電子產(chǎn)品電磁兼容性測(cè)試方法分析與應(yīng)用探討

柏青青，肖 雨

（重慶信息通信研究院，重慶 401330）

0 引 言

隨著我國(guó)科技水平的迅速提升，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子信息技術(shù)越來越成熟，應(yīng)用范圍也更加廣泛。在同一個(gè)系統(tǒng)里，電氣與電子設(shè)備的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致電子設(shè)備的頻帶逐漸變寬，功率逐漸加大，靈敏度提升，用來連接各類設(shè)備的電纜網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜。為了使各類設(shè)備和系統(tǒng)能不被電磁干擾所影響，能夠在電磁環(huán)境中正常運(yùn)行，就需要具備良好的電磁兼容性[1]。對(duì)于電子產(chǎn)品系統(tǒng)而言，如果想穩(wěn)定安全地使用，就要和其他電子系統(tǒng)之間能夠相互兼容地工作，做到不制造干擾也不受到外界干擾的影響。

1 電磁兼容

1.1 電磁兼容概述

從國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)角度出發(fā)，電磁兼容是指電子系統(tǒng)和電子設(shè)備在所處環(huán)境里能順利開展工作，同時(shí)不會(huì)對(duì)別的系統(tǒng)設(shè)備造成干擾，主要涉及電磁干擾和電磁耐受性兩部分。系統(tǒng)設(shè)備在日常運(yùn)行中，通常會(huì)產(chǎn)生一些電磁噪聲，對(duì)其他系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行造成一定的影響。電磁耐受性是指系統(tǒng)設(shè)備在正常運(yùn)行中具有不受同一環(huán)境其他電磁干擾的特殊能力。電磁兼容在同一環(huán)境中擁有各種不同的電子設(shè)備和電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的電磁，因此需要根據(jù)相關(guān)的安全指數(shù)來設(shè)計(jì)滿足各項(xiàng)需求的方案，實(shí)現(xiàn)兼容[2]。此外，電力設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)進(jìn)行相互連接和干擾，主要以電磁感應(yīng)、電磁輻射以及電磁傳導(dǎo)等形式完成兼容。

1.2 電磁兼容的測(cè)試項(xiàng)目

現(xiàn)階段，在我國(guó)電磁兼容測(cè)試項(xiàng)目中，達(dá)標(biāo)測(cè)試和診斷測(cè)試非常常見，并得到了廣泛應(yīng)用。工作人員開展實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)在電磁環(huán)境下模擬各測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試產(chǎn)品的兼容性，準(zhǔn)確判斷出產(chǎn)品的抗干擾能力。另外，浪涌抗擾度、傳導(dǎo)騷擾以及工頻磁場(chǎng)抗擾度等都屬于電磁兼容的測(cè)試項(xiàng)目。輻射發(fā)射測(cè)試極為關(guān)鍵，合理利用這項(xiàng)技術(shù)可以以電磁波的方式將能量發(fā)射到空間，通過空間進(jìn)行傳播，因此需要測(cè)試其是否會(huì)干擾影響周圍電磁環(huán)境里的相關(guān)設(shè)備。在實(shí)際工作中，需結(jié)合實(shí)際情況選擇不同的設(shè)備進(jìn)行輻射發(fā)射測(cè)試，并根據(jù)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，還要對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行分類和劃分等級(jí)，確保被測(cè)試設(shè)備與產(chǎn)品符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 電磁干擾源種類分析

在研究電磁兼容性方面的內(nèi)容時(shí)，工作人員首先要掌握電磁干擾的基本原理和常見電磁干擾類型，為后續(xù)的研究分析奠定良好的基礎(chǔ)，制定出更完善的對(duì)策。電磁干擾源主要包括自然干擾和人為干擾兩大類。常見的自然干擾中，閃電是非常強(qiáng)大的電磁干擾源，其電荷通常可以達(dá)到十萬伏特，形成強(qiáng)大的電磁場(chǎng)。在形成閃電時(shí)，一般情況下很難準(zhǔn)確預(yù)估其威力，也很難預(yù)測(cè)電子設(shè)備的干擾程度，有時(shí)會(huì)影響手機(jī)的正常通話功能，有時(shí)會(huì)直接破壞手機(jī)的硬件，自然干擾源造成的后果難以預(yù)估，可能會(huì)帶來非常嚴(yán)重的影響[3]。和自然干擾源相比，人為干擾源的影響力更大，強(qiáng)度通常會(huì)超標(biāo)。主要是由于人們上學(xué)或者上班都在集體環(huán)境里，只要使用電腦和手機(jī)等電子產(chǎn)品就會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，使用的人數(shù)多了就會(huì)使各自的電子產(chǎn)品電路中流動(dòng)交變電流，通過輻射的形式向周圍擴(kuò)散輻射，對(duì)其他的產(chǎn)品設(shè)備造成干擾，長(zhǎng)久下去會(huì)導(dǎo)致惡性循環(huán)。另外，在運(yùn)行中電子產(chǎn)品會(huì)持續(xù)消耗電量，電路中的電流會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)過程而產(chǎn)生干擾，進(jìn)而對(duì)周圍電子設(shè)備的功能造成一定的影響。

