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电磁兼容的概念及设计方法(一) Terminology for Electromagnetic Compatibility
——作者：阎秀生 宁天夫 郭详玉 郭云志 | 深圳凌雁电子有限公司 |
 摘要
电和磁是相互关联的。每一台电子设备都不可避免电磁兼容问题。因此，为了使电子设备可靠运行，必须研究电磁兼容技术。以实例说明了电磁兼容的思路和设计方法。通过对电磁干扰源的明确认识，对电磁干扰引入路径的清楚了解，针对电磁干扰敏感的接收电路进行重点保护。
Concepts and Design Methods of Electromagnet Compatibility。
Abstract:ELectricity and magnet is interrelated.Each and every electric epuipment don't avoid the problem on electromagnetic compatibility.Therefore,in order that electric equipment can operate well,it is necessary to research the technology of electromagnetic compatibility.The thinking and design method of electromagnetic compatibility are explained by examples.To understand the source of EMI andthe propagative way of EMI clearly the key protection of sensitive receiving circuit for EMI can be carried out.
一.引言
1822年安培提出了一切磁现象的根源是电流的假说。1831年法拉第发现了变化的磁场在导线中产生感应电动势的规律。1864年麦克斯韦全面论述了电和磁的相互作用，提出了位移电流理论，总结出麦克斯韦方程，预言电磁波的存在，麦克斯韦的电磁场理论是研究电磁兼容的基础。1881年英国科学家希维塞德发表了“论干扰”的文章，标志着电磁兼容性研究的开端。
1888年德国科学家赫兹首创了天线，第一次把电磁波辐射到自由空间，同时又成功地接收到电磁波。从此开始了电磁兼容性的实验研究。
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定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-1-225。
我国从1983年开始也陆续颁布了一系列有关电磁兼容性规范。
虽然电磁干扰问题由来已久，但电磁兼容这个新型的综合性学科却是近代形成的。主要研究和应用的内容包括：电磁兼容性标准和规范，分析和预测，设计，实验测量，开发屏蔽材料，培训教育和管理等。
二.电磁兼容的重要性
[1] 为了电子设备工作的可靠性
磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成电子设备中的某些元件损害。因此对电子设备的电磁兼容技术要给予充分的重视。既要注意电子设备不受周围电磁干扰而能正常工作，又要注意电子设备本身不对周围其他设备产生电磁干扰，影响其他设备正常运行。
[2] 为了电子设备的国际接轨
近来，电磁兼容性已由事后处理发展到预先分析、预测和设计。电磁兼容已成为现代工程设计中的重要组成部分。电磁兼容性达标认证已由一个国家范围向全球地区发展，使电磁兼容性与安全性、环境适应性处于同等重要的地位。
例如，欧共体将产品的电磁兼容性要求纳入技术法规，强制执行89/336/EEC指令，规定从1996年1月1日起电气和电子产品必须符合电磁兼容性要求，并加贴CE标志后才能在市场销售。
为了与国际接轨，我国外经部和国家出入境检验局于1999年1月起对个人计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响设备实施电磁兼容性强制检测。国家技术监督局规定从2002年10月起陆续对声音和电视广播设备、信息技术设备、家用电器、电动工具、电源、照明电器、电点火驱动装置、金融结算电子设备、安防电子产品和低压电器实施电磁兼容性强制性认证。
[3] 为了人身和某些特殊材料的安全
电磁波通过与电爆装置的控制电路感应耦合，形成的干扰电流可能引起电爆装置爆炸。因此GJB786中规定，电引爆器导线上的电磁干扰感应电流和电压必须小于最大不发火电流和电压的15%。另外，各种燃油在强电磁场的作用下（直接照射、电火化、静电放电）有发生燃烧和爆炸的危险，电磁能量通过对人体组织的物理化学作用会产生有害的生理效应。因此，为了人身和某些特殊材料的安全，GJB786中还规定，电子设备的电磁辐射量连续波的平均功率密度不允许超过4mW/cm2，脉冲波的平均功率密度不允许超过2mW/cm2。
[4] 为了当今和未来战争的需要
核爆炸时产生的电磁脉冲，以光速向外辐射传播，其电场强度可达105V/m，磁场强度可达260A/m，脉冲宽度为20ns量级，电磁脉冲峰值处频率为105Hz。这种电磁脉冲作用于电子设备时，轻者造成电子设备性能恶化，重者造成电路元件损坏。
特别是当今和未来战争中，已经应用的电磁脉冲弹和正在研制的高功率微波武器都具有类似核爆炸时产生的电磁脉冲辐射，将对电子设备构成致命威胁。而电磁兼容可以为对抗这种威胁提供基本技术指导。
三.电磁兼容的设计思路
为了提高电子设备的电磁兼容能力，必须从开始设计时就给予电磁兼容性以足够的重视。电磁兼容的设计思路可以从电磁兼容的三要素，即电磁干扰源、电磁干扰可能传播的路径及易接收电磁干扰的电磁敏感电路和器件入手。也就是
[1] 首先，要充分分析电子设备可能存在的电磁干扰源及其性质，尽量消除或降低电磁干扰源的参数。
[2] 其次，要充分了解电磁干扰可能传播的路径，尽量切断其路径，或降低与电磁干扰耦合的能力。
[3] 最后，要充分认识易接收电磁干扰的电磁敏感电路和器件，尽量杜绝其接收电磁干扰的可能性。
据此，在设计时应采取相应对策，消除或部分消除可能出现的电磁干扰，以减轻调试工作的压力。在调试中，针对具体出现的电磁干扰，以及接收电磁干扰的电路和元器件的表现进行分析，以确定电磁干扰源所在及电磁干扰可能传播的路径，再采取相应的解决办法。
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