電磁兼容基本名詞

一、什么叫電磁兼容

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365—2003對(duì)電磁兼容（EMC）所下的定義為“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力?！?/p>

國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB72—1985《電磁干擾與電磁兼容性名詞術(shù)語》的定義為“設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自的功能的共存狀態(tài)。即該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)；它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)?！?/p>

在以上的各定義中，都涉及電磁環(huán)境這一概念。電磁環(huán)境是由空間、時(shí)間和頻譜三個(gè)要素組成的。

綜上所述，電磁兼容是研究在有限的空間、有限的時(shí)間和有限的頻譜資源條件下，各種用電設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)；廣義的還包括生物體）可以共存并不致引起降級(jí)的一門科學(xué)。

二、電磁兼容的研究領(lǐng)域

作為一門科學(xué)，電磁兼容涉及的問題可以歸結(jié)為五大方面：

1.騷擾源特性的研究

騷擾源特性的研究包括電磁騷擾產(chǎn)生的機(jī)理，頻域與時(shí)域的特性，表征其特性的主要參數(shù)，抑制其發(fā)射強(qiáng)度的方法等。

2.敏感設(shè)備的抗干擾性能

在電磁兼容領(lǐng)域中，被干擾的設(shè)備或可能受電磁騷擾影響的設(shè)備稱為敏感設(shè)備，或者在系統(tǒng)分析中稱為騷擾接收器。如何提高敏感設(shè)備的抗干擾性能，是電磁兼容領(lǐng)域中的研究問題之一。

3.電磁騷擾的傳播特性

電磁騷擾的傳播特性即研究電磁騷擾如何從騷擾源傳播到敏感設(shè)備上去，包括輻射與傳導(dǎo)兩種傳播形式。與一般研究有用信號(hào)的天線與電波傳播相比，電磁兼容領(lǐng)域中傳播特性研究的特點(diǎn)在于：源的非理想化（源的頻域、時(shí)域特性的復(fù)雜性和源“天線”的幾何參數(shù)的復(fù)雜性）及寬的頻率范圍。

4.電磁兼容測(cè)量

電磁兼容測(cè)量包括測(cè)量設(shè)備、測(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理方法及測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)等。

5.系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)間的電磁兼容性

要解決電磁兼容問題，分別研究源、傳播及被干擾對(duì)象是不夠的。在一個(gè)系統(tǒng)之內(nèi)或系統(tǒng)之間，電磁兼容的問題往往很復(fù)雜。這就需要人們對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的或系統(tǒng)間的電磁兼容問題進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)。

三、相關(guān)重要標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)已發(fā)布實(shí)施的電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有三類：字頭為GB表示強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，字頭為GB/T表示推薦性標(biāo)準(zhǔn)，字頭為GB/Z表示專業(yè)指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)。

表1 常見電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與IEC及歐美標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照表

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求的主要檢測(cè)項(xiàng)目如下：

（1）電源端子及其他端子騷擾電壓/電流。

（2）輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)及騷擾功率。

（3）靜電放電抗擾度。

（4）射頻電磁場(chǎng)抗擾度。

（5）電快速瞬變脈沖群抗擾度。

（6）浪涌（沖擊）抗擾度。

（7）由射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度。

（8）磁場(chǎng)（含工頻磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)）抗擾度。

（9）電源電壓跌落、瞬時(shí)中斷及電壓變化抗擾度。

（10）諧波電流發(fā)射。

（11）電壓閃爍和波動(dòng)。

表2 五大類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)干擾測(cè)試項(xiàng)目表

表3 四類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)抗擾度測(cè)試項(xiàng)目表

四、電磁兼容基本名詞

1.電磁發(fā)射（Electromagnetic Emission）

“從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象?！?/p>

2.性能降低（Degradation Of Performance）

“裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能與正常性能的非期望偏離?！?/p>

3.電磁騷擾（Electromagnetic Disturbance）

“任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩驘o生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象?！?/p>

4.電磁干擾（Electromagnetic Interference）

“電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降?！?/p>

5.電磁噪聲（Electromagnetic Noise）

“一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號(hào)疊加或組合?！?/p>

6.電磁環(huán)境（Electromagnetic Environment）

“存在于給定場(chǎng)所的所有電磁現(xiàn)象的總和?！?/p>

“給定場(chǎng)所”即“空間”；“所有電磁現(xiàn)象”包括了全部“時(shí)間”與全部“頻譜”。

7.無用信號(hào)（Unwanted Signal，Undesired Signal）

“可能損害有用信號(hào)接收的信號(hào)。”

8.干擾信號(hào)（Interfering Signal）

“損害有用信號(hào)接收的信號(hào)”。

9.對(duì)騷擾的抗擾度（Immunity To a Disturbance）

“裝置、設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾時(shí)降低運(yùn)行性能的能力?！?/p>

10.電磁敏感性（Electromagnetic Susceptibility，EMS）

“在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。”

11.時(shí)變量的電平（Level of Time Varying Quantity）

“用規(guī)定方式在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)求得的諸如功率或場(chǎng)參數(shù)等時(shí)變量的平均值或加權(quán)值。”

12.騷擾限值（允許值）（Limit of Disturbance）

“對(duì)應(yīng)于規(guī)定測(cè)量方法的最大電磁騷擾允許電平?！?/p>

13.干擾限值（允許值）（Limit of Interference）

“電磁騷擾使裝置、設(shè)備或系統(tǒng)最大允許的性能降低?！?/p>

14.電磁兼容電平（Electromagnetic CompAtibility Level）

“預(yù)期加在工作于指定條件的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)上規(guī)定的最大電磁騷擾電平。”

