电磁辐射基础知识交流
电 磁 辐 射 基 础 知 识
电磁辐射环境保护管理 法规和标准
法 条例 规定 标准 导则 标准 法规
电磁辐射污染源
引 言 电磁发射是指“从源向外发出电磁能的现象”。电磁发射分为 辐射发射和传导发射。辐射发射是“通过空间传播的、有用的或 不希望有的电磁能量。”而传导发射是指“沿电源线或信号线传 输的电磁发射。”而辐射其定义为： 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。
电磁辐射污染源种类与特点
移Байду номын сангаас动 通 信 发 射 机
当前移动通信正以惊人的速度发展。据初步统计，重庆市拥有移动通信收发信机两万 余个。大量的移动通信发射机对电磁环境造成两方面的污染：一方面是移动通信手持机的 棒天线距使用者的头部或面部很近约6－18cm不等，发射功率0.25－5W不等（尤其是不入 网的对讲机），机身多为塑料壳。这样在头、面部的场强可达数十至数百V/m。由于使用 者越来越多，使用率越来越频繁，使用时间越来越长。使人体在这样场强下长时间暴露， 因此可能导致各种电磁辐射引起的危害，尤其对于眼睛、视神经系统和脑细胞等的危害更 大。移动通信发射机（包括基地台、固定台和便携台）除工作频率及所需的工作
二、绝缘子放电电磁辐射噪声。 主要是由于绝缘子污秽或绝缘子串中损坏个数过多使分配到每个绝缘 子上的电位差过高等原因形成的。这种放电的频谱可高达数百MHz。有时其 强度也较电晕为强。但是对于正常运行的良好送电线路，这种放电不是主要 成份。 三、工频电场。 高压送电线路（高电位）与大地（零电位）之间的位差，形成较强的 工频（50 Hz）电场。同样在高压变电站附近也可能存在类似工频磁场。在大 型变压器附近也存在工频磁场。这些强场对人类机体的影响，各国都在注意 研究之中。
电磁辐射污染源种类与特点
微波电磁辐射技术及应用
微波电磁辐射技术及应用随着科技的不断进步和人类对自然界的认识日益深入，微波电磁辐射技术逐渐成为了一个备受关注的话题。
微波电磁辐射技术是指利用电磁波在空气或传输介质中传播的特性，向外发射一定频率的电磁波的一种技术。
它广泛应用于通讯、导航、雷达等领域。
本文将从微波电磁辐射技术的基础知识、应用及可能带来的影响来探讨这一话题。
一、微波电磁辐射技术的基础知识微波电磁辐射技术是一种由一定频率的电磁波向外发射的技术，其频率一般范围在300兆赫兹至300吉赫兹之间。
这种技术的发源地可以是任何电子设备，如导航仪、电视机、无线通讯基站等，通过电磁波的传输介质（空气或其他媒介），向外辐射一定频率的波形。
这种波形的形状可以是单向或多向的，其扩散范围和强度取决于电子设备的功率和所处的环境。
微波电磁辐射技术是一种低频的电磁波辐射技术，相对于高频电磁波辐射来说，其影响范围和强度都更小。
然而，长时间接触微波电磁辐射仍然会对人体造成一定的影响，其具体效应需要进一步的研究和探讨。
二、微波电磁辐射技术的应用微波电磁辐射技术的广泛应用主要集中在通讯、雷达、导航和测量等领域。
以下是微波电磁辐射技术的一些主要应用。
1. 通讯微波电磁辐射技术在通讯领域有着广泛的应用。
在现代的移动通讯系统中，微波技术主要用于信号的传输和放大。
此外，在卫星通讯、全球定位系统等领域中，微波技术也占据着重要的地位。
2. 雷达雷达是利用微波电磁辐射技术进行目标探测和成像的一种技术。
雷达系统可以通过分析反射回来的电磁波信号，来确定目标的位置、速度和大小等信息。
在军事和民用领域都有广泛应用，如天气预报、航空导航和火箭发射等领域。
