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重慶CE認證- 電磁兼容性原理與設計

2019-06-24 09:44:19  2150 次瀏覽

1.電磁兼容性的基本概念

電磁兼容性是一個新概念,它是抗干擾概念的擴展和延伸。從初的設法防止射頻頻段內的電磁噪聲、電磁干擾,發(fā)展到防止和對抗各種電磁干擾。進一步在認識上產生了質的飛躍,把主動采取措施抑制電磁干擾貫穿于設備或系統(tǒng)的設計、生產和使用的整個過程中。這樣才能保證電子、電氣設備和系統(tǒng)實現電磁兼容性。

1. 1 電磁兼容性的概念

A、電磁噪聲與電磁干擾

電磁噪聲是指不帶任何信息,即與任何信號都無關的一種電磁現象。在射頻頻段內的電磁噪聲,稱為無線電噪聲。由機電或其他人為裝置產生的電磁現象,稱為人為噪聲。來源于自然現象的電磁噪聲,稱為自然聲。

電磁干擾則是指任何能中斷、阻礙,降低或限制通信電子設備有效性能的電磁能量。

由大氣無線電噪聲引起的,稱為天線干擾。

由銀河系的電磁輻射引起的,稱為宇宙干擾。

由輸電線、電網以及各種電子和電氣設備工作時引起的,稱為工業(yè)干擾。

B、電磁兼容

電磁兼容性是指電子、電氣設備或系統(tǒng)在預期的電磁環(huán)境中,按設計要求正常工作的能力。它是電子、電氣設備或系統(tǒng)的一種重要的技術性能。其包括兩方面的含義:

① 設備或系統(tǒng)應具有抵抗給定電磁干擾的能力,并且有一定的余量。

② 設備或系統(tǒng)不產生超過規(guī)定限度的電磁干擾。

從電磁兼容性的觀點出發(fā),電子設備或系統(tǒng)可分為兼容、不兼容和臨界狀態(tài)三種狀態(tài):

IM=Pi-Ps(dB)

式中:IM -------電磁干擾余量

Pi-------干擾電平

Ps-------敏感度門限電平

當Pi>Ps 即干擾電平高于敏感度門限電平時,IM>0,表示有潛在干擾,設備或系統(tǒng)處于不兼容狀態(tài)

當Pi<PS<0,

表示設備或系統(tǒng)處于兼容狀態(tài)

當Pi=Ps 即干擾電平等于敏感度門限電平時,IM=0,表示設備或系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)

1. 2 電磁兼容性常用術語

根據國家標準GJB—85《電磁干擾和電磁兼容性名詞術語》選擇一部分,供參考

① 一般術語

設備(Equipment)——作為一個獨立單元進行工作,并完成單一功能的任何電氣、電子或機電裝置。

分系統(tǒng)(Subsystem)——從電磁兼容性的角度考慮,下列任一狀態(tài)都可認為是分系統(tǒng)。

a.作為單獨整體起作用的許多裝置或設備的組合,但并不要求其中的裝置或設備獨立起作用。

b.作為在一個系統(tǒng)內其主要作用并完成單項或多項功能的許多設備或分系統(tǒng)的組合。

系統(tǒng)(System)——若干設備、分系統(tǒng)、專職人員及可以執(zhí)行或保障工作任務的技術的組合。

通信電子設備(Communication-electronic equipment)——在廣義上,只任何一種生產、發(fā)射、傳遞、獲得、接收、儲存、處理或應用電子的電磁信息的裝置。

工業(yè)、科學和醫(yī)療設備(Industrial Scientific and Medical equipment)——將射頻能量用于工業(yè)、科學和醫(yī)療用途的輻射裝置,包括借助射頻技術實現能量轉換的裝置,但這類裝置不是也不應作無線電通用。

