电磁兼容抗干扰技术
电磁兼容性与抗干扰技术研究
电磁兼容性与抗干扰技术研究摘要：电磁兼容性（EMC）与抗干扰技术是当今电子设备和通信系统领域中的重要研究方向。
随着电子产品种类的日益增多和无线通信技术的迅速发展，电磁兼容性问题日益突出。
本文从电磁兼容性问题的背景和意义开始，介绍了电磁兼容性与抗干扰技术的基本概念和原理，并针对电磁兼容性和抗干扰技术研究的主要内容进行了详细阐述。
最后，对电磁兼容性与抗干扰技术研究的未来发展趋势和挑战进行了展望。
1. 引言随着现代电子设备和通信系统的广泛应用，电磁兼容性问题日益引起人们的关注。
电磁兼容性是指电子设备在特定的电磁环境下，能够正常工作而不受到不必要的干扰或产生不必要的干扰的能力。
而抗干扰技术是为了提高电子设备和通信系统的电磁兼容性，减少或消除电磁干扰，以确保系统的可靠性和稳定性。
2. 电磁兼容性与抗干扰技术的基本概念和原理2.1 电磁兼容性的基本概念电磁兼容性是指电子设备在特定电磁环境中，能够实现协同工作，互不干扰的能力。
它涉及到电磁场的相互影响、电磁传输的影响、电磁辐射的影响等多个方面。
2.2 抗干扰技术的基本原理抗干扰技术通过采用合适的设计、接地、屏蔽、滤波、地线技术等手段，来减少或消除电磁干扰对系统正常工作的影响。
其中，屏蔽技术是最常用的一种方法，它可以通过用屏蔽材料将电磁波阻挡在设备内或外部，从而减少电磁干扰。
3. 电磁兼容性与抗干扰技术研究的主要内容3.1 电磁兼容性评估与测试电磁兼容性评估与测试是电磁兼容性与抗干扰技术研究的重要内容之一。
它通过测量电子设备的电磁辐射和敏感度，评估设备在电磁环境中的兼容性，并找出存在的问题以及改进措施。
3.2 抗干扰技术设计与分析抗干扰技术设计与分析是为了提高电子设备的抗干扰能力，减少干扰源对系统的影响，从而保证系统的正常工作。
它涉及到抗干扰电路的设计、电磁辐射的抑制、敏感电路的保护等。
3.3 电磁兼容性与抗干扰技术标准电磁兼容性与抗干扰技术标准为电子设备和通信系统的开发、生产和使用提供了指导。
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术单片机硬件设计中的电磁兼容性（EMC）与干扰抑制技术引言在现代电子设备中，单片机（Microcontroller Unit，MCU）起到了至关重要的作用。
单片机的硬件设计必须考虑电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）和抑制干扰的技术。
本文将介绍单片机硬件设计中的EMC兼容性和干扰抑制技术，包括电磁干扰的来源、EMC设计要求、常用的干扰抑制技术以及正确的布线和接地技巧。
一、电磁干扰的来源电磁干扰可以由各种外部和内部因素引起。
以下是一些常见的电磁干扰来源：1. 射频辐射：包括无线通信、雷达或其他射频电源等设备产生的电磁波。
2. 电源线干扰：来自交流电源线的噪声，如谐波和干扰信号。
3. 开关电源：开关电源高频噪声会通过电源线和地线传播到其他电子设备中。
4. 过电压和静电放电：电气设备的开关、电磁阀等在操作时可能产生过电压和静电放电。
5. 瞬态电压：包括闪电击中电力线、开关电源的瞬态电压等。
二、EMC设计要求为了满足EMC设计要求，单片机硬件设计应考虑以下方面：1. 辐射和传导：抑制电磁辐射和传导干扰，以确保设备不会对其他设备产生干扰。
2. 抗干扰：增强设备的抗干扰能力，使其能够正常工作并受到外部干扰的影响较小。
3. 地址线、数据线和控制线的布局：合理的布局可以减少交叉耦合和串扰，降低电磁干扰。
4. 接地：良好的接地设计可以降低共模噪声和差模噪声，提高设备的抗干扰能力。
5. 输入输出端口的保护：通过使用适当的保护电路来保护单片机的输入输出端口，防止它们受到外部电磁干扰的损坏。
三、干扰抑制技术1. 滤波器：采用适当的滤波器可以抑制进入单片机的高频噪声。
常见的滤波器包括RC滤波器和LC滤波器。
2. 屏蔽：通过在关键部件周围添加屏蔽罩或屏蔽层，可以有效地防止电磁波的干扰。
3. 地线设计：良好的接地设计可以减少回路的回流电流，降低共模噪声，并提高设备的抗干扰能力。
抗电磁干扰技术
抗电磁干扰技术(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一．电磁干扰1.电磁干扰的定义：（1）电磁骚扰（EMD: ElectroMagnetic Disturbance）电磁骚扰是“任何可能引起装置、设备或系统性能降级或对有生命或无生命产生作用的电磁现象。
