電子產品的電磁兼容性設計與實用經驗探討

劉雅霖

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引 言

電子設備中不可避免存在電磁干擾問題，而電磁兼容技術的誕生有效解決了這個問題。因此，本文將分析電磁兼容性，并闡述電磁干擾和電磁兼容性之間的關系。

1 電磁干擾與電磁兼容之間的互生關系

1.1 關于電磁干擾

電磁干擾發生應具備干擾源、干擾傳播途徑以及干擾對象敏感設備3個元素。電源干擾耦合方式包括傳導耦合方式和輻射耦合方式。電磁干擾的傳輸方式有傳導傳輸和輻射傳輸兩種。

1.2 電磁兼容設計的重要性

電磁兼容是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行，并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾。電磁干擾會影響電子設備的正常工作，甚至會造成設備和系統的能級降低或元件損壞。因此，要充分重視電子設備的電磁兼容技術，既要注意電子設備不受周圍電磁干擾而能正常工作，又要注意電子設備本身不對周圍其他設備產生電磁干擾而影響其正常運行。

2 關于電磁兼容的設計方法

2.1 規范制備法

規范制備法是電子兼容標準在電磁兼容設計中的具體表現，有助于對相關產品的設計進行測試驗證。合理運用規范制備法可從多角度解決電磁兼容中的多種問題，但存在一定的局限性。如果安全標準過于苛刻，會導致一定程度的資源浪費，因此需要制定合理的規范解決問題。

2.2 系統制備法

這是在規劃設計過程中，為更高效研發電磁兼容技術而興起的方法，緊密連接電磁兼容和電磁干擾。系統制備法中實現了計算機技術、數據庫技術以及自動化技術等多種技術的融合，能對設計指標和設計參數進行模擬、優化以及計算等。

2.3 故障清除制備法

故障清除制備法是設計中的根本方法，也是早期制備電磁兼容技術的傳統方法。發現電磁力對電子產品產生干擾時，及時解決就能很快解決當前故障，但解決其他問題存在很大的局限性，特別是在預防方面存在缺陷，因而目前已逐漸被淘汰[1-2]。

3 電子產品中重要的電子兼容技術

3.1 過濾波紋技術

過濾波紋技術主要用于除去工作頻段外的電磁干擾，實現抑制干擾和分離信號，是輔助電磁屏蔽的有效方法。該技術常用到信號選擇濾波器和電磁干擾濾波器。利用這兩種過濾器，可以消除電源電路中因轉換電路和控制電路而發生的電磁干擾。在高頻系統中使用濾波技術，可以有效屏蔽工作頻段以外的頻帶上的干擾。在信號線路中使用濾波技術，可有效消除無關頻譜分量。過濾波紋技術原理如圖1所示。

圖1 過濾波紋技術原理圖

3.2 電線接地技術

對很多電子設備來說，必須要通過接地才能實現電力稀釋。使用接地技術是為了實現零電頻，從而保證人身安全。接地是為了使系統某點和某些電力單位基準達到低阻抗通路標準。電子設備中，對“地”的理解有兩種含義，一種是“大地”，另一種是“系統基準地”。“大地”是指相當于零電位的地球點位，“系統基準地”則是指在假設信號回路中的基準導體的相對零電位，可稱為“系統地”，但要與大地零電位區分開。電線接地技術最大的目的是保證安全，同時確保電路工作中電流通路的效果，穩定電流，減少電磁干擾頻率。

3.3 電磁屏蔽技術

這一技術要通過實物屏蔽電磁干擾，阻礙電路的電磁能量。電磁屏蔽技術對電磁能量的抑制效果明顯，使得如今大多數電子設備都會加設這項技術。作為市面上最常規的抑制電磁干擾的技術，電磁屏蔽技術可以分為電場屏蔽、電磁場屏蔽以及磁場屏蔽3種。影響抑制效果的關鍵在于選材。屏蔽質量過關的材料是確保抑制電磁干擾的前提要素，因此選擇高導磁率和高導電率的材料最理想。這類材料主要有鋼板、鋁箔銅板、金屬鍍層以及導電涂料等。

4 電磁兼容在電子產品中的實際檢測應用

4.1 在無線接收機電中電磁兼容的實用檢測

對于無線接收機電而言，復雜的外部電磁環境不可避免，也是產生電磁干擾的最大因素。電磁兼容技術在設備中起到抑制電子干擾的關鍵作用，對電子設備的制備有CISPR 11～CISPR 25總計15條標準。電磁兼容在無線接收機電中有3點體現，在以下內容中測試說明。

4.1.1 連續傳導干擾測試

在連續傳導干擾過程中，在15 kHz～30 MHz測試頻段下做共模干擾。對于屏蔽室內相對噪音較低的環境，可用室內垂直墻面和水平地板作為測試的參考接地板。通過連續傳導干擾測試后，電信測試端口和阻抗穩定網絡的相連體現出電磁兼容技術發揮的作用。連續傳導干擾測試圖如圖2所示。

圖2 連續傳導干擾測試圖

4.1.2 輻射干擾測試

針對不同樣式的無線接收機電設備、不同的抗電磁干擾技術以及干擾源不同大小的電磁頻率，采用不同的測試方法。低頻段設立磁環天線進行磁場特性測試，中頻段設立SAC/OATS進行電場特性測試，高頻段設立FAC進行電磁特性測試。其中，電磁干擾度是每檔頻段中干擾力最強的，但優質的電磁兼容技術使無線接收機電的抗干擾數值高于標準值。

4.1.3 斷續傳導干擾測試

斷續傳導干擾測試除了測試無線接收機電設備外，還能對家用電器進行電磁兼容測試。一般電機中，通過開關動作會產生斷續電磁傳導干擾。與連續干擾不同，斷續電磁傳導干擾主要體現在人體主觀感受上，以短脈沖形式存在。在受到多種頻率值因素的影響下，斷續傳導干擾測試需要做最大化調試。具備電磁兼容技術的電子產品在此項測試中抗干擾指數超過限值時，其干擾電頻值不大于所測總數的1/4，整體的抗干擾能力表現符合標準[3]。

4.2 在衛星導航定位接收機中電磁兼容的實用檢測

衛星導航定位接收機會受到其他臨近頻段的多路徑信號干擾、無線信號干擾以及自然環境介入干擾。衛星導航定位接收機中的電磁兼容能有效抑制多個窄帶和寬帶制式干擾，實現在繁雜電磁環境下的應用需求。

5 結 論

通過分析電磁兼容技術及其在電子機電設備中的測試效果，說明電磁兼容技術具有重要性，需對電磁兼容技術進一步開展研究，以促進其獲得更好的發展。