傳輸線(Transmission line)——為電能或電磁能構成一條從一處到另一處定向傳輸連續(xù)通路的器材裝置。

接地(Grounding)——a.將設備外殼、框架或底座接到物體或運載工具的結構上,以保它們同電位。

b.將電路或設備連接到大地或起到大地作用的、尺寸較大的導體上。

接大地(Carting)——使事物或運輸工具的結構(包括金屬蒙皮)與大地間實現良好的電氣連接,以確保它們與大地同電位的處理方法。

功率密度(Power density)——

a.在空間某點上坡印廷矢量的值。

b.在空間某點上電磁波的量值,用單位面積上的功率表示。

功率譜密度(Spectrum power density)——單位帶寬的功率密度。

② 噪聲與干擾

電磁噪聲(Electromagnetic noise)——與任何信號都無關的一種電磁現象。

自然噪聲(Natural noise)——由自由電磁現象產生的電磁噪聲。

人為噪聲(Man-made noise)——由機電或其他人工裝置產生的電磁噪聲。

無線電噪聲(Radio noise)——射頻頻段的電磁噪聲。

電磁干擾(Electromagnetic interference)——任何能中斷、障礙、降低或限制通信電子設備有效性能的電磁能量。

干擾源(Interference source)——任何產生電磁干擾的文件、器件、設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現象。

工業(yè)干擾(Industrial interference) ——由輸電線、電網以及各種電器或電子設備工作時引起的電磁擾。

宇宙干擾(Cosmic interference)——由銀河系(包括太陽)的電磁輻射引起的電磁干擾。

天電干擾(Atmospheric interference)——由大氣中發(fā)生的各種自然現象所產生的天線電噪聲引起的電磁干擾。

輻射干擾(Radiated interference)——有任何部件、天線、電纜或連接線輻射的電磁干擾。

傳導干擾(Conducted interference)——沿著導體傳輸的電磁干擾。

寬帶干擾(Broadband interference)—— 一種能量頻譜分布相當寬的不希望有的發(fā)射。

窄帶干擾(Narrowband interference)—— 一種主要能量頻譜落在測量接收機通帶內的不希望有的發(fā)射。

電磁脈沖(Electromagnetic pulse)——指圍繞整個系統(tǒng)(它猶如一個天線),具有寬帶大功率效應的脈沖。

電磁環(huán)境(Electromagnetic environment)——設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)在執(zhí)行規(guī)定任務時,可能遇

到的輻射或傳導電磁發(fā)射電平在不同頻率范圍內功率和時間的分布。

電磁環(huán)境電平(Electromagnetic ambient level)——在規(guī)定的試驗地點和時間內,當試驗樣品尚未通電時,已存在的輻射及傳導的信號和噪聲電平。

③ 天線與傳播

天線有效面積(Antenna effective area)——天線輸出端子上有用功與給定方向入射平面波的功率密度之比,其入射平面波的極化方向應與天線輻射的極化方向一致。

天線有效長度(Antenna effective length)——電線的開路感應電壓與被測電場強度分量之比。

天線系數(Antenna factor)——指這樣一個系數,將它適當的用于測量儀的儀表讀數上,就可得出以伏每米表示的電場強度或以安每米表示的磁場強度。

近場區(qū)(Near-field regions)——

a.無功進場區(qū):緊靠著天線的、無功場起主要作用的天線區(qū)。

b.輻射進場區(qū):在無功近場和遠場區(qū)之間的天線場區(qū),該場區(qū)場隨角度的分布與離天線的距離有關。

遠場區(qū)(Far-field regions)——場隨角度的分布基本上與天線的距離無關的天線場區(qū)。

系統(tǒng)用天線(System antenna)——與被測系統(tǒng)配套的天線,它通常隨系統(tǒng)一起提供。

測量天線(Test antenna)——工作特性已知,并與測試設備配合使用的天線。

④ 發(fā)射和響應

發(fā)射(Emission)——以輻射或傳導形式從一個源發(fā)散的電磁能量。

輻射發(fā)射(Radiated emission)——通過空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量。

