测试系统的干扰及其抑制

电磁干扰(EMI)抑制技术

电磁干扰（EMI）抑制技术 时间：2012-08-14 11:38:34 来源：作者： 1 电磁干扰基本概念 在复杂的电磁环境中，任何电子及电气产品除了本身能够承受一定的外来电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)而保持正常工作外，还不会对其他电子及电气设备产生不可承受的电磁干扰，该产品即具有电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)[1]。 21世纪将是信息爆炸的时代，信息的产生、传递、接收、处理和储存等都需要依赖电磁波作为载体。广义地说，声波、无线电波、光波均可作为信息载体，因此，广义的电磁兼容性概念也应拓展到声、光、电的广阔领域。 电子及电气产品的电磁干扰发射或受到电磁干扰的侵害都是通过产品的外壳、交/直流电源端口、信号线、控制线及地线而形成的。按照EMI的传播方式，可将其分为电磁辐射干扰和电磁传导干扰两大类。通常，辐射干扰出现在产品周围的媒体中，传导干扰则出现在各种导体中。一般来说，通过外壳发射的电磁干扰，或通过外壳侵入的干扰都是辐射干扰，而通过其它导体发射和入侵的干扰属于传导干扰。 2 人类必须关注电磁兼容问题 2.1 电磁环境不断恶化 20世纪中叶以来，电子技术的迅猛发展，使人类社会的进步和文明上了一个新的台阶，但是也给人们带来了一系列社会问题和环境问题。家用电器、通信、计算机及信息设备、电动工具、航空、航天等工业、科技、医学等各个领域的自动控制、测量仪器以及电力电子系统等的广泛普及、应用，深入千家万户之中，使得电磁污染问题日益突出，而电子设备的高频化、数字化，干扰信号的能量密度增大，使有限空间内的电磁环境更为恶化。 1996年3月，日本SAPIO杂志公布了日本家用电器电磁辐射的检测结果(表1)。瑞典等北欧三国于1993年所作的联合调查指出：人类长期受到2mG(毫高斯)以上的电磁辐射影响，患白血病的机会是正常人的2.1倍，患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍，其他疾病的发病概率也明显增加。 表1 家用电器电磁辐射检测结果(单位：mG)[2] 2.2 电磁污染危害不浅 电磁干扰和污染看不见、摸不着、听不到，因其无色、无味也无形，但它确实无处不在、危害不浅，威胁人体健康。德国专家指出，电磁污染能影响对人体生物钟起作用的激素和传达神经信息的激素，还能破坏细胞膜;美国科学家的研究表明，电磁污染可直接杀伤人

电磁干扰及其抑制方法的研究

弱电工程中电磁干扰及其抑制方法的研究 （葛洲坝通信工程有限公司方宏坤 151120） 【摘要】在弱电工程应用领域，强电与弱电交叉耦合，电磁干扰（EMI）错综复杂，严重影响弱电系统的稳定性和安全性。本文详细介绍了 EMI 产生的原因、分析EMI/RFI的特性，及其传输途径和危害，利用电磁理论和工程实践，分析并提出了一些在弱电工程领域行之有效的 EMI 抑制方法。 【关键词】弱电电磁干扰（EMI）射频干扰（RFI）干扰抑制 随着计算机技术，特别是网络技术的飞速发展，IT技术在弱电工程领域的广泛应用，IT设备日益精密、复杂，使得电子干扰问题日趋严峻。它可使系统的稳定性、可靠性降低，功能失效，甚至导致系统完瘫痪和设备损坏。特别是EMI／RFI（电磁干扰／射频干扰）问题，已成为近几年弱电工程领域的焦点。 1、电磁干扰分类和特性 生活中电磁干扰无处不在，其干好错综复杂。通常我们把电磁干扰主要划分为电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）和电磁脉冲（EMP）三种，根据其来源可分为外界和内部两种，严格的说所有电子运行的元件均可看作干扰源。本文中所提EMI是对周围电磁环境有较强影响的干扰；RFI则从属于EMI；EMP 是一种瞬态现象，它可由系统内部原因（电压冲击、电源中断、电感负载转换等）或外部原因（闪电等）引起，能耦合到任何导线上，如电源线和通信电缆等，而与这些导线相连的电子系统可能受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路永久性损坏。图 1 给出了常见 EMI／RFI 的干扰源及其频率范围。

1.1 EMI特性分析 在电子系统设计中，应从三个方面来考虑电磁干扰问题：首先是电子系统产生和发射干扰的程度；其次是电子系统在强度为 1～10 V/m、距离为 3 米的电磁场中的抗扰特性；第三是电子系统内部的干扰问题。利用干扰三要素分析与EMI相关的问题需要把握EMI的五个关键因素，这五个关键因素是频率、幅度、时间、阻抗和距离。 在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套，这是因为，当EMI成为关键因素时，电缆相当于天线或干扰的传输器，必须考虑其物理长度与屏蔽问题。 1.2 RFI特性分析 无线电发射源无处不在，如无线电台、移动通信、发电机、电动机、电锤等等。所有这些电子活动都会影响电子系统的性能。无论RFI的强度和位置如何，电子系统对RFI必须有一个最低的抗扰度。在通信、无线电工程中，抗扰度定义为设备承受每单位RFI功率强度的敏感度。从“干扰源—耦合途径—接收器”的观点出发，电场强度E 是发射功率、天线增益和距离的函数，即 E=5.5· P·G d 式中P为发送功率（mW／cm2），G为天线增益，d为电路或系统距干扰源的距离（m）。 由于模拟电路一般在高增益下运行，对RF场比数字电路更为敏感，因此，必须解决μV级和mV级信号的问题；对于数字电路，由于它具有较大的信号摆动和噪声容限，所以对RF场的抑制力更强。 1.3 干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面，即所谓的干扰三要素。如表 2 所示。 表2 干扰源耦合途径干扰类型接收器 共地阻抗传导干扰 辐射场到互连电缆（共模）辐射干扰 微控制器辐射场到互连电缆（差模）辐射干扰 有源器件电缆间串扰（电容效应）感应干扰微控制器 静电放电电缆间串扰（电感效应）感应干扰通信接收器 通信发射机电缆间串扰（漏电导）传导干扰有源器件 电源电缆间串扰（场耦合）辐射干扰其他电子系统扰动电源线到机箱传导干扰 雷电辐射场到机箱辐射干扰

