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电磁兼容原理、技术及应用课件梁振光

第一章电磁兼容原理概述

第一章电磁兼容原理概述

电磁兼容（ElectromagneticCompatibility，简称EMC）是指电子设备或系统在正常工作状态下，能够承受一定程度的电磁干扰，同时不会对其他设备或系统造成干扰的能力。电磁兼容性已成为现代电子设备设计和制造的重要指标之一。随着电子技术的飞速发展，电磁兼容问题日益突出，对电子设备的性能、可靠性以及用户体验产生了重大影响。

电磁兼容性原理主要涉及电磁场、电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）等方面。电磁场是由电荷运动产生的，包括静态电场、恒定磁场和交变电磁场。在电子设备中，由于电路的开关动作、信号的传输等过程，会产生电磁干扰。这些干扰可能来源于内部，也可能来源于外部。例如，手机在通话过程中产生的射频干扰，以及家电设备在启动时产生的谐波干扰等。

为了评估和保证电子设备的电磁兼容性，国际上制定了一系列标准和规范。例如，我国国家标准GB/T17743-2008《信息技术设备电磁兼容限值和测量方法》规定了信息技术设备的电磁兼容限值和测试方法。根据该标准，信息技术设备在正常工作状态下，其辐射骚扰和传导骚扰的限值分别为30dBμV/m和10dBμV/m。

在实际应用中，电磁兼容性设计是一个复杂的过程。设计师需要考虑多种因素，如电路布局、元件选择、屏蔽措施等。例如，在设计一款无线通信设备时，需要关注其发射频率、功率和带宽等参数，以确保设备在满足通信需求的同时，不会对周围环境产生过大的干扰。此外，通过采用滤波器、屏蔽材料、接地等技术手段，可以有效降低电磁干扰的影响。

电磁兼容性在电子设备中的应用广泛，不仅涉及民用领域，如家用电器、计算机、通信设备等，还涉及军事、航空航天等重要领域。例如，在航空航天领域，电磁兼容性对于保证飞行安全至关重要。一旦飞机上的电子设备受到电磁干扰，可能导致导航系统错误、通信中断等问题，甚至引发飞行事故。因此，在航空航天设备的设计过程中，电磁兼容性是一个不容忽视的关键因素。

第二章电磁兼容性理论基础

第二章电磁兼容性理论基础

(1)电磁兼容性理论基础的核心在于对电磁场的基本特性、电磁干扰的机理以及电磁敏感性原理的理解。电磁场理论是电磁兼容性研究的基石，其中麦克斯韦方程组描述了电磁场的生成、传播和相互作用。这些方程表明，变化的电场会产生磁场，反之亦然。这一原理是无线通信、电力系统以及其他涉及电磁场应用的基础。

在实际应用中，电磁兼容性问题常常与特定频率范围内的电磁干扰相关。例如，在2.4GHz频段，许多无线通信设备如Wi-Fi和蓝牙设备都使用这一频段，因此在这一频段上可能会出现相互干扰。根据IEEE802.11标准，Wi-Fi设备必须遵守最大发射功率为250mW的规定，以减少对其他设备的干扰。

(2)电磁干扰的机理涉及多种因素，包括干扰源、耦合路径和敏感设备。干扰源可以是自然界的雷电、太阳活动，也可以是人为产生的如电力线、电子设备的开关动作等。耦合路径包括辐射耦合和传导耦合。辐射耦合是指电磁波通过空间传播对敏感设备造成干扰，而传导耦合是指干扰信号通过电路或公共接地线等路径传输到敏感设备。

例如，在汽车电子系统中，发动机控制器单元（ECU）可能会因为其高功率的点火系统产生的辐射干扰而受到影响。为了解决这个问题，设计者通常会在ECU周围使用屏蔽罩，并通过滤波器来抑制传导干扰。

(3)电磁敏感性是指设备或系统能够承受电磁干扰而不发生性能下降或损坏的能力。电磁敏感性的评估通常包括对设备在电磁场环境中的耐干扰能力的测试。根据国际标准IEC61000，电磁敏感性的测试通常包括静电放电（ESD）、辐射电磁场（RF）、电快速瞬变脉冲群（EFT）和浪涌电流等。

在实际测试中，一个典型的案例是对于家用电器的电磁敏感性测试。例如，一台洗衣机在经过电快速瞬变脉冲群测试时，其控制电路可能会因为受到干扰而停止工作。为了提高洗衣机的电磁兼容性，制造商可能需要对电路进行优化设计，使用更敏感的滤波器和瞬态电压抑制器（TVS）来保护电路免受干扰。

电磁兼容性理论基础的研究对于解决现实中的电磁干扰问题至关重要，它不仅有助于设计出更可靠的电子设备，而且对于保障公共安全和提高生活质量具有深远的影响。

第三章电磁兼容性分析方法

第三章电磁兼容性分析方法

(1)电磁兼容性分析方法主要包括预分析、仿真分析和测试分析三个阶段。预分析阶段是在产品设计和开发初期进行的，目的是识别潜在的问题并采取预防措施。在这一阶段，设计师会根据产品的预期工作环境和功能，分析可能产生的电磁干扰和敏感度问题。

例如，在设计一款无线通信设备时，预分析可能包括对设备发射频率的确定，以及对可能干扰到其他无线设备的潜在频率范围的评估。通过这种方法，设计师可以提前规划滤