中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所 湖北宜昌 443003
摘要：简要介绍了电磁兼容的基本原理、电磁干扰的产生及基本抑制方法。
关键词：电磁兼容；电磁干扰；屏蔽；接地；滤波
1引言
随着电子技术、计算机技术及电力电子技术的广泛应用，各种电气、电子设备的电磁干扰问题越来越突出。电气、电子设备产生更多的电磁干扰信号，同时其遭受电磁干扰的几率也大大增加，因此，电磁兼容越来越重要，它已不局限于广播、通信领域及军事用途，而是扩展到工业、民用等各个领域。近些年，许多国家和国际性组织都积极开展关于电磁兼容的研究，均制定了一系列的标准和规范，对保证电气、电子设备系统的可靠性和人民的正常生活起到了重要作用。本文主要针对电磁兼容基本原理与技术，电磁干扰与抑制方法等做一介绍。
2 电磁干扰的传播途径
电磁干扰可以通过多种途径从干扰源耦合到敏感设备上。这些途径包括：公共导线（公用电源、公用连线等）；设备间电容；相邻导线的电感；通过空间辐射以及交变电磁场中的导线。
2.1传导耦合
传导耦合是指一个电路中的骚扰电压或骚扰电流通过公共电路（如共用的导线、元器件等）流通到另一个电路中的耦合方式。
传导耦合又分为电路性传导耦合、电容性耦合和电感性耦合。
（1）电路性传导耦合
电路传导耦合也称共阻抗耦合，当两个电路回路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路回路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路回路，这就是电路性传导耦合（共阻抗耦合）。
（2）电感性耦合
电感性耦合是由于干扰源的电流产生磁场，如果电流是时变的则产生的磁场也是时变的，变化的磁场在临近回路中引起变化的磁通，从而在该电路中产生感应电压。这种耦合是通过互感进行的，所以也称互感耦合，互感耦合的主要途径是通过导线间的耦合和变压器耦合。
（3）电容性耦合
电容性耦合是通过导线间的电容使某一电路对另一电路形成电力线交链。如图4所示：
为减小传导耦合的影响，应采取如下措施：①尽量减少与骚扰源回路的公共部分；②采取滤波措施。
2.2电场耦合
当骚扰源为高电压、小电流时。它对周围导体、电路的影响，主要表现为电磁耦合干扰。电场耦合是通过导体间的电容来实现的，也就是说，通过导体间的电容使一个电路的电场对另一个电路的电场形成交链，导体的电容与导体的形状及周围媒介的性质有关。
两个导体间的电容C可用下式表示：
式中，Q为一个导体上电量，V1和V2分别为两导体的电位，U=V1-V2为两导体的电位差。减小电场耦合的影响，应采取如下措施：①减小骚扰源；②降低骚扰电压的频率；③减小被干扰回路中源阻抗和负载阻抗的联值；④减小电路之间的耦合电容，可适当增大电路间的距离；⑤采取屏蔽措施。
2.3磁场耦合
典型的磁场耦合器件就是变压器。有用信号和骚扰信号可以从其一侧绕组传输到另一侧绕组。但一般的磁场耦合是指骚扰源产生的骚扰磁场与被干扰回路存在磁通交链，从而在被干扰回路中感应电动势。其大小与该磁通量对时间的变化率的负值成正比，即
骚扰源为低电压、大电流时，他对周围电路的影响，主要表现为磁场耦合干扰。
为减小磁场耦合，应采取如下措施：①降低骚扰源电流的频率；②减小回路间的互感；③减小被干扰回路的负载阻抗。其中，为减小互感，可减小回路面积；增大回路间的距离；避免回路面平行布置；采取屏蔽技术。
3 抑制干扰的方法
电磁兼容的技术关键在于有效的控制电磁干扰，只有掌握电磁干扰的的抑制方法，并在系统或设备的设计、生产技术过程中合理的应用，才能实现电磁兼容。抑制电磁干扰的方法很多，其中主要有：接地、屏蔽和滤波。虽然每一种方法在电路和系统设计中都有单独的作用，但也是相互关联的。因此，我们将讨论这三项技术。
3.1接地
（1）基本接地概念
接地，顾名思义，是指设备或系统与“大地”保持良好的电连接，建立低阻抗通路。
安全接地就是用低阻抗的导体将设备或系统的外壳连接到大地，以保证人身及设备的安全。
