电磁干扰三要素
电磁干扰的产生要素
电磁干扰的产生要素及抑制方法1 基本概念电磁兼容(EMC)的基本含义是指设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起正常执行各自功能的共存状态，具体到船载微波统一测控系统EMC的要求是在测量船上配置的测控系统能正常工作，且不对处于同一测量船上的其它设备形成有害干扰。
由此可见，EMC要求电子设备少向外发射干扰信号，同时应具有抗外界干扰的能力。
电子设备的EMC包含电磁干扰(EMI)和敏感度的控制。
电子设备的EMI主要包含传导干扰和辐射干扰两个方面，传导干扰是通过电压电流的形式在导线中传播的，辐射干扰是通过电磁感应的形式在空间传播的。
干扰源、耦合途径、敏感设备是EMI的三要素，接地设计、滤波设计、屏蔽设计是EMC控制的三大措施。
2 电磁干扰三要素电磁干扰具备三个要素，即电磁干扰源的特性、传输途径及电磁敏感性现象和标准。
1)电磁干扰源通常将电磁干扰源分成若干类，按干扰源的来源可分为自然干扰源和人为干扰源；按电磁耦合途径可分为传导干扰源和辐射干扰源；按传输的频带可分为窄带干扰源和宽带干扰源；按干扰波形可分为连续波、周期脉冲波和非周期脉冲波干扰源。
2)电磁干扰的传输途径电磁干扰的传输形式与电磁能量的传输形式基本相同，通常分为两大类，即传导干扰和辐射干扰。
通过导体传播的电磁干扰叫做传导干扰，其耦合形式有电耦合、磁耦合和电磁耦合；通过空间传播的干扰叫做辐射干扰，其耦合形式有近场感应耦合(近场磁感应和近场电感应)和远场感应耦合。
系统间的辐射耦合主要是远场感应耦合，而系统内的辐射耦合主要是近场感应耦合。
此外，还有辐射与传导同时存在的复合干扰。
3)电磁敏感性电磁敏感体是电磁干扰的最终受害体，也称为受扰体。
电磁干扰源产生的干扰信号经过传输通道最终到达敏感体。
这时，干扰能否产生就取决于敏感体自身抵抗干扰的能力。
通常把系统或设备抑制外来能量的能力叫做系统或设备的电磁敏感性。
不同的系统和不同的设备，其电磁敏感性也就不同。
3 电磁干扰的抑制围绕电磁干扰(EMI)三要素，要有针对性地采取措施，如降低干扰源的干扰水平、切断干扰耦合途径、提高敏感设备的耐受能力，有效提高系统稳定性及可靠性。
电磁干扰概述
电磁干扰危害案例
1969年土星V-阿波罗12事件 1999年医疗设备的失灵 1989年南京的雷电引起的油库爆炸 1986年湖北省潜江变电站火灾 ……
电磁干扰的危害
对航空的危害
1.喷气式民航飞机每5000－1000小时的飞行平均遭一次雷击 2.1992年9月16日深圳国际机场因感应雷电过电压导致25套通讯、 雷达、导航设备中有5套损坏，使机场停业 3.1996年白云机场由于雷电 导致指挥系统故障而机场 4.1961年，意大利发生了 “丘比 特”导弹武器系统的雷击事故
电磁干扰的危害
对战争的作用
电子战，在1990年的海湾战争期间，美军采用电 子干扰 战术来干扰伊拉克的武器系统，使之不能正 常工作；信息电磁安全与泄漏
对人类健康的影响
高频辐射大于一定限 值时， 会使人产生失眠、 嗜睡等植物神经功能紊 乱，以及脱发、白血球 下降、视力模糊、晶状 体混浊、心电图改变等 症状受损有关联。
谢 谢！
电 磁 干 扰
电磁干扰的概念
定义1： 任何能中断、阻碍、降低或限制电气、电 子设备有效性能的电磁能量。 定义2：
无用电磁信号或电磁骚动对有用电磁信号 的接收产生不良影响的现象。
定义3： 导致设备、传输信道和系统性能劣化的电 磁骚扰。
电磁干扰三要素
1．电磁干扰源 包括微处理器、微控制器、传送器、静电 放电和瞬时功率执行元件等。 2．耦合路径 3．接收器
辐射干扰是指干扰源通过空间把其信 号耦合（干扰）到另一个电网络。
电磁干扰传播途径
电路连接，干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器， 发生干扰现象。这个传输电路可包括导线，设备的导 电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电 感、电容和互感元件等。
电磁干扰和抗干扰措施讲课讲稿
防静电手腕带
2024/10/23
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防静电手腕带 的使用
接地
2024/10/23
47
2.信号地线