3 電子產(chǎn)品電磁兼容性的測(cè)試方法分析

3.1 電子兼容檢測(cè)方法

電子產(chǎn)品的兼容性設(shè)計(jì)和相關(guān)測(cè)試流程具有緊密關(guān)系。利用電子兼容檢測(cè)能夠認(rèn)證電子產(chǎn)品，提高產(chǎn)品運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)還能降低對(duì)周圍電子產(chǎn)品的干擾性，使其能夠正常運(yùn)行[4]。通過合理利用電子兼容技術(shù)，可以推動(dòng)我國(guó)電子產(chǎn)品的良好發(fā)展。

電子兼容測(cè)試主要包括騷擾測(cè)試和抗擾度測(cè)試。在測(cè)試過程中要結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際特征選擇測(cè)試內(nèi)容，結(jié)合電磁抗敏擾度測(cè)量。騷擾測(cè)試法是一種簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法，在特定的環(huán)境中就可以檢測(cè)電子產(chǎn)品。在普通電磁環(huán)境下，結(jié)合我國(guó)電子兼容方面的有關(guān)規(guī)定，合理檢測(cè)產(chǎn)品系統(tǒng)、部件以及設(shè)備等產(chǎn)品，確保符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，及時(shí)修改不合格之處直到達(dá)標(biāo)為止。抗干擾性測(cè)試法相對(duì)復(fù)雜，測(cè)試環(huán)境必須滿足相關(guān)的要求，而且在測(cè)試中要有試驗(yàn)型號(hào)。在實(shí)際測(cè)試過程中，要從主觀角度評(píng)定下降信號(hào)，還要全面分析電流電壓的信號(hào)，客觀評(píng)價(jià)平底結(jié)果。

3.2 輻射檢測(cè)方法

在測(cè)試電子兼容性時(shí)，如果選擇輻射檢測(cè)方法，需要綜合分析電磁輻射產(chǎn)品和使用者的安全性，提前檢測(cè)電子產(chǎn)品運(yùn)行中是否會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。輻射檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)便，而且安全系數(shù)非常高，主要用于舊的設(shè)備或者手機(jī)和電腦等電子產(chǎn)品。例如，人們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常會(huì)使用收音機(jī)，通常收音機(jī)有一個(gè)專門播放聲音的頻道，通過收音機(jī)的聲音質(zhì)量就能準(zhǔn)確判斷出有沒有受到干擾，只要出現(xiàn)噪聲就說明其被干擾了，這種方法簡(jiǎn)單明了。

3.3 對(duì)外磁干涉檢測(cè)方法

要想檢測(cè)出電子產(chǎn)品本身是否具有抗電磁干擾能力，可以使用對(duì)外磁干涉檢測(cè)方法。電子產(chǎn)品接觸中若存在電磁干擾，則會(huì)影響其正常運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)損壞電子產(chǎn)品。為了防止出現(xiàn)這種情況，工作人員要合理檢測(cè)電子產(chǎn)品受電磁干擾后可能產(chǎn)生的各種相關(guān)電磁輻射，并科學(xué)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)。在實(shí)際檢測(cè)中，工作人員要把電子產(chǎn)品放到獨(dú)立空間，漸減弱對(duì)產(chǎn)品施加的電磁干擾，直到消失，并認(rèn)真觀察在這一過程中電子產(chǎn)品能否正常運(yùn)行[5]。通過全面觀察，認(rèn)真檢測(cè)電子產(chǎn)品在受到電磁干擾時(shí)電磁輻射產(chǎn)生的具體變化。預(yù)測(cè)電子產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)受到電磁干擾時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)一定的問題，從而優(yōu)化對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使其更加完善，從而避免電子產(chǎn)品被電磁所干擾，進(jìn)一步提高電子產(chǎn)品運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。此外，隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)一些新的問題和技術(shù)，工作人員要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的知識(shí)技術(shù)，提高自身的綜合素質(zhì)，增強(qiáng)處理電子產(chǎn)品的電磁干擾測(cè)試能力。