测试系统的干扰及其抑制

测试系统的干扰及其抑制 Interference in Te sting Syste m and It s E limination 李传伟 (山东威海职业技术学院,威海　264200) 摘　要　阐述了检测系统中的各类干扰,并对其产生的原因作了较详细的分析。针对干扰的特性,指出了它们的危害范围及程度,提出了检测系统抗干扰的方法和措施。 关键词　测试系统　干扰　抑制 Abstract　Various kinds of interference in testing system are described and the causes are analyzed in detail.In accordance with the characteristics of the interference,their harm ful scope and degree are put forward.The methods and s olutions of anti-interference for detecting systems are given. K eyw ords　T esting　System　Interference　E lim ination 0　引言 随着自动控制的迅速发展,测试系统已经广泛应用于科学研究和生产实践的各个领域。由于存在干扰,它对测试系统的稳定度和精确度产生直接的影响,严重时可使测试系统不能正常工作。因此,系统的设计、安装、制造、使用方式以及工作环境等各个方面都需要考虑抗干扰的问题。所以对干扰的研究是测试技术的重要课题。 1　干扰因素 干扰形成的全过程是由于干扰源发出的干扰信号,经过耦合通道传到感受器上,构成对整个系统的干扰。干扰的三个环节,称之为干扰系统的三要素,如图1所示。要有效地抑制干扰,首先要找到干扰的发源地,抑制发源地的干扰是抑制整个系统受干扰的积极措施。当产生了难以避免的干扰时,削弱通道对干扰的耦合以及提高感受器的抗干扰能力就成为非常重要的方法。 图1　干扰系统三要素 检测系统中,主要存在空间辐射干扰,信号通道干扰、电源干扰、数字电路干扰、地线干扰及系统内部的其他干扰等。 1.1　空间辐射干扰 1.1.1　自然干扰 自然干扰包括雷达、大气层电场的变化、电离层变化以及太阳黑子的电磁辐射等等。雷电能在传输线上产生幅值很高的高频浪涌电压,对系统形成干扰,甚至破坏无线电通信设备。太阳黑子的电磁辐射能量很强,可造成无线电通信中断。来自宇宙的自然干扰,只有高频才能穿过地球外层的电离层,频率在几十MH z 到200MH z之间,电压一般在μV量级,对低频系统影响甚微。 1.1.2　放电干扰 ①电晕放电 最常见的电晕放电来自高压输出线。高压输电线因绝缘失效会产生间隙脉冲电流,形成电晕放电。在输电线垂直方向上的电晕干扰,其电平随频率升高而衰减。当频率低于1MH z时,衰减微弱;当频率高于1MH z时,急剧衰减。因此电晕放电干扰对高频系统影响不大,而对低频系统影响较为严重,应引起注意。 ②辉光放电 辉光放电即气体放电。当两个接点之间的气体被电离时,由于离子碰撞而产生辉光放电,肉眼可见到蓝色的辉光。辉光放电所需电压与接点之间的距离、气体类型和气压有关。荧光灯、霓虹灯、闸流管以及工业生产中使用的大型辉光离子氧化炉等,均是利用这一原理制造的辉光放电设备。这类设备对测试系统而言都是干扰源,频率一般为超高频。如荧光灯干扰,电压为几十到几千微伏,甚至可达几十毫伏。 ③弧光放电 弧光放电即金属雾放电。最具典型的弧光放电是金属电焊。弧光放电产生高频振荡,以电波形式形成干扰。这种干扰对测试系统危害较大,甚至对具有专门防干扰的设备,在半径为50m的范围内,当频率为0115～015MH z时,干扰电压最低仍可达1000μV;当频 7

计算机控制系统中的抗干扰技术

第9章计算机控制系统中的抗干扰技术 ●本章的教学目的与要求 掌握各种干扰的传播途径与作用方式以及软硬件抗干扰技术。 ●授课主要内容 ●干扰的传播途径与作用方式 ●软硬件抗干扰技术 ●主要外语词汇 ●重点、难点及对学生的要求 说明：带“***”表示要掌握的重点内容，带“**”表示要求理解的内容，带“*”表示要求了解的内容，带“☆”表示难点内容，无任何符号的表示要求自学的内容 ●干扰的类型*** ●干扰的传播途径***☆ ●各类干扰的抑制方法*** ●辅助教学情况 多媒体教学课件（POWERPOINT） ●复习思考题 ●干扰的类型 ●干扰的传播途径 ●各类干扰的抑制方法 ●参考资料 刘川来，胡乃平，计算机控制技术，青岛科技大学讲义

