電磁干擾的傳播途徑及抑制方法分析探討

中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所 李 旭

本文簡(jiǎn)要介紹了電磁兼容的基本原理、電磁干擾的傳播途徑及基本抑制方法。

引言：隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各種電氣、電子設(shè)備的電磁干擾問(wèn)題越來(lái)越突出。本文主要針對(duì)電磁兼容基本原理與技術(shù)，電磁干擾的傳播途徑與抑制方法做一介紹。

1 電磁兼容原理

我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB72A-2002）中給出了電磁兼容性的定義：“設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即：該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)；它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）遭受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。”

2 電磁干擾的傳播途徑

電磁干擾可以通過(guò)多種途徑從干擾源耦合到敏感設(shè)備上。這些途徑包括：公共導(dǎo)線（公用電源、公用連線等）；設(shè)備間電容；相鄰導(dǎo)線的電感；通過(guò)空間輻射以及交變電磁場(chǎng)中的導(dǎo)線。按照耦合機(jī)理，電磁干擾可將其分為傳導(dǎo)耦合、磁場(chǎng)耦合、電場(chǎng)耦合和輻射耦合4種方式。

2.1 傳導(dǎo)耦合

傳導(dǎo)耦合是指一個(gè)電路中的騷擾電壓或騷擾電流通過(guò)公共電路（如共用的導(dǎo)線、元器件等）流通到另一個(gè)電路中的耦合方式。傳導(dǎo)耦合又分為電路性傳導(dǎo)耦合、電容性耦合和電感性耦合。

2.2 電場(chǎng)耦合

電場(chǎng)耦合是通過(guò)導(dǎo)體間的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)，通過(guò)導(dǎo)體間的電容使一個(gè)電路的電場(chǎng)對(duì)另一個(gè)電路的電場(chǎng)形成交鏈，導(dǎo)體的電容與導(dǎo)體的形狀及周圍媒介的性質(zhì)有關(guān)。

2.3 磁場(chǎng)耦合

典型的磁場(chǎng)耦合器件就是變壓器。有用信號(hào)和騷擾信號(hào)可以從其一側(cè)繞組傳輸?shù)搅硪粋?cè)繞組。但一般的磁場(chǎng)耦合是指騷擾源產(chǎn)生的騷擾磁場(chǎng)與被干擾回路存在磁通交鏈，從而在被干擾回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2.4 輻射耦合干擾

通過(guò)輻射途徑造成的干擾耦合稱為輻射耦合，輻射耦合是以電磁場(chǎng)的形式將能量從一個(gè)電路傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電路。為了減小輻射耦合的影響，應(yīng)采取如下措施：①降低騷擾源的強(qiáng)度和頻率；②避免形成無(wú)線結(jié)構(gòu)及采用自屏蔽結(jié)構(gòu)；③將天線的兩極短接起來(lái)；④采取濾波措施；⑤采取屏蔽措施。

3 抑制干擾的方法

電磁兼容的技術(shù)關(guān)鍵在于有效的控制電磁干擾，只有掌握電磁干擾的的抑制方法，并在系統(tǒng)或設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)過(guò)程中合理的應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)電磁兼容。抑制電磁干擾的方法很多，其中主要有：接地、屏蔽和濾波。

3.1 接地

接地，顧名思義，是指設(shè)備或系統(tǒng)與“大地”保持良好的電連接，建立低阻抗通路。安全接地就是用低阻抗的導(dǎo)體將設(shè)備或系統(tǒng)的外殼連接到大地，以保證人身及設(shè)備的安全。干擾控制接地是指給設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部各種電路的信號(hào)電壓提供一個(gè)零電位的公共參考點(diǎn)或參考面。干擾控制接地一般有3種基本的接法：浮地、單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地，以及由單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地派生出來(lái)的混合接地。

3.1.1 浮地

浮地是將設(shè)備或電路單元與公共接地平面或可能引起回路電流的公共導(dǎo)線進(jìn)行電隔離的方法。

3.1.2 單點(diǎn)接地

單點(diǎn)接地是在設(shè)備或電路單元中，只有一個(gè)參考接地點(diǎn)，所有需要接地的點(diǎn)都必須通過(guò)地線連接到這一點(diǎn)上。

3.1.3 多點(diǎn)接地

多點(diǎn)接地是指設(shè)備或電路單元中各接地點(diǎn)都是直接連接到離其最近的接地平面，以使接地線的長(zhǎng)度最短。

3.1.4 混合接地

混合接地方式利用了單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的有點(diǎn)，對(duì)于高頻電路部分采用多點(diǎn)接地，對(duì)于接地線過(guò)長(zhǎng)的部分采用多點(diǎn)接地，而其余部分則可以采用單點(diǎn)接地。