对于仪器、通讯、计算机等电子技术来 说，“地线”多是指电信号的基准电位， 也称为“公共参考端”，它除了作为各 级电路的电流通道之外，还是保证电路 工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可 以接大地，也可以与大地隔绝。常将仪 器设备中的公共参考端称为信号地线。
2024/10/23
35
交流电源滤波器的内部电路（续）
差模电感
共模电感
2024/10/23
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开关电源内部的电源滤波器及共模电感
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电源滤波器中的共模电感
当50Hz电流流经共模电感时，由于进线与出线 产生的磁场方向相反，相互抵消，不会产生压降， 但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。
电磁干扰和抗干扰措施
三、电磁干扰的传播途径
电磁干扰的形成必须同时具备三项因素： 干扰源 干扰途径——传导型干扰（路）、辐射型干扰（场） 对电磁干扰敏感性较高的接收电路
消除或减弱电磁干扰，可针对这三项因素采取措施： 消除或抑制干扰源 切断干扰途径 削弱接受回路对干扰的敏感性
2024/10/23
镀铜电磁屏蔽盒
高频磁屏蔽是采用导电良好 的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒 等不同的外形，将被保护的电路 包围在其中。它屏蔽的干扰对象 是高频（40kHz以上）磁场。 干 扰源产生的高频磁场遇到导电良 好的电磁屏蔽层时，就在其外表 面感应出同频率的电涡流，从而 消耗了高频干扰源磁场的能量。 其次，电涡流也将产生一个新的 磁场，抵消了一部分干扰磁场的 能量，从而使电磁屏蔽层内部的 电路免受高频干扰磁场的影响。
电磁干扰(EMI)定义
无线通信
功能性
人为 干扰源
非功能性
电视 雷达 导航
办公设备
家用电器
点火系统
开关系统
工业、 医疗设备
6பைடு நூலகம்
1.4、电磁干扰的定义-传输途径
任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径。 电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式，另一种是辐射传输 方式。 根据耦合的方式不同，干扰的耦合可分为辐射耦合和传导耦合两类。
定义：
电磁干扰（Electromagnetic Interference）是 指由电磁噪声所引起的设备、传输通道或系统性能下 降的电磁现象。
三要素：
1.干扰源 2.传输途径 3.敏感设备
图1.2.1 EMI示意图
5
1.3、电磁干扰的定义-干扰源的分类
大气干扰
雷电干扰
宇宙干扰
自然 干扰源
热噪声
无线电广播
a11、电场感应
a1、近场感应耦合
a、辐射耦合
a12、磁场感应
a2、远场辐射耦合
b、传导耦合 b1、电容性耦合 b2、电感性耦合
7
电磁干扰的定义
1.1 干扰现象 1.2 三要素 1.3 干扰源的分类 1.4 传输途径
3
1.1、电磁干扰的定义-干扰现象
可感知的现象 ： ★开灯时电视机中产生雪花; ★雷电使收音机产生嗞嗞的噪声; ★手机来电时，旁边的音响有杂音; ★相机误拍摄; ★运行中的系统无规律重新启动;
★ ……
4
1.2、电磁干扰的定义-三要素
电磁干扰的原理
电磁干扰的原理电磁干扰是指电磁波的传播过程中，由于外来电磁信号对目标设备的影响而导致其工作异常或失效的现象。
其原理主要涉及电磁波的产生、传播和接收三个方面。
首先，电磁波的产生是电磁干扰的前提。
电磁波是由电荷的加速运动产生的，当电流在导体中流动时，会产生磁场，当电流的大小和方向发生变化时，磁场也会随之变化。
同时，变化的磁场又会引起电场的变化，从而形成电磁波。
这种电磁波的产生是通过电能和磁能的相互转换实现的。
其次，电磁波的传播是电磁干扰的基础。
电磁波在传播过程中会遵循电磁场理论，即电场和磁场相互垂直并且相互作用。
电磁波的传播速度与真空中光速相等，即3×10^8米/秒。
电磁波在空间中以波动的形式传播，波长λ和频率f的关系为λ=c/f，其中c为光速。
不同频段的电磁波有不同的特性，例如，无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
