電磁兼容emc測(cè)試系統(tǒng)

1.1 什么是電磁兼容（EMC）

電磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，EMC)是電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)的一種重要的技術(shù)性能。其定義為：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。

① 電磁干擾（Electro Magnetic Interference，EMI），是指任何在傳導(dǎo)或電磁場(chǎng)伴隨著電壓、電流的作用而產(chǎn)生會(huì)降低某個(gè)裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，或可能對(duì)生物或物質(zhì)產(chǎn)生不良影響的電磁現(xiàn)象。相對(duì)應(yīng)的測(cè)試項(xiàng)目根據(jù)產(chǎn)品類型及標(biāo)準(zhǔn)不同而不同。

② 電磁抗擾度（Electro Magnetic Susceptibility，EMS），是指處在一定環(huán)境中的設(shè)備或系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時(shí)，承受相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)規(guī)定范圍內(nèi)的電磁能量干擾的能力。

1.2 各種各樣的“干擾”

使用吹風(fēng)機(jī)時(shí)收音機(jī)會(huì)出現(xiàn)“啪啦，啪啦”的噪聲，原因是吹風(fēng)機(jī)的電機(jī)產(chǎn)生的微弱（低強(qiáng)度高頻的）電壓/電流變化通過電源線傳遞進(jìn)入收音機(jī)，以噪聲的形式表現(xiàn)出來。這種由一個(gè)設(shè)備中產(chǎn)生的電壓/電流通過電源線、信號(hào)線傳導(dǎo)并影響其他設(shè)備時(shí)，將這個(gè)電壓/電流的變化稱為“傳導(dǎo)干擾”?！皩?duì)付”這種干擾通常采用給干擾源及被干擾設(shè)備的電源線等安裝濾波器，阻止傳導(dǎo)干擾的傳輸。當(dāng)信號(hào)線上出現(xiàn)噪聲時(shí)，可將信號(hào)線改為光纖，這樣也能隔斷傳輸途徑。

在使用手機(jī)時(shí)，旁邊的電視機(jī)CRT圖像會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，揚(yáng)聲器中也會(huì)發(fā)出“嘟嘟嘟”的噪聲，這是因?yàn)槭謾C(jī)工作時(shí)的信號(hào)通過空間以電磁場(chǎng)的形式傳輸?shù)诫娨暀C(jī)內(nèi)部。當(dāng)汽車從附近道路經(jīng)過時(shí)，電視會(huì)出現(xiàn)雪花狀干擾，這是因?yàn)槠圏c(diǎn)火裝置的脈沖電流產(chǎn)生了電磁波，傳到空間再傳到附近的電視天線、電路上，產(chǎn)生了干擾電壓/電流。像這種通過空間傳播，并且對(duì)其他設(shè)備電路產(chǎn)生無用電壓/電流，造成危害的干擾稱為“輻射干擾”。輻射現(xiàn)象的產(chǎn)生必然有天線與源存在。像這種傳播途徑是空間的干擾，可以通過屏蔽的手段來解決。

通過上述內(nèi)容不難看出，電磁干擾的根源其實(shí)就是電壓/電流產(chǎn)生不必要的變化。這種變化通過電纜（電源線或信號(hào)線）直接傳遞給其他設(shè)備，造成危害，稱為“傳導(dǎo)干擾”。

另外，由于電壓/電流變化而產(chǎn)生的電磁波通過空間傳播到其他設(shè)備中，在其導(dǎo)線或電路上產(chǎn)生不必要的電壓/電流，并造成危害的干擾稱為“輻射干擾”。在實(shí)際中干擾類型的區(qū)分并不是這樣簡(jiǎn)單。

某些數(shù)字視聽設(shè)備（例如液晶電視等）的干擾源，雖然是在設(shè)備內(nèi)部電路上流動(dòng)的數(shù)字信號(hào)的電壓/電流，但這些干擾以傳導(dǎo)干擾的方式通過電源線或信號(hào)線泄漏，直接傳遞給其他設(shè)備。同時(shí)這些導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁波以輻射干擾的形式危及附近的設(shè)備。而且數(shù)字視聽設(shè)備本身內(nèi)部電路也產(chǎn)生電磁波，以輻射的形式危及其他設(shè)備。

