摘要：随着通信、电子技术的快速发展，越来越多的电器及电子产品被广泛运用，导致了空间的电磁能量急剧增长，电磁环境也日趋复杂，因此，要保证电子电气设备在各种平台的复杂电磁环境中正常运行，减少相互间的干扰，是一个迫切需要解决的问题。电磁兼容性作为电子设备或系统的主要性能之一，是实现设备或系统功能、发挥产品或系统效能的重要保证，正受到越来越多的重视。对于产品定型前的电磁兼容测试不合格的问题，我们可以遵循正常的电磁兼容设计思路，按照电磁兼容设计的规范和方法，对产品存在的问题重新进行设计，从源头解决电磁兼容隐患，但是目前国内电子、电器产品普遍存在的情况是：产品已经定型，已经生产出来等着出货，对于这种问题，我们只能采取“出现什么问题，解决什么问题”的方法解决，以对产品最小的改动使其达到电磁兼容标准的要求。本文就电磁兼容测试中传导发射，辐射发射超标问题系统的分析和总结，可以很好的解决电磁兼容超标问题。
关键词：EMC检测领域；电磁干扰；机理；抑制
前言
电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行，并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，电磁兼容检测及整改是一项非常重要的工作。本文主要介绍了传导，辐射发射超标产生的原因及整改抑制措施，并通过一整改案例对整改措施进行了有效的验证。
1、电磁干扰的机理
当今，电磁兼容（EMC）技术已经成为世界工业技术的热点问题，也已成为在电气电子领域中越来越受到重视的学科。电磁兼容是电气、电子设备工程设计的重要指标，也是产品质量、可靠性的重要指标。随着电力电子技术日益向高频率、高速率、宽频带、高精度、高灵敏度、高集成化、大功率、小信号运用和复杂化、智能化方向发展，而其电气、电子产品的数量越来越多，越来越密集，特别是电子设备的发射功率越来越大，电气、电子设备及其构成的系统灵敏度越来越高，且接收微弱信号的能力越来越强；同时，电子设备频带也越来越宽，尺寸越来越小，相互影响也越来越大。因此，电磁干扰不再只是通过辐射，还需要考虑由感应、耦合、传导、静电、雷电等带来的电磁干扰[1]。
电磁兼容是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干扰的能力。其中电磁干扰分为空间的辐射干扰（RE）和电源线上的传导干扰（CE）。电磁干扰的形式有很多种，但形成电磁干扰一定要有以下三个基本要素，干扰源、传输途径及接收设备。
2、产品电磁兼容故障诊断方法
整改加固的前提是诊断定位，定位有两种手段：一种是直觉判断，需要完全依靠工程师积累的EMC经验来判断，另一种是比较测试，依靠测试仪器和EMC经验的结合来对问题进行详细的定位判断。在产品出现电磁兼容故障或者说电磁发射超标时,应排除外界因素的影响，首先将被测设备关电，确认背景噪声是否满足标准要求（标准要求背景噪声在限值线以下6dB）；其次确认测试布置是否满足标准要求。
2.1传导发射超标的整改方法
（1）检查受试设备有无使用电源滤波器或滤波电路；（2）若没有使用，可考虑增加滤波器或滤波器件；（3）若已采用，应考量其安装的相关问题，如安装位置是否合适，接地是否良好、电源线输入输出端是否有效隔离等；（4）若通过加大信号线缆和电源线缆的距离，可有效减小电源线上的传导发射，则将信号线与电源线物理隔离，或对信号线采取双绞或屏蔽措施，或加套磁环等措施[2]。（5）若上述原因均不能有效解决问题，则需要考虑滤波器的选型问题，或者通过调整滤波器的参数对滤波器进行优化，直至CE102项目满足标准要求。
2.2辐射发射超标的整改方法
