第一章电磁兼容概论课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,单击此处编辑母版标题样式,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,*,第一章电磁兼容概论,第一章电磁兼容概论,1,电磁兼容原理与技术,董 积 平,电磁兼容原理与技术董 积 平,2,第 一 章,概论,第,电磁兼容的含义,根据我国军用标准（,GJB72,85,）中给出的定义：,“,设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行,各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同,一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的,降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备（分系统、,系统）因受其电磁发射导致或遭受不允许的降级。,”,根据国际电工技术委员会（,IEC,）所给出的定义：,“,电磁兼容是设备的一种能力，它在其电磁环境中能完,成它的功能，而不至于在其电磁环境中产生不能容忍的,干扰。,”,电磁兼容的含义,研究电磁兼容的意义,社会信息化发展的结果，,电子设备的密集度已成为衡量现代化程度的一个重要指标，大量的电子设备在同一电磁环境中工作，电磁干扰的问题呈现出前所未有的严重性。现代电子产品的一个主要特征是数字化、,集成化,和密集化,越来越高，随之而来的是宽频干扰和对电磁脉冲很高的敏感性。在电子系统、设备以及元器件的生产中必须进行电磁兼容设计才能保证正常工作；,据统计，世界范围内的工业、科学和医疗（,ISM,）设备的数量已经接近,3,亿台，并以每年,5,的速度逐年递增。这些设备的输出功率多为千瓦或兆瓦级，而且有相当数量的,ISM,设备工作在国际电信联盟（,ITU,）指定的频段之外，或者超过国际无线电干扰特别委员会（,CISPR,）对,ISM,设备所规定的辐射干扰极限值的要求，其功率泄漏及高次谐波将造成强烈的干扰。在一些发达国家，电子设备的数量每,4,到,5,年增加一倍。,研究电磁兼容的意义,分系统(subsystem)：从电磁兼容性要求的角度，下列任一状况都可认为是分系统：,屏蔽体(shield)：为了阻止或减少电磁能传输而对装置进行封闭或遮蔽的一种阻挡层。,采用传统的频率分析处理方法（即频率指配、互调制、附加响应等）既不能预测也无法避免这种效应。,宽带发射(broadband emission)：能量频谱分布足够均匀和连续的一种发射。,随着科学技术的发展，对电磁兼容和标准不断提出新的要求，其研究范围也日益扩大，现在的电磁兼容已不限于电子和电气设备本身，还涉及到信息泄漏及电磁污染、电磁饥饿等一系列生态效应及其它一些学科领域。,窄带发射(narrowband emission)：带宽比测量接收机带宽小得多的发射。,测量天线(Test antenna)：工作特性已知，并与测试设备配合使用的天线。,天线系数(Antenna factor)：指这样一个系数，将它适当的用于测量仪的仪表读数上，就可得出以伏每米表示的电场强度或以安每米表示的磁场强度。,第 一 章,是一门尖端的综合性学科，同时又与工业生产和质量控制紧密相关。,电磁环境（electromagnetic environment)：设备、分系统或系统在执行规定任务时，可能遇到的辐射或传导电磁发射电平在不同频率范围内功率和时间的分布。,这种非线性元件可以是设备、分系统或系统内部的，也可以是一些外部装置的。,工业化、城市化和航空、航天活动的快速发展使我们人类的电磁环境也变得越来越恶劣；,串扰(cross talk):在一个传输线路中，由其它传输电路通过电或磁的相互耦合所引起的不希望有的信号扰动。,如果对所有的电子产品不进行综合设计和规划，任其发展下去，其后果将是带来史无前例的大灾难。