电磁兼容与电磁干扰

电磁兼容与电磁干扰（精选12篇）

电磁兼容与电磁干扰 篇1

电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面, 成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术, 可以有效地节约能源。随着电子技术的迅速发展, 现代的电子设备已处于飞速发展的时期, 并且这个发展过程仍以日益增长的速度持续着。电子设备的广泛应用和发展, 必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。也就是说, 电子设备不可避免地在电磁环境中工作。因此, 必须解决电子设备在电磁环境中的适应能力。

1 电力电子技术的现状

现代电力电子技术的发展方向, 是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学, 向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于50年代末60年代初的硅整流器件, 其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代, 并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。由于电力电子变频技术的迅速发展, 使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美, 交流调速技术大量应用并占据主导地位。在未来的磁悬浮列车中, 电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外, 车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。另外, 电力系统在通向现代化的进程中, 电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说, 如果离开电力电子技术, 电力系统的现代化就是不可想象的。总之, 电力电子技术的应用范围已经十分广泛。

2 电子设备电磁干扰是怎么产生的

2.1 电子设备设计的原因

电子仪器向着“轻、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向发展。塑料机箱、塑料部件或面板广泛地应用于电子仪器上, 于是外界电磁波很容易穿透外壳或面板, 对仪器的正常工作产生有害的干扰, 而仪器所产生的电磁波, 也非常容易辐射到周围空间, 影响其它电子仪器的正常工作。为了使这种电子仪器能满足电磁兼容性要求。

2.2 二极管的反向恢复时间引起的干扰

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过, 在其受反偏电压而转向截止时, 由于PN结中有较多的载流子积累, 因而在载流子消失之前的一段时间里, 电流会反向流动, 致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化 (di/dt) 。开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波, 其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时, 这种谐波干扰将会很小。另外, 功率开关管在截止期间, 高频变压器绕组漏感引起的电流突变, 也会产生尖峰干扰。

2.3 交流输入回路产生的干扰

无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量, 通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量, 通过输入输出线传播时, 都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

3 电磁兼容性设计的内容

3.1 电子设备的接地

接地是电子设备的一个很重要问题。接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位, 保证电路系统能稳定地干作。另外, 机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放, 否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。对于电路的屏蔽体, 若选择合适的接地, 也可获得良好的屏蔽效果。保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时, 可避免电子设备的毁坏;当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时, 可避免操作人员的触电事故发生。

电路的接地方式基本上有三类, 即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中, 只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上, 以使接地引线的长度最短。接地平面, 可以是设备的底板, 也可以是贯通整个系统的地导线, 在比较大的系统中, 还可以是设备的结构框架等等。混合接地是将那些只需高频接地点, 利用旁路电容和接地平面连接起来。但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。

3.2 电子设备的屏蔽

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离, 以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲, 就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来, 防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来, 防止它们受到外界电磁场的影响。

功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗, 为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘, 这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容, 开关电源的底板是交流电源的地线, 因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰, 解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片, 并把屏蔽片接到直流地上, 割断了射频干扰向输入电网传播的途径。为了抑制开关电源产生的辐射, 电磁干扰对其他电子设备的影响, 可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩, 然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体, 就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。

3.3 利用滤波技术

滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。例如, 在电源输入端接上滤波器, 可以抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰, 也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。在滤波电路中, 还采用很多专用的滤波元件, 如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环, 它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器, 并正确地安装和使用滤波器, 是抗干扰技术的重要组成部分。滤波技术是一种抑制尖脉冲干扰的有效措施, 可以滤除多种原因产生的传导干扰。

电磁兼容的中心课题是研究控制和消除电磁干扰, 使电子设备或系统与其它设备联系在一起工作时, 不引起设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低。一个设计理想的电子设备或系统应该既不辐射任何不希望的能量, 又应该不受任何不希望有的能量的影响。但由于电子技术应用广泛, 而且各种干扰设备的辐射很复杂, 要完全消除电磁干扰是不可能的。但是, 根据电磁兼容性原理, 可以采取许多技术措施减小电磁干扰, 使电磁干扰控制到一定范围内, 从而保证系统或设备的兼容性。

参考文献

[1]陈睿琦, 康文, 齐欣.几种实用的抑制电磁干扰的方法[J].电子器件, 2004 (4) .

[2]夏咏梅, 郭会然.MIC电源电气管理系统抗干扰设计研究[J].车辆与动力技术, 2005 (3) .

[3]徐宏伟, 张树勇.电磁干扰容性解决方式的研究[J].飞机设计, 2006 (4) .

电磁兼容与电磁干扰 篇2

印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接，是目前电子器材用于各类电子设备和系统的主要装配方式。鉴于PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大，因此，PCB的设计除必须遵守一般原则之外，还应符合抗干扰设计与电磁兼容性的要求。

一． 电路板设计的一般原则 1．布局

首先应考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后，再确定元件的位置，一般来说，应把模拟信号、高速数字电路、噪声源(如继电器、大电流开关等)这三部分合理分开，使相互间的信号耦合为最小。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定元件的位置时要遵守以下原则： 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。

以每个功能电路的核心元件为中心进行布局。元器件应均匀、整齐紧凑地排列，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尺可能使元器件平行排列，以利于装焊及批量生产且美观。

位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3：2或4：3，其尺寸大于200x150mm时，应考虑电路板所受的机械强度。

尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。

某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

重量超过15g的元器件应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

2、布线

布线的原则如下：

输入、输出端用的导线应尽量避免相邻平行，最好加线间地线，以免发生反馈耦合。

导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定，当铜箔厚度为0.05mm、宽度为1～15mm时，通过2A的电流，温度不会高于3℃。因此，导线宽度为1.5mm便可满足要求。对于集成电路尤其是数字电路，通常选宽度为0.02～0.3mm的导线，当然，只要允许，还是尽可能用宽线，尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至5～8mm。

印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

二 电路板及电路抗干扰措施

印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，以下从四个方面讨论PCB抗干扰设计的措施。

1、电源线设计

根据印制线路板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。

2、地线设计 印刷电路板上，电源线和地线最重要。克服电磁干扰，最主要的手段就是接地。对于双面板，地线布置特别讲究，通过采用单点接地法，电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的，电源一个接点，地一个接点。印刷线路板上，要有多个返回地线，并都会聚到回电源的那个接点上，就是所谓单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分，是指布线分开，而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时，通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆，一端接地为好。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。地线设计的原则是：

数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开，分别与电源端地线相连，并尽可能加大线性电路的接地面积。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。

接地线应尽量加粗。若接地线很细，则接地电位随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线宽度应在2～3mm 以上。

正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。

将接地线构成闭环路。设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于：印制电路板上的很多集成电路元件，尤其遇到耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。

3、合理设置退耦电容

性能好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。去耦电容有两个作用：一方面旁路除掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uF，有5nH分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1uF、10uF电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方并一个1uF或10uF的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。每10片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选10uF。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酯电容。去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f计算，即10MHz取0.1uF。对微控制器构成的系统，取0.1～0.01uF之间都可以。退耦电容的一般配置原则是： 电源输入端跨接10～100uF的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01uF的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每4～8个芯片都应布置一个1～10uF的钽电容。

对于抗噪声能力弱、关断时电源变化大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。

电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。

4、特殊器件的处理

在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时，操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用RC电路来吸收放电电流。一般R取1～2KΩ，C取2.2～47uF。

CMOS的输入阻抗很高，易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源。

选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。为减小信号传输中的畸变，信号在印刷板上传输，其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。

注意印刷线板与元器件的高频特性。在高频情况下，印刷线路板上的引线、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电阻对高频信号产生的反射，会对引线的分布电容起作用，当引线长度大于噪声频率相应波长的1/20时，就产生天线效应，噪声通过引线向外发射。

