电磁兼容原理与应用
学 时 数：32
学 分 数：2
教学目标： 本课程属于专业选修课，目标是进一步提高专业知 识综合运用的能力，培养电磁兼容设计理念和解决电磁干 扰问题基本技能，是十分重要的专业课程之一。 本课程的主要任务，是讲授电磁干扰和电磁兼容的基 本原理；减少电磁干扰和实现电磁兼容的技术；电磁兼容 性分析和设计方法。学习这门课程以后，将掌握处理一般 电磁干扰问题的基本方法和技能，初步具备进行电磁兼容 设计和解决电磁兼容问题的能力。
功率密度
Immunity (to a Disturbance)
(对骚扰的)抗扰度
装臵、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。
Electromagnetic)Susceptibility-EMS 有电磁骚扰的情况下，装臵、设备或系统不能避免性能 降低的能力。
注：敏感度高，抗扰度低。
(电磁)敏感度
Electromagnetic Interference-EMI
由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。 注：术语“电磁骚扰”和“电磁干扰”分别表示“原因 ”与“后果”。过去“骚扰”与“干扰”常混用。
电磁干扰
电磁噪声
Electromagnetic Noise
一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可 能与有用信号叠加或组合。
含义有两个方面
• 不产生超过规定限度的电磁发射；
• 应具有抗电磁干扰的能力。
电磁干扰余量 (Interface Margin, IM)
IM P 1P s
dB
P1为干扰电平，Ps为敏感度门限电平。当P1>Ps，即干扰电
平高于敏感度电平时，IM>0，表示有潜在干扰，设备或系统 处于不兼容状态；当P1<Ps，即干扰电平低于敏感度电平时， IM<0，表示设备或系统处于兼容状态；当P1=Ps，即干扰电 平等于敏感度电平时，IM=0，表示设备或系统处于临界状态。
① 超标发射对附近居民身体有害，例如在美国，发射塔周围房价骤减。
信息设备的电磁泄漏及防护技术
（ TEMPEST，Transient Electromagnetic Pulse Emanation Standard）
• TEMPEST现象
电子信息设备通过电磁能量发射产生了信息的泄 漏发射，使用专用的接受设备，能够在数百米以外接
• 数学模型
干扰源模型、传输损耗模型、接受器模型
• 电磁兼容性分析预测的级别
• 芯片级分析预测 • 部件级分析预测 • 系统级分析预测
电磁兼容设计技术 • 电磁兼容设计的目的
• 设备内部的电路相互不干扰，达到预期的功能； • 设备产生的电磁干扰强度低于特定的极限值； • 设备对外界的电磁干扰有一定的抵抗力。
a.能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。 b.能量以电磁波形式在空间传播。 注：电磁辐射一词的含义有时也可引伸，将电磁感应现 象也包括在内。
电磁辐射
电磁骚扰
Electromagnetic Disturbance
任何可能引起装臵、设备或系统性能降低或对有生命或 无生命物质产生损害作用的电磁现象。 注：电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的 变化。
• 设计理论和设计方法
电磁兼容测量与试验技术 • 电磁兼容测量与试验技术 研究的基本内容
• 测试方法 • 测试场地
•
•
测试设备
测试过程的自动化
电磁屏蔽暗室
• 电磁兼容测量与试验技术 研究的基本项目 • 传导发射
• • 辐射发射 传导敏感度 辐射敏感度
电磁干扰接收机
•
1.4.3 电磁兼容研究的几个重要发展趋势
考核方式：为期末开卷考试，期末考试成绩 占总成绩70%，平时成绩占总成绩的30%。
参考资料
1. 邹逢兴等，电磁兼容技术，国防工业出版社，2005年
2. 路宏敏，工程电磁兼容，西安电子科技大学出版社，2003年
3. 赵阳等，电磁兼容测试方法与工程应用，电子工业出版社，2010年
4. 蔡仁钢，电磁兼容原理、设计和预测技术，北京航空航天大
GB/T 4365-2003《电工术语 电磁兼容》
电磁兼容 (EMC，Electromagnetic Compatibility)
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而导致或遭受不允许的降级；它 也不会使处于同一电磁环境中的其它设备(分系统、系统）因 受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。
学出版社， 2001年 5. Ott.H.W著,王培清等译，电子系统中噪声的抑制与衰减技术， 电子工业出版社，2003年