电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传输媒介自身的变化”。
(2) 电磁干扰（EMI,ElectroMagnetic Interference）电磁干扰是“电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。
电磁骚扰仅仅是电磁现象。
即客观存在的一种物理现象，它可能引起设备性能的降级或损害，但不一定已经形成后果。
而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。
2.电磁干扰对人类活动有三大危害电磁干扰会破坏或降低电子设备的工作性能电磁干扰能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸电磁干扰能量可对人体组织器官造成伤害，危及人类的身体健康的产生原因各种形式的电磁干扰是影响电子设备兼容性的主要原因。
因此，了解电磁干扰的产生原因是抑制电磁干扰，提高电子产品电磁兼容性的重要前提。
电磁干扰的产生可以分为：A. 内部干扰-----内部电子元件之间的相互干扰(1) 工作电源通过线路的分布电源和绝缘电阻产生漏电造成的干扰。
22(2) 信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的影响。
(3) 设备或系统内部某些元件发热，影响元件本身及其他元件的稳定性造成的干扰。
(4) 大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其他部件造成的干扰。
B. 外部干扰——电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的影响。
(1) 外部高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统。
(2) 外部大功率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统。
(3) 空间电磁对电子线路或系统产生的干扰。
(4) 工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰。
电子设计中的电磁兼容性与抗干扰技术
提高信号质量
保持信号的完整性，减少失真和噪 声。
满足法规要求
满足电磁兼容性（EMC）标准和规 定，确保产品符合市场准入要求。
滤波器的选择与应用
根据需求选择合适的滤波器类型
考虑滤波器的性能参数
根据电路特性和抗干扰需求，选择合适的 有源、无源、高通、低通或带通滤波器。
关注插入损耗、阻带衰减、频率响应等关 键参数，以确保滤波效果达到预期。
电磁屏蔽结构的设计需要考虑 屏蔽效能、重量、成本等因素 ，以达到最佳的性价比。
电磁屏蔽在电子设计中的应用
在电子设计中，电磁屏蔽广泛应用于各种电子设备和系统，如计算机、通信设备、 仪器仪表等。
电磁屏蔽可以有效降低外部电磁干扰对电子设备的影响，提高设备的稳定性和可靠 性。
同时，电磁屏蔽也可以防止电子设备产生的电磁辐射对周围环境造成干扰和污染。
EMC测试与评估
01
02
03
测试方法
包括传导发射测试、辐射 发射测试、抗扰度测试等 ，用于评估电子设备的电 磁兼容性能。
测试设备
包括信号发生器、频谱分 析仪、天线、电波暗室等 ，用于产生和测量电磁信 号。
评估指标
包括发射限值、抗扰度等 级等，用于衡量电子设备 在电磁环境中的性能表现 。
02
电磁干扰（EMI）来源与影
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接地技术
接地原理与分类
接地原理
接地技术是电子设计中实现电磁兼容性和抗干扰的重要手段 之一。通过将设备或电路的某一点与大地连接，可以有效地 降低电磁辐射和静电积累，提高设备的稳定性和可靠性。
接地分类
根据接地的作用和目的，接地可以分为安全接地和信号接地 两类。安全接地主要是为了防止设备漏电、雷击等危险情况 ，而信号接地则是为了确保信号的稳定传输，减小信号之间 的干扰。
电磁干扰和抗干扰方法措施
耦合干扰
总结词
通过电磁感应和电容耦合传播的干扰。
描述
