(笔记)电磁兼容原理和抑制技术（第三讲）

 

1.4 电磁兼容设计目的和方法

 

1.4.1 电磁兼容设计的目的

电磁兼容性是电子设备或系统的主要性能之一，电磁兼容设计是实现设备或系统规定功能、使系统效能得以充分发挥的重要保证。必须在设备或系统功能设计的同时，进行电磁兼容设计。

电磁兼容设计的目的是使所设计的电子设备或系统在预期的电磁环境中实现电磁兼容。其要求是使电子设备或系统满足EMC标准的规定并具有两方面的能力：

1. 能在预期的电磁环境中正常工作，无性能降低或故障；
2. 对该电磁环境不是一个污染源。

 

1.4.2 电磁兼容设计的基本内容

在电子系统的开发中，要考虑到系统、分系统与周围环境之间的相互骚扰。每个设计都应意识到电磁骚扰（EMI）问题，在电子系统的开发与设计过程中采取正确的防护措施减小电子系统本身的EMI发射。有80%的骚扰问题可以在设计与开发过程中解决。否则，当整个系统完成后，工程师们将花双倍的力气去解决系统的骚扰问题。抗扰度问题也是这样。

 

电磁兼容性设计又可分为系统内和系统间两部分。主要是对系统之间及系统内部的电磁兼容性进行分析、预测、控制和评估，实现电磁兼容和最佳效费比。

(1)系统间电磁骚扰的预测和控制

①系统间电磁骚扰的预测
系统间电磁骚扰的预测往往涉及处在同一电磁环境中的一个或多个潜在的电磁骚扰源（如发射机）与一个或多个敏感设备（如接收机）之间的干扰预测。通过归纳出包含许多参数的全面方案，可推导出电磁干扰预测的基本方程。它概述了适用于发射机、接收机、天线、传播及信号可接收性准则的各自数学模型。例如一部发射机在10倍频程内能辐射10次谐波（含基波）而超外差接收机在±10倍频程内能呈现40个乱真响应，因此仅一收发对在±10倍频程内存在着400种可能的收发组合。为了提高预测效率，从一开始就要剔除不可能出现的电磁干扰，一种适用的技术是多级剔除程序（含振幅和频率剔除程序等）。

②对有用信号的控制
对有用信号的控制包括：频谱管理和规定发射功率、信号类型（调制和带宽）、线的空间覆盖范围、方向性和极化、使用时间和地点等。在设计阶段还应尽量减小镜像频率响应、谐波频谱电平，以及乱真发射和乱真响应。

③对人为骚扰的控制
系统间人为骚扰源主要是其它系统的发射机谐波和乱真发射、高压输电线、工科医设备等的骚扰发射，这需要按照有关的EMC标准来控制。

④自然骚扰源
自然骚扰源通常无法控制，只有在系统性能设计时加以考虑。例如接收机灵敏度指标按内部噪声和天电噪声来确定，以及采取适当的电磁脉冲和静电放电的防护措施等。

 

(2)系统内电磁兼容的预测和设计

①系统内电磁兼容的预测
系统内电磁兼容性分析分类法的定性图可用通用流程图图1.2来综述。

分类法：

第一步：一旦输入数据、电磁干扰调整的约束条件、电磁环境和对环境允许的影响就被确定（框1）；

下一步：涉及处理一条或多条适用的耦合通路（框5、7、9、10、11），在算出各耦合通路的合成有害输入电压之后紧接着处理受害者（框14），在算出有用信号S与干扰电平I及查明受害者的固有噪声之后可算出干扰噪声比I/N（框15）和信号对噪声加干扰之比S/(N+1)，干扰噪声比I/N是可能需要的电磁干扰加固量的度量标准。为了确定需要多少电磁干扰加固量必需确定目标XdB=I/N（d/B）比（框16），确定合适I/N（d/B）比的关键是避免欠周密的设计，以避免干扰概率高得不可接受或避免昂贵的过度设计。一般建议采用下列准则来确定目标：10dB< I/N（d/B）<30dB为推荐范围，建议取20dB（I/N<10dB通常导致欠周密的设计；I/N>30dB通常导致过度设计）。