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实践电磁兼容技术 - 第一章 要求与试验 杨继深 2002年3月 第一章 基本概念 电磁干扰现象 电磁兼容标准 电磁兼容试验 频域与时域 分贝的概念 电磁干扰现象 产生电磁干扰的条件 常见干扰源 电磁兼容标准的内容 电磁兼容标准体系 标准编号的识别 电磁兼容试验场地 辐射发射测试 浪涌（模拟雷电干扰）试验装置 浪涌敏感度试验波形 电快速脉冲试验装置 电快速脉冲试验波形（模拟感性负载断开） 静电放电现象 静电放电试验装置 分贝(dB) 的概念 用分贝表示的物理量 频域分析 频谱分析仪 脉冲信号的频谱 电磁兼容的工程方法 当充有电荷的物体靠近或接触一个导体时，电荷就要发生转移，这就是静电放电现象。 静电放电会导致电子设备的误动作和电路的损坏。 静电放电发生的非常快，因此放电电流的上升沿很陡，具体数值取决于放电回路的电感。图中所示的是人体放电的波形。 辐射发射测量的目的是确定EUT通过空间发射传播的电磁干扰能量。 测量场地：GB要求在开阔场地中测量，GJB要求在屏蔽半无反射室中测量，由于电磁环境日趋恶化，开阔场中的背景干扰往往严重影响测量，因此，GB测量也开始在屏蔽半无反射室中做，但要求半无反射室中的电磁场分布与开阔场近似。 天线到EUT（受试设备）的距离：GB要求为3米、10米或30米，GJB要求为1米； 测量内容：GB仅测量电场辐射发射，GJB对电场辐射和磁场辐射都要测量； 测量频率范围：GB规定的测量范围为30MHz ~ 1GHz，随着时钟频率的升高，有扩展到18GHz的趋势，GJB规定的测量频率范围为10kHz ~ 18GHz， EUT的布置：GB和GJB都要求EUT按照实际工作状态布置（互联电缆和所连接的外部设备全部按实际状态连接），GB要求EUT放置在木制测试台上，GJB要求EUT放置在金属板上。距离地面的距离为0.8米； 检波方式：干扰测量仪的读数与检波方式有关，因此标准中都明确规定检波方式，GB要求准峰值检波，GJB要求峰值检波； 最大辐射点：与处理电磁兼容问题的原则相同，仅关心最坏情况。因此，以EUT的最大辐射值为测量结果。最大辐射值的含义有4个，第一：EUT的工作状态处于最大辐射状态，第二：EUT最大辐射面对着天线，第三：天线的极化方向为接收最大场强的方向，第四：天线的高度为接收最大场强的位置。GJB中，没有第四点的要求，即，天线的高度是固定的。 注意点：设备上的电缆是主要的辐射源，因此测量的结果往往与电缆的摆放位置有很强的相关性。这是导致测量结果不能重复的重要原因之一。所以在测量时，尽量使电缆的位置固定。 电磁兼容措施一定要在设计中考虑。考虑得越早，问题越简单，解决问题所需要的成本越低。保证产品的电磁兼容性有两个方法： 测试修改法： 在设计过程中几乎不考虑电磁兼容性，样机完成后，在对样机进行测试的过程中发现问题，然后进行修改，再测试，再修改，直到样机满足要求。 可以想象的出来，这种方法的设计盲目性极强，在最后阶段往往要花费大量的时间来测试修改（调试）样机，最终解决方案一般不是最佳（成本最低）的。 优点：设计阶段节省专业电磁兼容支持所增加的成本 缺点：在产品的最后阶段解决电磁兼容问题不仅困难大，而且成本很高 这种方法适合比较简单的设备 系统设计法： 在产品的设计过程中仔细预测各种可能发生的电磁兼容问题（可用电磁兼容预测软件进行辅助分析），并从设计的一开始就采取各种措施，避免电磁兼容问题。由于在设计阶段采取电磁兼容措施，因此可以采取电路与结构相结合的技术措施。采取这种方法通常能在正式产品完成之前解决90％的电磁兼容问题。 优点：成功率高，节省开发时间，使设计达到最优化（产品成本低） 缺点：对设计人员电磁兼容水平的要求高，有时需要专门的电磁兼容技术支持，增加设计成本。 对于较复杂的设备，最好采取这种方法。 两个数的对数相减等于这两个数相除，因此，两个以dB表示的物理量相减后，变成没有单位的量，它仅表示两个数比例。 脉冲电路的应用才导致了日益严重的电磁兼容问题。这是由于脉冲信号具有丰富的谐波，因此对应很宽的频谱。用傅立叶级数（对周期脉冲信号）或傅立叶变换（对非周期信号）可以求出脉冲信号的频谱。 电磁兼容分析中的化简：在分析电磁兼容问题时，有两个特殊条件可以利用，使问题简化。一个是通常不考虑相位，仅考虑频谱的幅度；另一个是，通常考虑最坏情况。因此，在分析中，常将频谱用最大幅度的包络线来表示。 周期性脉冲信号的频谱包络：图中所示的是周期性脉冲信号的频谱包络线。周期信号对应的频谱是离散谱，每根谱线的距离是脉冲重复频率的整倍数。这个包络线上有两个拐点，一个在1/?d处，另一个在1/?tr处。在1/?d以下，包络线幅度保持不变，在1/?d至1/?tr之间，幅度以20dB/dec的速率下降，在1/?tr以上，以40dB/