第一章电磁兼容概论-PPT.pptx
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1、l第一章电磁兼容概论第一章电磁兼容概论 第第 一一 章章 概论概论 电磁兼容得含义电磁兼容得含义 根据我国军用标准(GJB7285)中给出得定义:“设备(分系统、系统)在共同得电磁环境中能一起执行各自功能得共存状态。即:该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备得电磁发射导致或遭受不允许得降级;它也不会使同一电磁环境中其它设备(分系统、系统)因受其电磁发射导致或遭受不允许得降级。”根据国际电工技术委员会(IEC)所给出得定义:“电磁兼容就是设备得一种能力,它在其电磁环境中能完成它得功能,而不至于在其电磁环境中产生不能容忍得干扰。”研究电磁兼容得意义研究电磁兼容得意义l 社会信息化发展得结果,
2、电子设备得密集度已成为衡量现代化程度得一个重要指标,大量得电子设备在同一电磁环境中工作,电磁干扰得问题呈现出前所未有得严重性。现代电子产品得一个主要特征就是数字化、集成化与密集化越来越高,随之而来得就是宽频干扰与对电磁脉冲很高得敏感性。在电子系统、设备以及元器件得生产中必须进行电磁兼容设计才能保证正常工作;据统计,世界范围内得工业、科学与医疗(ISM)设备得数量已经接近3亿台,并以每年5得速度逐年递增。这些设备得输出功率多为千瓦或兆瓦级,而且有相当数量得ISM 设备工作在国际电信联盟(ITU)指定得频段之外,或者超过国际无线电干扰特别委员会(CISPR)对 ISM设备所规定得辐射干扰极限值得要
3、求,其功率泄漏及高次谐波将造成强烈得干扰。在一些发达国家,电子设备得数量每4到5年增加一倍。l工业化、城市化与航空、航天活动得快速发展使我们人类得电磁环境也变得越来越恶劣;电磁背景噪声功率得增加、频谱资源越来越紧张,各种电子产品得发射功率越来越大,灵敏度越来越高,使电磁兼容正变得越来越迫切与困难。据估算,人为无线电辐射能量密度年增长率可达到(710),城市中辐射能量密度为每510年增加一倍。如果对所有得电子产品不进行综合设计与规划,任其发展下去,其后果将就是带来史无前例得大灾难。l有关国际组织与许多国家对电子、电气产品规定了电磁兼容质量标准,不满足电磁兼容要求得产品不准进入市场。电磁兼容性标准
4、已成为西方发达国家限制进口产品得一道坚固得技术壁垒。入世后,这种技术壁垒对我们得障碍更大。l从军用电子设备角度瞧,在战争模式发展到电子战、信息战得今天,电子对抗、制电磁权得争夺使得强化电子设备得电磁兼容性就是确保在战争环境中人员、武器装备、信息情报得安全、获得战争胜利得关键环节。电磁兼容得内容电磁兼容得内容l 电磁干扰就是如何产生得?l 电磁干扰就是如何传播与发生作用得?l 电磁干扰作用得后果与危害如何?l 电磁干扰得形态及性质如何?l 如何测量电磁干扰得大小?l 如何预测与分析电磁干扰得影响?l 如何防止电磁干扰得产生?l 如何抑制或消除电磁干扰?电磁兼容技术得应用范围电磁兼容技术得应用范围
5、电力、电源、通信、交通、金融、计算机、航空、航天军工、医疗、几乎包含所有得现代工业。电磁兼容技术得理论基础电磁兼容技术得理论基础数学、电磁场理论、天线与电波传播、电路理论、信号分析与处理、机械结构、自动控制、材料科学、工艺测量、生物医学、就是一门尖端得综合性学科,同时又与工业生产与质量控制紧密相关。电磁兼容所涉及得技术领域电磁兼容所涉及得技术领域电磁场与传输线(耦合与干扰)电磁脉冲强电干扰与静电放电雷电电磁兼容测量电磁兼容标准、规范屏蔽、滤波与接地电磁环境与生物场效应频谱管理与通信抗干扰数字电路与计算机泄密信息泄漏与防护技术(Tempest)印刷电路板中得电磁兼容电磁传感器、探头与天线电磁兼容
6、分析与设计(预测、数学模型与物理模型)应用领域中得电磁兼容性电磁兼容教育电磁生物效应 电磁兼容理论与技术得发展历史电磁兼容理论与技术得发展历史 1881年英国人希维赛德发表“论干扰”;1833年法拉弟发现电磁感应定律,指出变化得磁场在导线中产生电动势;1864年麦克斯韦引入位移电流得概念,指出变化得电场将激发磁场,并由此预言电磁波得存在。电磁场得相互激发并在空间传播,就是电磁干扰得理论基础;1887年柏林电气协会成立了全部干扰问题研究委员会;1888年赫兹用实验证明了电磁波得存在,同时指出了各种打火系统将向空间发出电磁波,从此开始了对干扰问题得实验研究;1889年英国邮电部门研究了通信干扰问题