对于辐射发射超标问题，其定位思路一般是先由系统级定位到具体的设备，然后由设备具体到线缆，若不是线缆问题才会考虑到是设备的缝隙问题。当然线缆和缝隙问题，在频段上也会有一些区分，如300MHz以下问题大多是由于线缆或屏蔽引起，300MHz以上则主要是通过壳体缝隙或者线缆接头缝隙引起。如果辐射超标频点比较明确，则可以直接定位辐射源，对辐射源进行屏蔽、滤波等方式的处理。图1给出了一般性的辐射发射超标时整机定位的详细流程。
对于结构屏蔽设备，孔缝处理不当会导致很大的辐射泄漏，严重的时候会彻底破坏结构的屏蔽效能。使用频谱仪和近场探头沿结构孔缝以及进出线缆接头处进行扫描，确定泄漏点；找到影响最大的泄漏孔缝或接头后，采用簧片或导电布等屏蔽材料进行处理，或者检查此处结构搭接是否有喷漆等不良因素。对屏蔽电缆接口，电缆屏蔽层要和电缆接头360度搭接；不经转接，直接出入屏蔽壳体的走线将破坏整个壳体的屏蔽[3]。
图1 辐射发射超标定位流程
3、典型产品案例分析
某机载设备由直流28V供电，加电后进入正常卫星导航状态。原始CE102、RE102测试超标，CE102测试数据在300kHz后大面积超过极限值的要求，RE102电场辐射发射在15MHz～30MHz频段处电场辐射发射电平较严重，并超过标准限值线。产品内部结构图如图2（a）所示。
对于RE102辐射超标，在15MHz～30MHz频段内噪声较强，首先怀疑是线缆辐射导致超标。对线缆分类进行排查，拔掉产品信号线缆，只接电源电缆，测试结果没有任何改善；在电源电缆上串上磁环后，测试结果有较大改善，由此判断是产品的电源线存在较大辐射。将产品外壳拆开后，发现电源滤波器的输入输出线均比较长，没有使用屏蔽线，并且存在将电源滤波器的输入输出线捆扎在一起的现象，分析可能是产品内部的干扰信号串扰至电源滤波器的输出线，并再耦合至产品外部电源线上，产品电源线的天线效应将线上的干扰信号辐射出来，形成电场辐射发射电平在15MHz～30MHz频段的宽带噪声，导致超标。故将滤波器的输入输出线分开，并将滤波器的输入线进行屏蔽后具体见图2（b），RE102、CE102所有的谐波、杂波发射均消失，整改后的测试结果如图3（a）、3（b）所示，效果非常明显，有效降低了产品的电场辐射发射电平及传导发射电平，满足了标准要求，证明了分析的正确性[4]。
图2 整改前后的内部实物图
图3 整改后测试数据
4、结论
本文主要是针对电子、电器产品在电磁兼容检测过程中出现的超标问题的整改建议，针对这类电磁兼容问题，我们只能采取“出现什么问题，解决什么问题”的问题解决办法，对产品以最小的改动使其达到电磁兼容的要求。文中介绍的电源线传导发射和辐射发射的整改方法可以很好的指导问题产品通过电磁兼容检验。但是要有效的实现产品的电磁兼容性，需要设计师在产品初期设计时就应以电磁兼容的理念来设计产品，将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性降到最低。
参考文献
[1]钱振宇、史建华，电气、电子产品的电磁兼容技术及设计实例[M]，北京：电子工业出版社，2008.
[2]WilliamsT.（英），电磁兼容设计与测试[M]，北京：电子工业出版社，2008.
[3]王守三，电磁兼容设计与测试实用技术[M]，北京：机械工业出版社，2013.
[4]周志敏、纪爱华，电磁兼容技术：屏蔽滤波接地浪涌工程应用[M]，北京：电子工业出版社，2007.
论文作者:刘珍珍1,朱琳2,沈嘉3,蔡益州4,龙玺5
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：电磁兼容论文; 产品论文; 滤波器论文; 屏蔽论文; 电磁论文; 线缆论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第5期论文;