4 電子產(chǎn)品電磁兼容性測(cè)試方法的應(yīng)用

電子產(chǎn)品在正常運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)遇到電磁干擾問題，一旦受到干擾，會(huì)影響產(chǎn)品的正常使用，進(jìn)而降低工作效率。例如，手機(jī)如果受到外界因素的干擾會(huì)降低其運(yùn)行速度，還會(huì)使對(duì)講機(jī)中出現(xiàn)雜音，影響通話質(zhì)量。大型風(fēng)機(jī)項(xiàng)目竣工完成后需要進(jìn)行驗(yàn)收，通常會(huì)使用對(duì)講機(jī)來相互溝通，單機(jī)房控制中心常會(huì)遇到死機(jī)或者重啟等情況，影響正常驗(yàn)收。通過分析對(duì)講機(jī)的工作原理，分別測(cè)試各類品牌的對(duì)講機(jī)，發(fā)現(xiàn)對(duì)講機(jī)的工作頻段在400～500 MHz，如果使用模擬或數(shù)字調(diào)制方法，無線功率可以達(dá)到5 W。利用耦合方法侵入控制復(fù)位電路能使系統(tǒng)出現(xiàn)偶然大信號(hào)，然后自動(dòng)啟動(dòng)自我保護(hù)程序。經(jīng)過全面分析電路模塊化，隔離開電源與信號(hào)模塊，同時(shí)隔離和屏蔽數(shù)字監(jiān)控相關(guān)模塊電源線的信號(hào)，增加信號(hào)485芯片模塊的屏蔽層。要想徹底消除數(shù)字控制線間的耦合和干擾因素，需要屏蔽模塊內(nèi)外數(shù)字監(jiān)控模塊上的銅箔，并實(shí)現(xiàn)連接器的良好接地。在數(shù)字監(jiān)控模塊的內(nèi)部，電源線與數(shù)字控制線間完全平行且具有寬度為25 cm的間隔，通過屏蔽銅箔包裹濾波，選擇接地性能好的銅箔連接器來處理。全面檢測(cè)分析信號(hào)共模電感能夠得出，由于兩個(gè)電感線圈纏在一個(gè)鐵芯上，同時(shí)匝數(shù)與相位相同，因此信號(hào)經(jīng)過差分電路時(shí)，同一繞制的電感線圈產(chǎn)生的方向磁場(chǎng)會(huì)相互抵消。另外，由于有漏感，所以實(shí)際使用的信號(hào)共模電感會(huì)對(duì)差分電路的信號(hào)造成一定的影響，降低其穩(wěn)定性。因此，相關(guān)人員一定要制定合理對(duì)策來解決外部電磁干擾問題，保證項(xiàng)目的順利驗(yàn)收[6]。

5 結(jié) 論

隨著我國(guó)科技水平的提升，帶動(dòng)了各行業(yè)的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品作為人們學(xué)習(xí)和工作中的重要工具，也得到了快速發(fā)展。在電子產(chǎn)品的使用過程中經(jīng)常會(huì)遇到電磁干擾等情況，嚴(yán)重影響了使用效果。因此，相關(guān)部門也在大力研究電磁兼容方面的技術(shù)。尤其是近幾年，我國(guó)的電磁兼容研究發(fā)展非常迅速，并取得了一定的成績(jī)，制定出了國(guó)家級(jí)和行業(yè)級(jí)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。同時(shí)，更多的部門開始重視電磁兼容技術(shù)，全面分析電子產(chǎn)品電磁兼容性測(cè)試方法并進(jìn)行改進(jìn)和完善，大大消除了電磁的干擾影響，提高了電子產(chǎn)品運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，促進(jìn)了我國(guó)電子行業(yè)健康長(zhǎng)遠(yuǎn)地發(fā)展。