第一篇：變電站內的電磁干擾及電磁兼容問題要點

變電站內的電磁干擾及電磁兼容問題 黃 海1, 張 輝2, 華 棟3(1.?？谕仉姎庥邢薰? 海口市,570311;2.廣東工業大學, 廣州市,510090;3.華南理工大學, 廣州市,510641 [摘 要] 變電站是一二次設備最集中的場所, 系統運行方式的改變, 開關的動作, 雷電流的出現以及二次電纜間 的電磁耦合都會對二次回路產生干擾, 特別是引進微機監控和保護設備后, 電磁干擾問題更不容忽視。海南省幾個變電站改造, 采用在互感器原、副繞組間裝設屏蔽層, 加裝浪涌吸收器, 采用多層電纜并將電纜外皮多點接地, 以及對控制室信號線和計算機室進行屏蔽等抗電磁干擾措施后, 收到了良好的效果。

[關鍵詞] 變電站 電磁干擾 電磁兼容性

中圖分類號:TM15 文獻標識碼:B 文章編號:1000-7229(2002 02-0032-02 Problems of Electromagnetic Interference and Compatibility Substations Huang Hai 1 , Zhang Hui 2 , Hua Dong 3(1.Haikou Weite Electrical Co.Ltd., Haikou , 570311;2., 510090;3.South China University of Science and , , [Abstract] The substation is the place and is concentrated mostly.So change of oper 2ation mode of the system , action of thunder current and electromagnetic coupling

between the sec 2ondary cables will on circuit , especially after introduction of the microcomputer control and protection the the interference can not be ignored.For retrofitting several substations in Hainan province the shielding is placed between the primary and secondary windings of the mutual inductor ,the surge absorber is equipped , multiple layer cable is adopted with multiple ground points outside the cable sheath ,the interference.The above mea 2sures have obtained achievement.[K eyw ords] substation;electromagnetic interference;electromagnetic compatibi 1ity

電磁干擾是環境污染的一種形式, 為了改善我

們周圍的環境, 就需要對電磁干擾作深入研究, 確定電磁干擾的來源、研究電磁干擾的規律, 從而有效的防止或減小電磁干擾的影響。

變電站在電力系統中, 是一次設備和二次設備最集中的場所。系統運行方式的變化, 開關的動作, 雷電流的出現以及二次回路電纜間的電磁耦合都會對二次回路產生干擾。因此, 變電站是電力系統電磁干擾和電磁兼容性問題的主要研究對象。

目前, 海南省南石、洋水、屯昌等變電站正進行改造, 引進了多臺微機監控和保護設備, 為實現變電站的綜合自動化, 提供了自動化和智能化的手段。然而, 伴隨著二次系統向數字化、集成化和高速化方向發展的同時, 其工作電壓已降為0～5V , 信號電壓小, 工作頻帶寬, 且與一次系統干擾源同頻段, 使

其對外界干擾的敏感度遠大于傳統的控制設備。同時, 微機監控系統、微機保護和自動化裝置, 經通信線及各種電纜與一次電氣系統和其他變電站相連, 使它們極易受到干擾。因此, 在變電站設計中, 應采用合理的措施避免、減少和抑制電磁干擾。變電站中的主要電磁干擾源

變電站中一次回路的任何暫態過程都會通過不同的耦合途徑傳入二次回路形成電磁干擾, 二次回路本身也會產生干擾。二次回路中的設備, 主要包括繼電保護、控制、信號、通信和監測等儀器儀表, 它們都屬于弱電裝置, 耐壓能力與抗干擾能力較弱。因此, 不加防范就會干擾二次設備的正常工作, 嚴重時會造成二次設備絕緣擊穿損壞, 形成永久性故障。下面主要論述變電站中的電磁干擾源及其特性。

收稿日期:2001-09-11 ?

23?第23卷 第2期

2002年2月 電 力 建 設

V ol.23 N o.2Feb ,200

21.1 諧波的干擾

電力系統是由電感、電阻和電容組成的網絡, 在一定的參數配合下可能對某些頻率產生諧振, 出現過電壓和過電流。由于變壓器鐵芯的非線性, 高次諧波電流會使電源電壓波形畸變, 電源的高次諧波電壓通過電容耦合, 會在二次設備上產生高次諧波感應電壓和感應電流。當此電壓和電流值超過某一數值時, 就會造成二次設備誤動或毀壞。1.2 開關操作引起的干擾

開關操作引起的干擾是變電站微機綜合自動化系統所受到的最主要的電磁干擾。當線路或變壓器發生短路故障時, 開關(斷路器 要做出跳閘動作, 此時, 在開關

動、靜觸頭間將發生開斷、電弧重燃的反復過程, 在此過程中將感應出很高的脈沖電壓和高頻振蕩電流。當振蕩電流和脈沖電壓與微機監控系統中要處理的開關量和脈沖量同頻段時, 將使監控和保護等二次系統受到影響, 尤其對高速運行和傳遞數字邏輯信號的微機、計算機干擾更為嚴重。1.3 雷擊干擾

當雷電擊中變電站后, 入地網, 使接地點電位大大升高電位將隨之升高, , 形成過電壓,。對于二次電纜來說, 由于電纜外皮兩端與接地網相連, 當有雷電流流過地網時, 會在電纜兩端產生電位差, 電流將流過二次電纜的外皮, 在二次電纜的芯線上感應出感應電勢, 疊加在信號上造成干擾。綜合自動化變電站中有大量的數字集成電路裝置, 如遠動RT U 裝置、微機保護裝置和微機故障錄波裝置等。這些裝置的電源工作電壓一般為±5V , 對雷擊干擾尤為敏感。如RT U 裝置, 它是由微機處理器和計算機接口電路等構成, 當雷電流通過電力電纜、戶外二次電纜、交流工作電源等進入RT U 主機時, 會在RT U 的外殼與大地之間產生一個瞬時達到幾kV 的高電壓, 該高電壓將直接危害著RT U 裝置的運行安全, 甚至會導致設備損壞。1.4 二次回路自身的干擾二次回路自身的干擾主要是通過電磁感應而產生的。到目前為止, 我國變電站綜合自動化設備的數字集成電路裝置, 很多是采用單片機系統來實現的, 單片機系統中的印刷電路板(PC B 上的器件均是由直流電源供電。而直流回路中有許多大電感線圈, 在直流回路進行開關操作時, 線圈兩端將出現過

電壓, 它會在二次回路設備上感應出不利于二次設

備正常工作的感應電壓和感應電流, 對PC B 上的器件造成干擾, 從而干擾單片機系統的正常工作。變電站中的電磁兼容性問題 2.l 抑制二次干擾的措施

變電站中存在如此多的電磁干擾源, 且對二次回路有諸多的不利影響, 因此, 在變電站設計中, 應采取有效措施防止和減少電磁干擾, 即考慮變電站的電磁兼容性。

對變電站二次干擾的主要防護措施有以下3個方面:隔離、濾波和屏蔽。2.1.1 隔離措施在變電站中, 二次設備的交流回路通常與互感器相連, 共模干擾電壓通過互感器原、副繞組間的耦合電容進入二次設備,。若在互感器的原、, 且屏蔽層與鐵芯, , 防止或減少了對二次設, 采取隔離措施后可降低干擾%～45%。2.1.2 濾波措施