干扰是客观存在的，研究抗干扰技术就是要分清干扰的来源，探索抑制或消除干扰的措施，以提高计算机控制系统的可靠性和稳定性。 9.1 干扰的传播途径与作用方式 干扰是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。产生干扰信号的原因称为信号源。干扰源通过传播途径影响的器件或系统称为干扰对象。干扰源、传播途径及干扰对象构成了干扰系统的三个要素。 9.1.1 干扰的来源 1．外部干扰 2．内部干扰 9.1.2 干扰传播途径 干扰传播途径主要有：静电耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合。 1. 静电耦合 静电耦合是通过电容耦合窜入其他线路的。 2. 磁场耦合 在任何载流导体周围都会产生磁场，当电流变化时会引起交变磁场，该磁场必然在其周围的闭合回路中产生感应电势引起干扰，它是通过导体间互感耦合进来的。 3公共阻抗耦合 公共阻抗耦合干扰是由于电流流过回路间公共阻抗，使得一个回路的电流所产生的电压降影响到另一回路。 9.1.3 干扰的作用方式 按干扰作用方式的不同，可分为串模干扰、共模干扰和长线传输干扰。 1. 串模干扰 串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统. 图9.6 串模干扰示意图图9.7 共模干扰示意图

开关电源中电磁干扰的产生及其抑制

开关电源中电磁干扰的产生及其抑制 摘要：电磁干扰对开关电源的效率和安全性及使用的影响日益成为人们关注的热点。本文分析了开关电源中电磁干扰产生的原因和传播的路径，并提出了抑制干扰的有效措施。 关键词：开关电源、电磁干扰、耦合通道、电磁屏蔽 1 引言 电磁兼容EMC是英文electro magnetic compatibility 的缩写。它包括两层含义，一是设备在工作中产生的电磁辐射必须限制在一定水平内，二是设备本身要有一定的抗干扰能力，它必须具备三个要素：干扰源、耦合通道、敏感体。给电子线路供电的开关电源对干扰的抑制对保证电子系统的正常稳定运行具有重要意义。本文通过分析开关电源中的干扰源和耦合通道，提出了抑制干扰的有效措施。并提出了开关电源中开关变压器的设计和制作方法。 2 开关电源中的干扰源和耦合通道 开关电源首先将工频交流电整流为直流电，然后经过开关管的控制变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压，因此，自身含有大量的谐波干扰。同时，由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，都会产生不同程度的电磁干扰。开关电源中的干扰源主要集中在电压、电流变化大（即dV/dt或dI/dt很大）的元器件上，尤其是开关管、输出二极管和高频变压器等。同时，杂散电容会将电网的噪声传导到电子系统的电源而对电子线路的工作产生干扰。 这里我们来分析一下几种干扰产生的原因及其耦合的路径。 2.1输入整流滤波电路产生的谐波干扰 开关电源输入端普遍采用桥式整流，电容滤波电路。由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，使得输入电流i成为一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流，如图1所示。这种畸变的输入电流，它除了基波外，还含有丰富的高次谐波分量。

电磁干扰及抑制技术

电磁干扰及常用的抑制技术 摘要：各种干扰是机电一体化系统和装置出现瞬时故障的主要原因。电磁兼容性设计是目前电子设备及机电一体化系统设计时考虑的一个重要原则，它的核心是抑制电磁干扰。电磁干扰的抑制要从干扰源、传播途径、接收器三个方面着手，切断干扰耦合的途径，干扰的影响也将被消除。常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等。 关键词：电磁干扰干扰抑制屏蔽接地 1．电磁干扰 电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的、并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。构成电磁干扰必须具备三个基本条件：①存在干扰源；②有相应的传输介质；③有敏感的接收元件。只要除去其中一个条件，电磁干扰就可消除，这就是电磁抑制技术的基本出发点。 1.1 电磁干扰的分类 常见的各种电磁干扰根据干扰的现象和信号特征不同有以下分类方法。 1、按其来源分类 (1) 自然干扰。 自然干扰是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。 (2) 人为干扰。

由于电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。 2、按干扰功能分类 (1) 有意干扰。 有意干扰是指人为了达到某种目的而有意识制造的电磁干扰信号。这是当前电子战的重要手段。 (2) 无意干扰。 无意干扰是指人在无意之中所造成的干扰，如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰等。 3、按干扰出现的规律分类 (1) 固定干扰。 多为邻近电气设备固定运行时发出的干扰。 (2) 半固定干扰。 偶尔使用的设备(如行车、电钻等)引起的干扰。 (3) 随机干扰。 无法预计的偶发性干扰。 4、按耦合方式分类 (1) 传导耦合干扰。 传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过金属导线或其他元件(如电容器、电感器、变压器等)耦合到被干扰设备(电路)。 (2) 辐射耦合干扰。 电磁辐射耦合是指电磁噪声的能量以电磁场能量的形式，通过空

PLC控制系统抗干扰技术设计策略

PLC控制系统抗干扰技术设计策略 中文摘要 自动化系统所使用的各种类型PLC中，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。 关键词PLC,industry automation,anti-interference,可编程控制器,自动化

Title:PLC control system anti-jamming technology design strategy Abstract Automation systems used in various types of PLC , some centrally installed in the control room , some installation on production sites and electrical equipment , most of them in a harsh electromagnetic environment formed by the strong electric circuits and power installations . Keywords PLC industry automation anti-interference Programmable controllers automation

