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EMC (电磁兼容性)结构设计基础 1.EMC(电磁兼容性)概述 1.1 电子系统的电磁兼容性 EMC (电磁兼容性)技术的早期仅仅考虑对无线电通信、广播有影响的射频干扰。随着干扰源范围的扩大及电磁能量应用形式的增多，电磁骚扰不在局限于辐射，还要考虑感应、耦合和传导等引起的电磁干扰。电磁干扰除影响电子系统和设备的正常工作外，对人体健康也会造成有害的影响。 电磁兼容性定义 电磁兼容性研究中经常涉及以下术语 a.电磁骚扰与电磁干扰-----电磁骚扰是指任何可能引起器件、设备或系统性能降低的电磁现象，电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介本身的变化；电磁干扰强调的是电磁骚扰现象所造成的后果。平时人们不予严格区分，统称为电磁干扰（EMI）. b.抗干扰度与电磁敏感度------抗干扰度是指存在电磁骚扰的情况下，器件、设备或系统性能不降低条件下的正常运转能力；敏感度衡量的是电子设备或分系统对电磁环境所呈现的不希望有响应程度。敏感度阈值越小，抗扰度越差。多用电磁敏感度表示 （ EMS） C.电磁兼容性------器件、设备或系统在所处电磁环境中良好运行，并且不对其所在环境产生任何难以承受的电磁骚扰的能力。EMC涵盖了EMI、EMS两方面。为实现系统内设备互不干扰、兼容运行，既要控制骚扰源的电磁发射，又要提高受骚扰对象的抗扰度。 电磁干扰三要素 任何一对复杂系统或装置之间的电磁骚扰和响应过程，均可简化为用辐射发射和传导发射来描述骚扰源；用辐射抗扰度和传导抗扰度来描述感受器。是否造成危害，还受耦合途径的制约。 1).骚扰源 骚扰源可分为自然骚扰源和人为骚扰源 a.自然骚扰源包括地球上各处的雷雨、闪电产生的天电噪声，太阳黑子爆炸和活动产生的噪声以及银河系的宇宙噪声。 b.人为骚扰是由机电或其他人工装置产生的电磁骚扰，骚扰源包括：各种无线电发射装置、各种射频设备；高压设备、家用电器等等。随着科技的进步人为骚扰源会越来越多。 c. 静电 当两种介电常数不同的绝缘材料直接接触,特别是相互摩擦时,两者间会发生电荷的转移而各自带有不同的电荷,这种现象称为静电充电.人体同样也会发生静电充电,气候愈干燥,感应的电荷量愈大.一般人体的充电电压可达20KV,当带有静电高压的人员触及电子设备时,就会发生放电现象,放电火花产生的电磁干扰会使电子系统失灵或发生故障. 消除静电危害宜采取以下措施: 采用导电纤维编织的地毯或抗静电地板; 操作人员穿着防静电工作服和工作鞋,并戴上接地的导电手镯; 把空气的相对湿度增加到60％--70％,借助加大潮气的含量来增加绝缘材料的导电率,防止静电积累. 将系统或设备内所有的金属构件用导电条连接起来,消除系统中任何两个金属物体之间由静电感应而引起的电位差. 2).电磁骚扰的传播 a.传导干扰 沿电源线或信号线传输的电磁骚扰称为传导干扰.电子系统内各单元电路之间存在各种连线,如电源线、信号互连线及公共地线等，就有可能使一个设备的电磁能量沿着这类导线传输到毗连设备和单元电路，造成干扰。 b.辐射干扰 辐射干扰是指通过空间传导的电磁骚扰。骚扰源的电路、输入输出信号电路和控制电路的导线在一定条件下都可构成辐射天线，当骚扰源的外壳流过高频电流时，外壳本身也就成为辐射天线。 3）电子设备电磁兼容性设计的基本要求 a.优化信号设计 传输信息的电信号需要占用一定的频谱。为尽量减小干扰，对有用信号应规定必要的最小占用带宽，这有赖于优化信号波形。 b.完善线路设计 应设计和选用自身发射小、抗干扰能力强的电子线路作为电子设备的单元电路。 C.屏蔽 用屏蔽体将干扰源包封起来，可以防止干扰电磁场通过空间向外传播；反之，用屏蔽体将感受器包封，就可以使感受器免受外界空间电磁场的影响。屏蔽技术虽然能有效地阻断电磁干扰的传播通道，但是它又可能使设备的通风散热困难、维修不便，并导致重量、体积和成本的增加。所以应采用合理的措施，以最佳的效/费比来满足电磁兼容性的要求。 d.接地与搭接 不管是否与大地有实际连接，只要为电源和信号电流提供了回路和基准电位，就通称为接地。电子设备接地是抑制噪声和防止干扰的重要措施之一。设计中如能周密设计地线系统，综合使用接地、滤波和屏蔽等措施，往往可事半功倍，有效地提高设备的电磁兼容性。 e.滤波 滤波是借助抑制元件将有用信号频谱以外不希望通过的能量加以抑制。它既可以抑制干扰源的发射，又可以抑制干扰源频谱分量对敏感设备、电路或元件的影响。滤波虽能十分有效地抑制传导干扰，但制造大容量、宽频带的抗电磁干扰滤波器的代价非常昂贵。 f.合理布局 合理布局包括系统设备内各单元之间的相对位置和电缆走线等，其基本原则是使感受器和干扰源尽可能远离，输入与输出端口妥善分隔，高电平电缆及