电磁兼容测试系统电磁干扰问题分析与解决

电磁兼容测试系统电磁干扰问题分析与解决

季文娟

江苏省建筑工程质量检测中心有限公司江苏南京210008

摘要：电磁兼容和电磁屏蔽是一个有机整体，其研究焦点是电子电气设备或系统的电磁环境，能源耦合方式等等，研究目的是确保设备或系统在预定的电磁环境的生存能力和操作能力。围绕电磁干扰源和电磁能量耦合方式，对电磁干扰产生机理进行分析，通过系统、屏蔽、滤波、接地等方面的设计分析，寻求解决电磁干扰问题的方法。

关键词：电磁兼容；系统；电磁干扰

1前言

电磁兼容性与电磁保护、电磁环境密切相关。电磁环境是在给定空间中存在的所有电磁现象的总和。构成电磁环境的因素非常复杂，有自然因素和其他的一些因素。其中，自然因素包括闪电电磁辐射、静电放电电磁辐射、太阳系统和星际电磁辐射、地球和大气电磁场等。人类因素包括来自不同系统的电磁辐射，如广播电台、输电系统等产生的电磁辐射，各种家用电器和电动工具所产生的电磁辐射，以及各种用于军事目的强电磁脉冲源，如雷达、电磁脉冲武器等。电磁环境效应是指整体形成电磁环境的一些设备或生物因素的影响，它涵盖了几乎所有的电磁规律、电磁兼容、电磁干扰的弱点，电磁屏蔽、电磁辐射的危害，和雷电等自然现象和沉积效应。

2电磁兼容概述

电磁兼容性是指在共同的电磁环境下，设备和系统的共存。其内容主要包括两方面：一是设备、系统在预期电磁环境中的运行，可以按照规定在设计工作性能的安全域度，不受电磁干扰或产生不可接受的降解；其次，设备和系统在计划中的电磁环境中正常工作，不会给环境(或其他设备)带来不可接受的电磁干扰。电磁屏蔽是指在设计、开发、生产过程中具有良好的电磁干扰或电磁毁伤能力和技术措施，包括消除电磁环境对电爆装置、燃料和人员、技术措施及对策的影响。

综上所述，电磁兼容和电磁屏蔽的内涵和外延是一个有机整体，其研究重点一直是设备或系统电磁环境的机制、能量耦合方式等。目的是确保设备或系统在预期电磁环境下的生存能力和运行能力。电磁兼容研究经历了“问题解决”、“标准控制方法”和“分析预测法”三个阶段。系统级和系统之间的电磁兼容性预测是当前电磁兼容技术研究的最高阶段。

3干扰来源及机理分析

3.1干扰源的实验判断

通过分析，我们可以初步确定带有低频率干扰屏蔽的天线是对室内环境水平影响的主要来源：屏蔽室供应滤波器泄漏电流通过传导方式与接收端耦合。测量同轴电缆屏蔽层、屏蔽室外壳、屏蔽外壳接地线和接收线形成一个大回路，外部磁场感应噪声电压耦合到接收机。屏蔽的铜板“不干净”，被埋铜板上的噪音信号与接收器的接地线会耦合在接收器上。

3.2干扰机理分析

根据分析，在50Hz~1kHz频段中，检测系统的电磁干扰有两个干扰源。其中一种是屏蔽室功率滤波器的泄漏电流，另一种是由外部磁场耦合到接地回路的感应电压。对于1~100kHz波段的测试系统的电磁干扰，干扰源主要是屏蔽室电源滤波器泄漏电流。

3.2.1泄漏电流引起的干扰机制

电力滤波器是一种重要的部分电磁屏蔽室或黑暗的房间，通过共模滤波电容器网格上的噪声信号屏蔽室壳，过滤掉电网上的共模噪声信号。

3.2.2由地环引起的干扰机制

接地技术是防止电磁干扰和提高电子电气设备电磁兼容性的重要手段之一。然而，如果地球没有适当接地，电磁干扰就会被引入到地面回路中。外部电磁场感应噪声电压回路，因为段落地面等效阻抗不为零，感应电压会测量到接收机通过噪声电流的电阻，从而导致干扰电压信号。