15.騷擾源的發(fā)射電平（Emission Level of aDisturbance Source）

“用規(guī)定的方法測(cè)得的由特定裝置、設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)射的某給定電磁騷擾電平?！?/p>

16.來自騷擾源的發(fā)射限值（Emission Limit From a Disturb Source）

“規(guī)定電磁騷擾源的最大發(fā)射電平?！?/p>

17.發(fā)射裕量（Emission Margin）

“裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容電平與發(fā)射限值之間的差值。”

18.抗擾度電平（Immunity Level）

“將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或系統(tǒng)，而其仍能正常工作并保持所需性能等級(jí)時(shí)的最大騷擾電平?！?/p>

19.抗擾度限值（Immunity Limit）

“規(guī)定的最小抗擾度電平?！?/p>

20.抗擾度裕量（Immunity Margin）

“裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的抗擾度限值與電磁兼容電平之間的差值?！?/p>

21.電磁兼容裕量（Electromagnetic Compatibility Margin）

“裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的抗擾度限值與騷擾源的發(fā)射限值之間的差值?！?/p>

22.騷擾抑制（Disturbance Suppression）

“削弱或消除電磁騷擾的措施?！?/p>

23.干擾抑制（Interference Suppression）

“削弱或消除電磁干擾的措施?！?/p>

幾個(gè)術(shù)語之間的相互關(guān)系如圖1所示。

五、電磁兼容測(cè)試中常用單位

1.功率

功率的基本單位為瓦（W），即焦耳/秒（J/s）。為了表示寬的量程范圍，常常引用兩個(gè)相同量比值的常用對(duì)數(shù)，以“貝爾”（B）為單位，其表示式為

但貝爾是個(gè)較大的值。為了使用方便，采用貝爾的1/10，即分貝（dB）為單位，即

式中，P2與P1應(yīng)采用相同的單位。應(yīng)該明確dB僅為兩個(gè)量的比值，是無量綱的。隨著dB表示式中的參考量的單位不同，dB在形式上也可帶有某種量綱。例如，P1為1W，P2/P1是相對(duì)于1W的比值，即以1W為0dB。此時(shí)，是以帶有功率量綱的dB表示P2，則

PdBW=10·lg(PW/1W)

若以1mW為0dB，則此時(shí)的P2也應(yīng)以mW為單位，其表示式為

PdBm=10·lg(PmW/1mW)

dBmW通常省略為dBm，顯然0dBm=-30dBW。

頻譜分析儀常以分貝毫瓦（dBm）表示其輸入電平。

2.電壓

對(duì)于純阻性負(fù)載

P=V2/R

式中：

P——功率，單位為W；

V——降在電阻R上的電壓，單位為V；

R——電阻，單位為Ω。

若以分貝（dB）表示，上式可寫為

式中，右端的第一項(xiàng)即為電壓的分貝值。在電磁兼容領(lǐng)域中，電壓常用μV為單位。

此時(shí)若V1=1μV，即dBμ以1μV為0dB（dBμV通常省略為dBμ）。

3.電流

常以dB為單位，即

IdBμA=20·lg(IμA/1μA)

式中：

IμA——以μA為單位的電流。

4.磁場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度

HA/m=EV/m/ZΩ

HμA/m=EμV/m/ZΩ

5.功率密度與電場(chǎng)強(qiáng)度

有時(shí)用空間的功率密度S表示電磁場(chǎng)強(qiáng)度，尤其是在微波波段。因?yàn)樵谖⒉úǘ?，測(cè)量功率比測(cè)量電壓容易，而且也具有實(shí)際意義。功率密度的基本單位為W/m2。常用的單位為mW/cm2或W/cm2。

六、電磁兼容測(cè)試設(shè)備和場(chǎng)地初識(shí)

本節(jié)給出電磁兼容測(cè)試設(shè)備和場(chǎng)地的一些圖片，讓大家有個(gè)直觀認(rèn)識(shí)即可。

1.測(cè)量接收機(jī)

測(cè)量接收機(jī)是一臺(tái)具有符合EMI測(cè)量特殊要求的頻譜分析儀，適用于測(cè)量微弱的連續(xù)波信號(hào)和幅值很強(qiáng)的脈沖信號(hào)。

人工電源網(wǎng)絡(luò)是電源端子傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)量的主要設(shè)備，又稱線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，其作用是能在射頻范圍內(nèi)，在受試設(shè)備端子與參考地之間，或端子之間提供一穩(wěn)定阻抗，同時(shí)將來自電源的無用信號(hào)與測(cè)量電路隔離開來，而僅將受試設(shè)備的干擾電壓耦合到測(cè)量接收機(jī)的輸入端。

電流探頭是測(cè)量傳導(dǎo)騷擾的一種特殊的測(cè)量設(shè)備，部分標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定用電流探頭測(cè)量傳導(dǎo)騷擾。

4 .電壓探頭

接觸式電壓探頭是由一個(gè)隔直流電容器C和一個(gè)電阻R串聯(lián)組成的，非接觸式容性電壓探頭由兩個(gè)同軸電極、一個(gè)接地端、一個(gè)電纜夾具和一個(gè)跨阻放大器組成。

5 .天線

天線是指把高頻電磁能量通過各種形狀的金屬導(dǎo)體向空間輻射出去的裝置，反之，天線的逆向功能也可把空間的電磁能量轉(zhuǎn)化成高頻能量收集起來。

6. 電波暗室

電波暗室（Anecholc Chamber）是輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)和輻射抗擾度測(cè)量的場(chǎng)所，又稱電波消聲室，或電波無反射室，電波暗室有兩種結(jié)構(gòu)形式：電磁屏蔽半電波暗室和全電波暗室。