EMC試驗(yàn)的思路

許多設(shè)計(jì)師覺得沒有辦法從電磁兼容性設(shè)計(jì)開始。他們聽說過屏蔽和過濾術(shù)語(yǔ)，知道很多設(shè)計(jì)規(guī)則。但是我們不能有條理地組織這些東西。就像，即使我有一堆珠寶和寶石，我也不知道如何制作漂亮的裝飾品。

正如我們之前所說，需要三個(gè)因素來(lái)導(dǎo)致電磁兼容問題，即騷擾源、敏感源和耦合路徑。解決電磁兼容問題就是澄清這三個(gè)因素，然后消除其中一個(gè)。

對(duì)于EMC從這三個(gè)方面也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。只有明確這三個(gè)因素的特點(diǎn)，才能采取有效的措施。

對(duì)于敏感性測(cè)試，騷擾源是我們將騷擾裝置注入設(shè)備的裝置。輻射敏感性測(cè)試的騷擾源是發(fā)射天線，傳導(dǎo)敏感性測(cè)試的騷擾源是注入卡鉗（磁場(chǎng)注入）、電容耦合夾（電場(chǎng)注入）或耦合變壓器。

當(dāng)然，敏感源是試驗(yàn)設(shè)備，耦合路徑包括電磁波輻射、近場(chǎng)耦合(電場(chǎng)耦合、磁場(chǎng)耦合)、傳導(dǎo)耦合等。在發(fā)射試驗(yàn)中，騷擾源是試驗(yàn)設(shè)備。頻譜分析儀是敏感源，EMI接收機(jī)。耦合路徑是電磁波輻射(接收天線)，傳導(dǎo)（LISN）。

在敏感性測(cè)試中，為了通過測(cè)試，不能改變騷擾源，只能控制敏感源和耦合路徑。例如，提高設(shè)備電路的抗干擾性，切斷騷擾能量進(jìn)入設(shè)備的路徑。

在發(fā)射試驗(yàn)中，為了通過試驗(yàn)，不能改變敏感源，只能控制騷擾源和耦合路徑。也就是說，控制設(shè)備電路產(chǎn)生的騷擾發(fā)射，或者切斷騷擾發(fā)射設(shè)備的路徑。

在發(fā)射試驗(yàn)中，受試設(shè)備是騷擾源。為了順利通過試驗(yàn)，我們對(duì)騷擾源進(jìn)行了深入的分析。

從電磁兼容的角度，我們將測(cè)試設(shè)備測(cè)試設(shè)備中的電路分為騷擾源電路、敏感源電路和二次電源(既是騷擾源又是敏感源)。

從圖中可以看出，騷擾源電路主要通過輻射和傳導(dǎo)兩種方式發(fā)射騷擾。雖然敏感源電路本身不會(huì)產(chǎn)生輻射騷擾，但它會(huì)接受附近騷擾電路的騷擾并產(chǎn)生二次輻射。從圖中可以看出，它通過連接的電纜產(chǎn)生輻射。

作為騷擾源電路，既產(chǎn)生傳導(dǎo)發(fā)射，又產(chǎn)生輻射發(fā)射。

事實(shí)上，二次電源的DC輸出端也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的騷擾發(fā)射，通過DC電源線進(jìn)入騷擾電路和敏感電路，借助這些電路產(chǎn)生輻射發(fā)射。

在敏感性測(cè)試中，測(cè)試設(shè)備是敏感性的來(lái)源。為了順利通過測(cè)試，我們對(duì)敏感源進(jìn)行了深入的分析。試驗(yàn)設(shè)備內(nèi)部的電路也分為三類：騷擾源電路、敏感源電路、二次電源。

在輻射敏感性測(cè)試過程中，電磁波照射到測(cè)試設(shè)備上，并在外部拖動(dòng)電纜上感知騷擾電壓。這些騷擾電壓沿著電纜進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部電路。影響內(nèi)部敏感電路，這取決于機(jī)箱是否具有屏蔽效率。

在傳導(dǎo)敏感性測(cè)試中，騷擾應(yīng)注入所有外部拖動(dòng)電纜。當(dāng)測(cè)試電纜連接到敏感電路時(shí)，騷擾直接影響敏感電路。當(dāng)測(cè)試電纜是騷擾源電路或二次電源時(shí)，盡管騷擾能量不會(huì)影響這些電路，但它會(huì)通過內(nèi)部耦合間接影響敏感電路。