继电器电磁干扰的分析及抑制

摘要：本文主要介绍了对电气设备中继电器及其开关触点干扰抑制的机理，提出了抑制干扰的有效措施。 关键词：继电器电磁干扰分析抑制 1前言 随着科学技术的飞速发展，电子、电力电子、电气设备应用越来越广泛，它们在运行过程中会产生较强的电磁干扰和谐波干扰。其中，电磁干扰具有很宽的频率范围（从几百Hz 到MHz），又有一定的幅度，经过传导和辐射会污染电磁环境，对电子设备造成干扰，有时甚至危及操作人员的安全。特别是大功率中、短波广播发射中心，其周围电磁环境尤为复杂，要想保证设备安全稳定运行，电子设备及电源必须具有更高的电磁兼容性。 2电磁干扰的抑制 电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)是指由无用信号或电磁骚扰（噪声）对有用电磁信号的接收或传输所造成的损害。一个系统或系统内，某一线路受到电磁干扰的程度可以表示为如下关系式： N=G×C/I 其中：G为噪声源强度； I为受干扰电路的敏感程度；

C为噪声通过某种途径传导受干扰处的耦合因素。 从上式可以看出，电磁干扰抑制的技术就是围绕这三个要素所采取的各种措施，归纳起来就是： （1）抑制电磁干扰源； （2）切断电磁干扰耦合途径； （3）降低电磁敏感装置的敏感性。 2.1抑制电磁干扰源 首先必须确定干扰源在何处，越靠近干扰源的地方采取措施抑制效果越好，一般来说，电流电压瞬变的地方（即di/dt或du/dt）即是干扰源，如：继电器开合、电容充放电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。另外，市电并非理想的50Hz正弦波，其中充满各种频率噪声，也是不可忽视的干扰源。 抑制干扰源就是尽可能的减小di/dt或du/dt，这是抗干扰设计时最优先和最重要的原则。减小di/dt的干扰源，主要是在干扰回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现；减小du/dt的干扰源，则是通过在干扰源两端并联电容来实现。 抑制方法通常采用低噪声电路、瞬态抑制电路、稳压电路等，所选用的器件应尽可能采用低噪声、高频特性好、稳定性高的电子元件，特别要注意，抑制电路中不适当的器件选择可能会产生新的干扰源。

数字信号传输过程中的反射干扰及其抑制方法

数字信号传输过程中的反射干扰及其抑制方法[摘要] 在数字电路(特别是高速数字电路)信号有线传输过程中,存在传输信 号的反射干扰问题。在简要介绍传输线等效电路的基础上,分析了数字信号传输线的反射特性和数字信号有线传输时存在的反射干扰,给出了数字信号反射干扰的抑制方法和措施。 [关键词] 数字信号传输线反射干扰阻抗匹配 1引言 在高频电路和微波电路中,通常比较重视研究信号的反射干扰问题。反射干扰是指在信号的传输过程中,由于传输系统的传输线特性阻抗与负载阻抗不匹配等原因,使得传输到负载上的信号部分或全部被反射回来,从而对传输信号造成的干扰。反射干扰严重时甚至会使信号无法进行传输。要抑制或消除反射干扰,必须使信源内阻等于传输线特性阻抗,同时传输线的特性阻抗又等于负载阻抗,实现阻抗匹配。实际上,信号的反射干扰问题在数字电路信号传输过程中同样存在,特别是在高速数字电路中,传输信号的反射干扰问题非常突出。数字信号在传输线中传输(尤其是长距离传输)时,传输线的长度、结构等因素直接影响到反射信号的量值,造成信号波形畸变或产生脉冲噪声,严重时甚至会导致电路误动作。研究数字电路中信号传输的反射干扰及其抑制方法有重要的实际意义。 2数字信号传输线反射特性分析 2.1传输线及其等效电路 图1 传输线及其等效电路 图1是传输线及其等效电路。传输线都有分布电容和分布电感。如将整个传输线分成n小段,每小段均由自己的分布电容和电感,由于电感阻碍电流的突变,而电容阻碍电压的突变,因此,在电路开关闭合后,并不是整个传输线上所有各点都同时达到电压的定值U和电流的定值I,而是像电压波和电流波那样按相同的速度向终点推进。电流的大小既与传输线本身的特性有关,也与负载特性有关。电压波和电流波幅度之间的关系,一般只取决于传输线本身的分布参数C1和L1(C1、L1分别表示单位长度传输线上的分布电容量和电感量),即 通常把称为传输线的特性阻抗。传输线的特性阻抗反映了沿传输线运行的电压波和电流波之间的关系。一般同轴线的特性阻抗为50Ω或75Ω,常用双绞线的特性阻抗在100Ω~200Ω之间。 2.2 数字信号传输线反射特性分析 根据图1所示传输线等效电路,可给出如下传输线传输方程:

电磁干扰及其抑制方法的研究

弱电工程中电磁干扰及其抑制方法的研究 （洲坝通信工程方宏坤 151120） 【摘要】在弱电工程应用领域，强电与弱电交叉耦合，电磁干扰（EMI）错综复杂，严重影响弱电系统的稳定性和安全性。本文详细介绍了 EMI 产生的原因、分析EMI/RFI的特性，及其传输途径和危害，利用电磁理论和工程实践，分析并提出了一些在弱电工程领域行之有效的 EMI 抑制方法。 【关键词】弱电电磁干扰（EMI）射频干扰（RFI）干扰抑制 随着计算机技术，特别是网络技术的飞速发展，IT技术在弱电工程领域的广泛应用，IT设备日益精密、复杂，使得电子干扰问题日趋严峻。它可使系统的稳定性、可靠性降低，功能失效，甚至导致系统完瘫痪和设备损坏。特别是 EMI／RFI（电磁干扰／射频干扰）问题，已成为近几年弱电工程领域的焦点。 1、电磁干扰分类和特性 生活中电磁干扰无处不在，其干好错综复杂。通常我们把电磁干扰主要划分为电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）和电磁脉冲（EMP）三种，根据其来源可分为外界和部两种，严格的说所有电子运行的元件均可看作干扰源。本文中所提EMI是对周围电磁环境有较强影响的干扰；RFI则从属于EMI；EMP 是一种瞬态现象，它可由系统部原因（电压冲击、电源中断、电感负载转换等）或外部原因（闪电等）引起，能耦合到任何导线上，如电源线和通信电缆等，而与这些导线相连的电子系统可能受到瞬时严重干扰或使系统的电子电路永久性损坏。图 1 给出了常见 EMI／RFI 的干扰源及其频率围。

1.1 EMI特性分析 在电子系统设计中，应从三个方面来考虑电磁干扰问题：首先是电子系统产生和发射干扰的程度；其次是电子系统在强度为 1～10 V/m、距离为 3 米的电磁场中的抗扰特性；第三是电子系统部的干扰问题。利用干扰三要素分析与EMI相关的问题需要把握EMI的五个关键因素，这五个关键因素是频率、幅度、时间、阻抗和距离。 在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套，这是因为，当EMI 成为关键因素时，电缆相当于天线或干扰的传输器，必须考虑其物理长度与屏蔽问题。 1.2 RFI特性分析 无线电发射源无处不在，如无线电台、移动通信、发电机、电动机、电锤等等。所有这些电子活动都会影响电子系统的性能。无论RFI的强度和位置如何，电子系统对RFI必须有一个最低的抗扰度。在通信、无线电工程中，抗扰度定义为设备承受每单位RFI功率强度的敏感度。从“干扰源—耦合途径—接收器”的观点出发，电场强度E 是发射功率、天线增益和距离的函数，即 式中P为发送功率（mW／cm2），G为天线增益，d为电路或系统距干扰源的距离（m）。 由于模拟电路一般在高增益下运行，对RF场比数字电路更为敏感，因此，必须解决μV级和mV级信号的问题；对于数字电路，由于它具有较大的信号摆动和噪声容限，所以对RF场的抑制力更强。 1.3 干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面，即所谓的干扰三要素。如表 2 所示。 表2 干扰源耦合途径干扰类型接收器 共地阻抗传导干扰 辐射场到互连电缆（共模）辐射干扰 微控制器辐射场到互连电缆（差模）辐射干扰 有源器件电缆间串扰（电容效应）感应干扰微控制器 静电放电电缆间串扰（电感效应）感应干扰通信接收器 通信发射机电缆间串扰（漏电导）传导干扰有源器件 电源电缆间串扰（场耦合）辐射干扰其他电子系统扰动电源线到机箱传导干扰

关于CBTC系统无线通信抗干扰技术的研究

技术装备 52 MODERN URBAN TRANSIT 6/2009现代城市轨道交通 0引言 列车控制系统在地铁信号的发展过程中，经历了从单向轨道电路到双向无线通信的变革。目前广泛应用于地铁列车控制系统的是基于无线通信的列车控制系统（ＣＢＴＣ）（图１）。而无论基于无线局域网还是专用无线网的通信，都存在同频或邻频干扰的问题。为此，如何引入技术手段，提高ＣＢＴＣ系统的抗干扰能力，保证其可靠、稳定运行十分重要。 1无线局域网 １．１结构 无线局域网（ＷＬＡＮ）是计算机 网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，利用电磁波完成数据交互，实现传统有线局域网的功能。ＷＬＡＮ的核心结构如图２所示。 从图２可以看到，ＷＬＡＮ的工作层有介质访问控制层（ＭＡＣ）和物 理层（ＰＨＹ），其中物理层分为ＰＬＣＰ（物理层收敛过程）子层和ＰＭＤ（物理机制相关）子层。ＰＬＣＰ子层通过将ＭＡＣ层信息映射到ＰＭＤ子层，使ＭＡＣ层对物理层的依赖减到最低，而ＰＭＤ子 层则提供了控制无线介质 的方法和手段。ＷＬＡＮ的物理层采用扩频工作方式，包括ＦＨＳＳ（跳频扩频）、ＤＳＳＳ（直接序列扩频）、ＨＲ／ＤＳＳＳ（高速直接序列扩频）和ＯＦＤＭ（正交分复用），无线工作频段为ＩＳＭ：２．４～２．４８７５ＧＨｚ以及Ｕ－ＮＩＩ：５．７２５～５．８５０ ＧＨｚ（取决于采用的标准）。在ＩＥＥＥ８０２．１１结构内还包含两个管理实体（ＭＡＣ层管理实体ＭＬＭＥ和ＰＨＹ 物理层管理实体ＰＬＭＥ）和管理信息库（ＭＩＢ），从而控制ＭＡＣ层和ＰＨＹ层的工作状态。 １．２ＭＡＣ层干扰问题 无线局域网的ＭＡＣ层的载波监听多路访问／冲突检测方法（ＣＳＭＡ／ＣＤ）协议问题，从理论上讲，ＭＡＣ层的ＣＳＭＡ／ＣＤ协议完全能够满足局域网级的多用户信道竞争问题，但是，对应无线环境而 邱鹏：南京恩瑞特实业有限公司轨道交通事业部，助理工程师，南京　２１１１０６ 关于ＣＢＴＣ系统无线通信 抗干扰技术的研究 邱鹏 李亮 摘 要：研究基于无线传输的ＣＢＴＣ系统车－地通信抗干扰技术，通过 分析无线局域网中的同频干扰，结合重复累积码、感知无线电、一致性测试３项技术，提出１套在ＣＢＴＣ系统设计和系统运营两个阶段抑制同频干扰的完整解决方案。 关键词：车地通信；同频干扰；重复累积码；感知无线电；一致性测试 注：ＬＬＣ即逻辑链路控制；ＷＥＰ即有线等效保密 图2WLAN 的核心结构 图1CBTC 系统框图 车载部分 车载ＡＴＣ定位 数据通信部分 无线传输系统 轨旁网络装置 ＡＴＳ 轨旁ＡＴＣ系统 ＬＬＣ ＷＥＰＭＡＣ ＰＨＹ ＤＳＳＳ ＦＨ ＩＲ ＯＦＤＭＭＡＣＭｇｍｔ ＭＩＢ ＬＬＣ ＭＡＣ 业务接口 ＭＡＣ管理业务接口ＭＡＣ子层 ＭＡＣ管理层 ＰＨＹ业务接口 ＰＨＹ管理业务接口ＰＨＹ管理层 ＰＬＣＰ子层ＰＭＤ 子层