3. 导航微波电磁辐射技术在导航领域也有着广泛的应用。
全球定位系统（GPS）是一种利用微波技术进行精准导航的技术。
通过将多个卫星发射到轨道上，并向地面广播精确的定位信息，可以在全球范围内进行精准的定位和导航。
4. 测量微波电磁辐射技术在测量领域也有着重要的应用，如电磁波测距、电磁波光谱分析等。
2024年跟我一起学EMC第基础知识
规范设备安装和使用
确保设备在安装和使用过程中符合相关 EMC标准，避免不必要的干扰。
系统级解决方案
针对复杂系统，需从系统角度出发，制定全 面的解决方案，如合理规划设备布局、采用 综合屏蔽措施等。
案例分享：成功解决EMC问题经验
案例一
某通信设备辐射超标问题。通过 改进PCB布局、优化电源设计等 措施，成功降低辐射发射强度，
电磁抗扰度（EMS）原理
电磁抗扰度是指电子设备或系统在电磁环境中的抗干扰能力 ，即能够抵御外部电磁干扰，保持正常工作状态的能力。 EMS主要包括静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电 快速瞬变脉冲群抗扰度等方面。
相关法规与标准
法规
各国政府和国际组织针对EMC问题制定了一系列法规和标准，以确保电子设备和 系统的电磁兼容性。例如，欧盟的EMC指令、美国的FCC法规等。
跟我一起学EMC第基 础知识
目录
• EMC概述与基本原理 • 电磁干扰（EMI）及其来源 • 电磁敏感度（EMS）及其影响因素 • EMC设计原则与方法 • EMC测试技术与方法 • EMC问题诊断与解决方案
01
EMC概述与基本原理
EMC定义及发展历程
定义
EMC（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）是指电子设备或系统在电磁环境中的正常工作能力，即 不对其他设备产生电磁干扰，也不受其他设备电磁干扰的能力。
数。
实验室分析
利用专业测试设备对问 题设备进行详细分析， 如频谱分析仪、示波器
等。
问题定位
根据测试结果，分析并 定位问题原因，如辐射
干扰、传导干扰等。
针对性解决方案制定
抑制干扰源
提高设备抗扰度
电磁辐射基础知识
电磁的基本概念电磁场(electromagnetic field) 是物质的一种形式。
为了说明电磁的基本概念，现对一些常用名词、术语等做一简略介绍[1]。
一、交流电1．交流电(alternating current)交流电是交替地即周期性地改变流动方向和数值的电流。
如果我们将电源的两个极，即正极与负极迅速而有规律地变换位置，那么电子就会随着这种变换的节奏而改变自己的流动方向。
开始时电子向一个方向流动，以后又改向与开始流动方向相反的方向流动，如此交替地依次重复进行，这种电流就是交流电。
在交流电中，电子在导线内不断地振动，从电子开始向一个方向运动起，然后又回到原点的平行位置时，这一运动过程，称为电流的一次完全振动，发生一次完全振动所需要的时间称为一个周期。
半个振动所需要的时间，称为二分之一周期或半周期。
2．频率(frequency) 频率是电流在导体内每秒钟所振动的次数。
交流电频率的单位为赫(Hz)。
例如我国的民用电频率为50Hz,意思是说民用电这种交流电，在一秒钟内振动50次。
美国等一些国家为60Hz。
二、电场与磁场所有的物体都是由大量的和分立的微小粒子所组成,这些粒子有的带正电,有的带负电,也有的不带电。
所有的粒子都在不断地运动, 并被它们以一定的速度传播的电磁场所包围着, 所以带电粒子及其电磁场，不是别的，而是物质的一种特殊形态。