,瞬态（transients)由开关动作、继电器闭合或其它周期性转换所产生的单次脉冲或低重复频率的脉冲,发射和响应术语,一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的,工业化、城市化和航空、航天活动的快速发展使我们人类的电磁环境也变得越来越恶劣；电磁背景噪声功率的增加、频谱资源越来越紧张，各种电子产品的发射功率越来越大，灵敏度越来越高，使电磁兼容正变得越来越迫切和困难。,据估算，人为无线电辐射能量密度年增长率可达到（,7,10,），城市中辐射能量密度为每,5,10,年增加一倍。,如果对所有的电子产品不进行综合设计和规划，任其发展下去，其后果将是带来史无前例的大灾难。,分系统(subsystem)：从电磁兼容性要求的角度，下列任,有关国际组织和许多国家对电子、电气产品规定了电磁兼容质量标准，不满足电磁兼容要求的产品不准进入市场。电磁兼容性标准已成为西方发达国家限制进口产品的一道坚固的技术壁垒。入世后，这种技术壁垒对我们的障碍更大。,从军用电子设备角度看，在战争模式发展到电子战、信息战的今天，电子对抗、制电磁权的争夺使得强化电子设备的电磁兼容性是确保在战争环境中人员、武器装备、信息情报的安全、获得战争胜利的关键环节。,第一章电磁兼容概论课件,电磁兼容的内容,电磁干扰是如何产生的？,电磁干扰是如何传播和发生作用的？,电磁干扰作用的后果和危害如何？,电磁干扰的形态及性质如何？,如何测量电磁干扰的大小？,如何预测和分析电磁干扰的影响？,如何防止电磁干扰的产生？,如何抑制或消除电磁干扰？,电磁兼容的内容 电磁干扰是如何产生的？,电磁兼容技术的应用范围,电力、电源、通信、交通、金融、计算机、,航空、航天军工、医疗,.,几乎包含所有的现代工业。,电磁兼容技术的理论基础,数学、电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信,号分析与处理、机械结构、自动控制、材料科学、工,艺测量、生物医学,.,是一门尖端的综合性学科，同时又与工业生产和质量控制紧密相关。,电磁兼容技术的应用范围电力、,电磁兼容所涉及的技术领域,电磁场与传输线,(,耦合与干扰）,电磁脉冲,强电干扰与静电放电,雷电,电磁兼容测量,电磁兼容标准、规范,屏蔽、滤波和接地,电磁环境和生物场效应,频谱管理和通信抗干扰,数字电路和计算机泄密,信息泄漏与防护技术（,Tempest,）,印刷电路板中的电磁兼容,电磁传感器、探头和天线,电磁兼容分析和设计（预测、数学模型和物理模型）,应用领域中的电磁兼容性,电磁兼容教育,电磁生物效应,电磁兼容所涉及的技术领域电磁场,第二次世界大战促进了电磁兼容技术的发展，战后电磁兼容技术得到了进一步广泛应用。,发射和响应术语,电磁脉冲（electromagnetic pulse)：指围绕整个系统（它犹如一个天线），具有宽带大功率效应的脉冲。,工业、科学和医疗设备(Industrial Scientific and Medical equipment)：将射频能量用于工业、科学和医疗用途的辐射装置，包括借助射频技术实现能量转换的装置，但这类装置不是也不应作无线电通信用。,测量天线(Test antenna)：工作特性已知，并与测试设备配合使用的天线。,乱真发射包括谐波发射、寄生发射及互调制的产物，但不包括为传输信息而进行的调制过程在紧靠必需发射带宽附近产生的发射。,抗扰度电平越大，抗扰性越强。,电力、电源、通信、交通、金融、计算机、,串扰(cross talk):在一个传输线路中，由其它传输电路通过电或磁的相互耦合所引起的不希望有的信号扰动。,电磁兼容的含义,1833年法拉弟发现电磁感应定律，指出变化的磁场在导线中产生电动势；,人为噪声(man-made noise)：由机电或其它人工装置产生的电磁噪声。,电磁兼容分析和设计（预测、数学模型和物理模型）,自然噪声(natural noise)：由自然电磁现象产生的电磁噪声。