第一篇：電磁兼容原理與技術復習提綱

《電磁兼容原理與技術》復習提綱

第1章

電磁兼容技術概述

1.電磁波輻射繼水源、大氣和噪聲之后成為第四大環境污染源。2.名詞解釋：EMC P5 3.電磁兼容三要素：電磁騷擾源、傳輸途徑和敏感設備 4.電磁干擾源的分類：P7 5.電磁兼容性分析方法通常分為三種：問題解決法、規范法和系統法。6.電磁兼容技術的認證：

2001年12月，中國發布《強制性產品認證管理規定》，即3C認證，歐洲、歐共體：CE認證

美國市場：FCC相關電磁兼容測試 第2章

電磁兼容理論基礎

一、電路相關知識：電路是由若干電氣器件或設備按一定的方式和規律組成的總體，它構成電流的通路。

1.在直流電路中理想電感元件相當于短路。

2.電壓隨時間變化（如交流）越快，電流就越大，如果電壓不隨時間變化（即直流），電流為零，這時電容器相當于開路，故電容器有隔“直”通“交”之說。

二、磁路相關知識：磁通（磁力線）所通過的閉合路徑稱為磁路。1.用來衡量物質導磁能力的物理量稱為導磁率，用μ來表示。

2.所有物質根據磁性分為三大類：順磁質、反磁質和鐵磁質。磁性大小根據物質的磁導率的大小μ來表示，規定真空時μ=1。順磁質的導磁率略大于真空，如空氣、鎂、鋁等；反磁質的導磁率略小于真空，如水，玻璃，鈹等；鐵磁質屬于順磁質，它們的導磁率很大，如鐵、鎳等磁性合金。P29 3.磁性材料的磁性能：P30 磁化過程：圖2—17 4.分貝的概念及應用：課后習題1：P36 第3章

干擾耦合機理

1.傳導耦合包括通過導體間的電容及互感而形成的干擾耦合。

2.電容性耦合模型等效電路及計算：課后習題3：P66，要求會計算三種情況下的感應電壓。3.屏蔽對電感性耦合的影響：

導體2外加屏蔽體：單點接地或不接地，屏蔽層對磁場耦合沒有任何影響；兩端接地，頻率很低時，電感耦合與無屏蔽相同，頻率較高時，感應電壓保持一個常數，有所減小，屏蔽有效果。

導體1外加屏蔽體：單點接地或不接地，屏蔽層對磁場耦合沒有任何影響；兩端接地，頻率很低時，屏蔽體電流小不足以抵消干擾電流的磁場，屏蔽效果不好，頻率較高時，屏蔽體電流磁場抵消干擾電流的磁場，屏蔽效果好；可將屏蔽體一端接地，一端與負載連接。4.課后習題2：P66，電容性耦合和電感性耦合的區別是什么？

電感性耦合干擾電壓串聯于受害電路上，而電容性耦合干擾電壓是并聯于受害電路上。對于電容性耦合干擾，可用降低受害電路的負載阻抗來改善干擾情況，而對于電感性耦合，其干擾情況與電路負載無關。5.分布參數電路的基本理論：

在低頻時，或者說當波長遠大于線長時，分布參數對線上傳輸的電流、電壓的影響很小，而把電路作為集總參數電路來處理；當頻率很高，線長和波長可以相比較時，線上的分布參數對電流、電壓的影響很大，此時需要用分布參數理論來研究。6.輻射耦合：

（1）研究電磁輻射，最簡單的是電偶極子和磁偶極子的輻射，電偶極子是指一根載流導線，它的長度與橫向尺寸都比電磁波長小得多，而直徑遠小于波長的小環天線可作磁偶極子處理。（2）近場區與遠場區的特性：P62-63（3）輻射騷擾通常存在4種主要耦合途徑：天線耦合、導線感應耦合、閉合回路耦合和孔縫耦合。

第4章

濾波技術

1.一般來說，電容的作用：通交流，阻直流，通高頻，阻低頻，具體的應用如：旁路、去耦、儲能、濾波等。

2.由電容等構成的濾波器的類型：

按濾波原理分：反射式，吸收式 按工作條件分：有源，無源

按頻率特性分：低通、高通、帶通、帶阻 以反射式、吸收式濾波器舉例：

反射式濾波器：低通、高通、帶通、帶阻

吸收式濾波器：電纜濾波器、濾波連接器、鐵氧體磁環、穿芯電容器

3.電磁干擾濾波器其工作方式有兩種：一種是不讓無用信號通過，并把它們反射回信號源，另一種是把無用信號在濾波器里消耗掉。濾波器按工作方式可分為反射式濾波器和吸收式濾波器。

4.濾波器插入損耗的計算：P69課后習題3：P94 5.凡滿足倒轉原則的低通濾波器可以很方便地變成所需要的高通濾波器，倒轉原則就是將低通濾波器的每一個線圈換成一個電容器，而每一個電容器換成一個線圈，就可變成高通濾波器。

6.吸收式濾波器是由有耗元件構成的，它通過吸收不需要成分的能量轉化為熱能來達到抑制干擾的目的。實際使用中是將鐵氧體一類物質制成柔軟的磁管，可以在絕緣或非絕緣的導體上滑動，這種磁管稱為電磁干擾抑制管。

7.鐵氧體磁環電路插入損耗的計算：P76 式（4-7）8.電源線上呈現的干擾可分為共模及差模兩種，共模干擾是載流導體與參考地之間不希望有的電位差，差模干擾是兩個載流導體之間不希望有的電位差。

9.課后習題6、7：P94-95 實際電容器和實際電感的等效電路和頻率特性圖，并分析其在實際應用中對濾波特性的影響。

10.共模扼流圈對于兩根導線上方向相同的共模干擾電流會呈現較大的電感，因此對共模干擾電流有抑制作用，而對差模電流沒有影響。11.鐵氧體EMI抑制元件：P90-92（客觀題）

12.鐵氧體的等效電路在低頻時是一個電感，高頻時是隨頻率變化的電阻。第5章

屏蔽技術 1.電磁屏蔽原理：P96 2.電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對電磁能量的反射、吸收和引導作用。3.分析電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽工作原理：

