電磁兼容測試技術(shù)選析

楊世君

摘 要：在我們的日常生活和工作中，只要是用電設(shè)備，都會因為電壓或電流的變化而產(chǎn)生并釋放電磁波，而一些通信手段和通信設(shè)備，也需要利用電磁波傳遞信息。我們生活的這個世界，已經(jīng)完全被電磁波所覆蓋，之所以我們還意識不到這些電磁波的存在，主要是因為這些電磁波的強度不大，還不足以影響到我們的感覺器官。但一些敏感的電子設(shè)備則不同，尤其是以半導體器件為主的電子器件，因為它們工作在弱電環(huán)境里，就存在電磁兼容的問題。

關(guān)鍵詞：電磁兼容；測試技術(shù)；選析

電子電氣設(shè)備對于電磁波影響的承受能力，這關(guān)系到該設(shè)備的穩(wěn)定正常運行狀態(tài)，尤其對于一些重要的電氣系統(tǒng)和設(shè)備，容不得任何閃失。因此，電磁兼容測試成了一項非常重要的工作，對提高電磁敏感設(shè)備和電子器件的抗電磁干擾能力，有著非常重要的影響。

1 電磁兼容概述

電磁兼容，即EMC，是Electro-magnetic compatibility的首字母縮寫，其含義可理解為在同一個電磁環(huán)境里各電氣設(shè)備完成預(yù)定功能而不發(fā)生干擾的共存狀態(tài)。通常意義上，能夠?qū)е码姎庠O(shè)備的正常性能下降甚至失效的外來電磁波干擾需要同時滿足三個條件：一是要有電磁波的產(chǎn)生發(fā)射源，二是要有電磁敏感的電氣電子設(shè)備，三是要有與電磁干擾形成互感的耦合感應(yīng)通路，滿足了這三個條件，就會產(chǎn)生電磁兼容的問題。

2 電磁兼容測試技術(shù)

2.1 電磁兼容測量實驗研究

（1）測量儀器選擇。對電氣設(shè)備電磁兼容性能的測試，在儀器選擇方面，主要以頻譜分析儀作為檢測系統(tǒng)的核心設(shè)備，該系統(tǒng)能夠快速準確檢測出EMC的相關(guān)性能參數(shù)。將EMC掃描儀和電磁頻譜儀結(jié)合使用，可實現(xiàn)對電磁輻射情況的可視化檢測。對整個系統(tǒng)的目標元器件、PCB板、整機與電纜等實施全方位的檢查測試，獲得實際的電磁波輻射狀態(tài)。通過具備準峰值以及均值檢波器的電磁干擾接收設(shè)備，該設(shè)備的工作性能要滿足CISPRl6-1或國標GB/T6113.1的指標要求。在對傳導線路進行干擾檢測時，干擾接收設(shè)備的工作頻率范圍10kHz-30MHz；在對設(shè)備的輻射干擾進行測量時，此刻的干擾接收設(shè)備其工作頻率范圍選擇30-1000MHz。

（2）線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。在實際的測量過程中，需要用到線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，其又可稱作人工電源網(wǎng)絡(luò)。在進行電源端傳導干擾電壓電流的測試中，需要使用阻抗50Ω的LISN，該網(wǎng)絡(luò)的性能特性必須完全滿足CISPRl6-1以及GB/T 6113.1的標準要求。測試網(wǎng)絡(luò)中連接LISN，其根本目的主要有兩個：一是針對EUT的電源輸入端口，當輸入端口出現(xiàn)高頻諧波時可形成線性的標準阻抗，如此可避免因連接固定電源的其它用電設(shè)備用電情況產(chǎn)生變化時，可以不影響EUT輸入端的電源阻抗。二是LISN能夠濾去電網(wǎng)電源產(chǎn)生的EMI，以此給開關(guān)電源一個不受影響的交流電源，不會因為電源而對測量EUT傳導干擾的結(jié)果產(chǎn)生影響。

（3）測試場地的選擇。測試場地對于實驗的結(jié)果有直接影響，因為外界電磁干擾的普遍存在，怎樣確定實驗場地會決定檢測結(jié)果的準確性和可靠性。通常情況下，EMC檢測的室內(nèi)實驗場地主要包括兩種形式：一是經(jīng)EMC權(quán)威研究機構(gòu)審查，并有相關(guān)質(zhì)量體系認證，同時還具備法定測試資格的綜合性設(shè)計與測試實驗室或檢測中心；二是按照本單位的個性化測試需要以及經(jīng)費保障情況而單獨建立的具備一定電氣設(shè)備電磁兼容測試條件和功能的EMC實驗室。當選擇采用室外開闊場對電磁輻射和電磁干擾進行測量時，測試的頻率范圍選擇10kHz-1000MHz頻段，其測試場地要選擇平坦空曠的場地，在測試的邊界內(nèi)沒有架空通信或輸電線纜，周邊沒有電磁反射的結(jié)構(gòu)物。整個場地要保持足夠的開闊，可使測試天線、被測試對象、反射結(jié)構(gòu)物中間可以充分分離，不會有大的影響。