最后，电磁波的接收会使目标设备受到干扰。
当外来电磁波进入目标设备时，如果其能量足够大并且频率与目标设备的工作频率相近，就会发生干扰。
这是因为外来电磁波的电能和磁能会干扰目标设备的正常工作。
例如，在无线通信领域，如果接收到与通信设备相同频率的其他无线电信号，就会干扰到通信的正常进行，造成通信故障或丢包现象。
电磁波的干扰效应主要包括以下几个方面：1. 串扰干扰：当多个电磁信号在传输过程中，由于彼此靠近或交叉路径，会相互干扰，导致接收信号的失真、错误或丢失。
例如，高速公路上的无线电通信会受到车辆或其他无线电设备的电磁干扰，导致通信传输质量下降。
2. 辐射干扰：电磁波在传播过程中会辐射到周围的环境中，如果其他设备的工作频率与辐射电磁波的频率相近，就会受到干扰。
例如，当手机和无线网络设备在同一频段工作时，它们的相互辐射就会造成干扰，影响通信的质量和速度。
3. 直接输入干扰：当外来电磁波通过导线或直接接触目标设备时，会引入额外的电流或电压，使得设备受到干扰。
例如，当电源线和信号线之间的距离太近或产生接触，电源线中的电磁波就会通过感应作用干扰信号线，导致设备工作不正常或损坏。
从电磁干扰三要素解决电磁干扰的思路
从电磁干扰三要素解决电磁干扰的思路
电磁干扰是指电子设备与外界的电磁场发生相互作用，导致设备
性能受到不良影响的现象。
解决电磁干扰需要注意以下三个要素：
1. 发射源控制
发射源是指电子设备所产生的电磁信号。
要控制电子设备的电磁
信号发射，可以采取以下方法：使用屏蔽措施将信号包裹在设备内部，减少信号泄漏；优化设计，降低信号噪声；使用低干扰引脚，减少信
号干扰；在关键部位上添加衰减器或者滤波器，降低发射的电磁干扰。
2. 传输渠道控制
传输渠道是指电磁信号在空气、电线、电缆等传输介质中传播的
过程。
要控制电磁信号在传输渠道中的干扰，可以采取以下方法：选
择合适的传输介质，在设计传输系统时选择合适的传输介质；在传输
渠道上增加屏蔽措施来削弱信号功率并降低电磁干扰；使用合适的信
号调制技术来提高传输质量。
3. 接收器控制
接收器是指接收电子设备发射的电磁信号的设备。
要控制接收器
对电磁信号产生的干扰，可以采取以下方法：在接收设备中加入反干
扰电路，使其能够自动屏蔽噪声直到信号消失；增加滤波器或者放大
器来提高接收设备的接收性能；在接收设备周围加入屏蔽装置以减少
外部电磁干扰。
综上所述，要解决电磁干扰问题，需要控制发射源、传输渠道和
接收器三个要素，并且采取适当的技术措施。
【EMC系列课程】01-电磁兼容三要素及耦合途径
2. 电磁干扰源及其特征
Q：干扰源为何会产生电磁干扰？
电
磁
电磁 场
安培：电
法拉第：磁
麦克斯韦：电磁场
变化的电压电流产生交变的磁场，可以产生EMI问题； 交变的电磁场，又容易在闭合回路由于磁通量的变化，产生感应电压与电流，又带来EMS抗扰度问题；
电磁干扰举例1：
从场的角度进行分析，假如回路1变化的电流I，产生一个变化的电磁场，它会对外辐射，产生辐射干扰，如果这个变化的 电磁场，又恰好穿过了回路1周边的其他闭合回路，那么，根据法拉第电磁感应定律：变化的磁场穿过回路2，在回路2产 生感应电动势，则回路1就对回路2产生了干扰。
如果，电路1的电压是不变的，那么，电容隔直，也起不到耦合的作用，此时，也不存在电路1对电路2的电磁干扰。（注： 此时虽然不存在电磁干扰，但若电路1电压很高，则有可能会产生电场的干扰影响）；
二、电磁干扰耦合途径
1. 耦合途径分类
总结： ① 电磁干扰耦合途径，分为两类：传导耦合、辐射耦合。从上图可以看出，任何产品，任何干扰，耦合途径都
电磁干扰举例2：
从电路的角度分析，比如上面的图，电路1和电路2，两个电路之间有分布电容，在这里，我们假设电路1是强干扰的电路， 电路2是敏感的电路，电路1在工作的时候，它的导线上面会有一个电压，这个电压如果是交变的，那么，根据电容隔直 通交的特性，电路1的干扰就会通过分布电容，传递到电路2上，那么，电路1就对电路2产生了干扰；
电磁兼容（ EMC--Electro Magnetic Compatibility）是一门新兴的综合性学科，主要研究电磁干扰和抗干扰 的问题。其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的 能力”。
磁环抑制电磁干扰的三要素