電磁屏蔽的類型：電場屏蔽（靜電場的屏蔽和交變電場的屏蔽）、磁場屏蔽（低頻磁場屏蔽和高頻磁場屏蔽）和電磁屏蔽，屏蔽原理如下：

(1)靜電場的屏蔽：主動屏蔽時，球殼導體表面電位為零，靜電場被封閉在金屬球殼內；被動屏蔽時導體內部任何一點的電場為零，導體內部沒有靜電荷存在，電荷只能分布在導體的表面上。

(2)交變電場屏蔽：采用接地良好的金屬屏蔽體將騷擾源產生的交變電場限定在一定的空間內，從而阻斷了騷擾源至接收器的傳輸路徑。屏蔽體必須是良導體（例如金、銀、銅、鋁等），屏蔽體必須有良好的接地。

(3)低頻磁場的屏蔽常用高磁導率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼片、坡莫合金等），其屏蔽原理 是利用鐵磁材料的高磁導率對騷擾源的磁力線進行了集中分流，在空氣中的漏磁通大大減少。(4)高頻磁場的屏蔽：采用低電阻率的良導體材料，例如銅、鋁等。其屏蔽原理是利用電磁感應現象在屏蔽體表面所產生的渦流的反磁場來達到屏蔽的目的，也就是說，利用了渦流反磁場對于原騷擾磁場的排斥作用，來抑制或抵消屏蔽體外的磁場。

(5)電磁屏蔽：頻率較低時，干擾一般發生在近場，高壓低電流源以電場為主，磁場分量可忽略，可以只考慮電場的屏蔽，而低壓大電流干擾源則以磁場為主，電場分量可忽略，可以只考慮磁場的屏蔽。隨著頻率增高，電磁輻射能力增加，產生輻射電磁場，并趨向于遠場干擾，電場、磁場均不能忽略，因而就要對電場和磁場同時屏蔽，由于集膚效應，電磁屏蔽體無須做得很厚，當頻率在500KHz~30MHz范圍內，屏蔽材料可選用鋁，而當頻率大于30MHz時，則可選用鋁、銅、銅鍍銀等。

4.影響屏蔽的兩大因素：一是整個屏蔽體表面必須是導電連續的，另一個是不能有直接穿透屏蔽體的導體。

5.屏蔽材料：P114-117（客觀題）6.屏蔽完整性：P118-121（客觀題）

7.集膚效應：又叫趨膚效應，當交變電流通過導體時，電流將集中在導體表面流過，這種現象叫集膚效應。電流或電壓以較高頻率在導體中傳導時，電子會聚集于導體表層，而非平均分布于整個導體的截面積中，頻率越高，趨膚效用越顯著。

8.電磁密封襯墊的材料種類有：導電橡膠、金屬編織網、指形簧片、多重導電橡膠、螺旋管、導電布襯墊。

第6章

印制電路板PCB的電磁兼容設計

1.20H原則：所有的具有一定電壓的印制電路板都會向空間輻射電磁能量，為了減小這個效應，印制電路板的物理尺寸應該比最靠近的接地板的物理尺寸小20H，其中H是兩層印制電路板的間距。

2.3W原則：當兩條印制線的間距比較小時，兩線之間會發生電磁串擾，串音會使有關電路功能失常。為避免發生這種干擾影響，應保持任何線條間距不小于三倍的印制線條寬度，即不小于3W，W為印制線條的寬度。3.6.1-6.3（客觀題）第7章

接地技術

1.地的簡單分類：安全地和零電位地。

2.從電路參考點的角度考慮，接地的方式可以分為懸浮地、單點接地、多點接地、混合接地。3.設置安全地線的意義：（1）當絕緣被破壞時，安全地線能起保護作用（2）防止設備感應帶電而造成電擊（3）防止雷擊事故。

4.可以通過以下方法安裝接地裝置：埋設銅板，打入地樁，鉆孔法，埋設導線，地下管道。5.地線中的干擾分為：地阻抗干擾和地環路干擾。

6.減小地線干擾的措施：減小地線阻抗和電源饋線阻抗，正確選擇接地方式和阻隔地環路。7.導體的射頻電阻相關知識：

在直流情況下，電流在導體截面上均勻分布，導體的橫截面積就是它的有效載流面積，對于射頻（高頻）電流，由于集膚效應，導體的有效載流面積遠小于導體的幾何截面積，所以導體的射頻電阻要大于導體的直流電阻。

隨著頻率升高，導體半徑越大，集膚效應越明顯，導體的射頻電阻將越大于導體的直流電阻。在工程上，用相互絕緣的多股漆包線代替單根導線繞制的射頻電感線圈，以延緩射頻電阻的增長。

截面積相同的導體，矩形截面的周長大于圓截面，而且寬厚比越大，截面周長越長，其等效半徑越大，射頻電阻越小，設備電線和搭接條采用扁銅帶的原因就在于此。

在截面積一定的情況下，增加寬度可以減小導體的電感，因此無論從射頻電阻還是電感角度考慮，采用寬厚比值大的扁銅帶制作地線都是合理的。8.阻隔地環路的幾種措施：變壓器耦合、縱向扼流圈傳輸信號、同軸電纜傳輸信號、光耦合器、光纜傳輸信號、差分放大器。

9.屏蔽電纜的接地：屏蔽電纜由絕緣導線外面再包一層金屬薄膜即屏蔽層構成，屏蔽層通常是金屬編織網或金屬箔。屏蔽電纜的屏蔽層只有在接地以后才能起到屏蔽作用。屏蔽層接地產生的電場屏蔽：

如果屏蔽層不接地，由于面積比普通導線大，耦合電容也大，產生的耦合量也大，將比不用屏蔽電纜時產生更大的電場輻合。屏蔽層接地產生的磁場屏蔽：

如果屏蔽層不接地或只有一端接地，屏蔽層上無電流流過，電流經地面返回不起磁場屏蔽的作用；如果屏蔽層兩端接地，電流經屏蔽層回流，當頻率一定時，回流產生的磁場幾乎和被屏蔽導線上流過電流產生的磁場大小相等，方向相反，因而互相抵消，抑制了騷擾源的向外輻射。