傳導發(fā)射(Conducted emission)——沿電源或信號線傳導的電磁發(fā)射。

寬帶發(fā)射(Broadband emission)——能量頻譜分布足夠軍與和連續(xù)的一種發(fā)射。

窄帶發(fā)射(Narrowband emission)——帶寬比測量接收機帶寬小的一種發(fā)射。

脈沖發(fā)射(Impulse emission)——由重復頻率不超過所用接收機脈沖帶寬的脈沖所產生的發(fā)射。

諧波發(fā)射(Harmonic emission)——發(fā)射機發(fā)出頻率為載波頻率整數倍的但不是信息信號組成部分的一種電磁輻射。

寄射(Parasitic emission)——發(fā)射機發(fā)出的由電路中不希望有的震蕩引起的一種電磁輻射。

亂真發(fā)射(Spurious emission)——在必要發(fā)射帶寬以外的一個或幾個頻率上的電磁發(fā)射。

⑤ 干擾抑制和電磁兼容

抑制(Suppression)——通過濾波、搭接、屏蔽和接地或這些技術的任意組合,以減少或消除不希望有的發(fā)射。

屏蔽體(Shield)——為了阻止或減少電磁能傳輸而對裝置進行封閉或遮蔽的一種阻擋層。

電磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility)——設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)暴露在電磁輻射下所呈現的不希望有的響應程度。

降級(Degradation)——任何設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)的工作性能偏離預期的指標,使工作性能出現不希望的偏差。

輻射敏感度(Radiated susceptibility)——對造成設備降級的輻射干擾場的度量。

傳導敏感度(Conducted susceptibility)——當引起設備不希望有的響應或造成其性能將級時,對在電源、控制或信號引線上的干擾信號電流或電壓的度量。

敏感度門限(Susceptibility threshold)——指使試驗樣品呈現小可分辨的不希望有的響應的信號平。

電磁干擾控制(Electromagnetic interference control)——對輻射和傳導能量進行控制,使設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)運行時盡量減小或降低不必要的發(fā)射。

電磁易損性(Electromagnetic vulnerability)——系統(tǒng)在人為的惡劣環(huán)境中遭到一定程度的機理性威脅后,在執(zhí)行任務時經常出現有限度將級的一種特性。

電磁兼容性故障(Electromagnetic compatibility malfunction)——由于電磁干擾或敏感性原因,使系統(tǒng)或有關的分系統(tǒng)及設備失靈,從而導致使用壽命縮短、運載工具受損、飛機失事或系統(tǒng)效能發(fā)生不允許的永性下降。

輻射危害(Radiation hazards)——泛指電磁輻射對燃料、電子設備、武備和人體的危害。

1.3 電磁干擾效應

形成電磁干擾必須同時具備以下三個因素:

① 電磁干擾源,指產生電磁干擾元件、器件、設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現象。

② 耦合途徑或稱耦合通道、指把能量從煩擾源耦合(或傳輸)到敏感設備上,并且該設備產生相應的媒介。

③ 敏感設備,指對電磁干擾發(fā)生響應的設備。

電磁干擾的效果包括系統(tǒng)內部干擾和系統(tǒng)之間干擾兩個方面。

系統(tǒng)內部干擾

① 雷達干擾飛機的導航系統(tǒng)

② 傳輸線干擾電信系統(tǒng)

③ 移動電臺干擾電視接收機

④ 輸電線的瞬態(tài)變化干擾計算機系統(tǒng)

⑤ 遠處的調頻發(fā)射臺和電視發(fā)射臺干擾近處的調頻和電視發(fā)射臺。

系統(tǒng)之間干擾

① 汽車發(fā)動機系統(tǒng)對汽車內無線電接收機的干擾

② 雷達發(fā)射機的能量泄漏對雷達發(fā)射機的干擾

③ 地線回路電流引起無意中的級間耦合

④ 計算機中的磁盤驅動器的磁場對低電平數字電路的干擾

⑤ 數字電路對公用同一電源的低電平模擬電路的干擾

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