电磁兼容基本名词

一、什么叫电磁兼容

国家标准GB/T4365—2003对电磁兼容（EMC）所下的定义为“设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。”

国家军用标准GJB72—1985《电磁干扰与电磁兼容性名词术语》的定义为“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自的功能的共存状态。即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射而导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其他设备（系统、分系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。”

在以上的各定义中，都涉及电磁环境这一概念。电磁环境是由空间、时间和频谱三个要素组成的。

综上所述，电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间和有限的频谱资源条件下，各种用电设备（分系统、系统；广义的还包括生物体）可以共存并不致引起降级的一门科学。

二、电磁兼容的研究领域

作为一门科学，电磁兼容涉及的问题可以归结为五大方面：

1.骚扰源特性的研究

骚扰源特性的研究包括电磁骚扰产生的机理，频域与时域的特性，表征其特性的主要参数，抑制其发射强度的方法等。

2.敏感设备的抗干扰性能

在电磁兼容领域中，被干扰的设备或可能受电磁骚扰影响的设备称为敏感设备，或者在系统分析中称为骚扰接收器。如何提高敏感设备的抗干扰性能，是电磁兼容领域中的研究问题之一。

3.电磁骚扰的传播特性

电磁骚扰的传播特性即研究电磁骚扰如何从骚扰源传播到敏感设备上去，包括辐射与传导两种传播形式。与一般研究有用信号的天线与电波传播相比，电磁兼容领域中传播特性研究的特点在于：源的非理想化（源的频域、时域特性的复杂性和源“天线”的几何参数的复杂性）及宽的频率范围。

4.电磁兼容测量

电磁兼容测量包括测量设备、测量方法、数据处理方法及测量结果的评价等。

5.系统内与系统间的电磁兼容性

要解决电磁兼容问题，分别研究源、传播及被干扰对象是不够的。在一个系统之内或系统之间，电磁兼容的问题往往很复杂。这就需要人们对系统内的或系统间的电磁兼容问题进行分析与预测。

三、相关重要标准

现已发布实施的电磁兼容国家标准有三类：字头为GB表示强制性标准，字头为GB/T表示推荐性标准，字头为GB/Z表示专业指导性标准。

表1 常见电磁兼容国家标准与IEC及欧美标准的对照表

电磁兼容标准要求的主要检测项目如下：

（1）电源端子及其他端子骚扰电压/电流。

（2）辐射骚扰场强及骚扰功率。

（3）静电放电抗扰度。

（4）射频电磁场抗扰度。

（5）电快速瞬变脉冲群抗扰度。

（6）浪涌（冲击）抗扰度。

（7）由射频场感应的传导抗扰度。

（8）磁场（含工频磁场和脉冲磁场）抗扰度。

（9）电源电压跌落、瞬时中断及电压变化抗扰度。

（10）谐波电流发射。

（11）电压闪烁和波动。

表2 五大类产品标准干扰测试项目表

表3 四类产品标准抗扰度测试项目表

四、电磁兼容基本名词

1.电磁发射（Electromagnetic Emission）

“从源向外发出电磁能的现象。”

2.性能降低（Degradation Of Performance）

“装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。”

3.电磁骚扰（Electromagnetic Disturbance）

“任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。”

4.电磁干扰（Electromagnetic Interference）

“电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。”

5.电磁噪声（Electromagnetic Noise）

“一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。”

6.电磁环境（Electromagnetic Environment）

“存在于给定场所的所有电磁现象的总和。”

“给定场所”即“空间”；“所有电磁现象”包括了全部“时间”与全部“频谱”。

7.无用信号（Unwanted Signal，Undesired Signal）

“可能损害有用信号接收的信号。”

8.干扰信号（Interfering Signal）

“损害有用信号接收的信号”。

9.对骚扰的抗扰度（Immunity To a Disturbance）

“装置、设备或系统面临电磁骚扰时降低运行性能的能力。”

10.电磁敏感性（Electromagnetic Susceptibility，EMS）

“在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。”

11.时变量的电平（Level of Time Varying Quantity）

“用规定方式在规定时间间隔内求得的诸如功率或场参数等时变量的平均值或加权值。”

12.骚扰限值（允许值）（Limit of Disturbance）

“对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平。”

13.干扰限值（允许值）（Limit of Interference）

“电磁骚扰使装置、设备或系统最大允许的性能降低。”