防靜電技術

1.靜電產生的幾種形式：接觸起電、破斷起電、感應起電、電荷遷移

2.靜電放電的幾種類型：火花放電、電暈放電、刷性放電、場致發射放電、雷形放電 3.靜電對電子產品的危害形式和特點？

4.生產過程中靜電防護的主要措施為為靜電泄露、耗散、中和、增濕、屏蔽與接地。5.靜電接地方式有直接接地和間接接地。

6.電子制造過程中的靜電防護的相關知識，如基本原則：（1）抑制靜電荷的積聚（2）迅速、安全、有效地消除已經產生的靜電荷，等等。

防雷相關知識

1.雷擊造成的危害主要有四種：直擊雷、雷電波侵入、感應過電壓、地電位反擊。

2.列舉幾種電涌保護器基本元件：放電間隙、氣體放電管、壓敏電阻、抑制二極管、扼流線圈、1/4波長短路器。

3.避雷針由三部分組成：接閃器、引下線和接地體。

第二篇：電磁兼容原理論文

電磁兼容原理、技術及應用

設計論文

電磁兼容性屏蔽

系

別

濱江電子信息工程系

專業名稱

電子信息

班級名稱

電子信息<三>班

學生姓名 陳貴龍學號 20082305924 指導教師

吳大中 職稱 高級教師

論文設計時間

2010年12月20日－2010年12月26日 摘要 本文簡單介紹了廣義的電磁屏蔽設計基本思路和實現方法 關鍵詞 電磁兼容性 電磁屏蔽設計 電磁屏蔽材料和屏蔽方法 一.引言

電子設備工作時，會受到各種電磁干擾(Electro-magnetic Interference)，包括自身的干擾和來自其它設備的干擾，同時也會對其它設備產生電磁干擾。電磁干擾若超過了設備的允許值，就會影響設備的正常工作。電磁屏蔽有2個目的，一方面能防止干擾源對設備或系統內部產生有害影響，另一方面也可以防止設備或系統內有害的電磁輻射向外傳播。為了滿足這些設備對電磁干擾屏蔽的需要，在過去的幾年中人們開發了大批新的改良的產品。根據屏蔽的工作原理可將屏蔽分為以下3大類：電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁場屏蔽。當干擾源產生的干擾是以電壓形式出現時，干擾源與電子設備之間就存在容性電場耦合，可將其視為分布電容間的耦合。為消除或抑制這種干擾，要進行電場屏蔽。其設計應遵從的原則是：(1)屏蔽體要盡量靠近受保護物，而且屏蔽體的接地必須良好；(2)屏蔽效果的好壞與屏蔽體的形狀有著最直接的關系。屏蔽體如果能夠做成全封閉的金屬盒最好，但在工程實踐中還需要根據實際情況而定；(3)屏蔽體的材料要以良導體為好，對厚度沒有嚴格的要求，只要有足夠的強度即可。(1)磁場屏蔽

當干擾源以電流的形式出現時，此電流所產生的磁場通過互感耦合對鄰近信號形成干擾。此時，為了抑制干擾，要施行磁場屏蔽。磁 場屏蔽機理主要是依靠高導磁材料所具有的低磁阻，對磁通起著分路的作用，從而使得屏蔽體內部的磁場大為減弱。

總之，對于磁場屏蔽來講：(1)當電磁場干擾源的頻率較高時，利用高電導率、低電阻率的金屬材料中產生的渦流反向磁場，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。(2)當電磁場干擾源的頻率較低時，要采用高磁導率的材料，構成低磁阻通路，從而使磁力線限制在屏蔽體內部，防止擴散到屏蔽的空間去，使大部分磁場被集中在屏蔽體內。(3)在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

(2)電磁場屏蔽

單純的電場或磁場干擾源是很少見的，通常所說的電磁干擾是指電場和磁場同時存在的高頻電磁場干擾。電磁場屏蔽用于抑制干擾源和敏感設備距離較遠時通過電磁場耦合產生的干擾，它必須同時屏蔽電場和磁場，通常采用電阻率小的良導體材料，空間干擾電磁波在入射到金屬體表面時會產生反射和吸收，電磁能量被衰減，從而起到屏蔽作用。

靜電屏蔽與靜磁屏蔽很容易采取良導體材料實現，但在交變電磁場中，電場和磁場總是同時存在于同一空間的，因此必須同時考慮電場和磁場的屏蔽。然而，由于頻率的不同，交變電磁場的干擾效應區也不同，實際中應區別對待。二.材料的選擇

對于屏蔽體來說，所選擇的材料的類型對其性能和成本影響極大。在設計屏蔽體時有一點是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。對這些不同性能的理解就可使你選擇合適的材料，去滿足目標要求。

磁屏蔽目的：通常是保護電子線路免于受到諸如永磁體、變壓器、電機、線圈、電纜等產生磁場的干擾，當然屏蔽強的磁干擾源使它免于干擾附近的元器件功能也是一個重要的應用目的。磁屏蔽材料參數及材料劃分：磁屏蔽體由磁性材料制成，衡量材料導磁能力的參數是磁導率，通常以數字來表示相對大小。真空磁導率為1，屏蔽材料的磁導率從200到350000；磁屏蔽材料的另一個重要參數是飽和磁化強度。磁屏蔽材料一般分為三類，即高導磁材料、中導磁材料和高飽和材料

高飽和磁導率材料的磁導率在80000-350000之間，經熱處理后其飽和場可達7500Gs；中磁導率材料通常和200-50000，飽和場可達18000-21000Gs。為提高導電材料的磁場屏蔽效果，應采取如下措施：（1）使用良單體；（2）注意屏蔽體的結構設計，避免因開孔、縫隙等而影響渦流的流通回路，應減小孔縫的最大尺寸，從而提高屏蔽效果；（3）使屏蔽體有一定的厚度，一般要大于10倍的透入深度。在需要于極小空間內降低磁場時，典型上使用這些合金。在需要提供比要求更高屏蔽時，或是磁場強度較高場強時需要具有更高飽和值材料時，這些材料常被選中。在屏蔽目標僅需要稍微減少場強時，或是當場強足以使高磁導率屏蔽體飽和時，超低碳鋼(ULCS)可能是最佳的選擇。這些較低成本材料的碳含量典型小于0.01%；與其它鋼相比，其有較高的磁導率和極優的飽和性能。這些材料具有較小的柔韌性，并比硅鋼較容易制造，這就允許在大面積屏蔽項目中容易安裝和以同樣的方式加工出小型組件。ULCS可與高磁導率材料一起使用，以為需要高飽和保護和高衰減等級建立最佳的屏蔽體。