磁环抑制电磁干扰的三要素是什么？磁环抑制电磁干扰的三要素：形成电磁干扰的三要素是骚扰源、传播途径和受扰设备，因而，抑制电磁干扰也应该从这三方面入手，采取适当措施，首先应该抑制骚扰源，直接消除干扰原因；其次是消除骚扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径；第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度，目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁骚扰源和受扰设备之间的耦合通道。
（1）磁环采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰，即用电导率良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽，屏蔽有两个目的，一是限制内部辐射的电磁能量泄漏出，二是防止外来的辐射干扰进入该内部区域，其原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用。
（2）接地就是在两点间建立传导通路，以便将电子设备或元器件连接到某些叫作“地”的参考点上，接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法，电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用，在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，当磁力线穿过该环路时将产生磁感应噪声。
（3）滤波是抑制传导干扰的有效方法，磁环在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用，EMI滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，可以抑制来自电网的干扰对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。
磁环的主要使用方法有几点？磁环专用于电源线、信号线等多股线缆上的EMI干扰抑制，包括电源线上的噪声和尖峰干扰，同时具有吸EMI吸收磁环收静电脉冲能力，使电子设备达到电磁兼容（EMI/EMC 和静电放电的相应国际规范，使用时可将一根多芯电缆或一束多股线缆穿于其中。
多穿一次可加强其效果，通常用25MHz和100MHz频率点的阻抗值来衡量磁环磁珠的吸收特性。
镍锌抗干扰磁环的吸收干扰能力是用其阻抗特性来表征的低频段呈现非常低的感性阻抗值，磁环不影响数据线或信号线上有用信号的传输，高频段，约为10MHz左右开始，阻抗增大，其感抗成分保持很小，电阻性份量却迅速增加，将高频段EMI干扰能量以热能形式吸收耗散，通常用两个关键点频率25MHz和100MHz处电阻值来标定EMI吸收磁环/磁珠的吸收特性。
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电磁干扰三要素
骚扰源、敏感设备与耦合途径并称电磁干扰三要素。
顾名思义，要构成电磁干扰效应，这三个要素缺一不可。
只要缺失三个其中的任何一个因素，电磁干扰现象就不会发生。
因而，在电磁干扰抑制技术方面，人们总是想方设法地将三个之中的一个去掉：屏蔽掉骚扰源、隔离开敏感设备或者切断耦合途径。
对于整个设备或者系统来说，骚扰源是外在的，有时也是无处不在的，有些可以很容易地去掉，但大部分可能不容易去掉或者根本去不掉。
在产品内部，骚扰源可能是数字IC、部件、电路等等。
由于产品功能的需要，这些也是不可能去掉的。
敏感设备包括单个设备或者分系统，或者是产品内部的电路、IC，或者部件。
同样为了功能需要，不可能去掉。
因此，最为经济和有效的措施就是切断耦合途径。
这个耦合途径包括两个方面的内容：传导耦合途径和辐射耦合途径。
传导耦合的媒介包括互连导线、电源线、信号线、接地导体、设备的导电构件、公共阻抗、电路元件等等。
在骚扰进入敏感设备（电路、IC、部件）之前，用滤波的方法去除掉传导耦合噪声。
辐射耦合是指通过空间将一个电网络上的骚扰耦合到另一个电网络上去，耦合的频率较高(高于30MHz) ，而且还是一种无规则的骚扰，也很容易通过电源线、信号线传播到其它回路之中。
辐射耦合的媒介主要有天线、电缆（导线）、机壳及其发射对组合。
在骚扰源和敏感设备之间采用屏蔽处理的方法可以解决辐射耦合噪声。