一、電磁兼容的定義

     電磁兼容一詞源于英語Electromagnetic Compatibility,簡稱EMC。

     國標《電磁兼容術語》中定義為：設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物枸成不能承受的電磁騷擾的能力。

    軍標《電磁干擾與電磁兼容性名詞術語》中定義為：設備在共同的電磁環境中能一起執行各自的功能的共存狀態。即該設備不會由于受到處于同一電磁環境中其他設備的電磁發射導致或遭受不允許的降級；它也不會使同一電磁環境中其他設備因受其電磁發射導致或遭受不允許的降級。

    電磁環境是由空間時間和頻譜三要素組成的。

二、電磁兼容的研究領域

• 騷擾源特性。包括電磁騷擾的產生機理，頻域與時域的特性，表征其特性的參數，抑制其發射強度的方法等。
• 敏感設備的抗干擾性能。被干擾的設備或可能受電磁騷擾影響的設備稱為敏感設備，在系統分析中稱為騷擾接收器。
• 電磁騷擾的傳播特性。即嚴究電磁騷擾如何從騷擾源傳播到敏感設備上去，包括輻射與傳導。電磁騷擾的傳播特性的特點在于源的非理想化以及寬的頻率范圍。
• 電磁兼容測量。包擴測量設備、測量方法、數據處理方法、測量結果的評價等。由于電磁兼容的復雜性，理論的結果和實際相距較遠，使得電磁兼容測量尤為重要。為了各國測量結果之間的可比性，必須詳細規定測量儀器的各方面指標。
• 系統內與系統間的電磁兼容性。如欲解決電磁兼容問題，分別嚴究源、傳播以及被干擾對象是不夠的。在一個系統內與系統間，干擾源可能同時是敏感設備；傳播的途徑往往是多通道的；干擾源與敏感設備不只一個等。這就需要對系統內的或系統間的電磁兼容問題進行分析和預測。由于系統間的電磁兼容的復雜性，不可能要求分析系統內與系統間的問題達到非常高的精度，但預測誤差過大又失去了實際意義。

三、電磁干擾的危害。

• 干擾電視的收看、廣播收音機的收聽。
• 數字系統與數據傳輸過程中數據的丟失。
• 在設備分系統或系統級正常工作的破環。
• 醫療電子設備的工作失常。
• 自動化微處理器控制系統的工作失控。
• 導航系統的工作失常。
• 起爆裝置的無意爆炸。
• 工業過程控制功能的失效。

    除上以外強電場還會對生物體造成影響，一般可以分為熱效應與非熱效應。對于熱效應，隨著射頻入射功率密度的逐漸增加，可以出現血流加快、血液分布較少部位的局部體溫升高、酶活性降低、蛋百質變性、心率改變甚至體溫調節能力受抑制、局部組織受損直至死亡等。而對于非熱效應，其影響就廣泛的多。包括對中樞神經系統、血液免疫系統、心血管系統、生殖系統與胚胎發育的影響等。這些影響不僅反應在個體級、器官級而且影響到細胞級。