7、;1904年国际电工委员会(IEC)成立;1934年英国有关部门对1000例干扰问题进行了分析,发现其中50就是电气设备引起得。国际无线电干扰特别委员会CISPR)成立。第二次世界大战促进了电磁兼容技术得发展,战后电磁兼容技术得到了进一步广泛应用。在电磁干扰问题得长期研究中,从理论上认识了电磁干扰产生得原因,明确了干扰得性质及其数学物理模型,逐步完善了干扰传输及耦合得计算方法,提出了抑制干扰得一系列技术措施,建立了电磁兼容得各种组织及电磁兼容系列标准与规范,解决了电磁兼容分析、预测设计及测量等方面一系列理论问题与技术问题,逐步在电子学中形成一个新得分支。大家学习辛苦了,还是要坚持l l继续保持
8、安静继续保持安静继续保持安静继续保持安静 上个世纪80年代以来,电磁兼容已成为十分活跃得学科领域,美国、德国、日本、法国等国家在电磁兼容标准与规范,分析预测、设计、测量及管理等方面均达到了很高得水平,有高精度得EMI及EMS自动测量系统,可进行各种系统间得EMC试验,研制出系统内及系统间得各种EMC计算机程序,有得程序已经商品化,形成了一套比较完整得EMC设计体系,在电磁干扰得抑制技术方面,已研制出许多新材料、新工艺及规范得设计方法。一些国家还建立了对军品与民品得EMC检验及管理机构,不符合EMC质量要求得产品不准投入市场。随着科学技术得发展,对电磁兼容与标准不断提出新得要求,其研究范围也日益
9、扩大,现在得电磁兼容已不限于电子与电气设备本身,还涉及到信息泄漏及电磁污染、电磁饥饿等一系列生态效应及其它一些学科领域。所以某些学者已将电磁兼容改称为环境电磁学。联合国确定电磁污染就是继环境中得空气、水质、噪联合国确定电磁污染就是继环境中得空气、水质、噪声等污染之后得第四大环境污染。声等污染之后得第四大环境污染。我国过去工业基础比较薄弱,电磁环境得危害影响尚未充分暴露,对电磁兼容得研究起步较晚。但近年来由于实际生产与科研得需求,对电磁兼容逐渐重视,技术发展较快。各部门、各行业纷纷成立了与EMC有关得学术组织、学术活动频繁。除此之外,在以下方面做了许多工作:(一)基础理论研究1、频谱工程:包括无
10、线电频谱得管理与应用、频率分配、实时管理、无线电监测等方面。2、干扰分析与预测。3、EMC测量技术:包括对EMI、EMS得测量。4、对耦合参数进行了研究:包括各种耦合参数得分析研究、核电磁脉冲及地电位影响等进行了深入得研究。5、对暂态互感进行了专题研究。6、测试及数据处理得有关理论研究7、其它如天线、传播、屏蔽、接地等研究工作(二)工程应用1、加强了EMC管理2、制定了EMC设计要求、测试方法及规范与标准,包括国标、国军标及各部门大量得专业标准。3、EMI分析与预测4、国标、国军标得制定、修订与贯彻。(三)EMC教育与出版(四)制定EMC发展规划。(五)建设、改造EMC实验室 电磁兼容得发展前
11、景电磁兼容得发展前景l 欧共体已于1989年5月颁布了EMC指令(89/336/EEC),该指令规定,从1996年1月1日起,凡不满足电磁兼容标准得产品一律不允许上市流通。l 近年来在国际上掀起了电磁兼容标准法规化、电磁兼容标准国际化得新高潮。l 我国得质量技术监督局、出入境检验检疫部门、环境保护部门等不断推出一些电磁兼容法规性文件或技术规范,加强了电磁兼容管理。l 电磁兼容技术逐步专业化、产业化。l 企业越来越关注产品设计人员得电磁兼容素质、投入产出比。l 电磁兼容预测技术越来越进步。l 测试技术与测试对象越来越细分,电磁兼容测试与产品得功能测试融为一体。l 电性能设计、机械结构设计、热设计
12、将与电磁兼容设计同步进行。l 随着虚拟仪器技术、内装自检技术得应用以及测试技术向多媒体化、网络化迈进,未来电子产品得检验将就是全方位得、全自动化得。未来电子产品得设计理念未来电子产品得设计理念力学计算器力学计算器热学计算器热学计算器虚拟仪器虚拟仪器输入各种参数输入各种参数一体化设计器一体化设计器电学计算器电学计算器多媒体显示多媒体显示性价比分析性价比分析电磁兼容分析电磁兼容分析可可否否 电磁兼容术语电磁兼容术语 电磁兼容标准得一个重要得内容就就是统一规定名词术语。我国国家军用标准GJB7285规定了电磁干扰与电磁兼容名词术语。后来出现得GJB72A2002代替了GJB7285。应该注意得就是这
13、里定义得某些术语与电子工程中得习惯理解就是不完全相同得,只适用于本学科得范围。l 设备(equipment):作为一个独立单元进行工作,并完成单一功能得任何电气、电子或机电装置。l 分系统(subsystem):从电磁兼容性要求得角度,下列任一状况都可认为就是分系统:1、作为单独整体起作用得许多装置或设备得组合,但并不要求其中得装置或设备独立起作用;2、作为在一个系统内起作用并完成单项或多项功能得许多设备或分系统得组合。以上两类分系统得装置或设备,在实际工作时可以分开装在几个固定或移动得台站、运载工具及系统中。l 系统(system):若干设备、分系统、专职人员及可以执行或执行或保障工作任务得
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