三、电磁兼容性设计

对于微控制器时钟频率与总线周期特别快、含有大功率与大电流驱动电路以及含有微弱模拟信号电路与高精度A/D变换电路的系统，应特别注意抗电磁干扰。

1、印刷电路板设计中的电磁兼容性措施

数字地与模拟地分开，地线加宽，以解决公共阻抗耦合问题。

在布局时若高速、中速和低速混用时，注意不同的布局区域，且模拟电路和数字逻辑要分离。

布线时专用零伏线、电源线的走线宽度≥1mm，电源线和地线尽可能靠近，整块印刷板上的电源与地要呈“井”字形分布，以便使分布线电流达到均衡。

要为模拟电路专门提供一根零伏线。

为减少线间串扰，必要时可增加印刷线条间距，有意安插一些零伏线作为线间隔离。

印刷电路的插头也要多安排一些零伏线作为线间隔离。

特别注意电流流通中的导线环路尺寸。

如有可能在控制线的入口处加接RC去耦，以便消除传输中可能出现的干扰因素。

线宽不要突变，导线不要突然拐角(≥90度)。

在印刷线路板上使用逻辑电路时，凡能不用高速逻辑电路的就不用，并在电源与地之间加去耦电容。

可用串电阻的办法，降低控制电路上沿跳变速率；尽量为继电器等提供某种形式的阻尼；使用满足系统要求的最低频率时钟且时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件；石英晶体振荡器外壳要接地；用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短；I/O驱动电路尽量靠近印刷板边，让其尽快离开印刷板；对进入印刷板的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射；集成电路上该接电源的端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端印制板尽量使用45折线而不用90折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要距离远一些单面板和双面板用单点接电源和单点接地；时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件；模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟；对A／D类器件，数字部分与模拟部分不要交叉；时钟线垂直于I/O线比平行I/O线干扰小，时钟元件引脚远离I/O电缆；元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地；高速信号线要短要直；对噪声敏感的线不要与大电流、高速开关线平行；石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线弱信号电路、低频电路周围不要形成电流环路；任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小；每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作电路充放电储能电容，使用管状电容时，外壳要接地。

2、配套于印刷电路板的开关电源的电磁兼容性

电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线、中断线以及其它，一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路，即使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自源的干扰。

开关电源对电网传导的骚拢及开关电源的辐射骚扰的主要因素是非线性流和初级电路中功率晶体管外壳与散热器之间的耦合在电源输入端产生的传导共模噪声。抑制方法为：对开关电压波形进行“修整”：在晶体管与散热器之间加装屏蔽层的绝缘垫片，在市电输入电路中加接电源滤波器尽可能地减小环路面积在次线整流回路中使用软恢复二极管或在二极管上并联聚酯薄膜电容器；对晶体管开关波形进行“修整”。另外，由于二极管反向电流陡变及回路分布电感与二极管结电容等形成高频衰减振荡，而滤波电容的等效串联电感又削弱了滤波的作用，因此在输出改波中出现尖峰干扰，为此应加小电感和高频电容以减速小输出噪声。

3、传输线的电磁兼容性

传输电缆的形式较多，双绞丝在低于100KHz下使用非常有效，高频下因特性阻抗不均匀及由此造成的波形反射而受到限制；带屏蔽的双绞线，信号电流在两根内导线上流动，噪声电流在屏蔽层里流动，因此消除了公共阻抗的耦合，而任何干扰将同时感应到两根导线上，使噪声相消；非屏蔽双绞线抵御静电耦合的能力差些，但对防止磁场感应仍有很好作用，其屏蔽效果与单位长度的导线扭绞次数成正比同轴电缆有较均匀的特性阻抗和较低的损耗，从直流到甚高频都有较好特性。传输线最好的接线方式是信号与地线相间，稍次的方法是一根地、两根信号再一根地依次类推，或专用一块接地平板，将负载直接接地的方式是不合适的，这是因为两端接地的屏蔽层为磁感应的地环路电流提供了分流，使得磁场屏蔽性能下降。

至于电缆线的端接，在要求高的场合要为内导体提供360°的完整包裹，并用同轴接头来保证电场屏蔽的完整性。

4、静电的防护

特高压直流线路的电磁干扰的分析 篇3

【关键词】特高压直流线路；电磁干扰；电磁限值

【中图分类号】TM7；TM8

【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0033-02

一、引言

随着国内的特高压直流线路不断增加，这也必然会对如短波无线电测向、无线基站、地震台、调频广播台站等弱电系统造成较大的电磁干扰。然而与此同时，随着科技水平的逐步提高，特高压直流线路附近的弱电系统对电磁环境要求越来越高，本文基于这一背景研究了特高压直流线路的电磁干扰的内容，这一探讨分析对电力系统的电磁兼容的研究有一定的意义。

二、弱电系统的电磁干扰

1　电磁干扰内容

当前特高压直流线路的电磁干扰主要体现在：特高压直流线路产生的电容耦合，对架空光缆、市话电缆、电视同轴电缆、直埋通信用光缆等弱电线路的电磁干扰；特高压直流线路产生的感应电流与场强等对邻近的相关易燃弱电设备产生影响；特高压直流线路导线或金具电晕放电会出现电磁波的干扰，以及在外界电磁波激励下出现的电磁波干扰，都会对无线电台站产生无线电的干扰；特高压直流线路产生的直流磁场，还会对地震台站产生干扰。

2　无线电干扰

在特高压直流输电的电磁干扰中，给无线电干扰造成的影响是必须考虑的。特高压直流线路的无线电干扰场强，随着频率变大其衰减很快，研究表明一旦频率超过了10MHz，电磁干扰基本可以忽略。无线电干扰的横向衰减特性通常关于正极导线对称，国际无线电干扰特别委员会指出无线电干扰的横向分布需要在高出地面2m的位置才能确定，且确定位置与边导线的投影距离需要低于200m，大于这一距离则可忽略无线电干扰。故特高压直流线路导致的无线电干扰频率范围主要是指调频广播频段。

三、电磁干扰防护

1　限值防护

由于直流电场的方向不随时间的变化而变化，因此，除导线电压产生电场外，极导线附近与极导线同一极性的空间电荷也会产生电场，这两者的矢量叠加构成了直流输电线路的合成场。直流磁场是由直流线路上承载的电流产生。由于直流线路上的电流较为稳定，所以可以将直流线路产生的磁场看做静磁场。我国电力科学研究所基于上述原因对±800kV及以上电压的直流输电线路给出的电磁环境限值为：合成场强限值为30kV／m；离子流密度限值为100hA／m2；在正极性导线15m位置的五成全天候可听噪声限值为45-50dB（A）；无线电电磁干扰限值依据GBl5707　1995交流500kV输电线路无线电干扰限值确定。上述限值对于防止电磁干扰起到了量化参考作用，是防护电磁干扰的关键一部分。

2　弱电系统的输电线路电磁防护间距

由上述分析可知无线电电磁干扰限值依据GBl5707-1995交流500kV输电线路无线电干扰限值确定，下面给出500kV的相关防护距离作为标准。

（一）　调幅广播台站

根据工作任务的性质，调幅广播台站可分为调幅广播收音台和广播电视监测台，工作频率范围为526.5kHz～26.1MHz。国家标准GB7495-87《架空电力线路与调幅广播收音台的防护间距》对输电线路和各类台站之间的防护间距进行了严格规定，对于500kV防护见，表1。

（二）　短波无线电测向、收信台站

短波无线电测向、收信台的工作频率范围均为1.5MHz～30MHz。国家标准GBl3614-92《短波无线电测向台站电磁环境要求》和GBl3617-92《短波无线电收信台站电磁环境要求》分别对输电线路和相应的台站进行了严格规定，对于500kV防护见表2。表2　500kv架构输电线路和短波无线电测向、收信台防护距离（m）