四、電磁兼容中常用的名詞術語

• 電磁發射-------從源向外發出電磁能的現象。它與通信工程中的“發射”含意不盡相同。電磁兼容中“發射”既包括傳導發射又包括輻射發射，這種發射常常是無意的，并不存在有意制做的發射部分。而通信中的“發射”主要指輻射發射，這種發射常常是有意的，一般由無線發射臺產生并精心制做發射部件。
• 性能降低---------裝置、設備或系統的工作性能與正常性能的非期望偏離。這種非期望偏離（指向壞的方向偏離）并不意味著一定會被使用者覺察，但也應視為性能降低。
• 電磁騷擾---------簡稱EMI。任何可能引起設備、裝置或系統性能降低或對有生命或無生命物質產生損害作用的電磁現象。它可能是電磁噪聲、無用信號或傳播媒介自身的變化。
• 電磁干擾---------電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降。它與電磁騷擾的區別是：電磁騷擾僅僅是電磁現象，它可能引起降級或損害，但不一定形成后果。而電磁干擾是由電磁騷擾引起的后果。
• 電磁噪聲---------一種明顯不傳送信息的時變電磁現象，它可能與有用信號疊加或組合。電磁現象包括所有頻率范圍。
• 電磁環境---------存在于給定場所的所有電磁現象的總和。“給定場所”即“空間”，“所有電磁現象”包括了全部“時間”和全部“頻率”。
• 無用信號---------可能損害有用信號接收的信號。
• 干擾信號---------損害有用信號接收的信號。
• 抗擾度-----------裝置、設備或系統面臨電磁騷擾不降低運行性能的能力。
• 電磁敏感性----------electromagnetic susceptibility,簡稱EMS。在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設備或系統不能避免性能降低的能力。它與抗擾度反應的都是裝置、設備或系統的抗干擾能力，軍標稱敏感性，民用稱抗擾度。
• 時變量的電平---------用規定方式在規定時間間隔內求得的諸如功率或場參數等時變量的平均值或加權值。電平可以用對數（分貝）來表示。
• 騷擾限值（允許值）----------對應于規定測量方法的最大電磁騷擾允許電平。限定是人為制定的一個電平，在規定限制時一定需要規定測量方法。
• 干擾限值（允許值）------------電磁騷擾使裝置、設備或系統最大允許的性能降低。干擾限值是性能降低的指標，而不是電磁現象的指標。
• 電磁兼容電平-----------預期加在工作于指定條件的裝置、設備或系統上規定的最大電磁騷擾電平。實際上電磁兼容電平并非絕對最大值，而可能以小概率超出。
• 騷擾源的發射電平---------用規定的方法測得的由特定裝置、設備或系統發射的某給定電磁騷擾電平。“某給定電磁騷擾電平”指的是某種電磁現場的量，例如功率、電壓、場強、頻率。
• 騷擾源的發射限值----------規定電磁騷擾源的最大發射電平。它是人為規定的，而不是騷擾源本身的特性。
• 發射裕量---------裝置、設備或系統的電磁兼容電平與發射限值之間的差值。
• 抗擾度電平---------將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設備或系統而其仍能正常工作并保持所需性能等級時的最大騷擾電平。也就是說，超過此電平，該裝置、設備或系統就會出現性能降低。而敏感性電平，是指剛剛開始出現性能降低的電平。由此可見抗擾度電平和敏感性電平是同一個數值。
• 抗擾度限值---------規定的最小抗擾度電平。“限值”是人為規定的，而“電平”是裝置、設備或系統本身的特性。
• 抗擾度裕量---------裝置、設備或系統的抗擾度限值與電磁兼容電平之間的差值。
• 電磁兼容裕量--------裝置、設備或系統的抗擾度限值與騷擾源的發射限值之間的差值。
• 騷擾抑制----------削弱或消除電磁騷擾的措施。騷擾抑制是加于電磁發射器（源）上的措施。
• 干擾抑制-----------削弱或消除電磁干擾的措施。干擾抑制是加于敏感設備（被干擾對象）上的措施。
• 騷擾度---------在所關注的環境中與特定電磁現象相對應的騷擾電平范圍內所規定的量化強度，其作用是使構成電磁環境的現象量化。
• 電磁兼容位置---------由電磁特性劃分的位置或場所。
• 位置類別----------與使用的電氣和電子設備的類型和密度有關的（包括安裝條件和外部影響方面）具有共性的位置的集合。位置類別的劃分是以該位置的主要電磁特性為基礎的，而不以其地理或結構方面的特性為基礎的。