14.电磁兼容电平（Electromagnetic CompAtibility Level）

“预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最大电磁骚扰电平。”

15.骚扰源的发射电平（Emission Level of aDisturbance Source）

“用规定的方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平。”

16.来自骚扰源的发射限值（Emission Limit From a Disturb Source）

“规定电磁骚扰源的最大发射电平。”

17.发射裕量（Emission Margin）

“装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。”

18.抗扰度电平（Immunity Level）

“将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统，而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。”

19.抗扰度限值（Immunity Limit）

“规定的最小抗扰度电平。”

20.抗扰度裕量（Immunity Margin）

“装置、设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。”

21.电磁兼容裕量（Electromagnetic Compatibility Margin）

“装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值。”

22.骚扰抑制（Disturbance Suppression）

“削弱或消除电磁骚扰的措施。”

23.干扰抑制（Interference Suppression）

“削弱或消除电磁干扰的措施。”

几个术语之间的相互关系如图1所示。

五、电磁兼容测试中常用单位

1.功率

功率的基本单位为瓦（W），即焦耳/秒（J/s）。为了表示宽的量程范围，常常引用两个相同量比值的常用对数，以“贝尔”（B）为单位，其表示式为

但贝尔是个较大的值。为了使用方便，采用贝尔的1/10，即分贝（dB）为单位，即

式中，P2与P1应采用相同的单位。应该明确dB仅为两个量的比值，是无量纲的。随着dB表示式中的参考量的单位不同，dB在形式上也可带有某种量纲。例如，P1为1W，P2/P1是相对于1W的比值，即以1W为0dB。此时，是以带有功率量纲的dB表示P2，则

PdBW=10·lg(PW/1W)

若以1mW为0dB，则此时的P2也应以mW为单位，其表示式为

PdBm=10·lg(PmW/1mW)

dBmW通常省略为dBm，显然0dBm=-30dBW。

频谱分析仪常以分贝毫瓦（dBm）表示其输入电平。

2.电压

对于纯阻性负载

P=V2/R

式中：

P——功率，单位为W；

V——降在电阻R上的电压，单位为V；

R——电阻，单位为Ω。

若以分贝（dB）表示，上式可写为

式中，右端的第一项即为电压的分贝值。在电磁兼容领域中，电压常用μV为单位。

此时若V1=1μV，即dBμ以1μV为0dB（dBμV通常省略为dBμ）。

3.电流

常以dB为单位，即

IdBμA=20·lg(IμA/1μA)

式中：

IμA——以μA为单位的电流。

4.磁场强度与电场强度

HA/m=EV/m/ZΩ

HμA/m=EμV/m/ZΩ

5.功率密度与电场强度

有时用空间的功率密度S表示电磁场强度，尤其是在微波波段。因为在微波波段，测量功率比测量电压容易，而且也具有实际意义。功率密度的基本单位为W/m2。常用的单位为mW/cm2或W/cm2。

六、电磁兼容测试设备和场地初识

本节给出电磁兼容测试设备和场地的一些图片，让大家有个直观认识即可。

1.测量接收机

测量接收机是一台具有符合EMI测量特殊要求的频谱分析仪，适用于测量微弱的连续波信号和幅值很强的脉冲信号。

人工电源网络是电源端子传导骚扰电压测量的主要设备，又称线路阻抗稳定网络，其作用是能在射频范围内，在受试设备端子与参考地之间，或端子之间提供一稳定阻抗，同时将来自电源的无用信号与测量电路隔离开来，而仅将受试设备的干扰电压耦合到测量接收机的输入端。

电流探头是测量传导骚扰的一种特殊的测量设备，部分标准明确规定用电流探头测量传导骚扰。

4 .电压探头

接触式电压探头是由一个隔直流电容器C和一个电阻R串联组成的，非接触式容性电压探头由两个同轴电极、一个接地端、一个电缆夹具和一个跨阻放大器组成。

5 .天线

天线是指把高频电磁能量通过各种形状的金属导体向空间辐射出去的装置，反之，天线的逆向功能也可把空间的电磁能量转化成高频能量收集起来。

6. 电波暗室

电波暗室（Anecholc Chamber）是辐射骚扰场强和辐射抗扰度测量的场所，又称电波消声室，或电波无反射室，电波暗室有两种结构形式：电磁屏蔽半电波暗室和全电波暗室。