1．电场(electric field)我们知道，物体相互作用的力一般分为两大类，一类是物体的．直接接触发生的力，叫接触力，例如碰撞力、摩擦力等均属于这一类。
另一类是不需要接触就可以发生的力，称为场力，例如电场力、磁场力、重力等。
电荷的周围存在着一种特殊的物质叫做电场。
两个电荷之间的相互作用并不是电荷之间的直接作用，而是一个电荷的电场对另一个电荷所发生的作用，也就是说在电荷周围的空间里，总是有电场力在作用着。
因此，我们将有电场力作用存在的空间称为电场。
电场是物质的一种特殊形态。
电磁辐射的基础知识和应用
电磁辐射的基础知识和应用电磁辐射是指电场和磁场以波的形式在空间中传播的现象。
它广泛应用于通信、医疗、能源等各个领域。
本文将介绍电磁辐射的基本概念、特性以及其在不同领域的应用。
一、电磁辐射的基本概念电磁辐射是由电荷所激发的电磁波产生的一种能量传递方式。
它包括电磁波的传播和电磁场的相互作用两个方面。
根据电磁波的频率不同，可以将电磁辐射分为射频辐射、微波辐射、红外辐射、可见光辐射、紫外辐射、X射线辐射和γ射线辐射等。
二、电磁辐射的特性1. 频率和波长：电磁辐射的频率与波长呈反比关系，频率越高，波长越短。
2. 能量和功率：电磁辐射的能量与频率成正比，与波长成反比。
辐射功率是单位时间内通过单位面积的辐射能量。
3. 速度和传播：电磁辐射的传播速度为光速，约为3×10^8米/秒。
4. 穿透和衰减：不同波长和频率的电磁辐射对物质的穿透和衰减能力不同。
5. 散射和反射：电磁辐射在与物体相遇时会发生散射和反射，从而改变传播方向。
6. 吸收和辐射：物质能够吸收电磁辐射的能量，吸收的能量会以其他形式辐射出来。
三、电磁辐射在通信领域的应用电磁辐射在通信领域起到至关重要的作用。
通过调控辐射波长和频率，实现了无线电、电视、卫星通信、移动通信等各种通信方式的发展。
其中，微波辐射被广泛用于无线通信，射频辐射用于无线电与电视信号传输，可见光辐射则应用于光纤通信等。
四、电磁辐射在医疗领域的应用医疗领域是电磁辐射广泛应用的领域之一。
X射线辐射被用于影像学检查，如X线摄影、CT扫描等。
同样，γ射线辐射也用于放射治疗和核医学诊断。
此外，微波辐射还应用于物理疗法，如微波治疗仪。
五、电磁辐射在能源领域的应用在能源领域，电磁辐射的利用主要是通过光伏效应将太阳光转化为电能。
太阳能电池板可以将太阳光辐射转化为直流电能，用于供电或储存。
六、电磁辐射的影响和防护电磁辐射对人体和环境都有一定的影响，长期暴露在高强度电磁辐射下可能导致细胞DNA损伤、免疫功能下降等。
移动通信基站电磁辐射环境保护科普知识若干
的键能高（大于 10eV），因此有一定的可能性破坏人体内分子的化学键，造 成分子的性质改变。大部分情况下，细胞内的个别分子被破坏失去生理活性 之后，或者整个细胞受损死亡后，会很快被人体分解吸收、重新利用，不会 造成重大的伤害。但在极少数情况下，这种伤害可能会造成细胞内染色体上 基因的变化，如果这种变化不能修复并且细胞仍然存活，就有可能出现细胞 不受控制地复制的情况，就成了癌细胞了。
3. 什么是电磁辐射？ 答：电磁辐射，也叫非电离辐射，顾名思义，电磁辐射就是电磁波在空 间传播。振荡的电场和磁场在空间中以波的形式传播就形成了电磁波，我们 日常提到的可见光、紫外线、红外光、微波还有无线电波，这些都是电磁波。 移动通信基站发出的电磁波就是电磁辐射，即非电离辐射。 电磁辐射的能量低于 10 电子伏特（eV），频率小于 2.4×1015 赫兹（Hz）， 不足以使原子产生离子或自由基。 对于大部分可见光甚至更低频的红外、微波辐射波段，由于光子的能量 比分子间化学键的能量小，是不可能破坏分子结构的。