電子產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計與實用經(jīng)驗探討

劉雅霖

（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引 言

電子設(shè)備中不可避免存在電磁干擾問題，而電磁兼容技術(shù)的誕生有效解決了這個問題。因此，本文將分析電磁兼容性，并闡述電磁干擾和電磁兼容性之間的關(guān)系。

1 電磁干擾與電磁兼容之間的互生關(guān)系

1.1 關(guān)于電磁干擾

電磁干擾發(fā)生應(yīng)具備干擾源、干擾傳播途徑以及干擾對象敏感設(shè)備3個元素。電源干擾耦合方式包括傳導(dǎo)耦合方式和輻射耦合方式。電磁干擾的傳輸方式有傳導(dǎo)傳輸和輻射傳輸兩種。

1.2 電磁兼容設(shè)計的重要性

電磁兼容是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行，并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾。電磁干擾會影響電子設(shè)備的正常工作，甚至?xí)斐稍O(shè)備和系統(tǒng)的能級降低或元件損壞。因此，要充分重視電子設(shè)備的電磁兼容技術(shù)，既要注意電子設(shè)備不受周圍電磁干擾而能正常工作，又要注意電子設(shè)備本身不對周圍其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾而影響其正常運(yùn)行。

2 關(guān)于電磁兼容的設(shè)計方法

2.1 規(guī)范制備法

規(guī)范制備法是電子兼容標(biāo)準(zhǔn)在電磁兼容設(shè)計中的具體表現(xiàn)，有助于對相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計進(jìn)行測試驗證。合理運(yùn)用規(guī)范制備法可從多角度解決電磁兼容中的多種問題，但存在一定的局限性。如果安全標(biāo)準(zhǔn)過于苛刻，會導(dǎo)致一定程度的資源浪費(fèi)，因此需要制定合理的規(guī)范解決問題。

2.2 系統(tǒng)制備法

這是在規(guī)劃設(shè)計過程中，為更高效研發(fā)電磁兼容技術(shù)而興起的方法，緊密連接電磁兼容和電磁干擾。系統(tǒng)制備法中實現(xiàn)了計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及自動化技術(shù)等多種技術(shù)的融合，能對設(shè)計指標(biāo)和設(shè)計參數(shù)進(jìn)行模擬、優(yōu)化以及計算等。

2.3 故障清除制備法

故障清除制備法是設(shè)計中的根本方法，也是早期制備電磁兼容技術(shù)的傳統(tǒng)方法。發(fā)現(xiàn)電磁力對電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾時，及時解決就能很快解決當(dāng)前故障，但解決其他問題存在很大的局限性，特別是在預(yù)防方面存在缺陷，因而目前已逐漸被淘汰[1-2]。

3 電子產(chǎn)品中重要的電子兼容技術(shù)

3.1 過濾波紋技術(shù)

過濾波紋技術(shù)主要用于除去工作頻段外的電磁干擾，實現(xiàn)抑制干擾和分離信號，是輔助電磁屏蔽的有效方法。該技術(shù)常用到信號選擇濾波器和電磁干擾濾波器。利用這兩種過濾器，可以消除電源電路中因轉(zhuǎn)換電路和控制電路而發(fā)生的電磁干擾。在高頻系統(tǒng)中使用濾波技術(shù)，可以有效屏蔽工作頻段以外的頻帶上的干擾。在信號線路中使用濾波技術(shù)，可有效消除無關(guān)頻譜分量。過濾波紋技術(shù)原理如圖1所示。

圖1 過濾波紋技術(shù)原理圖

3.2 電線接地技術(shù)

對很多電子設(shè)備來說，必須要通過接地才能實現(xiàn)電力稀釋。使用接地技術(shù)是為了實現(xiàn)零電頻，從而保證人身安全。接地是為了使系統(tǒng)某點和某些電力單位基準(zhǔn)達(dá)到低阻抗通路標(biāo)準(zhǔn)。電子設(shè)備中，對“地”的理解有兩種含義，一種是“大地”，另一種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”?！按蟮亍笔侵赶喈?dāng)于零電位的地球點位，“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”則是指在假設(shè)信號回路中的基準(zhǔn)導(dǎo)體的相對零電位，可稱為“系統(tǒng)地”，但要與大地零電位區(qū)分開。電線接地技術(shù)最大的目的是保證安全，同時確保電路工作中電流通路的效果，穩(wěn)定電流，減少電磁干擾頻率。