耦合干扰是指电磁干扰信号通过电磁感应和电容耦合的 方式，从干扰源传播到受害电路的现象。这种干扰主要 发生在相近的电路之间，如相邻的电路板、导线等。电 磁感应是由于磁场变化引起的电动势，而电容耦合则是 由于电场变化引起的电流。耦合干扰的强度取决于干扰 源与受害电路之间的距离、耦合面积以及电磁场强度等 因素。降低耦合干扰的方法包括增加间距、减小耦合面 积、采用差分信号等。
描述
传导干扰是指电磁干扰信号通过导线或电路板上的传导路径，从干扰源传播到受害电路的现象。这种干扰主要通 过电路中的导线、电源线和信号线等路径传播，可以在电路的各个部分之间产生不利影响。传导干扰的强度取决 于干扰源的幅度、频率以及传输路径的特性。
辐射干扰
总结词
通过空间电磁波传播的干扰。
描述
辐射干扰是指电磁干扰信号通过空间电磁波的方式传播，直接影响受害电路的性能。这种干扰源可以 来自电路中的高速数字信号、天线、开关电源等。辐射干扰通过空气传播，不需要物理连接，因此在 复杂电子系统中很难预测和控制。降低辐射干扰的方法包括屏蔽、布局优化、滤波等。
信号接地
将信号回路线与地线相连 ，确保信号稳定传输，并 防止地线干扰。
功率接地
将大功率设备与地线相连 ，降低设备对周围环境的 电磁干扰，同时提高设备 工作效率。
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案例分析与实践
常见电磁干扰问题解析
同频干扰
同频干扰是指两个或多个信号使 用相同的频率，导致信号互相干 扰的现象。解决方法包括采用频 率复用技术、信号同步技术等。
滤波技术
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电源滤波
在电源输入端加入滤波器 ，滤除电源线上的高频噪 声和干扰，保证电源稳定 性。
电磁干扰排查及故障解决的电磁兼容技术
电磁干扰排查及故障解决的电磁兼容技术电磁兼容技术是指在电子设备和系统中，通过对电磁干扰的排查与解决，使得各种设备能够在同一电磁环境中协调地工作，互不干扰。
本文将介绍电磁兼容技术在干扰排查和故障解决方面的应用。
一、电磁干扰的排查1. 了解电磁干扰的类型和特点：电磁干扰可以分为辐射干扰和传导干扰两种类型。
辐射干扰是指电子设备通过电磁波辐射产生的干扰，传导干扰是指电磁波通过导线或其他介质传导产生的干扰。
了解干扰的类型和特点有助于针对性地进行排查。
2. 使用专业的测试仪器：利用电磁兼容测试仪器，如频谱分析仪、电磁场强度仪等，对电子设备和系统进行测试，以确定是否存在干扰源和受干扰的设备。
测试仪器可以帮助定位干扰源，并提供干扰的频率、强度等参数信息。
3. 进行电磁兼容测试：通过模拟实际工作环境的电磁场，对设备和系统进行电磁兼容测试，以评估其在电磁环境中的性能和抗干扰能力。
通过测试可以了解设备的辐射和传导干扰情况，为后续的故障解决提供依据。
4. 查找干扰源：根据测试结果和设备的工作原理，对潜在的干扰源进行排查。
可能的干扰源包括电源线、高频线路、无线电发射设备等。
排查时可以采用逐步排除法，逐个排查可能的干扰源，确定具体的干扰源。
5. 采取合适的屏蔽措施：针对不同的干扰源，采取相应的屏蔽措施。
例如，对辐射干扰源可以采用屏蔽罩、屏蔽材料等进行屏蔽；对传导干扰源可以采取地线隔离、滤波器等进行屏蔽。
屏蔽措施应根据具体情况进行选择和实施。
二、故障解决的电磁兼容技术1. 分析故障现象：在设备出现故障时，首先需要对故障现象进行分析。
根据故障现象的特点和表现，判断是否与电磁干扰有关。
例如，设备在某个频段出现工作异常，可能是受到了附近无线电发射设备的干扰。
2. 排除其他故障原因：在确认故障与电磁干扰有关后，还需要排除其他可能的故障原因。
例如，设备可能出现了硬件故障、软件问题等，需要逐一排查并进行修复。
3. 优化设备设计：对于频繁受到电磁干扰的设备，可以通过优化其设计来提高其抗干扰能力。
电磁干扰和抗干扰措施
交流供配电线路在工业现场的分布相当于一个吸 收各种干扰的网络, 而且十分方便地以电路传导的形 式传遍各处，经检测装置的电源线进入仪器内部造成 干扰。最明显的是电压突变和交流电源波形畸变，它 使工频的高次谐波 (从低频一直延伸至高频) 经电源 线进入仪器的前级电路。例如，由调压或逆变电路中 的晶闸管引起的大功率高次谐波干扰；又如开关电源 经电源线往外泄漏出的几百千赫兹尖脉冲干扰。
屏蔽技术：可抑制电磁干扰在空间的传播，并切断辐射 干扰的传播途径
接地技术：保护人身和设备安全；提供参考零电位； 阻隔地环路