电磁干扰及常用的抑制技术

电磁干扰及常用的抑制技术 刘宇媛 哈尔滨工程大学 摘要：各种干扰是机电一体化系统和装置出现瞬时故障的主要原因。电磁兼容性设计是目前电子设备及机电 一体化系统设计时考虑的一个重要原则，它的核心是抑制电磁干扰。电磁干扰的抑制要从干扰源、传播途径、接收器三个方面着手，切断干扰耦合的途径，干扰的影响也将被消除。常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等。 关键词：电磁干扰干扰抑制屏蔽接地 1．电磁干扰 电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的、并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。构成电磁干扰必须具备三个基本条件：①存在干扰源；②有相应的传输介质；③有敏感的接收元件。只要除去其中一个条件，电磁干扰就可消除，这就是电磁抑制技术的基本出发点。 1.1 电磁干扰的分类 常见的各种电磁干扰根据干扰的现象和信号特征不同有以下分类方法。 1、按其来源分类(1) 自然干扰。自然干扰是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。 (2) 人为干扰。由于电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。 2、按干扰功能分类 (1) 有意干扰。有意干扰是指人为了达到某种目的而有意识制造的电磁干扰信号。这是当前电子战的重要手段。 (2) 无意干扰。无意干扰是指人在无意之中所造成的干扰，如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰等。 3、按干扰出现的规律分类 (1) 固定干扰。多为邻近电气设备固定运行时发出的干扰。 (2) 半固定干扰。偶尔使用的设备(如行车、电钻等)引起的干扰。 (3) 随机干扰。无法预计的偶发性干扰。 4、按耦合方式分类 (1) 传导耦合干扰。传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过金属导线或其他元件(如电容器、电感器、变压器等)耦合到被干扰设备(电路)。 (2) 辐射耦合干扰。电磁辐射耦合是指电磁噪声的能量以电磁场能量的形式，通过空间辐射传播，耦合到被干扰设备(或电路)。 1.2 电磁噪声耦合途径 干扰源对电子设备的干扰是通过一定耦合形式进行的，无论是内部干扰或外部干扰，都是通过“路”(传输线路或电路)或“场”(静电场或交变电磁场)耦合到被干扰设备中的。 1、电磁噪声传导耦合 (1)直接传导耦合。电导性直接传导耦合最简单、最常见，但它也是最易被人们忽视的一种耦合方式。在考虑电磁兼容性问题时，必须考虑导线不但有电阻足，而且有电感L，漏电阻R，以及杂散电容C。在实际使用中尤其是频率比较高时，这些分布参数对信号的传输有着十分重要的影响。如何考虑分布参数的影响与传输线的长度密切相关。根据传输线的长度与传输信号频率的关系可把传输线分为长线和短线，对短信号线不必进行阻抗匹配，而对长信号线应在终端进行阻抗匹配。 (2)公共阻抗耦合。当干扰源的输出回路与被干扰电路存在一个公共阻抗时，两者之间就会产生公共阻抗耦合。干扰源的电磁噪声将会通过公共阻抗耦合到被干扰电路而产生干扰。所谓“公共阻抗”通常不是人们故意接人的阻抗，而是由公共地线和公共电源线的引线电感所