所謂濾波措施即是將濾波電容器與非線性的電阻元件并聯組成浪涌吸收器, 以抑制共模和差模干擾。不同的非線性元件具有不同的特性, 設計時可根據具體需要選用。2.1.3 屏蔽措施

對于靜電屏蔽, 可采用盡量減小外皮的接地阻抗, 外皮接地點盡量靠近被保護的二次設備, 適當增加電纜接地點, 減小高壓母線與電纜之間的靜電耦合。對于低頻干擾, 可將電纜的屏蔽層兩端接地, 且接地越良好, 屏蔽效果越明顯。對于高頻干擾, 應采用多層屏蔽電纜, 通過屏蔽層與介質分界面上的折反射及在屏蔽層中形成的渦流來減弱干擾能量，從而有效地抑制高頻干擾的侵入。2.2 計算機等弱電設備的抗干擾措施 變電站內計算機等弱電設備屬于敏感設備, 開關、刀閘、變壓器、靜止無功補償設備、調相機、母線等干擾源都可通過PT、CT 干擾計算機等設備。采取的主要措施是對控制室的信號線和計算機室進行屏蔽。其次是將計算機等弱電設備接地, 將部分干擾信號, 如雷電流、短路電流和瞬態噪聲等泄入大地, 達到保護設備的目的。

(責任編輯:李連成 ?

33?第2期變電站內的電磁干擾及電磁兼容問題

第二篇：手機電磁兼容問題與解決

手機電磁兼容問題與解決

本文針對手機電磁兼容測試中經常出現的問題，包括靜電放電抗擾度試驗、電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗、輻射騷擾及傳導騷擾性能測試中經常發現的問題進行了分析，并提出了相應的改善手機電磁兼容性能的建議。

靜電放電抗擾度試驗

1.1靜電放電抗擾度試驗常見問題

靜電放電抗擾度測試中出現的問題主要表現在以下幾個方面。

(1)手機通話中斷。

(2)靜電放電導致手機部分功能失效，但靜電放電過程結束后或者重新啟動手機之后失效的功能可以恢復。這些現象可能為：

屏幕顯示異常，如屏幕顯示呈白色、出現條紋、顯示出現亂碼、顯示模糊等等;

通話效果出現問題，如嘯叫聲或者聲音消失;

按鍵功能或者觸摸屏功能喪失;

軟件出現誤告警，如在并沒有出現插拔充電器的情況下頻繁提示“充電已連接、充電器已移除”。

(3)手機自動關機或者重新啟動現象。這個問題既可能發生在通話過程中，也可能發生在待機過程中。

(4)靜電放電導致手機失效或損壞。

由于部分器件損壞，手機的一些功能在重新啟動后仍無法恢復，如攝像頭功能;

自動關機后無法再次開機的情況;

與充電器相連接的情況下進行測試時，充電器也可能出現失效、損壞甚至爆炸等問題。

1.2靜電放電問題的具體分析

(1)通話中斷：造成通話中斷的主要原因是靜電放電對手機內部的射頻電路和/或基帶電路造成影響，造成了通信信噪比的下降，信號同步出現問題，從而造成通話中斷。

結構設計不合理也可能導致通話中斷。靜電放電試驗中需要使用較大面積的金屬材質的水平耦合板，手機與水平耦合板之間僅放置一個厚度為0.5 mm的絕緣墊。當天線或者大面積的金屬部件距離這個水平耦合板距離過近時，可能產生相互耦合，導致移動電話機實際能達到的靈敏度大大下降，進行靜電試驗時通話更容易中斷，嚴重時即使不施加靜電干擾移動電話機都無法保持通話。

(2)自動關機或重啟：基帶電路的復位電路受到靜電的干擾導致手機誤關機或重啟。

(3)手機失效或損壞：靜電放電過程中高電壓和高電流導致器件的熱失效或者絕緣擊穿。也可能受到靜電放電過程中的強電磁場影響導致器件暫時失效。

(4)軟件故障：靜電干擾信號被當作有用信號被處理，導致操作系統誤響應。

1.3靜電放電問題的改進建議

(1)在設計方案上考慮靜電放電問題

盡量選擇靜電敏感度等級高的器件;

器件與靜電源隔離;

減少回路面積(面積越大，所包含的場流量越大，其感應電流越大)。具體的措施可能包括：走線越短越好;電源與地越接近越好;存在多組電源和地時，以格子方式連接;太長的信號線或電源線必須與地線交錯布置;信號線越靠近地線越好;所有的組件越近越好;同一特性器件越近越好;

接地平面設計：盡量在PCB上使用完整的地平面;PCB接地面積越大越好;不要有大的缺口;

PCB的接地線需要低阻抗且要有良好的隔離;

電源、地布局在板中間比在四周好;

在電源和地之間放置高頻旁路電容;

保護靜電敏感的元器件。

(2)出現靜電問題后的整改建議針對上述靜電放電問題，需要采取以下步驟進行整改。

a)嘗試直接放電和間接放電、空氣放電和接觸放電，確認耦合路徑;

b)從不同方向放電，觀察現象有何不同，確定所有的放電點和放電路徑;

c)從低到高，在不同電壓下進行試驗，確定手機在哪個電壓范圍內出現不合格現象;

d)多試驗幾臺樣機，分析共性，確認失效原因;

e)根據耦合路徑、不合格現象、放電路徑，判斷相關的敏感器件;

f)針對敏感器件制訂解決方案;

g)通過試驗驗證、修正解決方案。整改中具體可采用以下措施。

對于機殼縫隙、按鍵、FPCB的問題可用介質隔離的方式來處理;

對于攝像頭、麥克風、聽筒等問題可以通過介質隔離、加強接地等方式來處理;

具有屏蔽殼的芯片可以通過加強屏蔽效果、屏蔽殼加強接地的方式來處理;

對于接口電路、關鍵芯片的引腳，要通過使用保護器件(如TVS管，ESD防護器件)來加以保護;·對于軟件的故障，可以通過增加一些邏輯判斷來正確檢測和處理告警信息的方式來改善。電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

2.1電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗概述

電快速瞬變脈沖群產生的原理如下：當電感性負載(如繼電器、接觸器等)在斷開時，由于開關觸點間隙的絕緣擊穿或觸點彈跳等原因，在斷開處產生的瞬態騷擾。當電感性負載多次重復開關，則脈沖群又會以相應的時間間隙多次重復出現。這種瞬態騷擾能量較小，一般不會引起設備的損壞，但由于其頻譜分布較寬，所以會對移動電話機的可靠工作產生影響。

該試驗是一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到移動電話機的電源端口的試驗。試驗脈沖的特點是：瞬變脈沖上升時間短、重復出現、能量低。該試驗的目的就是為了檢驗手機在遭受這類暫態騷擾影響時的性能。一般認為電快速瞬變脈沖群之所以會造成手機的誤動作，是因為脈沖群對線路中半導體結電容充電，當結電容上的能量累積到一定程度，便會引起手機的誤操作。具體表現為在測試過程中移動電話機通信中斷、死機、軟件告警、控制及存儲功能喪失等。