（三）　中波航空无线电导航台

航空无线电导航台站包括中波导航台、超短波定向台、仪表着陆系统、全向信标台等7种台站，目前关注的是中波导航台。中波导航台工作频率为150kHz～350kHz，国家标准GB6364-86《航空无线电导航台站电磁环境要求》规定，以中波导航台天线为中心，半径500m以内不得有110kV及以上电压等级的架空输电线路。

（四）　对海中远程无线电导航台

对海中远程无线电导航台根据工作频率分为长波远程无线电导航台和中波中程无线电导航台。根据国家标准GBl3613-92《对海中远程无线电导航台站电磁环境要求》，长波远程无线电导航台工作的颇率为100kHz，要求以导航发射天线为中心，半径500m以内不得有架空金属线路；中波中程无线电导航台工作频率范围为1.65～1.95MHz，以导航发射天线为中心，半径400m以内不得有110kV及以上电压等级的架空输电线路。

（五）　对空情报雷达站对空情报雷达站工作频率一般在甚高频频段及以上，国家标准GBl3618-92《对空情报雷达站电磁环境防护要求》对工作频率为80～3000MHz频段内的对空情报雷达站和输电线路之间的防护间距做出了规定，对于500kV防护见表3。

3　电磁干扰影响的防护措施

以下具体分析相关特高压直流输电工程电磁干扰的防护措施。

（一）　通信线路方面

通信线路为实现电磁干扰的有效防护，可采取改道或迁移的形式，远离强电线路（或维持在一定的间距范围内）：表4具体给出了直埋与管道电缆线路和电力线交叉跨越与平行情况下的最小距离的防护参考。此外，电缆选择塑料保护加双层聚乙烯防护层的规格，能起到一定的电磁屏蔽作用。

表4地下电缆和电力线在平行或交越时最小距离参考值

（二）　架空通信电缆

与架空通信电缆相关的防护措施包括：架设多条电缆的钢绞线第一、二道间距离小于40cm的需设计安全保护，大于40cm的则采取上做下不做的方式实现干扰防护；电缆屏蔽层连接良好的基础上还应可靠的接地；架空通信线路吊线和分线、交接应设计好接地；在通信线路是发现危险的感应纵电动势情况下，可在通信线路上设计放电管实现保护（放电管设计在通信线和大地问）；

（三）　应用良导体的架空地线在设计的电线路杆上防雷架空地线应用良导体（常见的如钢芯铝绞线）地线，这是防护电磁干扰的重要设计，实践表明架空地线对电磁干扰具有很好的屏蔽作用。架空地线的屏蔽效果做到以下几点能效果更好：地线的电阻和地线接地电阻越小，以及架空地线的设计位置和导线距离越近。

四、小结

本文基于特高压直流线路的电磁干扰的内容，在实际的特高压直流线路电磁干扰中还应分析架设区域地理情况，更多处理好所处的环境特点才能更有效的解决好这一关键问题。

参考文献

[1]　黎小林，张波，王琦，何金良.特高压直流线路的场分布影响因素分析[J].高压电器，2006，（06）

微波站电磁环境测试与干扰计算 篇4

一、微波站电磁环境测试

1.1 测试的目的

对微波站进行实地测试，并对测试数据做进一步的计算会使我们得到直观、可靠的分析结果。测试的目的就是要确定预选的站址是否符合国家标准的要求，保证微波站的可靠通信，并在发现干扰时寻求抗干扰措施。最后，为频率的指配提出科学、合理的建议。

1.2 测试系统的组成

微波站电磁环境测试系统主要由高性能频谱分析仪和各种测试天线组成。如果有相应的控制软件，还可以组成自动测试系统。自动测试系统可以在极少人工干预的情况下完成电磁环境测试任务。它的硬件部分主要由各种标准测试天线、低噪声放大器、频谱分析仪、微型旋转电机、控制器、笔记本电脑等组成；软件部分主要由控制和干扰计算软件组成。人工测试系统不含微型旋转电机和控制器，计算软件与自动测试系统是通用的。相应的配套设备还应有射频限幅器、衰减器、罗盘、GPS定位仪、经纬仪、天线三角架、低损耗馈线、及直流电源等。

常用微波测试天线有对数周期天线、标准增益喇叭天线、双脊波导喇叭天线、抛物面天线等。对于微波测试，在2GHz以下的低频段常选用200～1000MHz和1000～2000MHz两种频段的对数周期天线，增益范围约5～12dB；喇叭天线携带方便、方向性较强，增益一般在18dB左右；抛物面测试天线方向性强、增益高，常用的有直径1m、0.8m和0.6m，频段范围在700MHz～20GHz之间。

常用的中、短波和超短波测试天线有有源单极电场天线，频段范围30Hz～50MHz；对称偶极子天线，频段范围30～1000MHz；双锥天线，频段范围30～300MHz；对数周期天线，频段范围30～1000MHz。

放大器应选用高增益低噪声放大器，我们常用的低噪声放大器有进口微波低噪声放大器，带宽1～26.5GHz，典型增益30dB，噪声系数7～12dB；国产微波低噪声放大器，带宽1GHz，增益大于55dB，噪声系数≤2.5dB。

1.3 测试内容

测试内容是根据国标GB13616-92《微波站电磁环境保护要求》按照微波收信机的射频频段、中频频段和基带频段对来自卫星通信系统的干扰，工业、科学和医疗射频设备的干扰，以及微波、雷达、广播、电视和其它无线电发射机的同频、带外和杂散干扰进行相应的测试。

1.4 测试方法

选择合适的高度将测试天线尽量架设在靠近待测站址的位置，测量测试地点的环境温度、地理位置、海拔高度并做记录。按照预定的测试方案连接好测试系统，了解测试场地附近是否有强干扰源（如雷达、广播、通信发射机等）。如果无法事先了解，应将前置放大器与测试接收机断开，加入衰减器并将输入衰减置于自动或最大档，确认有无强干扰源，再根据实际情况进行具体测量。测试系统加电、预热，并且正常工作后，正确预置测试频段，将天线仰角置于水平位置，由正北开始，根据频谱仪的扫描速度缓慢转动天线360°，搜索各方位干扰信号。发现干扰信号后，在干扰较强的方位附近反复转动天线，改变俯仰角和方位角，寻找干扰信号最大值，记录干扰信号频率、幅度、极化、方位角、俯仰角等参数。测试时要注意随时保持测试系统工作在线性状态，防止测试接收机过载，还要注意测试地点的温度是否符合测试设备对环境温度的要求。

二、微波站干扰允许值

来自其它地面微波通信系统、雷达系统、广播和电视系统的干扰（一个干扰源或两个以上干扰源同时存在时）对于数字微波系统2500km假设参考数字通道64kbps输出端的干扰允许值均应符合下述要求:

(1) 任意月份0.02-0.04%以上时间内，任意1分钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过10-6。

(2) 任意月份0.0027-0.0054%以上时间内，任意1秒钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过10-3。

(3) 任意月份由于射频干扰功率引起的误码秒累积时间应不大于0.016-0.032%。

三、微波站干扰容限的计算

干扰计算首先要计算微波收信机的干扰容限，即计算微波收信机输入端的干扰信号允许值。然后，计算微波收信机输入端的实际干扰信号电平，与干扰容限相比较后，就可以对干扰程度作出定量的分析了。