滤波技术：根据频率选择性地抑制干扰信号 隔离技术：阻断干扰信号传导通路，并抑制干扰信
号强度
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一）屏蔽技术
利用金属材料制 成容器，将需要防护 的电路包围在其中， 可以防止电场或磁场 耦合干扰的方法称为 屏蔽。屏蔽可分为静 电屏蔽、低频磁屏蔽 和电磁屏蔽等几种。 根据不同的对象，使 用不同的屏蔽方式。
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实行电源分组供电
将微机系统的主机电源与输入通道电源分 开；将驱动电路电源与控制系统电源分开， 以防止设备间干扰。
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2.针对强电干扰（信号通道干扰）的措施
对电感性负载引起的强电干扰：可用吸 收（滤波、稳压），隔离（光隔、变压 器、扼流圈、继电器、差动运算放大器、 隔离运算放大器等）
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C型变压器的漏感比 E型的小
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由电焊引起的干扰
电焊机电缆产生强磁场干扰
磁场交链
信号线
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四 几种电磁兼容控制技术
抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控 制技术。
元器件行业的电磁兼容性技术解决电磁干扰和抗干扰问题
元器件行业的电磁兼容性技术解决电磁干扰和抗干扰问题随着科技的飞速发展，电子产品的普及程度越来越高，而电磁干扰也成为困扰人们的一个问题。
电磁干扰指的是电子设备之间由电磁场引起的相互干扰现象。
为了能够正常使用和衔接各种设备，元器件行业在电磁兼容性技术的研发上做出了重要贡献，使得电磁干扰得以解决。
一、电磁兼容性技术的定义及作用电磁兼容性技术，简称EMC，是指在电子设备的设计和使用过程中，通过采取合适的技术手段来确保在特定的环境中，设备之间和设备与环境之间不会产生互相干扰的问题。
该技术主要包括电磁干扰控制以及抗干扰能力提升两个方面。
电磁兼容性技术能够解决电磁干扰对设备正常工作的影响，保证各种设备稳定运行。
通过电磁兼容性技术，可以有效防止设备间相互干扰、提高设备抗干扰能力，确保设备在复杂的电磁环境中正常工作。
二、电磁干扰的产生原因电磁干扰是由设备之间相互产生的电磁场相互作用引起的。
电磁干扰主要包括辐射干扰和传导干扰两种形式。
辐射干扰是指设备通过天线等装置发出的电磁辐射，会引起其他设备的敏感元器件发生干扰，从而导致设备的正常工作受到影响。
传导干扰是指电磁场通过传导的方式，通过电源线、信号线、地线等传导到其他设备上，导致设备之间的相互干扰。
传导干扰的主要来源是电源线噪声和地线共模电压。
三、电磁兼容性技术的解决方法为了解决电磁干扰问题，元器件行业采取了以下一些常见的电磁兼容性技术：1.屏蔽技术：通过在设备内部或元器件外部加装金属屏蔽罩、屏蔽套管等来抑制电磁辐射干扰或阻挡传导干扰，从而达到减少电磁干扰的效果。
2.滤波技术：采用滤波电路来对电源线、信号线进行滤波处理，降低电磁噪声的干扰。
3.接地技术：采用合理的接地设计，包括单点接地、星型接地、布线接地等方式，有效降低地线共模电压，减少传导干扰。
4.阻抗匹配技术：通过调整设备的输入输出特性和阻抗来实现抗干扰能力的提高，从而减少电磁干扰。
5.辐射抑制技术：通过改善设备的结构和电路设计，在设计阶段就能减少设备的辐射干扰。
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缺点：可以看出，A、B、C各点的电位不仅不为零，而
且受其它电路的影响，从防止和抑制干扰的角度， 这种接地方法不好。
1.2多点接地
图2：多点接地结构图和等效电路
每一个设备、电路各自用接地线分别就近接地，高频电路一般都采 用多点接地。每个电路对地的电位：
Ui (R i jwLi ) Ii
为了降低地电位，接地线应尽可能短，以便降低接地线的阻抗。
阻抗增大，还会出现各接地导线间的相互耦合， 不适用于高频。
（b）共用地线串联一点接地，如图各电路的电位：
A点： B 点： C点：