2.2電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗常見問題分析

電快速瞬變脈沖波形通過充電器直接傳導進手機，導致主板電路上有過大的噪聲電壓。當單獨對火線或零線注入時，盡管是采取的對地的共模方式注入，但在火線和零線之間存在差模干擾，這種差模電壓會出現在充電器的直流輸出端。當同時對火線和零線注入時，存在著共模干擾，但對充電器的輸出影響并不大。造成手機在測試過程中出現問題的原因是復雜的，具體表現為以下幾方面。

前期設計時未考慮電快速瞬變脈沖群抑制功能，沒有添加相關的濾波元器件，PCB設計綜合布線時也沒有注意線纜的隔離，主板接地設計也不符合規范，另外關鍵元器件的也沒有采取屏蔽保護措施等;

生產廠在元器件供應商的選擇上沒有選用性能可靠的關鍵器件，導致測試過程中器件老化或者器件失效，從而容易受到電快速瞬變脈沖的干擾;

在整機生產組裝過程中，加工工藝及組裝水平出現的問題可能會導致產品一致性不好，個別送檢手機存在質量問題;

檢測過程中由于其他測試項出現問題導致整改，可能由于整改方案的選擇會影響到電快速瞬變脈沖群測試不合格。

2.3電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗相關問題的改進建議

針對電快速脈沖群干擾試驗出現的問題，主要可以采取濾波及吸收的辦法來實現對電快速瞬變脈沖的抑制。

(1)在手機設計初期就應重點考慮抑制電快速瞬變脈沖群干擾設計。

在PCB層電源輸入位置要做好濾波，通常采用的是大小電容組合，根據實際情況可以酌情再添加一級磁珠來濾除高頻信號，盡量采用表面封裝;

盡量減小PCB的地線公共阻抗值;

PCB布局盡量使干擾源遠離敏感電路;

PCB的各類走線要盡量短;

減小環路面積;

在綜合布線時要注意強弱電的布線隔離、信號線與功率線的隔離。綜合布線是系統很重要的一個設計組成部分，一個糟糕的綜合布線格局很可能斷送一個設計精良的PCB的穩定性;

關鍵敏感芯片需要屏蔽;

軟件上應正確檢測和處理告警信息，及時恢復產品的狀態。

(2)元器件的選擇上應使用質量可靠的芯片，最好做過芯片級的電磁兼容仿真試驗，質量可靠的充電器、數據線及電池的選用可提升對電快速瞬變脈沖信號的抑制能力;

(3)廠家在組裝生產環節中應嚴把質量關，做好生產工藝流程控制，盡量保證產品質量的一致性，減少因個別手機質量問題帶來的測試不合格現象;

(4)EFT測試過程中如出現問題，可采用在充電器增加磁環或者電快速瞬變脈沖群濾波器的方法進行整改，選用磁珠的內徑越小、外徑越大、長度越長越好。采用加TVS管的整改方法作用有限;

(5)根據最新GB/T 17626.4-2008標準要求，重復頻率將增加100 kHz選項，將會比5 kHz更為嚴酷，廠家應及早重視進行相關的電快速瞬變脈沖群測試防護工作。

3輻射騷擾及傳導騷擾

3.1輻射騷擾、傳導騷擾相關問題的具體情況

輻射騷擾測試主要在30 MHz-100 MHz和200 MHz-900 MHz頻率范圍內容易不合格，傳導騷擾則體現在5 MHz-30 MHz頻段范圍內容易不合格。

3.2輻射騷擾傳導騷擾相關問題分析

輻射騷擾與傳導騷擾測試，是在使用充電器為手機充電，同時手機保持通信狀態以及最大發射功率情況下，進行的電磁兼容測試。測試的結果是手機與充電器聯合工作的情況下的測試結果。不合格的原因可能是充電器造成的，也可能是手機本身造成的，也可能是手機與充電器聯合工作時兼容性不好而不合格。

產生問題的原因可能有以下幾個方面。

充電器和手機在最初的設計階段沒有充分的考慮電磁兼容性能;

在設計時，沒有針對輻射騷擾和傳導騷擾的電磁兼容性進行設計并采取相應的對策;

充電器和手機選用的元器件的電磁兼容性不好或質量達不到要求;

手機在選用充電器時，沒有充分考慮手機和充電器間的電磁兼容性及手機和充電器的匹配性，手機是非線性負載，在振鈴及通話時，如果電池電量不足而進行充電時，耗費的能量很大，會有很大的沖擊電流，這樣如果選用的充電器不匹配或輸出電流過小，測試過程中會造成充電器滿負荷工作或超負荷工作而產生電磁兼容問題，更嚴重甚至會產生安全問題。另外如果充電不正常，也會造成手機器件不正常工作而產生電磁兼容問題。充電器和手機間的相互干擾也會造成測試結果超標;

在進行測試前，手機和充電器沒有配合進行電磁兼容預測試，充電器有可能單獨使用負載做了電磁兼容測試，測試的結果不能反應與手機共同測試的結果。3.3輻射騷擾傳導騷擾相關問題的改進建議

(1)在設計階段要充分考慮電磁兼容特性，合理考慮電路板的接地設計，應保持接地環路盡量小，使用網格接地，信號線或電源線盡量與地線靠近。設計過程中，對充電器和手機的充電端口采取濾波措施，對輻射發射敏感元器件采取屏蔽措施，增加屏蔽罩。

(2)選擇質量好，電磁兼容特性好的元器件。

(3)優化器件的位置、布局和布線。器件布局一直按照功能和器件類型來對元器件進行分組，例如，對既存在模擬電路、又存在數字器件的電路板，可將器件按工作電壓、頻率進行分組布局;對給定的產品系列或電源電壓，可按功能對器件進行分組。器件分組布局完畢后，必須根據元器件組電源電壓的差別，將電源層布置在各器件組的下方。如果有多層地，那么就必須把數字地層緊貼數字電源層，模擬地緊貼模擬電源層，模擬地和數字地要有一個共地點。通常，電路中存在A/D 或D/A器件，這些轉換器件同時由模擬和數字電源供電，因此要將轉換器放置在模擬電源和數字電源之間。如果數字地和模擬地是分開的，它們將在轉換器匯合。當電路板按照器件系列和電源電壓分組時，組內信號的傳送不能跨越另外的器件組，如果信號跨過界限，就不能與其回流路徑緊密耦合，這樣會增大電路的環路面積，從而使電感增加，電容減小，進而導致共模和差模干擾的增加。電路板設計過程中要避免出現各種隔離帶。雖然相距很近的一排通孔并不違反設計規則，但是，在電源層和地層上過多的通孔有時相當于開出一條隔離帶，要避免在該區域內布線，例如，一個3 ns的信號回路如果偏離其信號源路徑0.40英寸，則過沖/欠沖和感生串擾會大增，足以使電路工作出現異常，并同時增加差模和共模干擾。

(4)充分考慮充電器與手機的兼容性和匹配性。充電器的輸出電流應大于手機的峰值電流。在選擇匹配的充電器前，應使用相應的充電器配合手機進行輻射騷擾和傳導騷擾預測試，驗證兩者間的電磁兼容特性，選擇電磁兼容特性好的充電器。