电磁屏蔽基本原理介绍要点

在电子设备及电子产品中，电磁干扰（Electromagnetic Interference）能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。为满足电磁兼容性要求，对传导性耦合需采用滤波技术，即采用EMI滤波器件加以抑制；对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。在当前电磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使用等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶化的情况下，其重要性就显得更为突出。 屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。在设计中要达到所需的屏蔽性能，则需首先确定辐射源，明确频率范围，再根据各个频段的典型泄漏结构，确定控制要素，进而选择恰当的屏蔽材料，设计屏蔽壳体。 屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE（Shielding Effectiveness）来衡量，屏蔽效 能的定义:没有屏蔽体时，从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强1（1）和加入屏 蔽体后，辐射干扰源传输到空间同一点(P)的场强2（2）之比，用dB（分贝）表示。 图1 屏蔽效能定义示意图 屏蔽效能表达式为(dB) 或（dB）

工程中，实际的辐射干扰源大致分为两类：类似于对称振子天线的非闭合载流导线辐射源和类似于变压器绕组的闭合载流导线辐射源。由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源的最基本形式，实际的辐射源在空间某点产生的场，均可由若干个基本源的场叠加而成(图2)。因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析，就可得出实际辐射源的远近场及波阻抗和远、近场的场特性，从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。 图2 两类基本源在空间所产生的叠加场 远近场的划分是根据两类基本源的场随1/r（场点至源点的距离）的变化而确定的， 为远近场的分界点，两类源在远近场的场特征及传播特性均有所不同。 表1 两类源的场与传播特性 波阻抗为空间某点电场强度与磁场强度之比，场源不同、远近场不同，则波阻抗 也有所不同，表2与图3分别用图表给出了的波阻抗特性。

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。 磁环的使用方法

铁氧体磁珠在抑制电磁干扰中的应用

RH类磁环(镍锌磁环)产品主要应用于电脑周边线、电源线、打印机线、显示器、数码相机、通讯设备等方面。 T 类磁环(锰锌磁环) T型磁芯只要用于滤波、电感线圈和变压器。 铁氧体(铁氧体磁环-铁氧体磁珠)在抑制电磁干扰(EMI)中的应用 用铁氧体磁性材料抑制电磁干扰（ＥＭＩ）是经济简便而有效的方法，已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。那么什么是铁氧体呢如何选择，怎样使用铁氧体元件呢这篇文章将对这些问题作一简要介绍。 一、什么是铁氧体抑制元件 铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似。但颜色为黑灰色，故又称黑磁或磁性瓷。铁氧体的分子结构为ＭＯ·Ｆe2Ｏ3，其中ＭＯ为金属氧化物，通常是ＭnＯ或ZnＯ。 衡量铁氧体磁性材料磁性能的参数有磁导率μ，饱和磁通密度Ｂs，剩磁Ｂr和矫顽力Ｈc等。 对于抑制用铁氧体材料，磁导率μ和饱和磁通密度Ｂs是最重要的磁性参数。磁导率定义为磁通密度随磁场强度的变化率。 μ＝△Ｂ／△Ｈ 对于一种磁性材料来说，磁导率不是一个常数，它与磁场的大小、 频率的高低有关。当铁氧体受到一个外磁场Ｈ作用时，例如当电流 流经绕在铁氧体磁环上的线圈时，铁氧体磁环被磁化。随着磁场Ｈ 的增加，磁通密度Ｂ增加。当磁场Ｈ场加到一定值时，Ｂ值趋于平 稳。这时称作饱和。对于软磁材料，饱和磁场Ｈ只有十分之几到几 个奥斯特。随着饱和的接近，铁氧体的磁导率迅速下降并接近于空 气的导磁率(相对磁导率为１）如图１所示。 图1 铁氧体的B-H曲线铁氧体的磁导率可以表示为复数。实数部分μ'代表无功磁导率， 它构成磁性材料的电感。虚数部分μ"代表损耗，如图２所示。 μ＝μ'－jμ"图2 铁氧体的复数磁导率 磁导率与频率的关系如图３所示。在一定的频率范围内μ'值（在某一磁场下的磁导率）保持不变，然后随频率的升高磁导率μ'有一最大值。频率再增加时，μ'迅速下降。代表材料损耗的虚数磁导率μ"在低频时数值较小，随着频率增加，材料的损耗增加，μ"增加。如图３所示，图中tanδ=μ"/μ' 图3 铁氧体磁导率与频率的关系 图4 铁氧体抑制元件的等效电路（a）和阻抗矢量图（b） 二、铁氧体抑制元件的阻抗和插入损耗 当铁氧体元件用在交流电路时，铁氧体元件是一个有损耗的电感器，它的等效电路可视为由电感Ｌ和损耗电阻Ｒ组成的串联电路，如图４所示。 铁氧体元件的等效阻抗Ｚ是频率的函数Z(f)=R(f)+jωL(f)=Kωμ"(f)+jKωμ'(f) 式中：Ｋ是一个常数，与磁芯尺寸和匝数有关，ω为角频率。

