第一篇 电子产品的电磁兼容设计

第1章 电磁兼容基础知识

1.1 什么叫电磁兼容

1.1.1 电磁兼容的定义

国家标准GB/T4365—2003（注：本书在引用标准时，带日期的引用，仅当前版本适用本书，不带日期的引用，其最新版本适用于本书。下同，不另作说明）《电磁兼容术语》对电磁兼容（EMC）所下的定义为“设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。”

国家军用标准GJB72—1985《电磁干扰与电磁兼容性名词术语》的定义为“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自的功能的共存状态。即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射而导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其他设备（系统、分系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。”

下列定义在阐明电磁兼容方面也有其特色：“电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间和有限的频谱资源条件下，各种用电设备（分系统、系统；广义的还包括生物体）可以共存并不致引起降级的一门科学。”

在以上的各定义中，都涉及电磁环境这一概念。电磁环境是由空间、时间和频谱三个要素组成的。在频谱方面，现在由国际电联（ITU）已经规划的可以利用的无线电频谱在10kHz～400GHz。频率低于10kHz则进入声频，而高于400GHz则进入光波，任何一种无线电业务都离不开这一频谱范围。实际上，要解决电磁兼容问题，是离不开空间、时间、频谱这三要素的，也就是电磁环境。

对于上述的电磁兼容定义，无论文字如何表述，都反映了这样一个基本事实，即在共同的电磁环境中，任何设备、分系统、系统都应该不受干扰并且不干扰其他设备。

1.1.2 电磁兼容的研究领域

作为一门科学，电磁兼容涉及的问题可以归结为五大方面：

1.骚扰源特性的研究

骚扰源特性的研究包括电磁骚扰产生的机理，频域与时域的特性，表征其特性的主要参数，抑制其发射强度的方法等。

2.敏感设备的抗干扰性能

在电磁兼容领域中，被干扰的设备或可能受电磁骚扰影响的设备称为敏感设备，或者在系统分析中称为骚扰接收器。如何提高敏感设备的抗干扰性能，是电磁兼容领域中的研究问题之一。

3.电磁骚扰的传播特性

电磁骚扰的传播特性即研究电磁骚扰如何从骚扰源传播到敏感设备上去，包括辐射与传导两种传播形式。与一般研究有用信号的天线与电波传播相比，电磁兼容领域中传播特性研究的特点在于：源的非理想化（源的频域、时域特性的复杂性和源“天线”的几何参数的复杂性）及宽的频率范围。

4.电磁兼容测量

电磁兼容测量包括测量设备、测量方法、数据处理方法及测量结果的评价等。由于上述的电磁兼容问题的复杂性，理论上的结果往往与实际相距较远，因而使得电磁兼容测量显得更为重要。美国肯塔基大学的帕尔博士曾说过“在判定最后结果方面，也许没有任何其他学科像电磁兼容那样更依赖于测量。”

由于电磁骚扰源在频域与时域特性的复杂性，为了各个国家、各个实验室测量结果之间的可比性，必须详细规定测量仪器的各方面指标。

在此还应明确一点：当前标准中采用的表征电磁噪声电平的参数（如峰值、准峰值、有效值、平均值），都是用等效于某一个特定参数的正弦信号定标的，即测量得到的电磁噪声电平等效于某个正弦信号的电平。

5.系统内与系统间的电磁兼容性

要解决电磁兼容问题，分别研究源、传播及被干扰对象是不够的。在一个系统之内或系统之间，电磁兼容的问题往往很复杂。例如，干扰源可能同时也是敏感设备；传播的途径往往是多通道的；干扰源与敏感设备不止一个等。这就需要人们对系统内的或系统间的电磁兼容问题进行分析与预测。

为此，人们开发了一些容量很大的软件进行这方面的仿真计算，但关键问题在于预测的精确性。由于电磁兼容问题的复杂性，不可能要求分析系统内与系统间的问题达到非常高的精度，但预测误差过大又失去了实用意义。

近年来，对系统内与系统间的电磁兼容问题的研究，除了“分析”以外，已开始研究“综合”。这方面的进展将对电磁兼容学科起到十分重要的促进作用。