国标GB13616-92《微波站电磁环境保护要求》中规定的模拟微波接力系统和数字微波接力系统对于来自卫星通信系统，或其他地面微波通信系统、雷达系统、广播和电视系统的干扰允许值是对2500Km假设参考电路（或数字通道）而言，实际电路并不一定能与假设参考电路（或数字通道）相一致，存在一个如何将干扰允许值的指标分配到实际电路的问题。

对于实际数字微波接力通信系统干扰指标的分配，则不论传输电路类别，也不论传输电路的长短，误码指标只分配时间百分比，不分误码门限。下表给出了来自卫星通信系统的干扰允许值。

国标中对于数字微波通信系统的干扰允许值是根据"假设参考数字通道性能指标的恶化量，不应超过其总指标所述时间率的15～20%，其中来自卫星系统干扰引起的恶化量应不超过10%；来自其他地面微波、雷达、广播、散射干扰引起的总恶化量应不超过5～10%。"而提出的。因此，在考虑实际电路干扰允许值时，应按上述内容来处理。

由系统误码率指标导出信噪比理论值，最后得出信号干扰比允许值，这种方法用于对数字微波接力通信系统的计算。信号干扰比是指收信机输入端信号载波功率与干扰功率之比。

1、误码率计算公式

对于BPSK, QPSK等调制信号：

式中：Eb/No-归一化信噪比；

erfc (x) -补余误差函数。

2、信噪比理论值的求解

对于不同的调制解调方式，误码率与相应的Eb/No有不同的关系，或者说在相同误码率情况下，不同调制方式微波收信机的归一化信噪比是不同的。根据所述误码率计算公式即可求出Eb No或C/N值。

在进行系统性能比较和计算时使用单位比特能量与噪声功率谱密度之比Eb/No比较方便, 但实际测量和干扰计算时, 使用C/N则更为方便。C/N是规定在等于码元速率fB的双边奈奎斯特带宽内, 平均载波功率与平均噪声功率之比。Eb/No和C/N有如下关系:

(3) 门限信噪比的求解

在调制方式确定的情况下，理想数字微波传输系统的误码率由收信机输入端的理论信噪比C/N值唯一确定。要达到规定时间百分比内的误码指标，必须保证一定的信噪比，信噪比越高，误码率越低。实际的传输电路在传输设备和传输电路上都存在各种恶化和干扰，需要比C/N更大的信噪比值来保证传输电路的正常工作。因此，实际的门限信噪比值，还需要考虑由设备不完善引起的恶化（这种恶化和信号强度有关，可以等效为信号电平的降低）；系统内部干扰引起的恶化和系统外部干扰引起的恶化（这种恶化和信号强度无关，干扰的影响可按噪声功率相加的方法计算）。

因此，对于同波道干扰，即干扰源的载波频率与有用信号载波频率相同时，实际门限信噪比可通过下式计算：

式中： (C/N) th-对应于某一误码率（如10-3或10-6）的门限信噪比值，dB;

δ1-设备恶化量（设备厂家给出），dB

δ2-系统内部干扰的恶化量，dB

δ3-系统外部干扰的恶化量，dB

对于SDH微波传输系统，在计算信噪比理论值时应考虑3dB的编码增益。

四、结束语

微波站的电磁环境测试和干扰分析是微波通信系统建设前的一项非常重要的工作。认真做好这项工作, 对于我们提高无线电频谱资源的有效利用率, 加强通信质量具有重要意义。这项工作的开展，有效地避免了微波通信系统建成后可能遇到的干扰，相应地提高了待建系统的通信质量，降低了建设成本。

摘要：微波站的电磁环境测试和干扰分析是微波通信系统建设前的一项非常重要的工作。本文遵照国标要求, 对所需参数和测量方法进行了阐述, 为微波站建站选址工作提供参考。

关键词：微波站,电磁环境,干扰

参考文献

[1]GB13616-92《微波站电磁环境保护要求》

[2]GB/T13619-92《微波接力通信系统干扰计算方法》

[3]《电波传播工程计算》肖景明王元坤著

电源电磁干扰分析及其抑制 篇5

摘要：在介绍反激式开关电源及其性能的基础上，讨论了该电源中的网侧谐波及抑制，开关缓冲、光电隔离等问题。

关键词：噪声;高次谐波;电磁干扰

引言

功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(EMI)的主要原因。开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量，另一方面也导致了更为严重的EMI问题。如何减小产品的EMI，使其顺利通过FCC或IEC1000等EMC标准论证测试，已成为目前急须解决的问题。

图1

1 EMI分析

具体电路如图1所示。

输入为交流220V，经功率二极管整流桥变为直流作为反激变换器的输入，输出为三组直流：+5V，15V，12V，另外有一辅助电源5V，(本网网收集整理)用来给光耦PC817供电。控制电路用反馈控制，选用TOPSwicth系列的TOP223Y芯片。

开关电源工作时，其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的，因此，开关电源本身是一个噪声发生源。开关电源的干扰按噪声源种类分为尖峰干扰和谐波干扰两种。使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源，或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

本电路中，交流输入电压Ui经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压，经电容C12平滑后变为直流，但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。如图2所示。

由图2中电流波形可知，电流中含有高次谐波。大量电流谐波分量流入电网，造成对电网的谐波污染。另外，由于电流是脉冲波，使电源输入功率因数降低。

2 EMI的抑制

2.1 高次谐波的抑制

在电路中采用共模扼流圈L11来抑制高次谐波。

对开关电源二根进线而言，存在共模干扰和差模干扰，如图3(a)及图3(b)所示。

在差模干扰信号作用下，干扰源产生的电流i，在磁芯中产生方向相反的磁通Φ，磁芯中等于没有磁通，线圈电感几乎为零。因此不能抑制差模干扰信号。

在共模干扰信号作用下，两线圈产生的磁通方向相同，有相互加强的作用，每一线圈电感值为单独存在时的两倍。因此，这种接法的电磁线圈对共模干扰有很强的抑制作用。

电路中在电网与整流桥之间插入一共模扼流圈，该扼流圈对电网频率的差模网侧电流呈现极低的阻抗，因而对电网的压降极低;而对电源产生的高频共模噪声，等效阻抗较高，因而可以得到希望的插入损耗。

2.2 扼流圈L11与C11组成低通滤波器

扼流圈L11的等效电感为L，以电源端作为输入，电网方向作为输出，则电路图如图4所示。

其传递函数幅值为

相位为

如图5所示。由此可见，以上LC网络组成的低通滤波器，可滤除ω0=1/

LC11以上的高次谐波。

2.3 共模和差模滤波器方案

本电路主要的EMI问题是电源噪声传入电网，将原来的共模扼流圈L11与电容C11及C12组成的滤波电路变为如图6所示电路。L1，L2，C1可除去差模干扰，L3，C2，C3可除去共模干扰。L1，L2为不易磁饱和的材料;C1可选陶瓷电容;L3为共模扼流圈;选定C=C2=C3及截止频率fo，则可根据L3=1/〔(2πfo)2C〕计算L3;选定C1及截止频率fo，可根据L1=L2=1/〔2(2πfo)2C1〕计算L1及L2。

2.4 缓冲电路

由于开关的快速通断，开关电流、电压波形为脉冲形式，产生噪声污染，增大了电源输出纹波，影响了电源的性能。

在电路中，输入为交流220V，经整流后电容上的电压约为交流有效值的1.2～1.4倍，即最大时为Ucm=220×1.4=308V。另外，变压器副边折合到原边的电压Up=Un×88/9，Un取副边第一绕组的电压，一般为9V左右，使稳压输出为5V。则Up=88V。因此，开关关断时所要承受的总电压Ut=Ucm+Up=308+88=396V。可见有必要对开关进行过压保护。电路选用的TOPSwitch开关芯片，其内部有过压保护和缓冲电路。为保险起见，还增加了外部的.缓冲电路，由R和C组成。