五、測量單位

• 功率：單位為瓦（W），即焦爾/秒。為了表示寬的量程范圍，常引用兩個相同量比值的常用對數，以“貝爾”為單位。對于功率則為：P貝爾=lgP2/P1
  為了方便，采用貝爾的1/10，即分貝為單位：PdB=10 lgP2/P1,它僅為兩個量的比值，是無量綱的。隨著dB表示式中參考量的單位不同，dB在形式上也可以帶有某種量綱。
• 電壓
• 電流
• 功率密度：有時用空間的功率密度S表示電磁場強度，尤其在微波波段，因為在微波波段測量功率比測量電壓容易，而且也具有實際意義。功率密度的基本單位為W/m2
• 磁場強度

六、電磁騷擾源

• 自然騷擾源
  
  包括來自銀河系、太陽系、大氣層、熱噪聲等。熱噪聲是指處于一定熱力學狀態下的導體中所出現的無規則電起伏，它是由導體中自由電子的無規則運動引起的。熱噪聲電壓的平均值為0，而其瞬時值理論上可達無窮大（只是概率為0）。所以熱噪聲的平均值和瞬時值
• 人為騷擾源
  
  包括工科醫（射頻）設備；高壓電力系統；電牽引系統；內燃機車電火系統；聲音和電視廣播接收機；家用電器、電動工具與電氣照明；信息技術設備；靜電放電；電力電子系統；核電磁脈沖；通信、廣播、定位等大功率無線電發射設備等等。

七、電磁騷擾的傳播

• 電磁噪聲的頻譜
• 騷擾源與接受器的耦合
• 傳導耦合（互傳導耦合、導線間的感性與容性耦合）
• 輻射耦合的近場與遠場
• 近場耦合，也稱為感應場耦合。即源與敏感設備之間的距離小于騷擾信號波長的1/6的情況。包括磁場耦合和電場耦合。
• 遠場耦合：在遠場區，電波傳播的特點是磁場和電場同時存在。而不象近場區，以磁場為主或以電場為主。

八、電磁兼容測試方法和儀器

    電磁兼容測試按其目地可分為診斷測試和達標測試。

    診斷測試的目地是調查產生電磁兼容問題的原因，確定產生噪聲和被干擾的具體部位，從而為采取抑制措施作準備。

    達標測試是跟據有關電磁兼容標準規定的方法對設備進行測試，評估其是否達到標準提出的要求。產品在進入市場前必須進行達標測試。

    電磁兼容達標測試包括電磁騷擾（EMI）發射測試和設備的抗擾度（EMS）測試。EMI測試是測量設備向外發射的騷擾量，EMS測試是給設備外加各種騷擾，測試設備的抗干擾能力。

1、電磁騷擾（EMI）發射測試，包括輻射發射（RE）和傳導發射（CE）。

  1．1輻射發射（RE）是測量受試設備（EUT）通過空間傳播的騷擾輻射場強，標準要求在開闊場地上進行。測試天線和受試設備（EUT）之間距離標準規定為3、10m或30m。測試天線接收到噪聲后由同軸電纜送至騷擾測量儀進行測量，測量頻率一般為30---1000MHZ。

*騷擾測量儀實際上是一臺外差式選頻電壓表。騷擾波形通常是由很多頻率組成的，騷擾測量儀可用來測量這些頻率的電壓幅值。騷擾信號的讀數等于正弦信號的有效值。由于很多騷擾都是脈沖性的，所以騷擾測量儀應該可以測量脈沖信號，這是與一般電壓表的不同之處。騷擾測量儀可以進行準峰值、峰值、平均值測量。騷擾測量儀目前市場上有兩種基本類型，一種是測量接收機類型，例如德國R/S的ESS、ESCS30。另一種是頻譜分析儀類型，例如美國HP8542E、HP8645A。

*天線用來接收騷擾電磁場，把場強變成電壓，騷擾測量儀測量的是轉變后的電壓值。

   1．2騷擾的傳導發射是受試設備（EUT）通過電源線或信號線向外發射的騷擾。按其性質可分為連續騷擾電壓測量、騷擾功率測量、斷續騷擾咯嚦聲測量、諧波電流測量、電壓波動和閃爍測量。