4电磁兼容性的设计

设计主要是为了避免外部环境或自身对电磁屏蔽设计的电磁干扰，只干扰设计和敏感设备的传播，切断干扰方式，避免电磁干扰。然而，由于设备的高度集中和电磁环境的不良保护，电磁保护的难度增加了。为了加强性能，在子系统设备设计和材料选择上最小化干扰来源和敏感设备，同时根据雷达的特点，从系统的整体设计，如屏蔽、接地、滤波综合考虑保护，充分显示性能。

4.1系统设计

干扰会受到影响，是因为有干扰和敏感设备，所以只要干扰源和敏感设备分开，减少设备干扰的机会就可以减少。例如，根据辐射强度和灵敏度，将设备放置在发射器机柜、接收柜和综合柜中，以减少电磁干扰的影响。每个设备模块的附件也是干扰的来源和传输方式，电磁保护设计应在各种电缆的线路上进行。交流电源线、直流电源线、线分隔线、线间距尽可能多的在空间上行走，不能分开垂直交叉，尽量避免平行线，不能避免的尽量缩短平行的长度。信号线采用双绞线，大电流线与较大截面的导体和中间段导线平行连接。

4.2屏蔽设计

屏蔽是防止辐射干扰的良好防护，它可以切断辐射干扰的传输。虽然分开设计发射、接收的设备可以减少它们之间的相互作用，但由于设备相对集中，必须使用屏蔽金属柜，并使用导电橱柜孔缝防水密封条密封，切断传播的辐射干扰。作为敏感器件的接收方，为了避免柜体内部设备的干扰，各模块应采用屏蔽设计，模块间采用高屏蔽电缆连接。其他设备也尝试使用屏蔽电缆连接。

4.3接地设计

在电源线的两点之间会有几毫伏甚至几伏电压，这对低电平信号电路是一个非常重要的干扰。由于数字信号的快速变化，在数字地面上会造成大量的噪声，而模拟信号需要一个干净的工作环境。因此，该系统的接地设计将数字地面、模拟地面和安全系统分开，避免了各领域之间的相互干扰。此外，还有许多接地设计的方法，可根据各回路接收点的连接方式，将其分为单点接地、多点接地、混合接地等形式。单点接地只有一个地方，所有设备地线连接到地面，适用于频率低于1MHz信号接地，连接和组件之间的电磁感应效应很小。接地电路由于循环扰动较大，采用单点接地方式的影响使其不能形成一个循环。而多点接地有多个位置，使每个单元电路的设备直接连接到地面，适用于频率高于10MHz信号接地、线路电感效应是明显的时刻。地面阻抗变大，使用多点接地接地附近可以减少地面阻抗。

4.4滤波设计

滤波是切断输电干扰传输的主要措施。雷达系统中的大多数设备供电，以及避免电缆传输对设备产生的干扰，都必须做好在雷达系统设计和电缆滤波中提供滤波器的准备。滤波器的设计主要是通过内置滤波电路和滤波器连接器的选择，从而有效地过滤传导干扰。

5结束语

随着科学技术的快速发展，电磁兼容性和电磁保护研究取得了长足的进步，但新的设备、系统和复杂的电磁环境，对电磁兼容性和电磁保护的研究提出了更高、更迫切的要求。因此，当前的总体发展趋势和重点主要体现在：在强电磁场环境下，对电磁环境效应进行研究，以提高设备、系统的电磁兼容性。积极开发大型复杂的系统电磁仿真软件，加强设备级、系统级电磁兼容性，加强电磁保护的基础数据积累和数据库的研究与开发。对设备级和系统级的关键技术领域的电磁兼容和电磁屏蔽性开展研究工作，进一步研究自适应技术，加强能源、表面技术、电磁超材料吸收器，仿生设备潜在的失效机理、电磁屏蔽等跨领域的基础研究，通过交叉学科形成新理论、新原理、新方法，研究新的空间电磁兼容和电磁防护系统等新技术。

参考文献

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[2]吴冬燕.抑制PCB电磁辐射干扰的设计[J].电子测量技术，2010

[3]刘胜，张兰勇，张利军．基于小波分析的电磁干扰测量技术研究[J]．电子与信息学报，2010