浅谈常见的电磁兼容现象

浅谈常见的电磁兼容现象

王卓李世锦(指导老师)

（南京师范大学南瑞电气与自动化学院210042）

摘要：本文首先介绍了电磁兼容的定义和电磁干扰的三个主要因素，然后具体分析了几个常见的电磁兼容实例，包括厢式电梯的屏蔽、飞机飞行时手机关机、电路中的退耦，探究其原理和解决方式,最后总结展望。

关键词：电磁兼容；屏蔽；干扰

引言

随着电子科技的迅速发展和电子设备数量的急速增长，我们生活所在的电磁环境日益复杂，由此而产生了各种电磁兼容现象。各种运行的电子设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响，在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。电磁干扰EMI(ElectromagneticInterference)，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。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。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。所谓“干扰”，电磁兼容指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。因此，形形色色的电器电子设备及系统需要和平共存，他们既需要能正常工作，又不破坏生物生态及电子环境，这就使研究生活工作学习中常见的电磁兼容现象成为一种必然。

1概述

电磁兼容一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作又互不干扰，达到“兼容”状态。换句话说，电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响，从电磁角度具有相容性的状态。相容性包括设备内电路模块之间的相容性、设备之间的相容性。进一步讲，电磁兼容学是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备或系统(广义的还包括生物体)可以共存，并不致引起性能降级的一门学科。电磁兼容的理论基础涉及数学、电磁场理论、电路基础、电子线路、信号分析等学科与技术，其应用范围又几乎涉及到所有用电领域。在电磁兼容领域中，面对的研究对象(主要指电磁噪声)无论时域特性还是频域特性都十分复杂。此外，研究对象的频谱范围非常宽，使得电路中的集中参数与分布参数同时存在，近场与远场同时存在，传导与辐射同时存在，为了在国际上对这些物理现象有统一的评价标准和统一实现设备或系统电磁兼容的技术要求，对测量设备与设施的特性以及测量方法等均予以严格的规定，并制定了大量的技术标准。

所有的电磁干扰都是由3个基本要素组合而产生的，它们是：电磁干扰源；对该干扰能量敏感的设备；将电磁干扰源传输到敏感设备的媒介，即传输通道或耦合途径。电磁干扰传播途径一般也分为两种：即传导耦合方式和辐射耦合方式。

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（或传输通道）。通常认为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。因此从被干扰的敏感器来看，干扰耦合可分为传导耦合和辐射耦合两大类。传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接，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。电磁干扰源，指产生电磁干扰的任何元件、器件、设备、系统或自然现象。耦合途经(或称传输通道)，指将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通道或媒介。敏感设备：指受到电磁干扰影响，或者说对电磁干扰发生响应的系统、设备或电路。其受干扰的程度用敏感度来表示。

电磁干扰社会化趋势，给人民生活带来许多不便。例如，武汉天河机场未启用前，从南湖机场起飞或降落的飞机会对下面的电视机产生严重干扰。飞机起降时地处飞机下面的武昌城区电视图像抖动，几万户居民长期遭受电磁干扰之苦；又如新建居民小区或花园楼房安装了电子防盗报警系统，该系统开关电源产生的电磁干扰使附近休闲在家的人无法收听收音机。使用大功率无绳电话、手机、家用游戏机等能发射电磁波的电子装置时，电视屏幕上会出现讨厌的明暗条纹、雪花、闪烁和抖动；病房内使用手机很容易引起电子心脏起搏器停搏、输液泵电子开关误动作，中断病人输液等，直接危及病人的安全；根据国外文献报导，冬天使用电热毯的孕妇因受到电热毯的电磁辐射容易造成流产。电磁干扰日趋社会化，给人们的和平生活带来不安和危险。

2生活中的电磁兼容现象

2.1厢式电梯的屏蔽

生活中常用的厢式电梯，除了具有在多层建筑物载人和运货的功能外，它还是电磁屏蔽技术的一个典型实例。

电梯的控制电路需要考虑各方面的电磁干扰，包括雷电电磁脉冲、电子设备的电磁波干扰等等，这就需要良好的电磁屏蔽。而采用金属材料制成的相撞吊舱，装有层数按钮，照明，扶手，通风孔等必备配件，乘坐这样的电梯上下楼是很多人的亲身经历，而在为接入无线通信信号网络的电梯那不能通话，或者虽然网络已经接入，但通话质量很差的现象更是常见，这又是过于电磁屏蔽的现象。工程实际中可以采用金属材料制成的屏蔽体来消除电磁形式干扰信号的影响。当然，良好的电磁屏蔽，除了封闭的金属屏蔽体之外，还需要良好的接地措施。而在实际的用电设备中，良好的接地不仅是实现屏蔽的重要辅助措施还为用电设备的设计中的电气性能实现、设备安全保护等起到不可忽略的作用。

2.2飞机飞行时手机关机

手机使用时会产生电磁波，这类信号可能会影响到飞机上灵敏的电脑及导航系统，打乱飞行系统的正常工作，是威胁飞行安全的"杀手"。尤其是在起飞、爬升和降落时，此时手机开机后会搜索信号，不但拨打或接听过程中会发射电磁波信号，在待机状态下也在不停地和地面基站联系。在它的搜索过程中，虽然每次发射信号的时间很短，但具有很强的连续性。而手机使用的频率和飞机与塔台联系的电磁波频率有一段是相近甚至叠加的，可能被当成塔台发来的指令信号，造成误操作。另外在能见度低的情况下，飞机需要启用仪表着陆系统进行降落，也就是利用跑道上的盲降台向飞机发射电磁波信号，以确定跑道位置。而手机发出的电磁波就很有可能会对飞机的信号接收系统造成干扰。

解决的方法就是乘坐飞机时把手机等具有无线发射能力的电子设备关机，从而从电磁干扰源方面阻断了电磁干扰的产生。

2.3电路中的退耦

有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。退耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。在退耦电容的设计上，通常采用几个不同容值，基本的出发点是分散串联谐振以获得一个较宽频率范围内的较低阻抗。由于焊盘和引脚的原因，每个电容都存在等效串联电感，因此自身会形成一个串联谐振电路，LC串联谐振电路存在一个谐振频率，随着电力的频率不同，电容的特性也随之变化，在工作频率低于谐振频率时，电容总体呈容性，在工作频率高于谐振频率时，电容总体呈感性，此时退耦电容就失去了退耦的效果，因此，要提高串联谐振频率，就要尽可能降低电容的等效串联电感。组合的退耦电容也是减少电磁干扰的一个有效方式。

3结束语

总而言之，电磁兼容现象时时刻刻存在于我们身边，存在于我们生活中，服务着我们的生活同时又改变着我们的生活。这需要我们有着敏锐的洞察力来发现身边的问题，并利用我们所学的知识解决我们遇到的问题。

参考文献：

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