(5)后期整改措施

對測試結果進行分析，聽取電磁兼容測試工程師的建議。對于輻射騷擾測試，通過試驗確認是充電器對測試結果的影響大還是手機的影響大。一般如果是低頻超出限值，則是充電器的影響大些，如果是高頻則可能手機的影響大;傳導騷擾測試也要確認哪個影響是主要因素。

如果充電器的影響為主要因素，首先確認充電器的各個器件是否正常工作;如果是某個器件有問題，先更換相應的器件后再進行測試。增加濾波電容或改進相應的濾波電路，對輻射騷擾和傳導騷擾都會有改進。

如果確認是手機的問題，確定超出頻率的來源，對相應的器件進行屏蔽處理：加強屏蔽特性;改進屏蔽的接地;增加相應的濾波電容或對濾波電路進行調整;改進相應的匹配電路減少諧波或混頻干擾;加強手機的充電電路的濾波和接地，等等。

使用好的充電線纜，建議使用兩端都能接地的屏蔽線纜。

在手機側或充電器側加鐵氧體磁環，對于輻射騷擾可能會有一定的改進，對于傳導騷擾有時影響不大，要根據測試的頻率，選擇磁環的相應頻率。

綜上所述，對于輻射騷擾和傳導騷擾，應把握以下原則：

a)注重設計階段的電磁兼容設計;

b)注重充電器和手機的匹配;

c)選擇優良的元器件。

結論

手機的電磁兼容性能直接關系到手機的各個性能，保證手機的電磁兼容性能是保證手機質量的一個重要環節，因此手機的電磁兼容測試及設計不容忽視。

第三篇：車載天線系統的電磁兼容問題

車載天線系統的電磁兼容問題

(摘要： 本文采用矩量法和微波網絡理論相結臺的方法分析了車載多天線系統的電磁兼容問題該方法先將天線系統等效為微波網絡，然后采用矩量法求解該等效網絡的導納矩陣Y，利用該導納矩陣就可求得天線問的耦臺度文中也對發射功率較大的天線的近場分布進行了分析．

關鍵詞： 電磁兼容；矩量法；網絡；耦臺度；近場

隨著電子技術、通信技術的快速發展，越來越多的電子設備被集成在一個系統中，同時，一個電子系統可能需要幾副甚至十幾副工作在不同波段的天線來接收或發射電子信號，倒如一架飛機或一艘軍艦上會裝載各種各樣的完成不同功能的電子設備丑其天線同一系統中不同天線的近場耦合很饅，嚴重干擾了各收發電臺的正常工作，周此怎樣預估及避免這種干擾，對于通信設備的正常工作關重要另外 當天線發射功率很大時，其周圍的電子設備也會受到很強的干擾 而無法 正常工作．因此天線近場的預估也是電磁兼容的一十重要問題． 對于天線特別是線天線的分析計 算主要以矩量法(MOM)為主，文獻[】，2]對矩量法做了十分詳盡的論述．對于耦臺度的求解 文獻[3 采用近似公式法，得到較好結果，但只適合于半渡振子之間的耦臺；另外還從矩量法求解天線時生成的導納矩陣中取出兩天線饋電段的自導納和互導納來計算天線問的耦臺度，而兩天線間的耦合不僅與導納矩陣有關，還受天線的饋電方式以及匹配網絡的影響因此這些方；擊都存在一定的局限性．本文在前人工作的基礎上 采用矩量法和微渡網絡

理論相結合的方法，對一復雜車體上的多個天線問的耦合度進行了_十算，并得到大功率發射天線的近場分布，為多天線系統的電磁兼容問題的分析做了十分有意義的嘗試 2 理論分析及矩量法建模

對于安裝在車輛、飛機等上的線天線多涉及線面連接問題．常用的處理方法是將車體或飛機體用封閉的金屬導體面近似，并在導體面上采用磁場積分方程來求解電流分布，在導線上采用電場積分方程來求解，而對于線面相連接的區域比較復雜，其積分域包括直線段和導體面，需要采用電場積分方程和磁場積分方程相結臺來求解 ’采用矩量法進行求解時，首先將線天線分成若干段，將導體面剖分為若干個面元f矩形面元或三角形面元等)；然后選用合適的基函數，井將線上電流J¨)和面上電流，(rj分別展開成這些基函數的疊加在線上本文采用的的展開函數為正弦插值基幽數

If)=A + sinknl —)十 cosk0(f—f)If一‘l≤ ／2(1】

式中的f．為第i段的中心位置，△．為第i段的長度三個待定 參數 ．B． C 中的兩個可通過線段兩端的電流和電荷連續 性條件確定 另外一個參數通過矩量法求解．對于面元上的電流，為簡化計算 采用脈沖基函數展開如下 土

= [J·，1，(rj)+(‘)](，)t2)式中 為第 個面元的中心位置．；．(0)和(01是面元上

處的兩個相互正交的單位切向矢量，(，)為脈沖基函數，當，在第 個面元上時(，)=1，否則，(，)=0，參數JI 和J2y分別為第 個面元上在t 【)和t()方向上的表面電流密度，它們也通過矩量法求解 在天線和導體面相連接處的電流分布比較復雜，需要進行特殊處理．文獻[5～7 中都對線面連接的問題進行r分析，圖1 線面相連處的結構示意罔

其中文獻[5]采用圓形連接段來處理此類問韙，但它要求圓面半徑O．2^的條件．當天線架設位置離導體面邊緣時很近時該條件往往無法滿足，文獻 6，7]中介紹的矩形連接段可以克服這一困難如圖l示，取線面連接點周圍的四個矩形面的區域進行單獨處理為保證線面相連區域電流的連續性，ABCD面上電流須滿足如下條件 v ’Js(，Y)=^(，)+『n(、y)(3)式中，)為二維 函數，v s為面散度，(，Y)是在ABCD區域上連續的函數，n是絨面連接處的電流．對式(3)的求解方法有很多，本文處理方法與文獻E6]相類似．圖2 發射大線和接收天線系統示意罔及其等效同絡將上述電『癍展開并代人電場或磁場積分方程中，并采用點選配的方法進行檢驗，就得到了一個矩辟方程，求解該矩陣方程就可得到線上和面上的電流展開系數，進而可得到天線上和面上的電流、周圍的近場、天線輸^阻抗和遠場方向圖等參數．對于多天線同的耦合度可通過多端口微渡網絡的方法來確定以三個天線為例．如圖2示，假定天線I為發射天線，天線2和天線3為接收天線，可將三天線組成的系統等效為三端口微波網絡；然后利用導納矩陣元素求解方法 就可得到三端口網絡的導納矩陣已知三端口網絡的導納矩陣后，利用矩陣參數就可求得任意兩個天線問的耦合度 例如天線I和天線2之間的耦臺度為式中

