《要求试验与概念》PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,杨继深 2002年8月,*,*,为什么要掌握电磁兼容技术,因为：,电子电路日益复杂，调试越来越难,电磁兼容标准强制实施,市场竞争日益激烈，开发周期越来越短,杨继深 2002年8月,实践电磁兼容技术,课程特点：,注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂公式,内容实用，立竿见影,培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析方法、问题解决能力等）,杨继深 2002年8月,课程内容,电磁兼容要求（标准）与试验方法,地线造成的干扰问题与解决方法,电磁屏蔽与搭接,电磁干扰滤波技术,线路板设计,电缆设计,瞬态抑制技术,电磁干扰问题诊断,杨继深 2002年8月,通过学习本课程要达到：,对电磁兼容技术有全面的了解,掌握常见干扰问题的诊断和解决方法 （会自制简单的试验设备）,掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术,在产品电磁兼容设计方面有明确的思路,使产品顺利通过电磁兼容试验,具备进一步学习的能力,杨继深 2002年8月,电磁兼容工程师与技术员,杨继深 2002年8月,杨继深 2002年8月,杨继深 2002年8月,杨继深 2002年8月,第一章,电磁兼容标准与试验,杨继深 2002年8月,电磁干扰现象,开关电源,数字脉冲电路,数字视频设备,220AC,杨继深 2002年8月,为什么要“调”电路,信号畸变,不能达到预期的功能,信号本身失真,反射,损耗,串扰,地线、电源,噪声,外界干扰,（辐射、传导）,电磁兼容设计,信号完整性,杨继深 2002年8月,电磁兼容设计是必须的,电路图,产品,EMC,SI,杨继深 2002年8月,特殊的电磁兼容问题,电磁信息发射,干扰其它电子设备,被别有用心的人接收，获取信息,杨继深 2002年8月,TEMPEST现象,机密！,机密！,杨继深 2002年8月,保密通信系统中的TEMPEST,终端设备,加密/解密,发送/接收,明文,明文泄漏发射,明文耦合进密文,明文与密文,一同发射,杨继深 2002年8月,常见干扰源,雷电,NEMP,脉冲电路,ESD,无线通信,感性负载通断,直流电机、变频调速器,杨继深 2002年8月,电磁兼容标准,分析环境中的各种电磁干扰,分析设备受电磁干扰的机理,编成电磁兼容标准,保证各类电子设备的正常工作及良好的电磁环境,杨继深 2002年8月,电磁兼容标准的内容,电磁兼容标准,干扰发射,敏 感 度,传 导,辐 射,传 导,辐 射,电源线,信号/控制线,天线端口,电 场,磁 场,电源线/信号线,射频,瞬态,天线端口,电 场,磁 场,静 电放电,杨继深 2002年8月,电磁兼容标准体系,基础标准,电磁兼容标准,通用标准,产品标准,被引用到,被引用到,杨继深 2002年8月,标准编号的识别,国家或组织,制订单位,标 准 编 号,IEC,CISPR,CISPR Pub., ,IEC,TC77,IEC, ,欧共体,CENELEC,EN, ,美国,FCC，DOD,FCC Part, , MIL-STD. ,日本,VCCI,VCCI,中国,质量技术监督局, 国防部门,GB, - ,GJB - ,杨继深 2002年8月,典型电磁兼容试验项目,辐射发射（电场、磁场）,辐射抗扰度（电场、磁场）,传导发射（射频发射、电源谐波）,传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）,静电放电（直接、感应）,杨继深 2002年8月,电磁兼容试验场地,电磁发射试验,敏感度或抗扰度试验：,开阔场（民用标准）,屏蔽暗室(半无反射室),可在普通环境中，但是注意对周围设备的影响,杨继深 2002年8月,辐射发射测试,EUT,旋转找最大面,0.8m,1 4m,1、3、10、30 米,屏蔽墙,测试仪,杨继深 