輻射干擾現(xiàn)象的產(chǎn)生和天線是緊密相連的，根據(jù)天線理論，如果導(dǎo)線的長度與波長相等，就容易產(chǎn)生電磁波。例如，數(shù)米長的電源線就會(huì)產(chǎn)生30～300MHz頻帶的輻射發(fā)射。比此頻率低的頻段，因波長較長，當(dāng)電源線中流過同樣的電流時(shí)，不會(huì)輻射很強(qiáng)的電磁波。所以在30MHz以下的低頻段主要是傳導(dǎo)干擾。輻射干擾是比傳導(dǎo)干擾還要嚴(yán)重的問題，因?yàn)樵?0～300MHz寬帶內(nèi)電源線泄漏的干擾可以轉(zhuǎn)變成電磁波發(fā)射到空間。在比此更高的頻率上，比電源線尺寸更小的設(shè)備內(nèi)部電路會(huì)產(chǎn)生輻射干擾，對(duì)其他設(shè)備造成危害。

綜合起來就是當(dāng)設(shè)備和導(dǎo)線的長度比波長短時(shí)，主要問題是傳導(dǎo)干擾，當(dāng)它們的尺寸比波長長時(shí)，主要問題是輻射干擾。

分貝也可以表示物理量的絕對(duì)數(shù)值，這里包含著一個(gè)比較基準(zhǔn)，在使用這個(gè)物理量時(shí)，需要清楚這個(gè)基準(zhǔn)是多少。通常，以“1”為參考值，這時(shí)常用物理量的單位就變成用分貝表示的形式了。

單極天線形式是只有一根金屬導(dǎo)體，另一根金屬導(dǎo)體由大地或附近的其他大型金屬物體充當(dāng)，它是電偶極天線的一種變形。單極天線的輻射效率要低一些，但是輻射特性與偶極天線的基本相同。

電流環(huán)天線在電路中隨處可見，因?yàn)槿魏我粋€(gè)電路回路都可以構(gòu)成一個(gè)輻射天線?？刂齐娏骰芈返拿娣e是減小電流環(huán)路輻射的有效方法。在進(jìn)行線路板設(shè)計(jì)和電纜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該以此為依據(jù)。

其實(shí)之所以存在天線，實(shí)際上就是兩個(gè)導(dǎo)體之間存在電壓。單極天線就是導(dǎo)體和大地之間存在電壓。只要去除兩個(gè)導(dǎo)體之間的電壓，或者去除導(dǎo)體與大地之間的電壓，就能夠減小輻射。屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和搭接設(shè)計(jì)應(yīng)該以此為依據(jù)。

電流環(huán)通常是由電路的工作回路形成的，很容易識(shí)別。偶極和單極天線就不那么容易被發(fā)現(xiàn)了，因?yàn)轵?qū)動(dòng)這種天線的電壓并不是電路的工作電壓，而是一些無意產(chǎn)生的電壓。

電子產(chǎn)品中常見的寄生偶極天線和單極天線有：線路板上的地線、線路板上的外拖電纜（包括機(jī)箱外拖電纜、I/O電纜和電源線等）、數(shù)字地與模擬地分開的線路板、線路板與機(jī)箱連接的導(dǎo)線、金屬機(jī)箱上的孔縫、電路板上較長的懸空走線、沒有接地的散熱片等。

在電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量消除這些結(jié)構(gòu)或控制它們的輻射。外界電磁場(chǎng)會(huì)在金屬部件上感應(yīng)出電流，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)的地線設(shè)計(jì)不合理時(shí)，電路的地線因?yàn)橥饨珉姶艌?chǎng)會(huì)在金屬部件上感應(yīng)出電流，當(dāng)系統(tǒng)的地線設(shè)計(jì)不合理時(shí)，電路的地線電流也會(huì)流過金屬部件，電流流過阻抗較大的部位（例如金屬部件之間的孔縫或搭接點(diǎn)）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓，因此金屬部件很容易成為偶極或單極天線。

審核編輯 黃昊宇