如果波长合适（主要 是红外光），能够被分子吸收（跟分子的振动或者转动能级恰好匹配），那么 分子会吸收这种电磁波而使得分子运动变得剧烈；而微波波段的电磁波能够 驱动某些极性分子（分子内部有带正电和负电的部分）做振荡运动，使得分 子之间互相碰撞，也会加剧分子的运动。总之，就是在这一波段的电磁波的 作用下将会使得人体温度升高，电磁辐射的热效应是确定的。 4. 国家规定基站的电磁辐射照射限值是多少？ 答：为保护环境、保障公众健康、促进伴有电磁辐射的正当实践的发展， 国家环保总局发布的《电磁辐射防护规定》(GB 8702-88)对电磁辐射照射限 值进行了详细规定，其中 30-3000 MHz 这一通信领域应用范围内的标准限值 为功率密度 0.4W/m2（折合为电场强度 12V/m），比西方和国际上的标准要严
EMC学习之电磁辐射
我们在接触新鲜事物的时候，通常习惯用自己熟悉的知识去解释自己不熟悉的事物。
EMC知识更多的涉及到微波和射频，对于像我这种专注于信号完整性而对EMC知识知之甚少的菜鸟来说，最初也只能用SI的一些基础知识去撬开EMC设计的大门了。
在我的认知里，EMI关注的是电磁能量的辐射，包括外部电磁环境对自身系统的干扰，以及自身辐射的电磁能量对外部系统的干扰。
这些干扰都不能超过一个限度，超过了这个限度就会引起问题，这些干扰归根结底还是影响了系统的信号完整性。
电路板上的电磁能量是怎么辐射出去的？说到这里，我就想起了下面这幅图，这也是我对电磁辐射最基本的印象。
图1 PCB的电磁辐射早期的PCB是单层板的，芯片之间是通过导线连接起来，电源线和信号线没啥区别，仅仅是连通的导线而已。
这又让我想到了自己的毕业设计，是一个单片机控制的LED显示屏，这个系统很简单，就几个IC以及色环电阻，电容都没几个，通过简单的焊接，电路就可以工作了。
根本就没有用到微带线，带状线，双绞线，同轴电缆这些东东。
学习高速设计之后，我明白了，随着频率的上升，信号跳变产生的电磁能量也在增加。
芯片之间再也不能这样简单的连接起来了，像图1这种连接方法，会使回路电感很大，回路电感很大，就会使得交流信号的感抗很大，信号根本不会老老实实沿导线传播，而是会辐射到空间中去。
●怎么解决电路板的电磁辐射问题？在SI工程师眼中，使用微带线或者带状线是为了给信号提供一个低阻抗的传输路径。
这在EMC工程师眼中也是电磁屏蔽的需要。
在使用了微带线或者带状线之后，电磁能量就被控制在了导体之间的介质中了。
为什么在使用了微带线和带状线后，电磁能量大部分会被束缚在介质中呢？主要原因是信号路径与回流路径靠的更近，这样整个回路的电感就减小了。
不信我们来使用软件计算一下回流路径靠的近回流路径靠的远由上图可知，参考平面对传输线的单位长度有效电感的影响是很大的。
可以想象，在高频条件下，如果信号拥有很好的回流路径，那么它所感受到的回路电感就会很小，信号就会按照人们的意愿从发射端传输到接收端，如果信号感受到的回路电感很大就会产生辐射问题。
电磁辐射的基础知识及其在环评中的应用综述
◦ 红外线(Infra-red) ◦ 可见光(Visible)
780nm~380nm 肉眼可见的电磁波
◦ 紫外线(Ultraviolet) ◦ x 射线(x-Rays) ◦ 射线( -Rays)
7
电磁波的量子能量
电磁辐射的量子能量：
◦ 普朗克常数 电磁辐射频率 ◦ 单位是电子伏特(eV)
。
14
天线的基础知识—基本概念
定义：
◦ 能有效地向空间某特 定方向辐射电磁波， 或能有效地接收来自 空间某特定方向电磁 波的装置。
作用：