．為天線1的輸八功率； 2為天線2的接收功率； 2 為天線2的負載導納；．為端口I的輸^導納，也就是圖2所示的 線l的輸人導納 3 算法驗證

本文算法主要涉及天線同的耦合度的計算問題，F面對本文算法進行驗證表1分別給出 工作在300MHz的兩個半波振子之間的耦臺度以及工作在400NHz的兩個半波對稱振子之間的耦臺度在不同間距上的計算值，同時給出利用文獻l3：的近場耦合的近似公式求得的值計算中，取振子半徑為Imrn，假定接收天線負載阻抗為50~hra由表中結果所示，本文計算值與近似公式的值吻合很好，而本文的結果為數值建模計算結果，具有更高的精確性同時，文獻[3]公式只適合于計算半波振子天線，而且間距要大于等于一個波長，而本文算法適合于任意線天線間在任意間距上的耦合度計算，具有更廣泛的適應眭通過這兩個典型例子的計算和分析，充分說明了豐文算法是可行的，可以推廣到分析實際工程的問韙中．表1 本文計算的天線耦臺度與文獻[3]計算結果的此較(單位：dB4 車載多天線間的耦臺度及近場的計算結果和分析實際工程中天線相互同的電磁耦合干擾問韙往往是很復雜的 圖3給出丁一個某通信車輛經過工程近似(忽略與波長相比很小的金屬體，整個車體為封閉導體)后的示意圖．車上放置多副HF天線、vHF天線和EHF天線，其中有接收天線也有發射天線，而且天線的工作頻段相近，甚至部分頻段相重合+由j一這么多的天線安裝在車體這樣相對很小的載體上，各天線之間的耦合干擾十分嚴重，必須對各天線同的耦合度進行分析按照前面所述的方法，對包括車體和天線在內的整個系統進行了建模計算計算中將整個車體劃分為1735個矩形或三角形面元，離天線較近區域和車體邊緣區域感應電流變化劇烈，其劃分較細，離天線較遠處例如車底平面劃分較粗，并將所有天線總共劃分為101段

4．1 天線間的耦臺度分析

如圖3所示，車體上有兩副工作在2—30MHz的H}天線，分別發射和接收信號；兩副 I作在30～88MHz的VHF天線，一副UHF天線由頻帶范圍可 看出，HF發射天線的諧波會落到VHF接收無線的頻帶內而對其產生干擾；HF和VHF的諧波會落到UHF天線的頻帶內而對其產生于擾；另外還有其它形式的相互干擾因此 需要對各種干擾狀況進行預估分析，主要是求解其相互間的耦臺度 HF天線2(HF天線2被固定在車尾的后箱壁上，與車體不相連，中饋天線)和v吁天線I為例．分別考慮H}天線2的二次和三次諧渡對v吁天線I的干擾，經計算可得其耦臺度表2 ttF天線2在二次諧波點上與VHI,天線1之間的耦臺度表HF二次諧波(Ml)30 騶 36 39 42 45 48 51 57 60 耦臺度(dB)一I4 7 —14 8 一I5 6 —18 6 —23，—30 0 —2]4 —26．0 —26 4 —26 6 —25 8 表3 HI,天線2在三次諧波點上與vHF天線1之間的耦臺度表 HF三次諧波(MHz)30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 耦臺度(dB)一14 7 —14．8 —15 6 —18 6 —23 7 —30 0 一l27 4 —26 0 —26 4 ～26 6 HF三次諧波(MHz)60 63 66 69 72 75 78 81 88 耦臺度(dB)一25 8 —25 5 —23 5 —23．4 —21 0 —23 3 —25 5 —28 0 ～32 3 表2和表3分別給出廠HF天線2的二次和三次諧波點上HF天線2和VHF天線1之間的耦臺度．由表可見，HF天線2二次諧渡對VHF天線1在60MHz 下形成于擾，HI"天線2的三次諧波對VHF天線I全波段于擾．耦臺度最高選一14 7dB，最低也有一32 3dB、可見二者之問的耦臺是相當強的當兩天線同時工作13I、假設HF天線2為大功率發射天線而VHF天線1為接收天線．當VHF天線1工作頻 剛好落在HF天線2諧波 附近時必將產生相當大的干擾，嚴重影響VHF天線1的接收性能，因此必須對此問題加 解決實際中首先要提高HF天線2的發射機抑制諧波的能力．使其諧波發射電平盡量?。硗庖部?對兩天線的工作頻率等進行合理安排． 避免干擾．另外對其他天線之間的干擾及更高敞喈波的干擾情況電進行了計算分析．4．2 天線的近場分布圖4和圖5分別給出了HF天線2和Ⅵ 天線I在30MHz發射時，周圍3O米范圍內的 =0面h切向電場分布圖計算中假定兩無線在30MHz時的輸八駐波比為3 0．天線系統輻射效率為80％，HF天線2發射功率為125W．VHF天線1發射功率為65w 罔3 車體及天線系統的 意罔巨4 HF犬線2住30MHz時 =0 暗l上切向場分布【刳從場強分布圈可清楚的看出車體t天線)附近的電場較大．離車體越遠，電場越??；中同黑色K方形即為車體模型底平面，其上的切向電場為零：HF天線2位于車尾左刪(圖中右下方)．與車不相連．受車后平面遮擋 則天線附近<0．y<0處電場應較大．計算結果也證明了這一點；同理vHF天線1位于圖中車頂平面上側．受車體影響．其上側電場應大于下側電場，與計算結果相符；同時由圖可看出 由于'~TIF天線1放在車頂有限地面上．其電場H面近場等值錢分布不再足同心圓．而ttF天線2受車后平面影響．其H面電場等值線分布也變化較大．由圖可見發射天線周圍的電場很大．發射天線周圍蚓5 YHr天線I在31)MHz時 =0靠卜印向場分布圖空間中的其他電子設備如通信設備、電子控制設備等要安裝在合適的位置． 減少所受影響：對于較脆弱的設備和元件應該采用加屏蔽等措施進行保護．以免因電場較強燒壞元件而導致意外事故，另外對I作人員也應采取適當的保護措施． 5 結論

對r車載，艦船和 機等大型多天線系統．其電磁現象復雜．相互同的干擾嚴重．但由于模型復雜．其精確模擬相當復雜．而且受軟件硬件的約束也很大國外對于這種大型系統的電磁兼容的計算分析已經很成熟．國內的研究相對較少本文第4 期 紀奕才：車載金天線系統的電磁兼容問題分析以一個復雜的車載多天線系統為例，采用矩量法與廚絡理論相結合的方法，對天線間的耦合度進行了分析，并求出了大功率發射天線周圍的場分布，以便預估天線間的相互干擾和對周圍電子設備的潛在干擾．本文采用的模型復雜．電磁干擾現象嚴重，這樣的模型更接近于實際工程中的問題．因此，本文的方法和實踐對于實際工程中通信系統的電磁兼容問題的有效計算和預估有著十分重要的意義．

第四篇：電磁干擾標準清單目錄

標準號 標準名稱 對應國際/國外標準 基 礎 類 標 準

GB/T 4365-1995 電磁兼容術語

GB/T 6113-1995 無線電干擾和抗擾度測量設備規范 GB 3907-83* 工業無線電干擾基本測量方法 GB 4859-84* 電氣設備的抗干抗擾度性基本測量方法 GB/T 15658-1995 城市無線電噪聲測量方法 GB/T 4365 1995 電磁兼容術語 IEC 50(161)1990 GB/T 6113.1 1995 無線電干擾和抗擾度測量設備規范 CISPR16 1 1993 GB/T 6113.2 1998 無線電干擾和抗擾度測量方法 CISPR16 2 1993 GB 3907 83* 工業無線電干擾基本測量方法 CISPR16 1977 GB 4859 84* 電氣設備的抗干擾特性基本測量方法 GB/T 15658 1995 城市無線電噪聲測量方法