电磁兼容学科的特点
• 综合性交叉学科
以电磁场理论为核心，与多学科互相渗透、结合。涉及电磁理论、
电路理论、电子技术、材料科学、计算机科学、控制理论、生物医学、
机械结构等知识
• 极大地依赖于测试和试验 • 很强的实践性
Electromagnetic Environment
电磁环境
存在于给定场所的所有电磁能量的总和。
无线电环境
Radio Environment a.无线电频率范围内的电磁环境。 b. 在给定场所内所有处于工作状态的无线电发射机 产生的电磁场总和。
Electromagnetic Radiation
产品开发过程中采用保证电磁兼容措施数目与所需成本 可采取的措施 电路 结构封装 屏蔽 滤波 措施 成本
软件
概念 设计 产品 市场
阶段
实施电磁兼容性的技术步骤
• 电磁干扰分析与预测 • 电磁兼容性设计 • 电磁兼容性试验
电磁兼容性分析与预测
电磁兼容性预测分析是采用计算机数字仿真技术，将各种 电磁干扰特性、传输特性和敏感度特性用数学模型描述，并编 制成程序对潜在的电磁干扰进行计算。
• EMC标准国际化 • EMC要求规范化
• EMC设计智能化 • EMC测试自动化 • EMC评价综合化
1.5 电磁兼容性标准与规范 • 内容及特点
工科医(经认可的)设备
ISM(Qualifier)
按工业、科学、医疗、家用或类似用途的要求而设 计，用以产生并在局部使用无线电频率能量的设备或 装臵。不包括用于通信领域的设备。
* 工科医设备，专指产生并在局部使用无线电频率的设备。也就是说 ，不希望将无线电频率能量发射至外部的。 * 对于工科医设备。国家无线电管理部门指配给一定的工作频段 (或 频率)。在这些专用频段(频率)其发射是不受限制的。有的设备功 率很高，对人体的健康影响应予以关注。
电磁脉冲（EMP）及防护
电磁脉冲是十分严重的干扰源，对卫星、航天飞机、宇宙飞船、 武器系统、雷达、通信、电力和电子仪器设备等都有严重影响。
• 电磁脉冲的类型
• 核电磁脉冲（NEMP）
• 电磁脉冲的特点
• 频谱覆盖范围宽 • 电场强度高，可达40kV/m以上 • 作用范围广，可达数千km
• 系统电磁脉冲
收到计算机系统泄漏的信息。
保密系统必须采用适当的TEMPEST防护。
核心 密
接收机 核心机密
电流卡钳
电磁场的生物效应
• 低频场的生物效应
强电线路（高压输电线）的电磁场 对人体
组织将产生有害影响。
• 射频场的生物效应
热效应和非热效应
• 研究内容
电磁场的生物效应及机理，生物电及人体电机理， 电磁辐射生物效应的计算方法和安全防护标准，生 物芯片中的电磁场等方面。
接大地
Earthing， Carthing
使设备或运输工具的结构(包括金属蒙皮)与大地间实现良好的 电气连接，以确保它们与大地同电位的处理方法。
Power Density * 对于电磁波的功率密度，其定义为：“垂直于波 传播方向的单位截面积的发射功率。” * 对于无线电波传播，功率密度的定义为：“行波 的功率密度是波印廷矢量(Poynting Vector)的时间 平均值” 。
• 规范法
以设备或系统遵循的标准和规范所规定的极限值为基础。由于各种标
准和规范中的极限值是以同类设备或系统中最严重情况制定的，因而可能导 致具体设备或系统设计的过分保守。
• 系统法
从电子设备或系统设计开始就进行电磁兼容性设计的方法。它在设备 或系统设计的全过程中贯彻始终，全面综合电磁耦合因素，不断进行电磁兼 容性分析、预测，对各阶段设计进行评估，提出修改措施。
国内的发展情况
1966年：一机部制定JB－854－66《船用电气设备工业无线电干 扰端子电压测量方法和允许值》； 1981年：航空工业部制定HB5662－81 《飞机设备电磁兼容性要 求和测试 方法》； 全国无线电干扰标准化工作组成立，提出制定国家标准 和规范的计划； 1986年：国防科工委颁布国军标 GJB72、GJB151—86、 GJB152—86 1984年：第一次全国性电磁兼容学术会议召开 1992年：召开第一届北京国际电磁兼容学术会议
(Electromagnetic) Emission 从源向外发出电磁能的现象。
电磁发射既包括辐射发射也包括传导发射，一些本来做其他 用途的部件(如电线、电缆等)也可能充当了发射部件的作用。
(电磁)发射
接地
Grounding
a.将设备外壳、框架或底座搭接到物体或运载工具的结构上， 以使它们同电位。b.将电路或设备连接到大地或起大地作用的 、尺寸较大的导体上。
1.1 电磁干扰的危害 对电子设备的危害
① 开灯、关灯时，对短波收音机信号干扰 ② 开手机，电视信号不佳 ③ 飞机起飞、降落、或起飞过程中，一律不得开手机、BP机。
对军械装备的危害
① 装甲车加载了计算机，电台通信距离大幅度缩短了。 ② 雷达使导弹、火箭误发射 ③ 机载电子设备的干扰可引起飞机偏航
对燃油、燃气的危害 对生物体的危害