   *連續騷擾電壓測量，主要測量受試設備（EUT）沿著電源線向電網發射的騷擾電壓，測量頻率為0。15---30MHZ，一般在屏蔽室內進行。測量時需要在電網和EUT之間插入一個人工電源網絡（AMN）。AMN實際上是個雙向低通濾波器，其作用是隔離電網和EUT，使測到的電壓僅是EUT發射的，不會有電網的騷擾混入。另一作用是為測量提供一個穩定的阻抗，因為電網的阻抗是不確定的，阻抗不一樣EUT的騷擾電壓值是不同的。所以要規定一個通一的阻抗，通常為50歐姆。

   *連續騷擾功率測量，當測量頻率升高到30MHZ以上時，人工電源網絡（AMN）內的電感、電容器分布參數影響加大，使其不能起到良好的隔離和濾波作用；再則，這時高頻騷擾實際上是沿著電源線向外輻射，所以應采用功率吸收鉗進行測量。測量雖然在電源線上進行，但實際上是輻射測量。

   *斷續騷擾咯嚦聲測量，在自動程序控制的機械和其它電氣控制或操作的設備中，開關操作會產生斷續騷擾，它產生的危害不僅與幅度大小有關，還和它的持續時間、間隔時間、發生次數有關，這種斷續騷擾一般用喀嚦聲來描述。

   *諧波電流測量，主要測量EUT工作時注入到電網中的諧波。

   *電壓波動和閃爍測量，主要測量EUT引起的電網電壓的變化。電壓變化產生的干擾影響不僅僅取決于電壓變化的幅度，還取決于它發生的頻度。電壓波動反應了突然的較大的電壓變化程度，而閃爍則反應了一段時間內連續的電壓變化情況。

  2、設備的抗擾度測試，設備的抗擾度測試又稱為設備的敏感度測試（EMS），目地是測試設備承受各種電磁騷擾的能力。

    2．1輻射電磁場抗擾度實驗，該實驗可評估EUT對來自空間的輻射電磁場的抗擾度。

    2．2由射頻場感應的傳導騷擾抗擾度實驗，空間的射頻電磁場會在設備的連接電纜（電源線、信號線、控制線、地線）中感應出騷擾電壓或電流，作用到設備的敏感部分。該實驗用于測試設備對此類傳導騷擾的抗擾度。

    2．3靜電放電抗擾度實驗，該實驗可評估EUT在遭受靜電放電（ESD）時的抗擾度。靜電放電有兩種形式，接觸放電和空氣放電。

    2．4電快速瞬變脈沖群抗擾度實驗，評估EUT對來自操作瞬態過程（如斷開電感性負荷、繼電器接點彈調等）中所產生的瞬態脈沖群（EFT）的抗擾度。

    2．5浪涌（沖擊）抗擾度實驗，評估EUT對大能量的浪涌（沖擊）騷擾的抗擾度。

    2．6振鈴波浪涌抗擾度實驗，浪涌在低壓傳輸線上傳輸時會產生振蕩，本實驗評估EUT對這種振鈴波的抗擾度。

    2．7電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度實驗。

    2．8工頻磁場抗擾度實驗，測試EUT對工頻50HZ交流磁場的抗擾度，這對帶有CRT顯示器的設備尤為重要。實驗電流發生器給感應線圈提供工頻電流，感應線圈形成較均勻的磁場，把該磁場加于EUT上。

    2．9脈沖磁場抗擾度實驗，脈沖磁場由雷擊建筑物或電力網中故障暫態電流所引起。脈沖電流發生器感應線圈提供脈沖電流，在線圈內部產生脈沖磁場。

九、電磁兼容實驗場地

    電磁兼容的各個測試項目都要求有特定的測試場地。其中以輻射發射和輻射抗擾度測試對場地的要求最為嚴格。由于30---1000MHZ高頻電磁場的發射與接收完全是以空間直射波與地面反射波在接受點相互疊加的理論為基礎的。場地不理想，必然帶來較大的測試誤差。