干扰控制接地是指给设备或系统内部各种电路的信号电压提供一个零电位的公共参考点或参考面。干扰控制接地一般有3种基本的接法：浮地、单点接地和多点接地，以及由单点接地和多点接地派生出来的混合接地。
3.1.1 浮地
浮地是将设备或电路单元与公共接地平面或可能引起回路电流的公共导线进行电隔离的方法。这种接地一般用于便携式设备，其抗干扰能力强，且可使不同电位的电路之间容易配合。缺点是设备不与大地相连，容易产生静电积累，当电荷积累到一定程度时，会在设备与大地之间产生强大放电电流的静电击穿现象，这就成为一种很强大的干扰源。为此，在采用浮地的设备与大地之间连接一个阻止很大的电阻，以消除静电积累的影响。
3.1.2 单点接地
单点接地是在设备或电路单元中，只有一个参考接地点，所有需要接地的点都必须通过地线连接到这一点上。单点接地的优点是简单。且不存在多点接地时形成的地回路干扰；但当系统工作频率很高，以致系统接地线长度与波长λ可比时，地线会成为天线，向外辐射电磁波，其接地效果变差，此时，不宜再用单点接地，而应当采取多点接地。
3.1.3 多点接地
多点接地是指设备或电路单元中各接地点都是直接连接到离其最近的接地平面，以使接地线的长度最短。
多点接地的优点是地线较短，因而适用于高频情况。但因多点接地便形成了各种地线回路，从而造成地回路干扰，这对较低频率的电路产生不良影响。另外，多点接地虽然形式上比较简单，但对接地的维护提出了很高的要求，因为任何接地点上的腐蚀、松动都会使接地呈现高阻抗，从而使接地效果变差。
3.2 屏蔽
屏蔽是利用屏蔽体阻断或减小电磁能量在空间传播的一种技术，是减少电磁发射和电磁骚扰防护的最重要的手段之一。
屏蔽有两个目的：一是限制内部产生的辐射超出某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域。
3.2.1屏蔽划分
屏蔽按照其机理可分为电场屏蔽（静电场屏蔽和交变电场屏蔽）、磁场屏蔽（恒定磁场屏蔽和交变磁场屏蔽）电磁场屏蔽（电场和磁场同时存在的高频辐射电磁场屏蔽）。按屏蔽体结构又可分为完整屏蔽、不完整屏蔽（存在孔、缝隙等）及编织带屏蔽（屏蔽线、同轴电缆等）。
3.2.2屏蔽效能
为了衡量屏蔽体的屏蔽效果，一般常引用屏蔽效能来表示。屏蔽效能是指未加屏蔽时某一点的场强与加屏蔽后同一点的场强之比，并以分贝表示，即对电场
对磁场
屏蔽效能越大，屏蔽效果越好。
3.3滤波
对于空间中传播的电磁骚扰，可以通过屏蔽技术加以抑制，而对于电路中传播的电磁骚扰，则需要采用滤波技术来加以抑制。滤波器的作用就是要限制接收装置的频率，使其在不影响接收有用信号的前提下抑制无用信号。
3.3.1滤波器种类
滤波器是由R、C、L构成的一种网络。按照滤波器的能量损耗特性，可分为反射式滤波器和吸收式滤波器；按照位置和作用可分为信号滤波、电源滤波。电磁干扰滤波。电源去耦滤波和谐波滤波等；按照是否包含有源器件可分为有源滤波和无源滤波；按照频率特性可分为高通、低通、带通、带阻滤波等。
3.3.2电源滤波器的安装
滤波器对电磁骚扰的抑制作用不仅取决于滤波器本身及工作条件，还与安装有关。
1.电源滤波器不能存在电磁耦合路径；
2.不能把输入端与输出端的线缆捆扎在一起；
3.接地线尽可能短；
4.输入线与输出线拉开距离，避免并行；
5.滤波器与设备外壳接地良好；
6.连接线宜用屏蔽双绞线。
4 结束语
本文主要介绍了电磁兼容中的一些基本原理及电磁干扰产生的基本条件，在这个基础上讲述了三种抑制电磁干扰的基本方法。由于消除电磁干扰的方法多种多样，需要我们在实际中综合考虑，选择最佳方案解决电磁干扰问题。
参考文献：
[1]梁振光，电磁兼容原理、技术及应用，机械工业出版社，2007
[2]刘鹏程 邱扬，电磁兼容原理及技术．高等教育出版社，1993
[3]高攸刚，电磁兼容总论．北京邮电大学出版社，2001
论文作者:石刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/24
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