對于低溫用的屏蔽體，Cryoperm10為一種最佳選擇。與Mumetal一樣，C ryoperm10也是一種高磁導率鎳鐵合金，它是經特殊加工而成的，以提供在降低溫度時磁導率增加。標準的屏蔽合金（比如Mumetal）在低溫時就失去了其大部分磁導率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K時的磁導率卻增加10倍。

由于材料的成本占屏蔽體價格的一半，所以使用較薄的尺寸能滿足所要求的屏蔽特性和結構性能是最好了。厚度為0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的選擇。這些箔材能以同等的化學組分和性能特性獲得，并可作為標準的以鎳為基礎的和ULCS材料。

設計低成本屏蔽體的最重要的一步，就是對這些典型屏蔽材料特性及其對屏蔽性能影響的了解。一旦合適的材料被選中，其重點要集中于基本的設計考慮，以使其不但性能最佳，而且對成本的影響最小。三．設計考慮因素

屏蔽體的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性極大。屏蔽體的有效半徑越小，其整體性能就越好。但是，設計屏蔽體的目的是使其包絡試圖屏蔽的組件和空間，并應該靠得很近。由于材料占屏蔽體設計的大部分成本，因此較小屏蔽體就可以在較低成本下獲得較優的性能。

每當有可能，屏蔽體應與所有壁靠近，以避免場泄漏。這種結構（即使是矩形）也是最接近于圓形的，它可以建立一個半閉合的磁路。另外，全部箱體可在所有軸上獲得屏蔽特性，這樣就可以保證最好的屏蔽性能。當特殊的性能和進出口需要時，可移動的蓋板、罩和門均可組合到屏蔽體設計中去。

利用蓋板、罩和門時或使用兩塊或多塊板構建屏蔽體時，在多塊板間保持磁連續性和電接觸是很重要的。可通過機械式（利用磨擦組件）或焊接保持磁連續性。在拐角或過渡連接，使用焊接可獲得最佳性能。維持表面間的連續性就可以保證磁力線連續沿其低磁阻路徑前進，這樣可以提高屏蔽效能。在交流場，保持磁連續性就允許較高的感應電流屏蔽，在直流場，對于適當的磁力線分路，連續性也是重要的。

新型屏蔽結構和常用材料 由鋁、鋼、銅組合的屏蔽體，對電磁波有很大的反射損耗，所以只適用電屏蔽。電屏蔽體一般對各種頻率都具有良好的電屏蔽作用。鐵和高導磁率的合金體則對磁場波有很大的吸收損耗，所以用它們做成的屏蔽體，適合用在磁屏蔽環境。如果 條件允許可用不銹鋼制造具有很高可靠性的電磁屏蔽機殼。當設備處于機械應力下時，防傾斜拐角有助于機殼保持機械性能的完整性和屏蔽效能。安裝在凹槽上的板子，它的連續導電性和屏蔽效能由鈹銅合金的彈性屏蔽墊圈來保證。在通信、計算機、自動化、醫療等商用電子設備上選擇最有效的電磁屏蔽襯墊時，通常可以考慮以下三種襯墊類型：導電橡膠、導電布、鈹銅指簧。依據設備的不同需要，這幾種類型的襯墊可提供不同程度的電磁屏蔽，適合不同的形狀和環境密封的要求。現在流行新型的屏蔽材料還有導電塑料、活化導電鍍膜塑料、發泡鋁、發泡鎳、超微晶納米晶合金、鎳基/鈷基非晶態合金、坡莫合金箔帶等等。

多重屏蔽 多重屏蔽的原則是：各屏蔽層之間不能連接在一起，其間應該隔開空氣或者填充其他介質。否則就失去多層屏蔽的作用；各層屏蔽體的材質也不應該相同。除了要考慮磁導率外，還要考慮飽和電平。有的時候由于需要不得不對系統/分系統進行雙重甚至更多層的電磁屏蔽。有些系統設備內部電磁環境非常惡劣，使得對外殼屏蔽效能的要求也就很高。所以，在設備的內部的局部，如：PCB、電源的輸入輸出濾波、屏蔽部分輻射嚴重的元器件、適當地采用隔離電路、縮短引線、用接地平面代替接地回路的引線、使用符合EMC相公標準要求的器件等等。一般設備中最大的干擾源是振蕩電路，這種電路應該用輔助分屏蔽體封閉后再裝入系統主屏蔽體中。這些分屏蔽體和主屏蔽箱內、外屏蔽體/其他分屏蔽體之間除了一點必要的連接外（須經過濾波器來控制出入口），其他必須隔絕 在設計過程早期就應考慮這些問題，可使這些主要設計參數對屏蔽體的成本影響較小。但是，這些因素要比材料本身對屏蔽體性能的影響要大。這樣，在設計屏蔽體時，最先保證這些基本參數通常是需要的。

四.磁屏蔽的解決方案

磁屏蔽的定義：為減少齒部和壓板(壓圈)上漏磁通集中現象，以降低齒壓板和邊端鐵心的溫度，在鐵心外側和鐵心壓板之間設有的階梯形的錐形疊片鐵心。用來吸收漏磁通的磁分路。

屏蔽就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；用屏蔽體將接收電路、設備或系統包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或系統等外部的干擾電磁波和內部電磁波均起著吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽體上的界面反射）和抵消能量（電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場，可抵消部分干擾電磁波）的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。五.屏蔽的目的、原理

屏蔽的目的：(1)限制內部產生的輻射超出某一區域；（2）防止外來的輻射進入某一區域。

屏蔽按其機理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽3種。按其屏蔽體結構可分為完整屏蔽、不完整屏蔽及編織帶屏蔽。1.電場屏蔽