◦ 能量转换：高频电流 空间电磁波 ◦ 定向辐射 / 接收： 具 有一定的方向性
电流元辐射示意图
15
天线的基础知识—电流元辐射
电流元（又称电基本振子、电偶极子）
◦ 等同于2.725k的黑体辐射。 ◦ 频率4080MHz，波长7.35cm。 ◦ 可推断：
◦ 宇宙的年龄137±1亿年 ◦ 宇宙的组成成分： 4%是一般物质， 23%是暗物质，73%是暗能量。
6
电磁波谱(ElectroMagnetic Spectrum)
基本组成：
◦ 无线电波(Radio)
长波（1000m以上） 中波（1000m~100m） 短波（100m~1m） 微波（1m~1mm）
赫兹(Hertz)
◦ 于 1887 至 88 年间，利用莱 顿瓶放电产生了电磁波信 号，证实了电磁波的存在。
海因里希· 鲁道夫· 赫兹，德国物理学家。
5
电磁波是客观存在的
电磁波是能量的一种形态，凡 是高于绝对零度的物体，都会 释出电磁波，温度越高，放出 的电磁波波长就越短。 举例：左图是宇宙的微波背景 辐射，被称为“创世遗迹”
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自然电磁辐射： 主要来自地球大气 层中的雷电、宇宙 射线、天体放电、 地球磁场辐射和地 球热辐射等。
环境电磁辐射：
主要来自移动通信基 站、广播电视台站、 高压线、雷达站、微 波设备、电视机、无 线电等工业和生活中 所用的电子设备。
天然电磁污染源是由自然现象引起，主要宇宙射线、 太阳热辐射、雷电、地球热辐射、还包括火山爆发、 地震、太阳黑子活动引起的磁暴现象等。
直接危害电气设备和设施
产生电磁干扰，严重干扰短波通讯
环境电磁辐射源
广播、电视发射设备
主要设备广播电视的发射台和中转台。 广播、电视发射设备的辐射功率比较大，一 个发射塔上一般几个电台或电视频道的发射 天线，总的辐射功率达几十到几百千瓦，是 城市中最主要的电磁辐射源。 例如：西安电视塔。
环境电磁辐射源
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
静态场
不随时间 变化的电 场和磁场
时变场
大小或方向随时 间改变的电场或 磁场
-
1.5 V
E [ V/m]
电场与磁场的单位
描述电场大小的量叫电场强度(E)
单位：V/m (伏/米) mV/m (毫伏/米)
描述磁场大小的量叫磁场强度(H)或磁感 应强度(B)
单位： A/m (安/米) mA/m (毫安/米)
高压输变电设施
目前，我国采用110kV、 220kV、500kV为主干网的 高压线路输电，现在 750kV、1000kV高压输变 电设施也陆续开始建设并 投入使用。高压输电系统 周围有高压工频电场、感 应磁场，也有射频电磁辐 射。
环境电磁辐射源
工业、科学和医疗射频设备
工业：高频炉、塑料热合机、高频介质加热机等。 医疗：高频理疗机、超短波理疗机、紫外线理疗机等。 科学：电子加速器及各种超声波装置、电磁灶等。
场；变化的磁场产生电场。电场、磁场方向相 互垂直、交替产生、由近及远向外传播。形成 辐射电磁场，即电磁波。
c = λ∙f
m/s m
Hz
电磁波传播示意图
表征电磁波的三个基本参数 振幅、波长、初相角
电磁波的振幅
振幅：变化量偏离平衡点的最大值。 它反映了波的振动强度。
电磁波的频率
频率（f）:是指每一秒钟电磁波发生全变 化的次数，每秒钟发生一次变化称1赫兹 单位:（Hz） kHz MHz
电磁辐射初步认识
概念 电磁辐射的定义 电磁辐射（electromagnetic radiation） ：能 量以电磁波的形式由源发射到空间的现 象。或称时变电磁场以波的形式向远处 传播不再返回的过程称电磁辐射。