未加入缓冲电路和加入缓冲电路之后开关管电压ut和管电流ic及关断功耗pt的波形如图7(a)及图7(b)所示。加RC缓冲电路后，开关电压上升速率变慢，噪声减弱，抑制了EMI，并且开关功耗变小，使管子不致因过流过热而损坏。缓冲电路中的R在开关开通，电容C放电时起限流作用，避免对开关管的冲击。

对于开关开通时的电流冲击，由于有变压器原边线圈Np的限流，在电路中没加限流电感。

2.5 光电隔离

Flyback电路中使用PC817光耦对主电路和控制电路进行隔离。电源电路中，开关的控制非常重要，精度、稳定性要求高，且控制电路对噪声敏感，一旦有噪声，控制电路中的控制信号就会紊乱，严重影响电源的工作和性能。因此，用PC817将电源中的两部分进行隔离，这样便防止了噪声通过传导的途径传入到控制电路中。

3 结语

电磁兼容与电磁干扰 篇6

【关键词】电磁波；计量信号；抗干扰措施

工业现场各种设备的运行使得电磁干扰严重，工控机在这样的环境里面临着巨大考验。工作中我发现，有些站上微机柜和变频柜是相邻安放的，虽然采取了很多抗干扰措施，有一定成效，但干扰问题仍然没有得到完全有效的控制，有一部分站的脉冲量信号还是因受到干扰致使计量出现不准确，需要经常维护。例如有些站在布线时常常会把动力线和信号线放在一起，甚至用同一电缆，这样做会影响信号计量的准确性，一开始有屏蔽层，可能问题不大，但时间久了，有些出现破皮或者绝缘性下降信号干扰情况就会凸现出来了。如在对计量信号的干扰上，主要干扰的部分就是集中在元器件的连接部分，在一般情况下对计量信号的产生干扰的是电力传输电缆。因此在对计量信号器进行安装的时候一定要考虑其安装距离，一般情况下离电缆最近的距离是5米以上。

1.干扰性电磁波有几种类型以及产生和表现

1.1干扰性电磁波的类型有哪些

一般情况下对电磁波的划分按七种类型进行划分，即按照电磁波的发生源头进行划分、按照传播的路径划分、按照工作的原理进行划分、按照发生的频率进行划分、按照不同电源进行划分。对影响电磁干扰类别的人为因素进行分析，主要有

1.2电磁干扰因何产生

电磁干扰是来自外部的噪声和没有利用价值的信号在其接收过程中所造成的，通常是通过两种方式进行传播即以电路的方式传播和借助场这两种方式。对计量信号进行干扰的来源主要有两种：电磁干扰来源主要有两方面：

1.2.1变频器频器变频器在启动时或者停止时产生辐射电场对其的干扰。非线性负载主要是说的整流桥对整个电网来说的，谐波一般会在工作中产生，谐波会对整个电网其他的设备、以及电气设备产生干扰。另外，变频器的逆变器大多采用脉冲宽度调制技术，当其处在一个高速运转的切换情况下，大量具有耦合性的噪声就会产生。因此，对系统内其它的电子、电气设备造成干扰的是变频器。1.2.2来自动力线电磁波对信号线的干扰。原本动力线和信号线是分开的，且都有屏蔽，本不应有明显干扰，而由于有部分站在仪表电缆布线时因各种原因没能将动力电缆与仪表电缆分开敷设，而是敷设在一起，有的甚至用同一电缆，时间久了，有些电缆出现破皮或者绝缘性下降信号干扰情况就会凸显出来了，如二矿213注入站，220V交流电窜入信号线，结果把表给烧了。

1.3电磁干扰的表现

它会干扰脉冲信号的计量，一些感应产生的电压会被误计量为有效脉冲信号，导致计量不准确。变频器的干扰问题主要体现在对计量信号的采集方面，主要体现在：电机在运行过程中可能突然停机导致计量信号采集的缺失；电机运行时快时慢，运行速度不稳定可能导致计量信号采集的数据不准确等等问题。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致，主要分电磁辐射、感应耦合。具体为：对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。下面分别加以分析。

1.3.1对电磁辐射进行分析。电磁辐射是指带静电荷的粒子在被加速时所产生的辐射，按照电磁波的频率进行分类，以低频率和高频率进行划分可分为无线电波、红外线、可见光、紫外线以及微波，人眼可以看到的电磁辐射，其波长在380纳米到780纳米之间，因此电磁对人体的辐射无处不在，因此电磁波的辐射对人体造成的伤害是很严重的。并且人为造成的辐射包括所有的电气设备，因此要想减少辐射，必须对电器进行良好的选择。1.3.2对感应耦合进行分析。对感应耦合进行的分析，感应耦合是指，电力线路以及通信线路之间的耦合有电磁感应。电磁耦合是指电力线路中流过电流的时候交变磁场会产生，并且在该磁场的附近的电话线路会出现一个电动势，两者之间的耦合强度和两个线路之间的电阻大小有关。要是将土地作为返回的导线来说，电阻会随着不平衡残余电流环路面积的增加而不断增加。并且还随着谐波的增高而不断增高。

2.哪些方法可以预防电磁干扰

对于工业系统形成的电磁干扰主要有三个方面，第一个是空间场对电磁的干扰，它一般是通过电磁波辐射进入系统，第二个就是电源的干扰，对系统进行直接的侵害，第三个就是信号干扰通道，通过对主机进行相连且前后通道可以进入系统。为了确保仪器自身的准确可靠以及稳定的运行，必须对单片机应用系统采取相对完善的措施。

2.1尽量加大于干扰源的距离

电缆进入采集器之前的信号线是没有屏蔽层的，抗干扰能力较为薄弱，而且工作中我们发现，往往变频柜和微机柜相邻放置的站出现明显告饶的情况比较严重，根据干扰的强弱与距离成反比的这个特性，把干扰源远离计量信号采集器应该可以大幅减小变频器对计量信号的影响。

2.2选用频率不高的微控制器

选用频率相对较低的微型控制器可以有效的提高系统抵抗干扰的能力以及对噪音的有效降低。据统计具有同样频率的方波和正弦波，其中高频波的成分较多是方波，虽然方波的高频率波的成分要比基波的小，但是实践证明，频率越高在进行发射的时候产生噪音的几率就会增大，而微波控制器在产生高频噪音的几率要大于时钟频率，因此要选择好频率较低的控制器

2.3选择和敷设好电缆从过程中进行滤波

选择和敷设好电缆过程中要做好工作，一般来说在对电压电力的电缆进行敷设的时候应该在电压配电装置器的电压应该在110千伏以上，并且在第二次回路是晶体管的保护设备时，就应该采取以下措施来降低干扰，一般对控制电缆的时候可以选用金属屏蔽。一般会采取这三种方法进行防干扰，第一和高压电力电缆并行的进行敷设，要尽最大努力进行远离。第二点，在对配电设备进行装置的时候尽量避免底面式无屏蔽槽沟的设置。第三点就是，在配电装置内电缆沟路路径的选择上，在没有特殊要求的情况下，宜距离耦合电器、避雷针距离应该设远些，在必要的情况下，可以沿着控制电缆并行敷设专有的屏蔽线。并且应该注意电缆上应该设置标志牌，标志牌上应该详细的表明线路的编号。要是，没有编号就应该对电缆的型号规格以及起止地点进行标明，并联使用的电缆应该注意有序排列，并且还要保证标志牌的字迹应该清楚，且标志牌防腐蚀性要高。这样才能对敷设好电缆进行良好的保护。以防治电磁干扰。