GB/T 17624.1 1998 電磁兼容基本術語和定義的應用與解釋 IEC 61000 1 1 GB 17625.1 1998 低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值（設備每相輸入電流≤16A）IEC 61000 3 2 GB 17625.2 1999 對額定電流大于16A的設備在低壓供電系統中產生的電壓波動和閃爍的限制 IEC 61000 3 3 GB/T 17626.1 1998 抗擾性測試綜述 IEC 61000 4 1 GB/T 17626.2 1998 靜電放電抗擾性試驗 IEC 61000 4 2 GB/T 17626.3 1998 輻射（射頻）電磁場抗擾性試驗 IEC 61000 4 3 GB/T 17626.4 1998 快速瞬變電脈沖群抗擾性試驗 IEC 61000 4 4 GB/T 17626.5 1998 浪涌（沖擊）抗擾性試驗 IEC 61000 4 5 GB/T 17626.6 1998 射頻場感應的傳導騷擾抗擾性試驗 IEC 61000 4 6 GB/T 17626.7 1998 供電系統及所聯設備的諧波和中間諧波的測量儀器通用導則 IEC 61000 4 7 GB/T 17626.8 1998 工頻磁場抗擾性試驗 IEC 61000 4 8 GB/T 17626.9 1998 脈沖磁場抗擾性試驗 IEC 61000 4 9 GB/T 17626.10 1998 衰減振蕩磁場抗擾性試驗 IEC 61000 4 10 GB/T 17626.11 1999 電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾性試驗 IEC 61000 4 11 GB/T 17626.12 1998 振蕩波抗擾性試驗 IEC 61000 4 12 GB/T4365-1995 電磁兼容術語（eq．IEC60050：1990）GB/T4859-1984 電氣設備的抗干擾特性基本測量方法

GB/T6113.1-1995 無線電騷擾和抗擾度測量設備規范（eqv．CISPR16－l：1993）GB/T6113.2-1998 無線電騷擾和抗擾度測量方法（idt．CISPR16－2：1995）GB/T3907-1983 工業無線電干擾基本測量方法 GB/T 6113-1995 無線電干擾和抗擾度測量設備規范 GB9175-1988 環境電磁波衛生標準 GB10436-1998 作業場所微波輻射衛生標準 通 用 類 標

GB 8702-88 電磁輻射防護規定

GB/T 13926．1-92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性總論 GB/T 13926．2-92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性靜電放電要求 GB/T 13926．3-92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性輻射電磁場要求 GB/T 13926．4-92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性電快速瞬變脈沖群要求 GB/T 14431-93 無線電業務要求的信號／干擾保護比和最小可用場強 GB 8702 1988 電磁輻射防護規定

GB/T 14431 1993 無線電業務要求的信號/干擾保護比和最小可用場強

GB/T17799．1-1999 電磁兼容 通用標準 居住、商業和輕工業環境中的抗擾度試驗 GB/T 13926．1－92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性 總論 IEC 801 1 GB/T 13926.2一92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性 靜電放電要求 IEC 801 2 GB/T 13926．3－92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性 輻射電磁場要求 IEC 801 3 GB/T 13926.4－92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性 電快速瞬變脈沖群要求 IEC 801 4 GB8702-1988 電磁輻射防護規定

GB/T15658-1995 城市無線電噪聲測量方法 產 品 類（產品族）

GB 4343-1995 家用和類似用途電動、電熱器具，電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值

GB 4824-1996 工業、科學和醫療（ISM）射頻設備電磁騷擾特性的測量方法和限值 GB 6833．1-86* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范總則

GB 6833．2-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 磁場敏感度試驗 GB 6833．3-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 靜電放電敏感度試驗 GB 6833．4-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 電源瞬態敏感度試驗 GB 6833．5-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 輻射敏感度試驗 GB 6833．6-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 傳導敏感度試驗 GB 6833．7-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 非工作狀態磁場干擾試驗 GB 6833．8-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 工作狀態磁場干擾試驗 GB 6833．9-87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 傳導干擾試驗 GB 6833．10-87* 電于測量儀器電磁兼容性試驗規范 輻射干擾試驗

GB 7343-87* 10kHZ～30MHZ 無源無線電干擾濾波器和抑制元件抑制特性的測量方法 GB 7349-87* 高壓架空輸電線、變電站無線電干擾測量方法 GB 9254-88 信息技術設備的無線電干擾極限值和測量方法

GB 9383-1995 聲音和電視廣播接收機及有關設備傳導抗擾度限值及測量方法 GB 13421-92 無線電發射機雜散發射功率電平的限值和測量方法

GB 13836-92* 30MH2～1GH聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件輻射干擾特性允許值和測量方法

GB 13837-1997 聲音和電視廣播接收機及有關設備無線電干擾特性限值和測量方法 GB/T 13838-92 聲音和電視廣播接收機及有關設備輻射抗擾度特性允許值和測量方法 GB 13839-92 聲音和電視廣播接收機及有關設備內部抗擾度允許值和測量方法 GB 14023-92 車輛、機動船和由火花點火發動機驅動的裝置的無線電干擾特性的測量方法及允許值

GB 15540-1995 陸地移動通信設備電磁兼容技術要求和測量方法 GB 15707-1995 高壓交流架空送電線無線電干擾限值

GB/T15708-1995 交流電氣化鐵道電力機車運行產生的無線電輻射干擾的測量方法 GB/T15709-1995 交流電氣化鐵道接觸網無線電輻射干擾測量方法 GB 15734-1995 電子調光設備無線電騷擾特性限值及測量方法

GB 15949-1995 聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件抗擾度特性限值和測量方法 GB/T 16607-1996 微波爐在1GHz以上的輻射干擾測量方法

B 16787-1997 G 30MHz～1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統輻射測量方法和限值 GB 16788-1997 30MHz～1GHz聲音和電視信號電纜分配系統抗擾度測量方法和限值 GB4343-1995 家用和類似用途電動、電熱器具，電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值（eqv.CISPR14:1993）

GB4343.2-1999 電磁兼容家用電器、電動工具和類似器具的要求第2部分：抗擾度-產品類標準（idt．CISPR14－2：10997）

GB 4343 1995 家用和類似用途電動、電熱器具、電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值 CISPR 14 1993 GB 4343.2 1999 CISPR 14 –2 1993 GB 4824 1996 工業、科學和醫療（ISM）射頻設備電磁干擾特性的測量方法和限值（替代GB4824.1～1984）CISPR 11 1990 GB 6833 1987* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范