2.2 電磁兼容測試的設(shè)計分析

（1）安裝調(diào)試電源濾波器。安裝調(diào)試電源濾波器，這是使設(shè)備或系統(tǒng)可以滿足電磁兼容要求的最基本的方法手段。通常情況下，如果設(shè)備在電磁干擾下形成誤動作時，實驗者會將注意力更多關(guān)注到屏蔽、接地等保護性措施上，結(jié)果測試的效果仍然不夠理想，很多情況就是因為電源的問題沒有處理好導致的。因此，電源濾波器的安裝調(diào)試過程必不可少。但也不能因此就得出結(jié)論，這是從根本上解決了問題。實際測試中，電源上還會疊加多種多樣的干擾電壓，既含有毫伏級的連續(xù)性波動干擾，也有幾百伏上千伏的瞬時尖峰干擾，這些干擾都會對電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生程度不同的影響。

常見的電源濾波器包括兩種：交流濾波器與直流濾波器，交流濾波器可以用在交流、直流任何場合，但用在直流的場合，會造成成本和空間資源不必要的浪費；直流濾波器，則只用在直流情況下。電源濾波器的體積大小，也是我們比較關(guān)心的，它關(guān)系到整個設(shè)備的體積重量。現(xiàn)在，在許多場合，往往要求設(shè)備要體積小，重量輕，這就使我們在選擇濾波器時，不加考慮地選擇體積較小的，實際上，這是一種錯覺，體積較小的濾波器，一定是用了體積較小的電感元件，它是以犧牲電流容量和低頻特性為代價的，抑制電磁干擾能力必然降低。另外，濾波器內(nèi)部的器件一定靠的很近，這會降低濾波器的高頻濾波性能，導致設(shè)備的發(fā)射輻射超標。因此，我們在設(shè)備的設(shè)計之初，就一定要重點考慮濾波器，因為它不是可有可無而是必備的，應(yīng)全盤考慮，合理設(shè)計，或在其他方面適當壓縮空間，給濾波器留出最佳狀態(tài)應(yīng)有的空間。

（2）屏蔽密封。如果說安裝電源濾波器是為了消除干擾源的影響，屏蔽的作用則是切斷電磁波的傳播途徑。設(shè)備的外殼材料很重要，有些設(shè)備為了減輕重量或降低成本，使用了非金屬材料，這就談不上屏蔽了，解決的辦法，是在機殼的內(nèi)表面貼上一層高導磁材料，或噴涂金屬漆，考慮到成本，噴涂金屬漆要更經(jīng)濟一些，用起來也更方便，但效果要比高導磁材料差。金屬鋁是機殼中常用的材料，但它容易被氧化，造成導電、導磁性能降低，我們可以在鋁機殼內(nèi)表面涂上一層鋁表面防氧化導電液，很多經(jīng)營電磁兼容材料的公司都有上述材料出售。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，機殼的搭接要深度搭接。另外，設(shè)備與外界交換信息時，信號是通過接插件傳遞過去的，這在一定程度上是有電磁輻射的，在電磁兼容性要求嚴格的場合，在每根信號線上要加穿心電容，但穿心電容的容值一定要慎重選擇，否則對信號造成衰減引起誤碼。現(xiàn)在市場上銷售一種直接帶濾波功能的接插件，用起來很方便，但在選擇時，一定要看樣本上的電容指標。在通風孔要加金屬屏蔽網(wǎng)，在顯示窗口，一層透明屏蔽材料。另外，在機殼的很多縫隙處，可以加屏蔽膠帶，它是在銅箔、鋁箔或?qū)щ姴忌戏笊蠈щ娔z構(gòu)成的膠帶，效果也很好。

（3）電路設(shè)計和布線考慮。在電路設(shè)計時，除系統(tǒng)中加電源濾波器外，在電路板上要加浪涌抑制器，盡量使用大規(guī)模集成電路，可以獲得很小的環(huán)路面積；在有電機或繼電器的場合，數(shù)字微功耗電路要與模擬大功率電路采用光藕等隔離措施。印制板設(shè)計時，數(shù)字地、模擬地、弱信號地、強信號地要分開，線間距要盡量寬。布線時，要將信號線分類，數(shù)字、模擬、強、弱信號要分開走線，每種走線都要加屏蔽。

3 結(jié)束語

綜上所述，電磁兼容能力是電氣電子設(shè)備的重要性能參數(shù)之一，尤其目前用電設(shè)備廣泛應(yīng)用的情況下，更要著力強化電氣電子設(shè)備的電磁兼容能力。而電磁兼容測試是確定一個設(shè)備對電磁干擾的承受能力范圍，對于提高設(shè)備的抗電磁干擾能力有直接的影響。電磁兼容測試，是目前已經(jīng)得到很多研究的重點領(lǐng)域，在工作生活中有著極為重要的實用價值。

參考文獻

[1]李旭華.電磁兼容測試的發(fā)展動態(tài)[J].電子質(zhì)量，2015，6.

[2]劉晶紅.電磁兼容測試方法及應(yīng)用設(shè)計[J].電磁兼容技術(shù)，2016，6.

[3]鄧重一.電磁兼容測試技術(shù)選析[J].半導體器件，2016，8.