电磁辐射初步认识
按电磁辐射对生物学作用的不同，可分为电离辐射和非电离 辐射。电离辐射的量子能量水平较高，可通过电离作用使机 体受到严重的伤害；非电离辐射的量子能量水平较低，不会 导致机体组织的电离，其主要的生物学作用是引起组织分子 的颤动和旋转，常以荧光和热的形式消耗其能量，对人体也 会造成某些生理障碍。通常我们所说的电磁辐射就是指非电 离辐射。
周期（T）：电磁波每发生一次完全变化 所用的时间。 单位：秒
频率与周期的关系： T=1/f
环境电磁辐射源
电力牵引系统
电气化铁路、轻轨及电气化铁道、有轨道电车、无轨道电车等电力机 车和电车的供电母线与导电弓架之间，由于振动或接触不光滑，经常 出现部分接触不良，甚至形成小的放电间隙，这些问题都可能引起火 花放电和弧光放电，产生电磁噪声。
环境电磁辐射源
家用电器电磁辐射
计算机、显示器、电视机、微波炉、电磁炉、 无线电话、无线路由器等
电磁辐射伤害的发现：1952年英国人
Hirsh首先报道了一名雷达工作人员，因长期接 触高强度电磁波，导致双眼白内障的发生，从 此以后引起人们对电磁辐射伤害的重视。
电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结
非电离辐射根据其辐射频率又可分为微波辐射（300～300000 MHz）、射频辐射（0.1～300 MHz）和工频辐射（50 Hz或 60 Hz）三类。而我们常见的各种家用电器、电子设备等装置 产生的都是非电离辐射。只要他们处于通电操作使用状态， 它的周围就会存在电磁辐射。
与电磁辐射有关的几个概念
和 T(特斯拉) mT(毫特)
二者关系：
B=μH
μ：磁导率 μ0=4π×10-7(亨利/米)
功率密度
电磁波是能量流,表征电磁波携带能量 多少的量用“功率密度”
是指与电磁波传播方向相垂直的单位面 积所流过的辐射能。通常用P表示。
单位：W/m2, mW/m2, μW/m2
P H E
我们所知道的电磁辐射
电场 磁场 静态场 时变场
什么是电场?
在空间中，任何电荷由于它本身的存在， 受一种与电荷成比例的力，则这空间内 所存在的物质，也就是给电荷以作用力 的物质，就称为电场。
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+
F E
什么是磁场？
运动电荷受到作用力的空间，称为 有磁场存在的空间，而且将这种力 称为磁力。 因此，磁场是运动电荷产生的。
通信雷达及导航发射设备
包括长波、中波、短波发射台，微波通信站、 地面卫星通信站、移动通信基站等。
其中最常见的是移动通信基站 移动通信基站一般功率不大，几瓦到几十瓦。 发射天线有一定的方向性。 但是移动通信基站主要分布在城市人口密集区。 距离人群活动区较近，是近些年电磁辐射纠纷 的主要来源之一。
环境电磁辐射源
电磁辐射基础知识交流
主要内容
电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结
电磁辐射的历史背景
电磁波的发现：1888年德国物理学家赫兹
在实验室验证了麦克斯韦的电磁理论，并首次 产生了人工电磁波。
电磁辐射初步认识 电磁辐射的产生及应用 电磁污染的概念与电磁污染源 电磁辐射的检测 电磁辐射的危害与防护 与环评有关的标准及要求 补充和总结
电磁辐射的产生及应用
电磁波的产生
电场的产生：电荷周围或变化磁场周围将产生 电场。
磁场的产生：运动电荷周围将产生磁场。 电场与磁场的关系：运动电荷（电流）产生磁