3.3 電磁屏蔽技術(shù)

這一技術(shù)要通過實物屏蔽電磁干擾，阻礙電路的電磁能量。電磁屏蔽技術(shù)對電磁能量的抑制效果明顯，使得如今大多數(shù)電子設(shè)備都會加設(shè)這項技術(shù)。作為市面上最常規(guī)的抑制電磁干擾的技術(shù)，電磁屏蔽技術(shù)可以分為電場屏蔽、電磁場屏蔽以及磁場屏蔽3種。影響抑制效果的關(guān)鍵在于選材。屏蔽質(zhì)量過關(guān)的材料是確保抑制電磁干擾的前提要素，因此選擇高導(dǎo)磁率和高導(dǎo)電率的材料最理想。這類材料主要有鋼板、鋁箔銅板、金屬鍍層以及導(dǎo)電涂料等。

4 電磁兼容在電子產(chǎn)品中的實際檢測應(yīng)用

4.1 在無線接收機(jī)電中電磁兼容的實用檢測

對于無線接收機(jī)電而言，復(fù)雜的外部電磁環(huán)境不可避免，也是產(chǎn)生電磁干擾的最大因素。電磁兼容技術(shù)在設(shè)備中起到抑制電子干擾的關(guān)鍵作用，對電子設(shè)備的制備有CISPR 11～CISPR 25總計15條標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容在無線接收機(jī)電中有3點體現(xiàn)，在以下內(nèi)容中測試說明。

4.1.1 連續(xù)傳導(dǎo)干擾測試

在連續(xù)傳導(dǎo)干擾過程中，在15 kHz～30 MHz測試頻段下做共模干擾。對于屏蔽室內(nèi)相對噪音較低的環(huán)境，可用室內(nèi)垂直墻面和水平地板作為測試的參考接地板。通過連續(xù)傳導(dǎo)干擾測試后，電信測試端口和阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的相連體現(xiàn)出電磁兼容技術(shù)發(fā)揮的作用。連續(xù)傳導(dǎo)干擾測試圖如圖2所示。

圖2 連續(xù)傳導(dǎo)干擾測試圖

4.1.2 輻射干擾測試

針對不同樣式的無線接收機(jī)電設(shè)備、不同的抗電磁干擾技術(shù)以及干擾源不同大小的電磁頻率，采用不同的測試方法。低頻段設(shè)立磁環(huán)天線進(jìn)行磁場特性測試，中頻段設(shè)立SAC/OATS進(jìn)行電場特性測試，高頻段設(shè)立FAC進(jìn)行電磁特性測試。其中，電磁干擾度是每檔頻段中干擾力最強(qiáng)的，但優(yōu)質(zhì)的電磁兼容技術(shù)使無線接收機(jī)電的抗干擾數(shù)值高于標(biāo)準(zhǔn)值。

4.1.3 斷續(xù)傳導(dǎo)干擾測試

斷續(xù)傳導(dǎo)干擾測試除了測試無線接收機(jī)電設(shè)備外，還能對家用電器進(jìn)行電磁兼容測試。一般電機(jī)中，通過開關(guān)動作會產(chǎn)生斷續(xù)電磁傳導(dǎo)干擾。與連續(xù)干擾不同，斷續(xù)電磁傳導(dǎo)干擾主要體現(xiàn)在人體主觀感受上，以短脈沖形式存在。在受到多種頻率值因素的影響下，斷續(xù)傳導(dǎo)干擾測試需要做最大化調(diào)試。具備電磁兼容技術(shù)的電子產(chǎn)品在此項測試中抗干擾指數(shù)超過限值時，其干擾電頻值不大于所測總數(shù)的1/4，整體的抗干擾能力表現(xiàn)符合標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4.2 在衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)中電磁兼容的實用檢測

衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)會受到其他臨近頻段的多路徑信號干擾、無線信號干擾以及自然環(huán)境介入干擾。衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)中的電磁兼容能有效抑制多個窄帶和寬帶制式干擾，實現(xiàn)在繁雜電磁環(huán)境下的應(yīng)用需求。

5 結(jié) 論

通過分析電磁兼容技術(shù)及其在電子機(jī)電設(shè)備中的測試效果，說明電磁兼容技術(shù)具有重要性，需對電磁兼容技術(shù)進(jìn)一步開展研究，以促進(jìn)其獲得更好的發(fā)展。