電場屏蔽的目的是消除或抑制靜電或交變電場與被干擾電路的電耦合。電場屏蔽有分靜電場屏蔽和交變電場屏蔽。①靜電場屏蔽

導體置于靜電場中并達到靜電平衡后，該導體是一個等位體，內部電場為零，導體內部沒有靜電荷，電荷只能分布在導體表面。若該導體內部有空腔，空腔中也沒有電場，因此，空腔導體起到了隔絕外部靜電場的作用。若將帶電體置于空腔內部，會在空腔導體表面感應出等量電荷，如果把空腔導體接地，則不會在導體外部產生電場，可以起到隔絕內部電荷的作用。

實現靜電場屏蔽，需要滿足兩個條件：（1）有完整的屏蔽體（2）屏蔽體良好接地 ②交變電場屏蔽

在交變電場情況下，導體間的電場感應是通過耦合電容起作用，為了減少這種影響，就要減少耦合電容，其中的一個方法就是對被干擾電路采取屏蔽措施。2.磁場屏蔽 磁場屏蔽的目的是消除或抑制恒定磁場或交變磁場與被干擾回路的磁偶合。通常，可以利用導磁材料和導電材料兩種方法進行屏蔽。磁場屏蔽通常是指對直流或低頻磁場的屏蔽，其效果比電場屏蔽和電磁場屏蔽要差的多。

（1）利用高導磁材料進行磁場屏蔽

（2）利用導電材料產生反向的抵消磁場來實現磁場屏蔽 3.電磁場屏蔽

電磁場屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁波在空間傳播。電磁波在穿越屏蔽體時，會產生反射和吸收，導致磁場能量衰減。

電磁場屏蔽措施：（1）使用良導體（2）使屏蔽體有一定的厚度，以抑制電磁場，一般厚度要大于10倍的透入深度；（3）避免因開孔、縫隙等引起的屏蔽效果下降，孔縫的最大尺寸一般應小于最高頻率電磁波波長的1/20。

六．屏蔽體設計原則與注意事項

屏蔽體的實際應用很廣，包括專門的屏蔽室、設備的外殼或機箱、設備內部敏感單元的屏蔽盒及各種屏蔽線纜等。不同設備各自特點及不同工作環境，對屏蔽的要求不同，屏蔽體的設計也各有特點，但其基本的設計原則和處理方法是一致的。

一、屏蔽體設計原則

良好的屏蔽體設計應當根據屏蔽性能要求及實際情況選取最經濟、有效的設計方案。為此，應當考慮以下原則： 1.明確電磁騷擾源及敏感單元 2.大致確定屏蔽體的屏蔽效能 3.確定屏蔽方式 4.進行屏蔽完整性設計

二、穿透和開口注意事項

1.要注意由于電纜穿過機殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導線穿過屏蔽體時，屏蔽效能降低30dB以上。

2.電源線進入機殼時，全部應通過濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外；若濾波器結構不宜穿出機殼，則應在電源線進入機殼出專為濾波器設置一隔艙。

3.信號線、控制線進入/穿出機殼時，要通過適當的濾波器。具有濾波插針的多芯連接器適于這種場合使用。

4.穿過屏蔽體的金屬控制軸，應該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地。也可不用接地的金屬軸，而用其它軸貫通波導截止頻率比工作頻率高的園管來做控制軸。

5.必須注意在截止波導孔內貫通金屬軸或導線時會嚴重降低屏蔽效能。

6.當要求使用對地絕緣的金屬控制軸時，可用短的隱性控制軸，不調節時，用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住。7.為保險絲、插孔等加金屬帽。

8.用導電襯墊和墊圈、螺母等實現鈕子開關防泄漏安裝。9.在屏蔽、通風和強度要求高而質量不苛刻時，用蜂窩板屏蔽通風口，最好用焊接方式保持線連接，防止泄漏。

10.盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對所有引線用穿心電容濾波。

11.在不能從后面屏蔽指示器/顯示器和對引線濾波時，要用與機殼連續連接的金屬網或導電玻璃屏蔽指示器/顯示器的前面。對夾金屬絲的屏蔽玻璃，在保持合理透光度條件下，對30～1000m的屏蔽效能可達50～110dB。在透明塑料或玻璃上鍍透明導電膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除觀察窗上的靜電積累，在儀器上常用。

七．總結

屏蔽是降低設備電磁輻射干擾方法的主要一種，在屏蔽的同時也應該注意濾波和接地的重要性。如使用平衡變壓器、接地、隔離變壓器、鐵氧體磁環、光電耦合器、減小公共地的阻抗、減小互聯電纜的環路面積、對電纜進行分組、將帶寬減小到必要的程度、減小輸入阻抗、減小電路的環路面積、將敏感器件屏蔽起來、使用瞬間干擾抑制器件、改變工作頻率、PCB電磁兼容布線等設計合理，就會對屏蔽效能要求甚少，有時候不屏蔽就可以滿足性能要求。

第三篇：電磁兼容與抗干擾技術

什么是《電磁兼容與抗干擾技術》（簡述）

在各種工業控制系統中，隨著變頻器等電子電力裝置的廣泛使用，系統的電磁干擾（EMI）日益嚴重，相應的抗干擾設計（即電磁兼容EMC）已經變得越來越重要。變頻器系統的干擾有時能直接造成控制系統的硬件損壞，有時雖不致損壞系統的硬件，但常使智能化控制裝置內微處理器的系統程序運行失控，導致控制失靈，從而造成設備和生產事故。因此，如何提高系統的抗干擾能力和可靠性是自動控制系統設計、制造和應用中不可忽視的重要內容，也是計算機控制技術應用和推廣的關鍵之一。一．電磁兼容（EMC）概述

1.電磁兼容的定義

采用一定的技術手段，使同一電磁環境中的各種電子、電氣設備都能正常工作，并且不干擾其它設備的正常工作，這就是電磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，縮寫為ECM）.國際電工委員會（IEC）對電磁兼容性的定義是“電磁兼容性是電子設備的一種功能，電子設備在電磁環境中能完成其功能而不產生不能容忍的干擾。”