3.结束语

如果采取以上改进措施，应该可以大幅降低现场干扰对计量信号采集的影响，加上之前的一些应该抗干扰手段，系统运行将更加可靠。通过分析电磁波对计量信号干扰问题，提出了我对解决这些实际问题的方法。电磁干扰是一个并不简单的问题，因此在对抗干擾进行设计的时候单方面的考虑问题是不正确的，一定要坚持“因地制宜”的设计原则，在平时工作中一定要做到具体问题具体分析，这样才能促使计量信号更加准确，也才能更好的保证控制系统的平稳运行。

参考文献

电磁兼容与电磁干扰 篇7

关键词：通信台站,电子设备干扰源,有效抑制,接地,滤波

随着短波通信的不断发展, 各种集成电子通信设备已广泛应用于各大通信台站, 通信台站电子设备密集, 必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。也就是说, 这些电子设备不可避免地在电磁环境中工作。因此, 怎样解决好电子设备在电磁环境中的适应能力即电磁兼容性已经成为通信台站不可忽视的问题。

1 电磁干扰源的种类

对于通信台站来说, 由于电子设备相对集中, 特别是无线电发射机功率电平对周围无线电电子设备的影响, 以及各种通信装备的综合运用, 形成的各种形式的电磁干扰是影响电子通信设备电磁兼容性的主要因素。

对于短波通信台站来说, 干扰源主要来自于以下几个方面:

1.1 设备内部干扰和外部干扰

内部干扰是指各种通信电子设备本身内部各元部件之间的相互干扰, 包括以下几种。

1) 设备工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰; (与工作频率有关) ;2) 信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合, 或导线之间的互感造成的干扰;3) 设备或系统内部某些元件发热, 影响元件本身或其它元件的稳定性造成的干扰;4) 大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。

外部干扰是指通信电子设备或系统以外的因素对通信线路、设备或系统的干扰, 包括以下几种。

1) 外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统;2) 外部大功率的设备在空间产生很强的磁场, 通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统;3) 空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰;4) 工作环境温度不稳定, 引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰;5) 由雷击或电磁脉冲所产生的干扰。

1.2 发射机同频干扰及大功率发送设备发射的信号及高次谐波辐射产生的干扰

例如无线电通信设备, 发射的信号及其谐波通过接收天线接收的干扰, 以及通过电源线、电话线等媒介, 经复式辐射进入接收机的干扰。

1.3 接收设备的泄漏

例如接收机本机振荡器产生的泄漏, 这种泄漏也相当于小型干扰发射电台。

2 抑制电磁干扰的基本原理

常用的方法是屏蔽、接地和滤波。屏蔽技术在设备生产中已做了相关处理, 这里主要介绍接地与滤波。

2.1 接地

接地对于设备比较集中的固定台站来说是一个很重要问题。接地目的有三个:1) 接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位, 保证电路系统能稳定地干作。2) 防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放, 否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外, 对于电路的屏蔽体, 若选择合适的接地, 也可获得良好的屏蔽效果。3) 保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时, 可避免电子设备的毁坏;当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时, 可避免操作人员的触电事故发生。因此, 接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面, 是电路或系统的基准电位, 但不一定为大地电位。每当台站天线周围的金属导体遭受直接雷击时, 产生雷电场在台站天线到设备间的同轴电缆上产生大小不同的一系列感应电流, 对台站天线输出部分造成损坏。所以在台站天线输出端必须加装同轴电缆避雷器, 同时将避雷器接地线与接地汇流排牢固连接, 为了收到预期效果, 接地实施中应遵循以下原则:

1) 根据不同的干扰源采用不同的接地技术, 不能认为只要电路系统有一点接地可以消除一切干扰。2) 接地点的选择要恰当, 要避免因选择不当而引入新的干扰。3) 选择接地点时应尽量照顾屏蔽效果的兼容性, 也就是通过接地的屏蔽技术消除几种干扰目的。

电路的接地方式基本上有三类, 即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中, 只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上, 以使接地引线的长度最短。接地平面, 可以是设备的底板, 也可以是贯通整个系统的地导线, 在比较大的系统中, 还可以是设备的结构框架等等。混合接地是将那些只需高频接地点, 利用旁路电容和接地平面连接起来。但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。对于工作频率较高的高频电路 (信号频率为10MHz以上) , 由于各元件的引线和电路本身布局的电感都会增加接地线的阻抗, 单点接地方式不再适用。为了降低地线阻抗及减少地线间的杂散电感和电容所造成的电路间的相互耦合, 应采用就地接地原则, 即“多点接地”原则。

2.2 滤波与屏蔽

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显著地减小噪音干扰的电平, 因为干扰频谱成份不等于有用信号的频率, 滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力, 从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。所以, 采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合, 或是增强接收设备的抗干扰能力, 都是有力措施。静电耦合和电磁耦合都是通过空间的, 抑制方法主要是隔离, 把容易耦合的部件屏蔽隔离并远离。在电源输入端接上滤波器, 可以抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰, 也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。

2.3 抑制高频辐射源的能量泄漏

高频已调波应该全部输送到天线负载, 高频能量的泄漏完全是一种能量损失造成干扰和污染, 应尽量避免。

首先要注意调整好机器, 使各级之间尤其是高频功率放大末级与天馈线之间要良好匹配避免反射波, 并要注意避免馈线的能量泄漏。因馈线架设高, 线长, 通过的功率大, 容易泄漏, 如果泄漏必将造成电磁干扰, 馈线必须有良好的接地。合理的选择天线方向性图的主瓣指向, 也很重要。要避免寄生的电磁辐射, 注意防止机内高频寄生振荡的产生, 调整好中和电路, 来抵消极间电容和引线电感而产生的耦合作用。在调试发射机时一定要记住输出端和馈线终端接上等效的假负载。用来吸收载波功率, 不让它辐射到空间。在接收机方面若已知干扰频率可在输入加个串联谐振陷波电路, 使干扰信号陷落旁路。

3 结语

电磁兼容与电磁干扰 篇8

关键词：变电站,综合自动化系统,电磁干扰,措施

0 引言

我国自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技正在快速发展, 综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统是我国电网发展的必然趋势。综合自动化系统的抗电磁干扰也是广大电力工作者面临的新课题。变电站综合自动化系统具有功能强、自动化水平高、占地面积小、减轻工作人员操作及监视的工作量、缩短维修周期及可实现无人值班等优越性。但是, 变电站综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统, 其工作环境是在电磁干扰极其严重的强电场所中, 必须采取一系列必要的防御措施, 才能保证该系统的安全、稳定运行。

1 电磁干扰的危害

(1) 电磁干扰信号可以导致测量仪器仪表的准确率降低, 使测量结果偏离实际值, 轻则影响设备的检测、监视, 重则影响安全生产和经济效益 (如电功电度表计量) 。

(2) 干扰信号可能导致开关电路翻转, 使数字电路中误传数据或地址, 造成逻辑紊乱、程序错误或数据丢失, 严重时引起保护延时、误动、拒动等。

(3) 较强的电磁干扰信号可能造成电力电子设备性能降低、元器件的损坏等。

2 变电站内电磁干扰的来源、传输途径和信号模式

2.1 电磁干扰的来源

复杂和恶劣的工作环境是产生电磁干扰的源头。目前, 电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰2个方面:外部干扰包括了设备操作过电压、焊接作业的电火花、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大容量开关设备、高频载波、无线对讲设备、高频电波等辐射干扰源以及电力通信所产生的电磁干扰、静电放电等;内部干扰是电气设备本身产生的干扰。如系统电压波动、系统多点接地而产生的地网电位差、变电站继电保护电源滤波不好或者浮充电供电品质差、寄生振荡和尖锋信号等引起的干扰。