    1、開闊實驗場：它是一個平坦的、空曠的、電導率均勻良好的、無任何反射物的橢圓形實驗場地。在眾多電磁兼容性標準中，對電子設備輻射感擾的測試及對開闊實驗場的校驗，均在3m法、10m法、30m法情況下進行。橢圓形開闊實驗場尺寸的大小與所要滿足的實驗有關。用于場強的試驗場，推薦用金屬材料建造。開闊實驗場宜選址電磁環境干凈、本底電平低的地方建造，以免周圍環境中的電磁干擾給EMC實驗帶來影響和危害。實驗場應設有轉臺及天線升降桿，便于全方位的輻射發射及天線升降測試。此外還應有單獨的接地系統和避雷系統。通常是單點接地。地線系統和避雷系統應是隔開的。

    理想的開闊實驗場是在自由空間內放置一個平直的、無限延伸的金屬導電平面形成的半自由空間。

    開闊實驗場地建成后，必需進行歸一化場地衰減的測試，并在以后的長期使用過程中還要進行定期檢測，確認含設備在內的場地高頻特性的適用性。

    測試歸一化場地衰減（NSA）的方法有兩種：一種是離散頻率法，即使用調諧偶極子天線，針對所需頻率調整其長度進行測量的方法。另一種是掃描頻率法，用寬帶天線進行掃頻測量。

    2、屏蔽室：為了使工作間內的電磁場不泄漏到外部或外部電磁場不透入到工作間內，此種專門設計的能對射頻電磁能量起衰減作用的封閉室稱為屏蔽室。屏蔽室是一個用金屬材料制成的大型六面體房間。

    按功能分為兩類：一類是有源屏蔽（也叫主動屏蔽）特點是場源和泄漏源在屏蔽室內。另一類是無源屏蔽（也叫被動屏蔽）特點是場源和泄漏源在屏蔽室外。

    屏蔽是利用屏蔽體阻止或減少電磁能量傳輸的一種措施。屏蔽體則是為阻止或減少電磁能量傳輸而對裝置進行封閉或遮蔽的一種阻擋層。屏蔽體的屏蔽性能以屏蔽效能來進行考量。

    從安全角度考慮，屏蔽室都應接地。

    3、電波暗室：又稱電波消聲室或電波無反射室。它有兩種結構形式：電磁屏蔽半波暗室和微波電波暗室。電磁屏蔽半波暗室主要模擬開闊實驗場，微波電波暗室模擬自由空間傳播環境，而且可以不帶屏蔽。

    4、橫電磁波室

十、國內外電磁兼容產品的認證

    產品質量認證是依據產品標準和相應技術要求，經認證機構確認并通過頒發認證證書和認證標志來證明某一產品符合相應標準和相應技術要求的活動。

    1、歐共體電磁兼容指令目的是：保證在歐共體內部建立一個無內部邊界的區域，在此區域內可以保證商品、人員、勞務以及資金自由流通；不致由于某些成員國對設備的騷擾電平及抗擾度電平做了特別規定而導致在成員國之間存在不相同的保護電平而造成歐共體內部的貿易壁壘；為了保護無線電通信器件、設備與系統、電信網絡以及電網系統免受電磁騷擾。

    *CE標記是歐共體為了協調各成員國對工業產品的不同安全規范，而決定以CE標記作為確認產品是否達到協調后的基本安全要求。如果產品符合有關指令的要求，即表示該產品可在歐共體范圍內流通。

   2、中國的電磁兼容產品認證是根據國家的有關法律、法規和規章進行的。

我國開展電磁兼容產品認證的必要性：

• EMC實驗的國際化
• 產品出口的迫切需要
• 保護我國市場
• 改善我國的電磁環境