GB 7343 1987* 無源無線電干擾濾波器和抑制元件抑制特性的測量方法 CISPR 17 1981 GB 7349 1987* 高壓架空輸電線、變電站無線電干擾測量方法 CISPR 18 1986 GB 9254 1988 信息技術設備的無線電干擾限值和測量方法 CISPR 22 1997 GB/T 17618 1998 信息技術設備抗擾度限值和測量方法 CISPR 24 1997 GB 9383 1995 聲音和電視廣播接收機及有關設備傳導抗擾度限值及測量方法 CISPR 20 1990 GB 13837 1992 聲音和電視廣播接收機及有關設備無線電干擾特性限值和測量方法 CISPR 13 1996 GB/T 13838 1992 聲音和電視廣播接收機及有關設備輻射抗擾度特性允許值和測量方法 CISPR 20 1990 GB/T 13839 1992 聲音和電視廣播接收機及有關設備內部抗擾度允許值和測量方法 CISPR 20 1990 GB/T 13836 1992 30MHz~1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件輻射干擾特性允許值和測量方法 IEC 728 1 1986 GB 15949 1995 聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件抗擾度特性限值和測量方法 IEC 728 1 1986 GB 16787 1997 30MHz~1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統輻射測量方法和限值 IEC 728 1 1986 GB 16788 1997 30MHz~1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統抗擾度測量方法和限值 IEC 728 1 1986 GB 13421 1992 無線電發射機雜散發射功率電平的限值和測量方法 GB 15540 1995 陸地移動通信設備電磁兼容技術要求和測量方法

GB 14023 1992 車輛、機動船和由火花點火發動機驅動裝置的無線電干擾特性的測量方法和允許值 CISPR 12 1990 GB 15707 1995 高壓交流架空輸送電線無線電干擾限值 CISPR 18-1986 GB/T 15708 1995 交流電氣化鐵道電力機車運行產生的無線電輻射干擾測量方法 GB/T 15709 1995 交流電氣化鐵道接觸網無線電輻射干擾測量方法 GB 15734 1995 電子調光設備無線電騷擾特性限值及測量方法

GB 17743 1999 熒光燈和照明裝置無線電騷擾特性的測量方法和限值 CISPR 15 1995 GB/T 17619 1998 汽車用電子裝置的抗擾度試驗方法及限值 歐標72/245/EEC GB/T 16607 1996 微波爐在1GHZ以上輻射干擾測量方法 CISPR 19 1983 GB/T6833.1-1986 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范總則（HP 765．001－77）GB/T6833.2-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范磁場敏感度試驗（HP765．002-77）GB/T6833.3-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范靜電放電敏感度試驗（HP765．003－77）

GB/T6833.4-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范電源瞬態敏感度試驗（HP765．004－77）

GB/T6833.5-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范輻射敏感度試驗（HP765．005－77）GB/T6833.6-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范傳導敏感度試驗（HP765．006－77）GB/T6833.7-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范非工作狀態磁場干擾試驗（HP765．007－77）

GB/T6833.8-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范工作狀態磁場干擾試驗（HP765．008－77）

GB/T6833.9-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范傳導干擾試驗（HP765．009－77）GB/T6833.10-1987 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范輻射干擾試驗（HP76．0010－77）GB/T7343-1987 10kHz～30MHZ（CISPR17：1981）無源無線電干擾濾波器和抑制元件特性的測量方法

GB/T7349-1987 高壓架空輸電線、變電站無線電干擾測量方法

GB4343-1995 家用和類似用途電動、電熱器具，電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值（eqv.CISPR14:1993）

GB4343.2-1999 電磁兼容家用電器、電動工具和類似器具的要求第2部分：抗擾度-產品類標準（idt．CISPR14－2：10997）

GB9254-1998 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法（idt．CISPR22：1997）GB/T9383-19992 聲音和電視廣播接收機及有關設備抗擾度限值和測量方法（idt．CISPR20：1998）

GB/T12190-1990 高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法（ref.IEEE299－69，MIL－285）GB12638-1990 微波和超短波通信設備輻射安全要求

GB/T 13838－92 聲音和電視廣播接收機及有關設備輻射抗擾度特性允許值和測量方法 GB/T 13839-92 聲音和電視廣播接收機及有關設備內部抗擾度允許值和測量方法 GB 9383一1995 聲音和電視廣播接收機及有關設備傳導抗擾度限值及測量方法 GB13836-1992 30MHz～IGHZ聲音和電視信號的電纜分配系統設備和部件輻射干擾特性允許值和測量方法（idt．IEC 60728-1:1986）

GB13837-1997 聲音和電視廣播接收機及有關設備無線電干擾特性限值和測量方法（eqv．CISPR13：1996）

GB14023-1992 車輛、機動船和由火花點火發動機驅動的裝置的無線電干擾特性的測量方法和允許值（eqv.CISPR12：1990）

GB/T14598.13-1998 量度繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗第1部分1MHZ脈沖群干擾試驗 GB/T14598.14-1998 量度繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗第2部分靜電放電試驗 GB15540-1995 陸地移動通信設備電磁兼容技術要求和測量方法城市無線電噪聲測量方法

GB15707-1995 高壓交流架空送電線無線電干擾限值（eqv．CISPR18：1996）GB/T15708-1995 交流電氣化鐵道電力機車運行產生的無線電輻射干擾的測量方法 GB/T15709-1995 交流電氣化鐵道接觸網無線電輻射干擾測量方法 GB15734-1995 電子調光設備無線電騷擾特性限值及測量方法

GB15949-1995 聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件抗擾度特性限值和測量方法 GB16607-1996 微波爐在1GHz以上的輻射干擾測量方法（eqv.CISPR19：1983）GB16787-1997 30MHZ～1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統輻射測量方法和限值（idt.TEC60728-1:1991）

GB16788-1997 30MHZ～1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統輻射測量方法和限值（idt.TEC60728-1:1991 GB/T 12190一1990 高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法（ref.IEEE299－69，MIL－285）GB/T14598.10-1996 電力繼電器第22部分：量度繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗第4篇：快速瞬變干擾試驗

GB/T17618-1998 信息技術設備抗擾度限值和測量方法

GB/T17619-1998 機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法

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GB/17743-1999 電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法 系 統 間 類

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QJ 1950-90 0122;V06 防靜電操作系統技術要求 國內 QJ 2177-91 0122;V06 防靜電安全工作臺技術要求 國內 QJ 2245-92 0122;V06 電子儀器和設備防靜電要求 國內

QJ 2256-92 0122;V06 系統預防電磁能量效應的設計和試驗指南 國內 QJ 2266-92 0122;V06 航天系統電磁兼容性要求 國內

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額定電流大于16A的低壓供電系統的電壓波動和閃變限值 IEC 61000 3 5 GB 16916.1 1997 IEC 1008 1(1990)GB 16917.1 1997 IEC 1009 1(1990)YD 1032 2000 900/1800MHz TDMA數字蜂窩移動通信系統電磁兼容性限值和測量方法 第一部分：移動臺及其輔助設備 ETS 300 342-1