优点：这种接地方法的结构比较简单，各电路的接地线
短，电阻较小，在设备机柜中是常用的一种接地 方式。采用这种接地方式要注意把最低电平电路 放在靠近A处，以使B点和C点的电位升高最小。
优点：电路简单，接地线短。 缺点：地线回路增多，会出现一些共阻抗耦合。
1.3混合接地
在有些设备中，既有高频电 路又有低频电路，可采用混合 接地。
图3：混合接地
1.4浮点接地
浮点接地 如图，接地面不与大地相连， 为浮点接地。 优点：可使地中存在的干扰 电流不致传入信号电路
图4：浮点接地示意图
工程上的一般处理原则：
电磁兼容抗干扰技术
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主要方法
1.接地 2.屏蔽 3.滤波
1.接地
（一）、接地的作用和分类
安全用电 安全接地 防止雷击 电路接地 防止EMI接地(信号接地) 电源接地 屏蔽接地 静电接地
（二）、几种常见的接地方法
1.单点接地 2.多点接地 3.混合接地 4.浮点接地
3.1低通滤波器
低通滤波器种类很多，按其电路形式可分为并联电容，串联电感以及L型、T型和������ 波器。各种低通滤波器的电路结构及插入损耗见下表 型滤
表1：选择由干扰源和干扰对象的相对阻抗大小而定。当干扰源内阻和负 载电阻都比较小时，应选用T型或串联电感型滤波器，当两者阻抗都较高时，应选用π型或并 联电容型滤波器，当两者阻抗相差较大时，应选用L型滤波器。如下表所示：
表示同一点加屏蔽时的电磁和磁场强度。因该比值范围比较大，实际中常用分贝表示：
3.滤波
1.插入损耗 描述滤波器最主要的参量就是插入损耗，其定义为 ，式中：U2是信号源 通过滤波器在负载上建立的电压，U1是不接滤波器时在同一负载时的电压。 2.滤波器分类 滤波器按频率特性可分为：低通、高通、带通和带阻。
表2：滤波器的选择
3.2高通滤波器
高通滤波器主要用于从信号通道中排除交流电源频率以及其他低频外界干扰，高通滤波 器可由低通滤波器转换而成。当把低通滤被器转换成具有相同终端和截止频率的高温滤波器 时，其转换方法是： 把每个电感L（H）转换为数值为1/L（F）的电容C。 把每个电容C（F）转换为数值为1/C（H）的电感L。
1.1单点接地
图1：单点接地结构图和等效电路
（a）独立地线并联一点接地，如图各电路的电位： U A R1I1 ,U B R2 I 2 ,UC R3 I 3
优点：各设备的电位仅与各自的电流和地线电阻有关，
不受其他设备的影响，可防止各设备之间相互干 扰和地回路的干扰。
缺点：若设备很多，需要很多根地线，使接地导线加长，
图5：静电屏蔽原理示意图
（c）在远场区，无论是电振荡发射还是磁振荡发射，Zc均取决于传播介质，在自由空间等于377Ω，表
明电场分量、磁场分量均不能忽略，二者在时间上同相位，方向上正交，当成平面电磁波。
以上三点可概括为下图
图6：电磁场特性随 r 而变化
5.屏蔽效能的计算 定义：在电磁中同一点不加屏蔽时存在的电磁场强度和加屏蔽后存在的电磁场强度 之比，用SE表示 ,其中 表示某点无电磁场屏蔽时电磁强度和磁场强度，
对于低频（<1MHz）或公共接地面积小的尺寸 对于高频（>1MHz）或公共接地面积大的尺寸 介于二者之间，即1~10MHz， ,采用混合接地
,选单点接地
,选多点接地
2.屏蔽
1. 屏蔽的概念：屏蔽是防止辐射干扰的主要手段，所谓屏蔽就是采用一定的技术手段，把电磁场限制在
一定的空间范围之内。
2.屏蔽的分类
3.3带通滤波器和带阻滤波器
带通滤波器是对通带之外的高频及低频干扰能量进行衰减，其基本构成方法是由低通滤 波器经过转换而成为带通滤波器。带阻滤波器是对特定的窄带内的干扰能量进行抑制，带阻
滤波器通常是串联于干扰源与干扰对象之间，也可将一带通滤波器并接于干扰线与地之间来
达到带阻滤波的作用。
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静电屏蔽：防止静电场和恒定磁场的影响 电磁屏蔽：防止交变电磁、交变磁场和交变电磁场的影响
3.静电屏蔽要点：静电干扰分为静电场感应和静磁场耦合作用。如图5所示，设导体A带正电。若临近有
导体B，因静电感应，则B靠近A的一端带负电。如用金属将A包围起来，则出现（b）所示复杂情况，但是若 将金属屏蔽体接地，可使屏蔽体外侧电场消失，导体B将不受A的电磁干扰，这就是静电屏蔽的基本原理。 静电屏蔽两个基本要点：要有完善的屏蔽体和良好的接地，否则达不到屏蔽作用。