2.2 电磁干扰的传输途径和信号模式

由于电磁干扰传输途径的不同, 又可将其分为传导干扰和辐射干扰2大类:传导干扰是通过金属导体及电感、电容、变压器或电抗器等的传导。这种传导方式的特点是, 载体在传导电磁干扰信号的同时也消耗了干扰源的能量;辐射干扰是以电磁波的形式进行传播的。这种传导方式的特点是, 干扰源对外辐射能量, 具有一定的方向性, 并且辐射的能量随着距离的增加而逐渐减弱。这2种传播途径会相互转换。

电磁干扰信号按其出现的方式, 可分成2种模式:差模干扰和共模干扰。以串联的方式出现在信号源回路之中的干扰信号称为差模干扰, 主要是由于设备布局、布线不合理, 长线传输的互感、分布电容的相互干扰以及工频干扰等。干扰信号与测量信号叠加起来使测量装置大幅偏离实际值的差模干扰, 这种干扰需要重点防范;而共模干扰则是引起回路对地电位发生变化的干扰, 共模干扰可为直流, 也可为交流, 它是造成微机保护装置工作不正常的重要原因。

3 变电站内的电磁兼容

变电站内电磁兼容 (EMC) 的意义是:电气、电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能, 它们本身所发射的电磁能量不影响其他设备的正常工作, 从而达到互不干扰, 在共同的电磁环境下执行各自功能的共存状态。电磁兼容包括干扰 (设备和系统抗电磁干扰的能力) 和电磁发射控制 (设备和系统发射的电磁能量控制) 2方面。解决其电磁兼容的途径, 主要应从提高电磁干扰的能力入手。

4 变电站抗电磁干扰的方法

干扰对变电站综合自动化系统在线运行的影响是严重的, 若不采取有效措施, 将产生严重的后果。电磁干扰3要素是:干扰源、传播途径和电磁敏感设备, 针对电磁干扰的3要素, 现提出3种消除或抑制电磁干扰的措施。

4.1 隔离措施

变电站的微机监控系统、微机保护装置以及其他自动化装置所采集的模拟量, 大多数来自一次系统的电压互感器和电流互感器。它们均处于强电回路中, 不能直接输入到综合自动化系统。这种模拟量分为2种:一种是交流电压和电流, 它们可以同静态继电器一样, 通过小变压 (流) 器隔离, 并在原、副线圈间装屏蔽层接地壳;另一种是直流电量, 可以采用光电隔离或者通过逆变一整流环节实现交流隔离, 变电站综合自动化系统开关量的输入, 主要是继路器、隔离开关的辅助触点信号等。开关量的输出, 多数都是跳闸出口、中央信号等触点输出。虽然继电器本身已有隔离作用, 但最好在继电器驱动电源与微机电源之间不要有电的联系, 以防止线圈电感回路切换产生干扰影响微机工作。因此要采用光耦合隔离, 不仅可使电器控制和测量的开关信号在电器上完全隔离, 还可以实现对地电位的隔离, 对抑制共模干扰较为有效。

4.2 屏蔽措施

屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰, 由一个区域向另一个区域感应和辐射传播的方法。

(1) 电场屏蔽:使用良导体制成的良好的接地网络以保证零电位, 阻止屏蔽设备外的电场进入屏蔽体内部。

(2) 磁场屏蔽:在低频段要采用导磁材料较好的硅钢等金属作为屏蔽体, 使干扰磁场的磁力线沿磁阻较小的屏蔽层通过, 以减少干扰磁场穿入屏蔽体内。在高频段采用上述2种屏蔽方式, 利用屏蔽体阻止高频电磁场在空间的传播;利用金属导体对电磁波的反射衰减和吸收衰减。如采用带有铠装铅包屏蔽的控制电缆, 其屏蔽层在结线场和控制室两端可靠良好接地, 可以有效地削减地电位升高对仪器仪表和继电保护装置的干扰;对于信号电缆, 不要以为是低压设备而忽视其绝缘状态, 应尽可能避开电力电缆, 尽量增大与电力电缆的距离, 并尽可能减少平行布设长度;保护用电缆的敷设路径应尽可能离开高压母线及高频暂态电流的入地点, 如避雷器和避雷针的接地点, 以及并联电容器、电容式电压互感器、结合电容及电容式套管等设备;禁止用电缆芯线两端接地作为抗干扰措施。

4.3 接地

变电站中一次系统接地是以防雷和保证安全 (系统中点接地) 为目的。但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适, 可以减少站内的高频瞬变电压幅值, 特别是减少电网中各点的瞬变电位差, 减低了电网中的瞬变电位升高。这对二次设备的电磁兼容很有好处。例如:避雷针、避雷器的接地点应采用2根以上的接地线和加密接地网络;设备接地线要接于地网导体交叉处等。

二次系统的接地, 从电磁兼容的角度来说, 应该做到:多个电路共用接地线时, 其阻抗应尽量减少;由多个电子器件组成的系统, 各电子器件的工作接地应连在一起, 通过一点与安全接地网相连;工作接地网点的电位尽量保持一致。

4.4 微机电源的抗干扰

微机电源回路是电磁干扰传入设备和传出设备的主要途径。通过电源回路, 电网上的干扰可以传入设备, 影响设备正常工作。同样, 设备上的干扰也可以通过电源回路传到电网上, 对电网上其他设备造成干扰。所以, 针对微机电源的抗干扰, 实践中采取以下措施都是很有效的。

(1) 在设备电源的输入侧安装低通滤波器, 可容许设备工作频率 (50 Hz、60 Hz、400 Hz) 通过, 并可以滤去交流电源输入的较高频率干扰和高次谐波。

(2) 在电源的输入侧安装隔离变压器, 由隔离变压器的输出端直接向微机供电。

(3) 通过UPS电源向微机系统供电, 可有效地抑制电网低频正常状态下的干扰。

5 结语

变电站自动化系统电磁干扰的环境越来越恶劣, 抗干扰是一项极其复杂、实践性很强的工作。一种干扰现象可能由若干因素引起, 及时分析遇到的现象, 研究清楚干扰的性质, 并采取相应有效的抗干扰措施, 对自动化系统的更好运用, 充分发挥自动化系统的性能有着十分重要的意义。

参考文献

[1]丁书文.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社, 2005

电磁兼容与电磁干扰 篇9

关键词：单片机,电磁干扰,抑制,优化方案

1 前言

随着科学技术发展速度的不断加快, 单片机系统也正朝向高度集成、快速化方向前进。单片机以其控制方法简单、价格低廉等优势, 而被广泛运用到各个领域。但单片机在为各领域创造价值的同时, 也遭受着来自电磁干扰的威胁, 电磁干扰对单片机造成的影响, 不仅使得输出脱离了输入指令要求, 还有时会引起设备事故发生。

2 单片机电磁干扰形成与分类

2.1 单片机电磁干扰形成

电磁干扰形成基本要素包括以下三点:第一, 干扰源, 即构成干扰的信号、设备或元件, 这些还可以采取数学语言进行描述, 如d I/dt, d U/dt, 像高频时钟、电机、可控硅和继电器与雷电等都有极大可能变成干扰源[1];第二, 传播的途径, 即干扰由干扰源向敏感器件传播的媒介或通路, 而典型干扰传播的途径由空间辐射和导线传导来完成;第三, 敏感的器件, 也就是极易受到干扰对象, 例如D/A、A/D变换器, 弱信号的放大器、数字IC和单片机等。

2.2 单片机电磁干扰分类

对单片机电磁干扰分类的方法有很多种, 根据波形特性、传导的方式和噪声产生原因进行分类是常用分类方法。根据波形来分, 能分成脉冲序列、脉冲电压和持续的正弦波;根据传导方式划分可以分成串模噪声和共模噪声;根据产生原因分可分成浪涌、放电和高频振荡等噪声。