第五篇：開關電源電磁干擾抑制技術

開關電源電磁干擾抑制技術

0 引言

隨著現代電子技術和功率器件的發展，開關電源以其體積小，重量輕，高性能，高可靠性等特點被廣泛應用于計算機及外圍設備通信、自動控制、家用電器等領域，為人們的生產生活和社會的建設提供了很大幫助。但是，隨著現代電子技術的快速發展，電子電氣設備的廣泛應用，處于同一工作環境的各種電子、電氣設備的距離越來越近，電子電路工作的外部環境進一步惡化。由于開關電源工作在高頻開關狀態，內部會產生很高的電流、電壓變化率，導致開關電源產生較強的電磁干擾。電磁干擾信號不僅對電網造成污染，還直接影響到其他用電設備甚至電源本身的正常工作，而且作為輻射干擾闖入空間，造成電磁污染，制約著人們的生產和生活。國內在20世紀80一90年代，為了加強對當前國內電磁污染的治理，制定了一些與CISPR標準、IEC801等國際標準相對應的標準。自從2003年8月1日中國強制實施3C認證(china compulsory certification)工作以來，掀起了“電磁兼容熱”，近距離的電磁干擾研究與控制愈來愈引起電子研究人員們的關注，當前已成為當前研究領域的一個新熱點。本文將針對開關電源電磁干擾的產生機理系統地論述相關的抑制技術。

l 開關電源電磁干擾的抑制 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而，抑制電磁干擾應從這三方面人手。抑制干擾源、消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射、提高受擾設備的抗擾能力，從而改善開關電源的電磁兼容性能的目的。1．1 采用濾波器抑制電磁干擾 濾波是抑制電磁干擾的重要方法，它能有效地抑制電網中的電磁干擾進入設備，還可以抑制設備內的電磁干擾進入電網。在開關電源輸入和輸出電路中安裝開關電源濾波器，不但可以解決傳導干擾問題，同時也是解決輻射干擾的重要武器。濾波抑制技術分為無源濾波和有源濾波2種方式。

1．1．1 無源濾波技術 無源濾波電路簡單，成本低廉，工作性能可靠，是抑制電磁干擾的有效方式。無源濾波器由電感、電容、電阻元件組成，其直接作用是解決傳導發射。開關電源中應用的無源濾波器的原理結構圖如圖1所示。

由于原電源電路中濾波電容容量大，整流電路中會產生脈沖尖峰電流，這個電流由非常多的高次諧波電流組成，對電網產生干擾；另外電路中開關管的導通或截止、變壓器的初級線圈都會產生脈動電流。由于電流變化率很高，對周圍電路會產生出不同頻率的感應電流，其中包括差模和共模干擾信號，這些干擾信號可以通過2根電源線傳導到電網其他線路和干擾其他的電子設備。圖中差模濾波部分可以減少開關電源內部的差模干擾信號，又能大大衰減設備本身工作時產生的電磁干擾信號傳向電網。又根據電磁感應定律，得E=Ldi／dt，其中：E為L兩端的電壓降；L為電感量；di／dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小，則要求電感量就越大。脈沖電流回路通過電磁感應其他電路與大地或機殼組成的回路產生的干擾信號為共模信號；開關電源電路中開關管的集電極與其他電路之間產生很強的電場，電路會產生位移電流，而這個位移電流也屬于共模干擾信號。圖1中共模濾波器就是用來抑制共模干擾，使之受到衰減。1．1．2 有源濾波技術

有源濾波技術是抑制共模干擾的一種有效方法。該方法從噪聲源出發而采取的措施(如圖2所示)，其基本思想是設法從主回路中取出一個與電磁干擾信號大小相等、相位相反的補償信號去平衡原來的干擾信號，以達到降低干擾水平的目的。如圖2所示，利用晶體管的電流放大作用，通過把發射極的電流折合到基極，在基極回路來濾波。R1，C2組成的濾波器使基極紋波很小，這樣射極的紋波也很小。由于C2的容量小于C3，減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。另外，在設計和選用濾波器時應注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝位置要恰當，安裝方法要正確，才能對干擾起到預期的濾波作用。1．2 屏蔽技術和接地技術 采用屏蔽技術可以有效地抑制開關電源的電磁輻射干擾。屏蔽一般分為2種：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽技術分為對發出電磁波部位的屏蔽和受電磁波影響的元器件的屏蔽。在開關電源中，可發出電磁波的元器件是指變壓器、電感器、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，以使電磁波產生衰減。此外，為了抑制開關電源產生的輻射向外部發散，為了減少電磁干擾對其他電子設備的影響，應采取整體屏蔽?？赏耆凑諏Υ艌銎帘蔚姆椒▉砑庸て帘握?，然后將整個屏蔽罩與系統的機殼和地連接為一體，就能對電磁場進行有效的屏蔽。然而在使用整體屏蔽時應充分考慮屏蔽材料的接縫、電線的輸入／輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露，且不易散熱，結構成本大幅度增加等因素。為使電磁屏蔽能同時發揮靜電屏蔽的作用，加強屏蔽效果，同時保障人身和設備的安全，應將系統與大地相連，即為接地技術。接地是指在系統的某個選定點與某個接地面之間建立導電的通路設計。這一過程是至關重要的，將接地和屏蔽正確結合起來可以更好地解決電磁干擾問題，又可提高電子產品的抗干擾能力。1．3 PCB設計技術 為更好地抑制開關電源的電磁干擾，其印制電路板(PCB)的抗干擾技術尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路間的串擾，要非常注意PCB布局、布線和接地。如減少輻射干擾是減小通路面積，減小干擾源和敏感電路的環路面積，采用靜電屏蔽。而抑制電場與磁場的耦合，應盡量增大線間距離。在開關電源中接地是抑制干擾的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3種基本類型。地線設計應注意以下幾點：交流電源地與直流電源地分開；功率地與弱電地分開；模擬電路與數字電路的電源地分開；盡量加粗地線。1．4 擴頻調制技術 對于一個周期信號尤其是方波來說，其能量主要分布在基頻信號和諧波分量中，諧波能量隨頻率的增加呈級數降低。由于n次諧波的帶寬是基頻帶寬的n倍，通過擴頻技術將諧波能量分布在一個更寬的頻率范圍上。由于基頻和各次諧波能量減少，其發射強度也應該相應降低。要在開關電源中采用擴頻時鐘信號，需要對該電源開關脈沖控制電路輸出的脈沖信號進行調制，形成擴頻時鐘(如圖3所示)。與傳統的方法相比，采用擴頻技術優化開關電源EMI既高效又可靠，無需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理，也不會對電源的效率帶來任何負面影響。

1．5 一次整流電路中加功率因數校正(PFC)網絡 對于直流穩壓電源，電網電壓通過變壓器降壓后直接通過整流電路進行整流，所以整流過程中產生的諧波分量作為干擾直接影響交流電網的波形，使波形畸變，功率因數偏低。為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，將功率因數校正(PFC)技術應用于開關電源中是非常必要的。PFC技術使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波，從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，提高了開關電源的功率因數。其中無源功率因數校正電路是利用電感和電容等元件組成濾波器，將輸入電流波形進行移相和整形過程來實現提高功率因數的。而有源功率因數校正電路是依據控制電路強迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形的原理來實現交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓同步。兩種方法均使功率因數提高，后者效果更加明顯，但電路復雜。結語 本文的設計方法正確，仿真結果正常，克服了傳統方案中所存在的一些問題，使電磁干擾的抑制技術得到進一步優化。從開關電源電磁干擾產生的機理來看，有多種方式可抑制電磁干擾，除本文中分析的幾種主要方法外，還可以采用光電隔離器、LSA系列浪涌吸收器、軟開關技術等。抑制開關電源的電磁干擾，目的是使其能在各領域得到有效應用的同時，盡量減少電磁污染，實現了對電磁污染問題的有效治理。而在實際設計時，應全面考慮開關電源的各種電磁干擾，選用多種抑制電磁干擾的方法加以綜合利用，使電磁干擾降到最低，從而提高電子產品的質量與可靠性。