基于前面的分析，我們提出了兩個(gè)電磁兼容設(shè)計(jì)的思路。

一是切斷騷擾傳播的途徑，即防止騷擾能量從騷擾源傳遞，或進(jìn)入敏感源。

另一種是消除騷擾源或敏感源，即使電路不會(huì)產(chǎn)生電磁騷擾或較小的電磁騷擾。使敏感電路對(duì)騷擾不那么敏感或不那么敏感。

例如，對(duì)于開關(guān)電源的強(qiáng)烈騷擾，根據(jù)第一個(gè)想法，我們可以在電源模塊的輸入和輸出線上安裝一個(gè)濾波器，這樣騷擾就不會(huì)被傳遞，并屏蔽開關(guān)電源，以防止騷擾輻射。

也可以按照第二個(gè)思路，不采用開關(guān)電源的原理，采用傳統(tǒng)的線性電源的原理，消除騷擾源。

切斷騷擾傳播路徑的方法包括圖中所示的幾種方法。這種技術(shù)方法需要的知識(shí)很少，而且更容易實(shí)現(xiàn)。一般可以通過屏蔽、濾波、電纜屏蔽等方式滿足軍事設(shè)備的需要GJB151的要求。

稍后，我們將介紹與屏蔽和濾波相關(guān)的知識(shí)，掌握這些知識(shí)，使設(shè)備順利通過試驗(yàn)。

雖然包容性方法可以滿足電磁兼容性設(shè)計(jì)的要求。然而，在某些情況下，屏蔽并不容易。這不僅是因?yàn)樵S多商業(yè)設(shè)備使用塑料底盤，也是因?yàn)檐娪迷O(shè)備。由于追求良好的人機(jī)界面，面板上會(huì)有很多操作，顯示部件，甚至觸摸屏，這限制了底盤的屏蔽效率。

所以，從根本上消除騷擾源和敏感源越來(lái)越重要。事實(shí)上，我們只能降低騷擾源的騷擾強(qiáng)度，或降低敏感源的敏感性，不能完全消除它們。

要消除騷擾源或敏感源，我們需要非常清楚騷擾的機(jī)制和對(duì)騷擾敏感的機(jī)制，然后從根本上消除騷擾源和敏感源。這通常需要更多的知識(shí)。例如，數(shù)字電路產(chǎn)生電磁輻射的主要原因之一是輸出狀態(tài)變化時(shí)電源線上的電流急劇變化。我們使用解耦電容來(lái)緩解電流的急劇變化，從而減少電磁輻射。

圖中列出了一些技術(shù)措施源和敏感源的技術(shù)措施。

電磁兼容試驗(yàn)的要求通常不能僅僅依靠技術(shù)途徑來(lái)消除騷擾源和敏感源。

對(duì)于軍用設(shè)備的設(shè)計(jì)師來(lái)說，往往更喜歡包容法。

由于一些性能先進(jìn)的商業(yè)功能模塊經(jīng)常用于軍事設(shè)備，無(wú)法改善其電磁兼容性，這些模塊的騷擾特性和敏感特性無(wú)法改變。軍用設(shè)備通常有金屬底盤，這為屏蔽提供了固有的有利條件。

圖中給出了包容法中切斷電磁騷擾傳播路徑的幾種措施。

事實(shí)上，這很簡(jiǎn)單。從騷擾傳播的路徑來(lái)看，騷擾源只不過是電磁輻射、電源線傳輸和信號(hào)傳輸。因此，只要采取機(jī)箱屏蔽、電源線濾波、信號(hào)線濾波或屏蔽等措施，電磁騷擾就不能從騷擾源傳播，外部騷擾也不能進(jìn)入電路。

這里的三大核心技術(shù)是電磁屏蔽、電源線濾波、信號(hào)電纜屏蔽或?yàn)V波。

由于這兩種濾波器差異很大，通常分別安裝在電源線上畫出兩個(gè)濾波器。

圖中所示的這些技術(shù)措施，既能滿足騷擾發(fā)射控制的要求，又能滿足騷擾抗擾的要求。

小結(jié)

為了使設(shè)備順利通過電磁兼容，可以有思路：

一、控制騷擾源和敏感源。這包括降低騷擾源的騷擾強(qiáng)度，降低敏感源對(duì)電磁騷擾的敏感度。在實(shí)際工程中，結(jié)合這兩個(gè)思路，采取綜合措施。

二、切斷電磁騷擾傳播的路徑。包括傳感器的傳播路徑，從騷擾源到天線或其他接收傳感器，以及敏感源和外部。