在國家標準GB/T4365-1995中對電磁兼容嚴格的定義是：設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承擔的電磁騷擾的能力。電磁兼容有兩方面的含義：

（1）設備對來自外部環境的電磁干擾必須具有一定的承受能力（抗擾度）。（2）設備在正常工作時產生的電磁干擾不超過一定的限值，不干擾其它設備的正常工作。

目前，隨著我國經濟的發展和科技的進步，工控設備的使用越來越廣泛。特別是涉及到大的控制系統時，例如控制系統既有PLC、數控系統、變頻器、又有智能化儀表控制系統。如果在系統設計和安裝時，沒有充分考慮電磁兼容的問題，小則造成設備不能穩定運行，大則造成設備的損壞。目前EMC已經成為系統故障的主要原因。

EMC的一條準則是“預防是最有效的，最經濟的方案”。所以，EMC已經成為電氣系統設計時必須重視的問題。

電磁兼容性學科涉及的理論基礎包括電磁場理論、天線與電波傳播、電路理論、通信技術、材料科學、生物醫學等等，所以電磁兼容性學科是一門實用性很強的綜合性的前沿學科。

為了實現儀器設備之間的電磁兼容，國家針對各種電子、電器產品已經頒布了一系列強制性的電磁兼容執行標準。電磁兼容技術貫穿于電子、電器產品設計、制造、檢驗、銷售的全過程。電磁兼容問題解決的越早，投資效益越高。如果在產品的立項、設計階段就解決了電磁兼容技術，電磁兼容措施的有效性最高，產品的成本最低。如果產品已經成批的制造出來了，才發現不符合國家的電磁兼容標準，在采取補救措施，產品的成本就會大大提高。

二．EMC設計的主要內容 A，電氣設計： ① 各元器件的干擾控制和抗干擾措施：屏蔽技術、濾波技術、接地技術的應用。② 元器件的布局、導線的敷設等。B.結構設計：

機箱的屏蔽，包括通風口、縫隙、表頭、顯示器、指示燈等處的處理。

三．、抗干擾技術概述 A．接地技術 接地的作用和分類 幾種常用的接地方法 浮點接地 單點接地 多點接地 混合接地技術 B．濾波技術 反射式濾波器 損耗濾波器 有緣濾波器 C．屏蔽技術

主動屏蔽、被動屏蔽；

靜電屏蔽、磁場屏蔽、電磁屏蔽。

四．PLC控制系統的抗干擾。

五．變頻器控制系統的抗干擾。

第四篇：電磁兼容原理與設計學習感受

電磁兼容原理與設計學習感受

經濟管理學院 交通101班 商福志.學號：100205114 漸漸的課程要結束啦。通過這門選修課的學習我了解了電磁兼容的重要性、電磁兼容技術在生活中的廣泛應用，并且掌握了電磁兼容設計的基本知識，更加加深了我對電子電磁學科的熱愛。

我為什么要選這門課？作為一名學經濟管理的學生我首選的應該是與經濟有關的選修課，但是選修課與課程沖突，最后我從自身愛好和現實實際出發選擇了和現實生活聯系緊密的課程—電磁兼容原理與設計。

從這門課我學到的知識：

1、電磁兼容應該在系統設計的初始階段考慮才能降低成本且降低設計難度；

2、電磁兼容設計參考標準：國軍標GJB、國標、美國國標、美國國軍標……

3、電磁騷擾和電磁干擾的區別

4、實驗室：電波暗室、開闊場、GTEM室、混響室；

5、電磁干擾源、電磁騷擾源與敏感設備之間的耦合途徑及防護措施；

6、電磁兼容設計的主要內容：分析系統所處的電磁環境->制定電磁兼容性的大約值->確定安全域度->設備和電路的電磁兼容設計；

7、濾波技術、屏蔽技術、接地和搭接技術的應用；

8、系統內部電磁兼容性分析和系統間電磁兼容性分析；

9、數學模型、電磁兼容計算軟件的應用；

10、開闊場地、（ISPR）屏蔽室、電波暗室、混響室、GTEM室、TEM室、法蘭小室在電磁兼容性測試方面的應用；

11、PCB的抗電磁干擾設計原則。學的東西還有很多這里就不在一一最贅述啦。

學完電磁兼容原理設計我對電磁兼容和生活聯系的認識：

隨著社會的發展電子設備的廣泛應用，電磁環境越來越復雜。設備的電磁兼容設計面臨越來越多的難題。電磁場不僅影響機器設備，過量的電磁輻射也危害人類身體健康。電磁兼容原理與設計涉及生活的方方面面，小到芯片大到航天飛機。個人生活方面，在我們身邊的手機、收音機、電視機、個人電腦等這些東西與我們的生活息息相關，然而它們帶來的輻射會嚴重的影響我們的身體健康。據生物學家研究過量電磁輻射會造成影響人的睡眠質量，對兒童的大腦發育會有不利影響。社會生活方面，汽車、通訊設施、飛機等它們的電磁兼容直接影響到人們的生命安全，信息安全、信號安全直接影響到社會經濟甚至國家安全。雷電、太陽風、宇宙射線等自干擾源直接影響航空航天事業的發展。各種信號傳輸的輻射等干擾源使得電磁環境越來越越復雜。總而言之電磁兼容設計面臨越來越多的挑戰。對電磁兼容設計人員的要求也不斷提高。

自己學習電磁兼容原理與設計的心得和體會：電磁兼容原理與設計對我來說是一門挺難的課程，有很多參數和公式要記，作為一門選修課我學到了很多東西。作為學管理的就要什么都要懂，即使不精，做到能夠在決策的時候做出正確的判斷。為經濟決策，保證信息安全，系統安全掌握基本的知識。有這些知識我將受益終生。

第五篇：電磁兼容技術及應用

電磁兼容技術及應用

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關的各項技術，通過對接地、屏蔽、濾波等技術的分析，說明產品如何實現良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術融入產品研發流程。對實例分析，結合電磁兼容理論，說明實際測試中的處理