自动检测过程中的干扰及其抑制方法

自动检测过程中的干扰及其抑制方法 在检测过程中,由于各种原因的影响,常会有一些与被测信号无关的电压、电流存在,这样就影响了测量结果,产生测量误差。这些信号就是干扰,它可分内部干扰和外部干扰。 内部干扰是测量系统内部各部件间的互相干扰。这种干扰可通过测量装置的正确设计及零部件的合理布局或采取隔离措施,加以消除或减弱。如仪表中放大器的输入线与输出线、交流电源线,分开走线,不要平行走线,且输入走线尽可能短;又如触发可控硅的脉冲变压器用磁屏蔽,即利用高导磁率材料做成磁屏蔽罩。 外部干扰是测量系统外部的因素对仪器、仪表或系统产生的干扰。在这里就自动化仪表检测工作中常会遇到的一些干扰及抑制方法归纳如下。 1 机械干扰 机械干扰最为严重,也很广泛。由于振动,会使导线在磁场中运动,产生感应电动势。抑制这类干扰用减振措施即可,如采用减振弹簧或减振橡胶等。在有振动的环境中,仪器、仪表信号导线常因松动而影响测量,应定期加以紧固。在此种环境中,少用动圈仪表。 2 温度干扰 由于温度过高,波动且不均匀,在检测中常导致电子元件参数变化或产生热电势,从而对测量结果造成严重干扰。在工程上,一般采用热屏蔽方法抑制热干扰,而把敏感元件装入恒温箱中。在电子测量装置中,常采用温度补偿措施,以补偿温度变化时对检测结果的影响。如:在实际现场使用热电偶时,自由端离热源很近,并随环境温度变化而变化。所以必须对自由端温度加以补偿。无论是采用补偿导线还是补偿电桥等,都是为了抑制此种干扰。又如:本人在修理天津仪表七厂生产的电动执行器位置反馈板时发现,不同的环境温度反应出不同的信号值。采取的办法是:把反馈回路原有的电阻用普通电阻串联或并联一只热敏电阻代换,在实际应用中,效果相当不错。再如,热电阻三线制接法,其中两根导线在不同的桥臂上,另一根接电源端,使环境温度变化引起导线阻值的变化。在不同的桥臂上同时增加或减小,而相互抵消。四线制接法既可消除连接导线电阻的影响,又可消除线路中寄生电势引起的测量误差。特别值得注意的是,温度过低也会造成仪表误差或失灵。北方冬季寒冷,自动化仪表的光电耦合器件及红外探测元件常会因环境温度太低而无法正常工作。如我厂采用台湾产的工业电视系统摄像器件CCD、美国产的筒体扫描仪器、德国西门子的比色高温计等,冬天都曾出现过不能正常使用的现象,加装了相应的伴热装置后,工作恢复正常。 3 电气干扰 由于厂矿中发电机、电动机及气体放电器件等杂散电磁场的存在,电场或磁场的变化,会使电或磁的干扰进入电子测量装置中,引起干扰信号。 (1)电磁感应 电磁感应通过磁耦合的方式在测量电路中形成干扰。如信号源与仪表之间的连接导线,仪表内部的配线通过磁耦合在电路中形成干扰。当两条平行导线有电流通过时,它们彼此之间会通过磁交链产生电磁耦合干扰。再如:各种开关设备在产生弧光火花放电的过程中,会向周围幅射出低频到高频的电磁波,这种无线电干扰信号以电磁场辐射的形式进入到测量仪器、仪表中,造成瞬时干扰信号。这种干扰信号直接影响微机检测系统的正常工作,有时甚至会冲乱程序。 为了降低电磁感应所产生的干扰,将导线远离那些强电设备及动力网,调整走线方向,减小导线回路面积以及采用绞线或屏蔽导线,强电电源线不与弱电信号线平行布线,不使用同一根电缆,分开布线且距离要尽量远些。对微机检测系统而言,其扩展接口片与主机之间连接导

电磁干扰抑制技术全面概述

電磁干擾抑制技術全面概述 提起電磁干擾（EMI）這個詞，人們或許還感陌生，但EMI的影響卻是幾乎每 個人都曾身經歷過的。例如，觀看電視時，附近有人使用電鑽、電吹風等電器，會使電視畫面出現雪花點，所聲器裏發出剌耳的雜訊……這類現象人們早已司空見慣、習以為常了，但是電磁干擾的危害卻遠不止如此。事實上，電磁干擾已使民航系統失效、通信不暢、電腦運行錯誤、自控設備誤動作等，甚至危及人身安 全。因此，加強電磁容性（EMC）知識的普及，提高EMI抑制技術，已成為當務之急。 所謂電磁相容性是指電子線路、系統相互不影響，在電磁方面相互相容的狀態。對於EMC技術的研究，國外是從本世紀三十年代開始的，一些國家和國際組織如美國聯邦通信委員會（FCC），德國電氣電子工程師協會（VDE）、國際無線電干擾特別委員會（CISPR）等先後制定了一些指導性檔和規程，目前已形成一套較完整的體系，並得到嚴格遵守，美國電腦業即全面執行FCC規程。我國電 磁相容性工作起步較步較晚，相關標準自八十年代才陸續出臺，應用方面則由於缺乏經驗和技術而舉步艱難。如何儘快趕上國際先進水準，使我國電子產品能滿足日益迫切的國內需求並在國際市場占一席之地，已成為為大家關心的重大課題。本文願就電磁干擾抑制技術談一點淺見，拋磚引玉，與各位共同切磋。 電磁干擾的定義，是指由外部雜訊和無用電磁波在接收中所造成的騷擾。一個系統或系統內某一線路受電磁干擾程度可以表示為如下關係式： N=G&TI mes;C/I G：雜訊源強度； C：雜訊通過某種途徑傳到受干擾處的耦合因素； I：受干擾電路的敏感程度。 G、C、I這三者構成電磁干擾三要素。電磁干擾抑制技術就是圍繞這三要素所採 取的各種措施，歸納起來就是三條：一、抑制電磁干擾源；二、切斷電磁干擾耦合途徑；三、降低電磁敏感裝置的敏感性。下麵就這三方面分別作出介紹。