,工业化、城市化和航空、航天活动的快速发展使我们人类的电磁环境也变得越来越恶劣；,电磁兼容理论和技术的发展历史,1881,年英国人希维赛德发表,“,论干扰,”,；,1833,年法拉弟发现电磁感应定律，指出变化的磁场在导线中产生电动势；,1864,年麦克斯韦引入位移电流的概念，指出变化的电场将激发磁场，并由此预言电磁波的存在。电磁场的相互激发并在空间传播，是电磁干扰的理论基础；,1887,年柏林电气协会成立了全部干扰问题研究委员会；,1888,年赫兹用实验证明了电磁波的存在，同时指出了各种打火系统将向空间发出电磁波，从此开始了对干扰问题的实验研究；,1889,年英国邮电部门研究了通信干扰问题；,1904,年国际电工委员会（,IEC,）成立；,1934,年英国有关部门对,1000,例干扰问题进行了分析，发现其中,50,是电气设备引起的。国际无线电干扰特别委员会,CISPR,）成立。,第二次世界大战促进了电磁兼容技术的发展，战后电磁兼容技术得到,第二次世界大战促进了电磁兼容技术的发展，战后电磁兼容技术得到了进一步广泛应用。,在电磁干扰问题的长期研究中，从理论上认识了电磁干扰产生的原因，明确了干扰的性质及其数学物理模型，逐步完善了干扰传输及耦合的计算方法，提出了抑制干扰的一系列技术措施，建立了电磁兼容的各种组织及电磁兼容系列标准和规范，解决了电磁兼容分析、预测设计及测量等方面一系列理论问题和技术问题，逐步在电子学中形成一个新的分支。,第二次世界大战促进了电磁兼容技术的发展，战后电磁,上个世纪,80,年代以来，电磁兼容已成为十分活跃的学科领域，美国、德国、日本、法国等国家在电磁兼容标准与规范，分析预测、设计、测量及管理等方面均达到了很高的水平，有高精度的,EMI,及,EMS,自动测量系统，可进行各种系统间的,EMC,试验，研制出系统内及系统间的各种,EMC,计算机程序，有的程序已经商品化，形成了一套比较完整的,EMC,设计体系，在电磁干扰的抑制技术方面，已研制出许多新材料、新工艺及规范的设计方法。一些国家还建立了对军品和民品的,EMC,检验及管理机构，不符合,EMC,质量要求的产品不准投入市场。,上个世纪80年代以来，电磁兼容已成为十分活跃的学科,随着科学技术的发展，对电磁兼容和标准不断提出新的要求，其研究范围也日益扩大，现在的电磁兼容已不限于电子和电气设备本身，还涉及到信息泄漏及电磁污染、电磁饥饿等一系列生态效应及其它一些学科领域。所以某些学者已将电磁兼容改称为环境电磁学。,联合国确定电磁污染是继环境中的空气、水质、噪声等污染之后的第四大环境污染。,随着科学技术的发展，对电磁兼容和标准不断提出新的,我国过去工业基础比较薄弱，电磁环境的危害影响尚未充分暴露，对电磁兼容的研究起步较晚。但近年来由于实际生产和科研的需求，对电磁兼容逐渐重视，技术发展较快。各部门、各行业纷纷成立了与,EMC,有关的学术组织、学术活动频繁。,除此之外，在以下方面做了许多工作：,（一）基础理论研究,1.,频谱工程：包括无线电频谱的管理与应用、频率分配、实时管理、无线电监测等方面。,2.,干扰分析与预测。,测量技术：包括对,EMI,、,EMS,的测量。,4.,对耦合参数进行了研究：包括各种耦合参数的分析研究、核电磁脉冲及地电位影响等进行了深入的研究。,我国过去工业基础比较薄弱，电磁环境的危害影响尚未充分,5.,对暂态互感进行了专题研究。,6.,测试及数据处理的有关理论研究,7.,其它如天线、传播、屏蔽、接地等研究工作,（二）工程应用,1.,加强了,EMC,管理,2.,制定了,EMC,设计要求、测试方法及规范和标准，包括国标、国军标及各部门大量的专业标准。,分析与预测,4.,国标、国军标的制定、修订与贯彻。,（三）,EMC,教育与出版,（四）制定,EMC,发展规划。,（五）建设、改造,EMC,实验室,5.对暂态互感进行了专题研究。,电磁兼容的发展前景,欧共体已于,1989,年,5,月颁布了,EMC,指令（,89/336/EEC),，该指令规定，从,1996,年,1,月,1,日起，凡不满足电磁兼容标准的产品一律不允许上市流通。,近年来在国际上掀起了电磁兼容标准法规化、电磁兼容标准国际化的新高潮。,我国的质量技术监督局、出入境检验检疫部门、环境保护部门等不断推出一些电磁兼容法规性文件或