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關的各項技術，通過對接地、屏蔽、濾波等技術的分析，說明產品如何實現良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術融入產品研發流程。對實例分析，結合電磁兼容理論，說明實際測試中的處理方法，從干擾源、耦合路徑、敏感源方面逐步分析驗證，提高產品可靠性。

關鍵詞：電磁兼容 接地 屏蔽 濾波

目前，電磁兼容技術已經發展成為專門的針對電子產品抗電磁干擾和電磁輻射的技術，成為考察電子產品的安全可靠性的一個重要指標，覆蓋所有電子產品。

各個電子設備在同一空間工作時，會在其周圍產生一定強度的電磁場，這些電磁場通過一定的途徑（輻射、傳導）耦合給其他的電子設備，影響其他設備的正常工作，可能使通訊出錯或者系統死機等，設備間相互干擾相互影響，這種影響不僅僅存在設備間，同時也存在元件與元件之間，系統與系統之間。甚至存在與集成芯片內部。

電磁兼容技術主要包括接地、濾波、屏蔽技術等，在特定場合需要注意的是不一樣的，A、在結構方面，需要注意屏蔽和接地，B、在線纜方面注意接地和濾波，C、在PCB設計方面，需要注意信號布局布線、濾波等。

一、電磁兼容技術

首先從構成電磁干擾的三要素入手，即干擾源、敏感源、耦合路徑，★干擾源是產生電磁干擾的設備，通過電纜、空間輻射等耦合路徑影響干擾敏感源設備。高頻電壓/電流是產生干擾的根源，電磁能量在設備之間傳播有兩種方式：傳導發射和輻射發射，傳導發射是

以導線為媒體，以電流為現象，輻射發射是以空間輻射為媒體，以電磁波為現象。常見干擾源有雷電、無線通訊、脈沖電路、靜電、感性負載通斷、天線、電纜導線等。任何電路都可能成為敏感源，數字電路抗干擾性較好，但是風險大，大的脈沖尖峰可能是數字電路誤動作，音頻模擬電路對射頻信號敏感。★耦合路徑分為空間耦合和傳導性耦合，空間耦合包括互感耦合、電容耦合、天線輻射，傳導性耦合包括地線和電源線上的傳導。

電磁兼容設計主要包括接地設計、屏蔽設計、濾波設計方面的知識。地線分為安全地、交流地、直流地、數字地、模擬地、機殼地、防雷地等，※地線從電壓概念說是提供一個等電位體，從電流概念上說是提供一個電流通路。地線阻抗決定了線路的抗干擾性，其中導線阻抗決定了地線的電位差，回路阻抗決定了實際的地線電流，地環路的存在是電路受干擾的主要原因，減小地環路的面積，降低對線路的影響，使用屏蔽線或同軸電纜都可能減小信號回路的面積，從而達到降低干擾的影響。地線電流總是走地線阻抗比較小的路徑，高頻低頻時線路的阻抗是不一樣的，可以根據需要設計信號路徑。多層板比雙層板的抗干擾性要好，因為多層板有專門的地層和電源層，保證每個信號回路都具有最小的信號回路面積，如果是雙層板，最好鋪地線網格，來保證最小的回路面積。

單端接地是為了降低電場對設備的影響，兩端接地是降低磁場對設備的影響，兩端接地形成磁場環路，外界磁場在原來信號與地線構成的回路中產生感應電流的同時，也在屏蔽層與地線構成的回路中產生感應電流Is，Is也會感應出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導致總磁場減小，減小了干擾。

屏蔽技術，主要是應用在系統的結構上的，也有對線路關鍵電路進行屏蔽的，如時鐘電路、CPU等。考察系統的屏蔽效能可以利用靜電測試，如果系統屏蔽做的好，靜電會沿著屏蔽體進行泄放，不會對內部線路造成影響。良好的電磁屏蔽的關鍵因素是屏蔽體的導線連續性，如果必須開孔引導線，采用屏蔽電纜，屏蔽層一定要采用360度環接方式進行接地，保證屏蔽的完整性。根據不同屏蔽層傳輸阻抗的頻率特性和信號工作頻率，來選擇屏蔽電纜。

濾波包括電源線濾波與信號濾波。電纜是一個很好的天線，有時候即使屏蔽做的很好，仍然不能通過輻射發射和輻射敏感度的試驗，這是因為電纜產生的輻射遠高于線路板本身及機箱屏蔽不完整發生泄漏所產生的輻射。解決這種問題的一個方法是在電纜的端口處安裝濾波器，將干擾電流濾除掉。根據干擾的頻率選擇濾波器的截止頻率，才能有效的濾除干擾。一個系統使用了二階LC低通濾波器，做輻射試驗還是過不去，將前級電容去掉，輻射發射就不超標了，說明了需要降低截止頻率才能濾除一部分干擾，增加濾波器的級數增加了曲線的陡度，提高了在工作頻率內的濾波性能，并不能將更低頻率的干擾濾除。濾波電容引線要短，可以采用“V”形接法，減小高頻時的回路阻抗，也可以在引線上增加安裝磁珠，加大了引線上的電感，增強了濾波效果。薄膜電容的電阻成分大，應采用陶瓷電容來進行濾波，陶瓷電容的阻抗特性好。

電磁兼容技術應貫穿產品研發始終，包括產品的概要設計、詳細設計、原理圖印制板設計、結構、組裝調試等每個環節，都應該考慮電磁兼容設計，概要設計中需要調研產品應用環境，分析現場干擾類型，評估干擾風險，詳細設計中需要針對具體的干擾，采取相應的對策，需要全面設計。原理圖印制板圖設計需要將各項措施體現在原理圖中，必要時進行仿真，印制板圖設計時需要按照模塊化設計，注意布局布線，敏感電路的電磁兼容防護。結構也是電磁兼容設計中主要的一部分，產品的結構對靜電、群脈沖、輻射等有很大的關系，結構要求具有良好的屏蔽性和接地。裝配調試環節需要注意信號完整性，保證接地的連續性，注意面板接觸問題，在測試環節根據遇到的實際情況，采取相應的措施。

