EMC传导和耦合应用(DOC)

电磁兼容传导耦合理论及其应用

学生张**

年级2010级

班级0210** 班

学号021012**

专业电子信息工程

学院电子工程学院

西安电子科技大学

2013年5月

电磁兼容传导耦合原理及其应用

张**

摘要：本文就现实中普遍存在的电子，电气设备电磁骚扰现象引发的电磁干扰出发，先介绍了电磁兼容这个学科的发展及意义，然后重点介绍了电磁干扰耦合传输理论。最后从传导耦合和辐射耦合两个方面并结合相关案例分析如何在这两个耦合途径上减少电磁干扰的发生。

关键词：电磁兼容传输耦合传导耦合辐射耦合

目录

引言 (1)

第一章电磁兼容发展及意义 (1)

1.1电磁兼容技术的发展 (1)

1.2 电磁兼容的地位和意义 (1)

第二章电磁干扰耦合传输理论 (1)

2.1传导耦合 (2)

2.2 辐射耦合 (2)

第三章传导耦合理论应用实例及分析 (2)

3.1电力线载波 (3)

3.2 变频器 (3)

3.2抑制传导干扰的有效办法 (4)

第四章辐射耦合理论应用实例及分析 (5)

3.1雷电电磁辐射对微电子设备的影响 (5)

3.2感性负载的瞬态噪声抑制及其触点的保护 (5)

3.2抑制辐射干扰的有效办法 (5)

第五章结束语 (6)

参考文献 (7)

引言

随着现代科学技术的发展，各种电子，电气设备不仅数量及种类不断增加，而且向小型化，数字化，高速化和网络化的方向高速发展，然而电子，电气设备在正常工作时还会产生一些有用无用的电磁能量，影响其他设备，系统或者生物，使得电磁环境日益复杂，造成了电磁污染，形成电磁骚扰。电磁骚扰有可能使电气，电子设备和系统的工作性偏离预期，产生误差。严重时还会摧毁电气电子设备，危害人体。正是在这种背景下，电磁兼容性设计成为了现代工程设计中的重要组成部分。

第一章电磁兼容发展及意义

1.电磁兼容技术的发展

电磁兼容是指“设备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的其他设备的电磁发射导致或遭受不允

许的降级，它也不会使同一电磁环境中其它设备因受其电磁发射而导致或遭受不允

许的降级。

1881年英国科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章，标志着电磁兼容性研究的开端，1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使电磁兼容性研究开

始走向工程化，1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范

VDE0878，1945年美国颁布了第一个电磁兼容性军用规范JAN-I-225。世界多数发

达国家早已开始以法令、法规形式进行管理控制，在我国电磁兼容理论和技术的研

究起步较晚，从1983年开始陆续颁布了一系列有关电磁兼容性标准和规范。自此

以后，电磁兼容技术迅速发展成为非常活跃的学科领域之一。

2.电磁兼容的地位及意义

经验证明，如果记在产品开发阶段解决电磁干扰问题的费用为1个单位，那么等到产品设计定型后再解决其问题，费用将增加10倍；而到产品批量生产后再解

决时，费用将增加100倍；到用户发现问题后才解决时，费用可能高达1000倍。

而在产品开发阶段同时进行电磁兼容性设计，就可望把80%~90%的电磁兼容性问

题解决在产品定型之前。只按常规进行产品功能设计，不仅在技术上带来一系列的

难题，而且还会造成人力、财力的极大浪费。

就产品本身功能和市场占有而言，电磁兼容性设计的意义也是不可估量的。其一，电子设备工作的可靠性依赖于其电磁抗干扰性。电磁兼容性表征电子设备在电

磁环境中正常工作的能力。其二，电子设备国内外市场的开拓需要其具有良好的电

磁兼容性。电磁兼容性达标认证已由一个国家范围向全球地区发展，成为一个国际

标准。其三，安全因素，存在电磁辐射的电子产品可能会引起如设备误操作、通讯

设施电磁泄密、电爆装置误爆、误燃等危险。

第二章电磁干扰耦合传输理论

产生电磁干扰三要素：电磁干扰源，干扰传播途径，敏感设备。由此可知，任何电磁干扰的产生必然存在电磁骚扰（或者骚扰电磁能量）的耦合与传输途径。这里，耦合的概念指的是电路、设备、系统与其它电路、设备、系统之间的电磁量联系，耦合起着把电磁能量从

一个电路、设备、系统“传输”到另一个电路、设备、系统的作用。耦合途径是从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介。耦合途径主要有两种方式，传导耦合和辐射耦合。

1. 传导耦合

传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。传导耦合必须在骚扰

源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备，产生电磁干扰。传导耦合的连接电路包括互连导线、电源线、信号线、接地导体、设备的导电构件、公共阻抗、电路元器件等。传导耦合按其耦合方式划分三种基本方式：

① 电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。当电路1有电压U 1作用时，

该电压经Z 1加到公共阻抗Z 12上。当电路2开路时，电路1耦合到电路2的电压为1221112

Z U =U Z +Z 若公共阻抗Z 12中不含电抗元件时为共电阻耦合，简称为电阻性耦合。

② 电容性耦合也称为电耦合，它是由两电路间的电场相互作用所引起。

③ 电感性耦合也称为磁耦合，它是由两电路间的磁场相互作用所引起。当电流I

在闭合电路中流动时，该电流就会产生与此电流成正比的磁通量。该磁通量 与电流I 的比值称为电感。电感的取决于电路的几何形状和包含场的媒质的磁

特性。

2. 辐射耦合

辐射耦合是电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播，骚扰电磁能

量按电磁场的规律向周围空间发射。辐射耦合的途径主要有天线、电缆、导线、机壳的发射对组合。通常将辐射耦合划分为三种：

① 天线与天线的耦合,指的是天线 A 发射的电磁波被另一天线B 无意接收，从

而导致天线A 对天线B 产生功能性电磁干扰；

② 场与线的耦合，指的是空间电磁场对存在于其中的导线实施感应耦合，从而在

导线上形成分布电磁骚扰源；

③ 与线的感应耦合，指的是导线之间以及某些部件之间的高频感应耦合。

第三章 传导耦合理论应用实例及分析

根据上文对传导耦合传输理论的研究，现结合案例分析传导电磁干扰及其解决办法。

1. 电力线载波(以下简称PLC)

1） 案例一：某岗位用了某公司的PLC 模块采集信号，在同一通讯线上放了5个

模块，使用过程中模块通讯会中断，重上电后会正常，但很快通讯又中断。分

析如下：

1） 从现场看，模块24VDC 供电从电源模块接出，性能稳定，排除电源引起

干扰的情况。

2） PLC 数采模块大部分接Pt100, K 型、I 型热电偶信号，观察控制柜内进线

排，电缆统一采用了屏蔽双绞线，且屏蔽端编辫接到接地排上，由现场接

地网统一接地。现场干扰应能屏蔽。为确保起见，将模块接线端子拔除，