995 《电磁术语》的定义： 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。
2) 美国电气电子工程师协会 (IEEE)的定义：一个 装置能在其所处的电磁环境中满意地工作同时 又不向该环境及同一环境中的其他装置排放超 过允许范围的电磁扰动。
3) 国际电工技术委员会 (IEC)的定义：电磁兼 容是设备的一种能力。它在其电磁环境中 能完成它的功能，而不至于在其环境中产 生不允许的干扰。
(5) 家用电器、电动工具及电气照明 (6) 信息技术设备 (7) 静电放电
无论是自然的或人为的电磁骚扰源，按 其构成威胁的程度均可分为 4类：雷电、强电 磁脉冲、静电放电和开关操作，其电压、电 流和时域特性见表 2-1。
瞬变的来源
电压
电流
上升时间 延续时间
雷电
a
b
500kV/m 6kV/m
200kA 3kA