二、電磁兼容實例應用分析

學習電磁兼容技術的整體目標是系統地學習電磁兼容方面的知識，通過學習電磁兼容設計理論，使這些方法、規則、措施等融入實際工作中，來保證產品盡可能可靠。

1、接地問題

實例一：某系統設備在做422通訊串口的射頻場感應傳導測試，采用雙絞屏蔽線，開始采用的是單端接地，測試時出現的誤碼率高，幾乎沒有正確的數據，后來采用雙端可靠接地，通訊正常。

實例二：某系統設備在做視頻鼠標線的射頻場感應傳導的試驗時，在較低頻段（3M以下）時顯示器有波紋，上下閃動，后來將視頻線的顯示器側可靠接地，干擾明顯降低，幾乎不影響顯示。

分析：這兩種現象都是在做射頻場的感應傳導試驗時出現的，射頻場的感應傳導抗擾度試驗實質是：設備引線變成被動天線，接受射頻場的感應，變成傳導干擾入侵設備內部，最終以射頻電壓電流形成的近場電磁場影響設備工作，以低頻磁場為主。

雙絞線能夠有效地抑制磁場干擾，這不僅是因為雙絞線的兩根線之間具有很小的回路面積，而且因為雙絞線的每兩個相鄰的回路上感應出的電流具有相反的方向，因此相互抵銷。雙絞線的絞節越密，則效果越明顯。

屏蔽層兩端接地時，外界磁場在原來信號與地線構成的回路中產生感應電流的同時，也在屏蔽層與地線構成的回路中產生感應電流Is，Is也會感應出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導致總磁場減小，減小了干擾。

2、屏蔽問題

實例三：某系統為機柜、機箱式結構，其中控制部分為機箱結構，子板總線板結構，子板均安裝面板。做靜電試驗時，接觸放電＋5.5kv時，對主板面板及左右相鄰的面板進行靜電試驗時，控制板重啟或死機，后來在控制板附近的面板之間安裝指形簧片，系統在接觸放電±6.6kv時運行正常。

實例四：某系統試驗，用普通機柜，系統很敏感，對機柜引出線（通訊線）進行群脈沖試驗，采用耦合夾耦合方式，干擾一加上去，系統就不正常，在通訊線兩端增加磁環，效果不明顯，后來沒有辦法了，更換了屏蔽機柜，進行試驗，有明顯效果，做幾輪后，系統才會出現倒機想象，在通訊線進機柜處增加安裝磁環后，系統工作正常，幾輪試驗后，沒有出現倒機現象，系統工作都正常。

分析：現在很多系統都是機箱結構，即控制板、采集板、驅動板等都安裝在同一機箱中，進行數據交換與控制。安裝完成后各電路板會有一定的縫隙，靜電脈沖通過面板縫隙，分布電容向主板耦合，使電源失真或控制發生故障系統重啟、死機。在面板之間安裝指形簧片，使機箱成為一個良好的屏蔽體，由于電荷的“趨膚效應”，當有靜電干擾時，靜電會沿著表面泄放至大地，對內部電路的影響減小或者消失。

屏蔽機柜對機柜的縫隙和門都進行了處理，縫隙處安裝導電簧片，門與機柜接觸位置安裝導電布襯墊，提高機柜的屏蔽效能，提高機柜整體的抗干擾性，群脈沖干擾的實質是對線路分布電容能量的積累效應，當能量積累到一定程度時就可能引起線路（乃至設備）工作出錯。通常測試設備一旦出錯，就會連續不斷的出錯，即使把脈沖電壓稍稍降低，出錯情況依然不斷的現象加以解釋。脈沖成群出現，脈沖重復頻率較高，波形上升時間短暫，能量較小，一般不會造成設備故障，使設備產生誤動作的情況多見。

3、磁環的作用

實例五：對一個機箱結構系統做群脈沖實驗，機箱內含有控制板、采集板、驅動板等，采集線、驅動線出機柜，需要做信號線群脈沖實驗，當干擾施加在采集線上時，所有的采集板上指示燈都閃爍，對采集回路進行分析，采集輸入有光電隔離器件，采集回線為動態的12V輸出，當干擾施加時，可能造成采集回線上的電壓失真，造成指示燈閃爍，找了一個閉合磁環，安裝在采集回線上，進行實驗，在某一極性下指示燈閃爍，說明磁環有作用，然后根據其阻抗特性，繞制2圈，實驗效果不明顯，后來試驗一下繞制3圈，結果，采集指示燈顯示正常，多次試驗，系統均正常。

分析：磁環對群脈沖干擾有很好的抑制作用，根據實際情況安裝在通訊線的兩端或一端，磁環有不同的阻抗特性，對干擾信號進行頻率分析，設計磁環的截止頻率正好落在干擾信號頻率附近，使磁環體現較大的阻抗性，來抑制干擾。

磁環的圈數影響磁環的阻抗特性，圈數越多，阻抗特性曲線向低頻率方向移動，即較低頻率下的阻抗越大，若此頻率比較接近干擾頻率時，就能起到很好的抑制干擾的作用。

電磁兼容技術融入電子產品開發設計中，可以提高產品的安全可靠性，如果在實際測試中，某一方面存在缺陷，可以從電磁干擾的方式上入手進行一步一步測試，電磁干擾有兩種形式：傳導發射和輻射發射，從各自的耦合路徑進行查找。一個系統指標超標，可以先從輻射發射上解決，設備是否屏蔽良好，機殼上孔用導電布封住，導電布要與機殼良好接觸，再進行試驗，如果還超標，那就是干擾主要是傳導發射引起的，在設備機殼出口處安裝信號濾波器和電源濾波器，進行試驗，如果還超標，那就是干擾是通過電纜輻射和傳導發射出來，通過對屏蔽層的接地，減小地環路等措施必定能查找到原因并解決。

三、結語

產品需要逐步更新完善，才能達到一定的安全可靠，電磁兼容技術需要不斷的積累，才能保證產品的安全可靠，產品應用場合不同，遇到的電磁干擾有所不同，產品的性能也不同，需要根據實際應用環境，分析干擾源，查找耦合路徑，明確敏感源，對干擾源采取隔離措施，切斷耦合路徑或者疏導干擾，對敏感源采取屏蔽、濾波等措施，保證產品安全可靠工作。