3.2 屏蔽

屏蔽是利用屏蔽體阻斷或減小電磁能量在空間傳播的一種技術(shù)，是減少電磁發(fā)射和電磁騷擾防護(hù)的最重要的手段之一。

屏蔽有兩個(gè)目的：一是限制內(nèi)部產(chǎn)生的輻射超出某一區(qū)域；二是防止外來(lái)的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。

3.2.1 屏蔽劃分

屏蔽按照其機(jī)理可分為電場(chǎng)屏蔽（靜電場(chǎng)屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽）、磁場(chǎng)屏蔽（恒定磁場(chǎng)屏蔽和交變磁場(chǎng)屏蔽）電磁場(chǎng)屏蔽（電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在的高頻輻射電磁場(chǎng)屏蔽）。按屏蔽體結(jié)構(gòu)又可分為完整屏蔽、不完整屏蔽（存在孔、縫隙等）及編織帶屏蔽（屏蔽線、同軸電纜等）。

3.2.2 屏蔽效能

為了衡量屏蔽體的屏蔽效果，一般常引用屏蔽效能來(lái)表示。屏蔽效能是指未加屏蔽時(shí)某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比，并以分貝表示，

屏蔽效能越大，屏蔽效果越好。

3.2.3 常用屏蔽材料

（1）襯墊

襯墊的種類很多，包括金屬絲網(wǎng)襯墊、導(dǎo)電布襯墊、導(dǎo)電橡膠、指形彈簧等。這些襯墊多用于金屬接縫處的配合表面，將這種導(dǎo)電性良好的襯墊填塞在接縫中間，在接合處表面加工精度不高的情況下，可以使接縫處具有較高的電磁屏蔽能力。

（2）通風(fēng)孔

通常在屏蔽體上開(kāi)有通風(fēng)孔，這就破壞了屏蔽的完整性，這時(shí)可在開(kāi)孔處安裝電磁屏蔽罩。一般有兩種方法，一是采用防塵通風(fēng)板，是由多層金屬絲網(wǎng)組成，特點(diǎn)是價(jià)格便宜，使用壽命長(zhǎng)，維修、清洗方便。二是截止波導(dǎo)通風(fēng)板，它是將銅制或鋼制的蜂窩狀結(jié)構(gòu)安裝在框架內(nèi)，確保具有良好的屏蔽性能和通風(fēng)效果，但它價(jià)格較貴，主要用再高性能要求屏蔽場(chǎng)合、軍用設(shè)備等。

（3）連接器

兩個(gè)屏蔽體電連接時(shí)，為使其成為一個(gè)完整的屏蔽體，通常采用屏蔽電纜或同軸電纜連接，之間必須采用電纜連接器。連接器的插座與配合同軸電纜插頭，是屏蔽體壁與電纜屏蔽層構(gòu)成無(wú)間隙屏蔽體，電纜屏蔽層應(yīng)與插頭均勻良好的壓在一起，插座與插頭之間也應(yīng)保持良好的接觸，確保之間沒(méi)有泄露縫隙。

3.3 濾波

對(duì)于空間中傳播的電磁騷擾，可以通過(guò)屏蔽技術(shù)加以抑制，而對(duì)于電路中傳播的電磁騷擾，則需要采用濾波技術(shù)來(lái)加以抑制。濾波器的作用就是要限制接收裝置的頻率，使其在不影響接收有用信號(hào)的前提下抑制無(wú)用信號(hào)。

3.3.1 濾波器種類

濾波器是由R、C、L構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)。按照濾波器的能量損耗特性，可分為反射式濾波器和吸收式濾波器；按照位置和作用可分為信號(hào)濾波、電源濾波。電磁干擾濾波。電源去耦濾波和諧波濾波等；按照是否包含有源器件可分為有源濾波和無(wú)源濾波；按照頻率特性可分為高通、低通、帶通、帶阻濾波等。

3.3.2 電源濾波器的安裝

濾波器對(duì)電磁騷擾的抑制作用不僅取決于濾波器本身及工作條件，還與安裝有關(guān)。

（1）電源濾波器不能存在電磁耦合路徑；（2）不能把輸入端與輸出端的線纜捆扎在一起；（3）接地線盡可能短；（4）輸入線與輸出線拉開(kāi)距離，避免并行；（5）濾波器與設(shè)備外殼接地良好；（6）連接線宜用屏蔽雙絞線。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了電磁兼容中的一些基本原理及電磁干擾產(chǎn)生的基本條件，在這個(gè)基礎(chǔ)上講述了三種抑制電磁干擾的基本方法。由于消除電磁干擾的方法多種多樣，需要我們?cè)趯?shí)際中綜合考慮，選擇最佳方案解決電磁干擾問(wèn)題。