2002年8月,开阔场地要求,长 轴 20 米,椭圆区内无金属物体,金 属 地 平 面,短 轴 17.32 米,天线与受试件距离 10 米,不同的天线在14米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值,受试件放在0.8米高的木桌上,杨继深 2002年8月,开阔场实景,杨继深 2002年8月,开阔场实景,马达驱动高度扫描天线杆,天 线,EUT防雨棚,转 台 和 桌 子,金属网地面,椭 圆 区 内 没 有 其 它 物 体,杨继深 2002年8月,电磁屏蔽室,电源滤波器,通风板,电缆接线板,通风板,杨继深 2002年8月,电磁兼容试验室的结构,带风扇的通风板,主室,辅助室2,辅助室1,可拆卸的滤波板或观察窗,射频测试仪器柜,电源滤波器,屏蔽门刀口结构,杨继深 2002年8月,半无反射室实景,高度扫描天线杆,天线,金属地板,转台上的受试件,杨继深 2002年8月,测量电磁干扰的天线,杨继深 2002年8月,天线系数,进行电压与场强之间的转换：,AF = E / V,E = 电场强度，单位V/m,V = 天线端口的电压,表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆,杨继深 2002年8月,抗扰度试验,杨继深 2002年8月,抗扰度的其它测试方法,杨继深 2002年8月,磁场发射测试,杨继深 2002年8月,磁场敏感度试验,杨继深 2002年8月,传导发射测试,杨继深 2002年8月,LISN或AMN,杨继深 2002年8月,LISN的电路,射频输出 射频输出,注意瞬态高压损坏仪器,杨继深 2002年8月,浪涌（模拟雷电干扰）试验波形,杨继深 2002年8月,浪涌试验装置,信号电缆用的耦合解耦网络,接电网,接辅助设备,EUT与发生器或耦合器之,间的电缆小于2米,保护地线要能够承受浪涌电流,杨继深 2002年8月,浪涌试验内容,杨继深 2002年8月,电快速脉冲（EFT或FTB）试验波形,双指数脉冲,15ms脉冲串,(5kHz),脉冲串间隔是300ms,杨继深 2002年8月,干扰注入方式,电源,脉冲输入,受试件,电源线注入,信号线注入,耦合钳，或在电缆上绕金属箔， 长度1米，产生大约100pf电容,杨继深 2002年8月,电快脉冲试验,容性卡钳距参考地,100mm,轮流卡每根电缆,EUT与参考地平面之间的距离大于100mm,参考地平面的每个边要超出EUT100mm并与大地相连,EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米,脉冲群信号源,连辅助设备与端接,杨继深 2002年8月,静电放电,放电电流 I,杨继深 2002年8月,静电枪电原理路,人体模型电路,接地端,放电端,放电开关,放电枪核心,杨继深 2002年8月,静电放电试验装置,水平耦合板,1.6,0.8m,EUT绝缘垫,垂直耦合板,500m,m正方形，距EUT100mm,直接对EUT放电,垂直板间接放电,绝缘桌,参考地板 1m,2,边沿比耦合板外延 500mm,耦合板通过470k,电阻接地,对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，EUT放在100mm厚的绝缘板上,水平板间接放电,杨继深 2002年8月,电源谐波,交流输入,V,输入电压,输入电流,1 3 5 7 9 11 13,输入电流谐波,V,杨继深 2002年8月,非线性电流,杨继深 2002年8月,谐波限制,杨继深 2002年8月,电源谐波测量,杨继深 2002年8月,谐波测量仪,杨继深 2002年8月,第二章,预备知识与基本概念,杨继深 2002年8月,天线,接收天线：,将天线上的电磁波变成端口上的电压,辐射天线：,将端口上的电压变成电磁波,V,V,杨继深 2002年8月,天线的应用,杨继深 2002年8月,基本天线结构,环天线 偶极天线 单极天线,V,V,V,杨继深 2002年8月,关于天线的基本术语,天线系数： AF = E / V,增益：,天线的方向性：,天线的带宽：,天线的辐射图,天线极化方向,杨继深 2002年8月,小环天线辐射的计算,小环天线：,周长远小于电流波长，电流均匀分布,尺寸远小于波长，和观测距离,环天线在自由空间,对计算公式用两个条件化简：,/2D 1，或 D /2,/2D 1，或 D /2,用MAXWELL方程得到辐射场的表示式,杨继深 2002年8月,环天线产生的辐射,近场区内（,D /2,）: H = IA / (4,D,3,) A/m,E = Z,0,IA / (2,D,2,) V/m,远场区内（,D /2）,: H =,IA / (,2,D) A/m,E = Z,0,IA / (,2,D) V/m,A,I,D,杨继深 2002年8月,导线的辐射,近场区内: H = I L / (4,D,2,) A/m,E = Z,0,I L,/ (8,2,D,3,) V/m,远场区内: H = I L / (2, D) A/m,E = Z,0,I L / (2, D) V/m,I,L,D,杨继深 2002年8月,波阻抗的概念,波阻抗,377,/ 2,到观测点距离 r,E/H,Z,W,= Z,0,（2D/）,Z,W,= Z,0,= 377,I,L,A,I,Z,W,= Z,0,（/2D),杨继深 2002年8月,电磁兼容设计消除寄生天线,电磁干扰,传导性,辐射性,地线,信号线,磁场,电场,环天线,杆天线,杨继深 2002年8月,寄生天线,偶极天线：只要两个体之间存在电位差，就,构成了偶极天线。,环天线：只要存在电流环路，就形成了一个,环天线。,杨继深 2002年8月,常见等效偶极(单极)天线,机箱,接地线,PCB,V,G,主板,电缆,子板,笔记本,PCB电缆,没接地的散热片,杨继深 2002年8月,常见环天线,杨继深 2002年8月,用天线的概念处理问题,1 用天线的概念看待设备中的导体,发现隐蔽的天线,2 尽量消除这些具有天线性能的结构,3 不能消除时，控制天线的辐射,减小环天线的面积,减小两个导体之间的射频电压,杨继深 2002年8月,分贝(dB) 的概念,分贝的定义：分贝数 10lg,P,2,P,1,P,1,、P,2,是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：,电压增益的分贝数 20lg,V,2,V,1,电流增益的分贝数 20lg,I,2,I,1,杨继深 2002年8月,用分贝表示的物理量,电压：,用1,V、1,mV、,1,V 为参考（例如：,1,V = 0,dB,V）,则单位为：,dBV、dB,mV、,dB,V 等，,电流：,用1,A、1,mA、,1,A 为参考，则：,dBA、dB,mA、,dB,A,场强：,用1,V/m、1,V/m 为参考，则：,dBV/m、dB,V/m 等，,功率：,用1W,、1,mW 为参考，则：,dBW、dB,m等，,杨继深 2002年8月,“分贝”仅表示相对概念,99,1,0.1,SE = 20lg(100/1.1), 40dB,99,1,10,SE = ?,如果把绿色辐射体去掉，屏蔽体的屏蔽效能是多少？,杨继深 2002年8月,频域分析,时域波形,频谱分量,付立叶级数(周期),付立叶变换(非周期),EMC,分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素,。,示波器观察,频谱分析仪观察,杨继深 2002年8月,频谱分析仪,幅度,频率,扫描速率（时间）,分辨带宽,频率范围,杨继深 2002年8月,脉冲信号的频谱,T,1/,d,1/,t,r,d,t,r,谐波幅度,（电压或电流）,频率（对数）,-20dB/dec,-40dB/dec,A,V( or I) = 2A(d+tr)/T,V( or I) = 0.64A/Tf,V( or I) = 0.2A/Tt,r,f,2,杨继深 2002年8月,电磁兼容的工程方法,1 测试修改法 2 系统设计法,可采取的措施,电路,结构封装,屏蔽,滤波,软件,成本,措施,概念 设计 产品 市场,阶段,杨继深 2002年8月,