3 单片机电磁干扰抑制与优化方案

3.1 采取硬件措施进行抑制与优化

⑴元器件的选择。元器件作为单片机系统构成基础, 它同样也为控制系统设计环节重要组成部分, 保证着整体可靠性。元气就爱你选择优质、合理与否直接影响着整体性能水平、经济成本、安全性和日后使用与维护。故此, 在选择元器件时, 最好淘选功耗小、抗干扰强和集成度高的器件。

⑵抵抗干扰源。常用抵抗干扰源方法有两种, 第一在继电器的借点两端和火花并联来讲电路阻断, 以降低电火花的影响;第二, 继电器的线圈处添加续流的二极管, 来抑制断开线圈产生反电动势的干扰。

⑶退耦与滤波。电源作为整个电路重要部分, 要做好单片机的电磁干扰抑制工作, 势必要充分考虑电源给单片机造成的影响。电源噪声对单片机的影响很大, 所以应该给电源加稳压器和滤波电路, 从而降低电源噪声给单片机带来的干扰。此外, 还可以在单片机其电路板v入口处, 合并0.1uf电容和数百微法来降低电源低频干扰和高频干扰。最后, 还可在集成电路方位合并0.01uf到0.1uf高频的退耦电容来降低电源受集成电路影响的程度[2]。

3.2 采取软件措施进行抑制与优化

在采取硬件措施进行抑制与优化的同时, 还可结合软件措施进行抗干扰的补充。

⑴开机自行检查。设置开机自行检查程序, 一般是检测I/O、ROM、RAM的接口状态, 编制程序时, 可分区存放ROM或RAM中重要的内容, 并在程序开始运行时或运行途中比较检查这些数据, 一旦发现数据存在错误, 就要将数据重写[3]。

⑵数字滤波。数字滤波的实现依靠是的程序, 它无需硬件设备便可以享受多渠道的共用, 同时具备良好的稳定性和可靠性, 能够滤波低频信号, 此时模拟RC的滤波器被电容量限制频率要控制好最低限额。数字滤波因其良好灵活性, 使得该表程序就可实现滤波方法的改变。

⑶软件陷阱。软件陷阱指可以让失控程序重新恢复正常, 并可顺利运行的指令, 一般情况下采用跳转指令和空指令来当作软件陷阱。例如:可以在003H-0030H尚没有使用单元处插进几个连续NOP的指令[4]。在程序出现失控现象时, 只需PC落入陷阱, 便可通过连续执行空操作, 程序就可自动执行到某些指定位置或执行后面正常程序, 从而恢复状态。在程序处在正常状态时, 软件陷阱不会对其造成影响。

⑷指令冗余。指令冗余类似软件陷阱, 但却存在区别。对于软件陷阱其常在没有使用单元处插进几个连续NOP的指令, 而指令冗余则存在于程序区里。具体措施为子啊正常指令后把有效字节进行重写或插入部分NOP指令。采取指令冗余措施在将跑飞程序领回正道同时, 还可有效抑制随机性干扰, 在整天上提升测控系统可靠性。

⑸看门狗。软件看门狗通常需占用单片机定时器。其具体抑制手段是在主程序里, 按照定时器溢出周期初始化定时器, 当程序一旦受到干扰并跑飞, 就在中断的子程序中设计一条出错并跳转的指令, 让程序重新开始执行。

综上所述, 科学技术的迅猛发展决定了单片机电磁干扰来自方方面面, 其来源具备复杂性。为有效抑制电磁干扰, 做好优化工作, 势必要做好两手准备, 将硬件措施与软件措施有机结合, 让硬件措施和软件措施相铺相成, 互帮互助, 以促进单片机的顺利运行, 在本质上将问题解决, 确保单片机系统的安全可靠性。

参考文献

[1]李彩容.浅谈单片机系统的电磁干扰与抗干扰措施[J].黑龙江科技信息, 2011 (32) :82-82.[1]李彩容.浅谈单片机系统的电磁干扰与抗干扰措施[J].黑龙江科技信息, 2011 (32) :82-82.

[2]秦臻, 田宏伟.单片机应用系统电磁干扰技术研究[J].机械管理开发, 2011 (05) :67-68, 70.[2]秦臻, 田宏伟.单片机应用系统电磁干扰技术研究[J].机械管理开发, 2011 (05) :67-68, 70.

[3]陈翀, 张建勇.单片机应用系统的抗干扰技术[J].家电科技, 2011 (06) :88-89.[3]陈翀, 张建勇.单片机应用系统的抗干扰技术[J].家电科技, 2011 (06) :88-89.

电磁兼容与电磁干扰 篇10

矿用电子设备之间及内部的互连电缆间的电磁耦合导致系统性能降低甚至失效的现象非常普遍,大量的电磁干扰信号通过互连电缆间的电磁耦合来传播[1,2]。为保证整个电子系统安全可靠地工作,必须解决互连电缆间的电磁耦合带来的不良影响,以实现整个电子系统的电磁兼容性。电缆内部导线束之间的电磁耦合对矿用设备的影响最为直接,因此,本文针对这种耦合进行分析。

1 多导体互连线串扰耦合数学模型

以多导体传输线方程[3]为基础,建立矿用电子设备互连电缆的电磁耦合数学模型,并以此为依据,分析、计算互连电缆的电磁耦合量。为适当简化计算,假定多导体传输线均为均匀传输线且平行放置,穿过传输线横截面的电流和为零,场结构为准TEM波。图1给出了多导体传输线示意图,0—n为导体编号。选取第0号导体为参考导体,通过麦克斯韦方程导出多导体传输线的耦合模型:

简化的电子设备互连线的耦合数学模型为

以上互连线的自电容、自电感以及线间互电容、互电感等电路参数,可通过有限元分析软件Ansys建模并提取电容矩阵和电感矩阵而获得。

2 基于Ansys的互连电缆电路参数的提取

对于不同结构的电缆、不同的布线方式、不同的材料等,都存在不同的电容矩阵和电感矩阵,即不同的电路参数。下面采用电磁场有限元的数值方法[4,5]来提取电路参数。

电容矩阵和电感矩阵的提取可以归结为二维静电场的求解问题。互连线电磁耦合量的计算主要考虑平行放置结构,该结构用二维静电场模型能够很精确地描述,因此,这种近似不会降低数值分析的重要性和准确性,同时应用二维模型可大大简化问题的计算。

四芯非屏蔽电缆的实体模型如图2所示,有限元模型如图3所示。仿真的频率范围为100 kHz～1 GHz,耦合长度l=1 m。由于信号频率处于相对高频的范围,以分布参数的等效电路为基础,建立导体系统的电磁干扰等效电路。仿真模型在干扰源线的负载端以及被干扰线的两端分别接50 Ω电阻,取干扰源的内阻为0 Ω,干扰源线信号端接1 V的交流激励电压源,仿真计算主要考虑导体1与其他导体在不同频率上的耦合关系。

图2 四芯非屏蔽电缆实体模型

由于近端的干扰较强,所以主要计算近端耦合的结果。耦合量X=20lg (U2/U1),其中U2和U1分别为源电路导线上的电压和接收电路近端负载的感应电压,相应的U3,U4为导体3和导体4的近端感应电压。四芯非屏蔽电缆在0.01 m离地高度下的等效电路参数如下。

电容:C1=C2=6.000 5 pF,C3=C4=7.765 7 pF。

互容:C12=22.940 pF,C13=22.563 pF,C14=5.294 5 pF,C23=5.294 5 pF,C24=22.563 pF,C34=22.093 pF。

电感:L1=L2=542.6 nH,L3=L4=446.8 nH。

互感:L12=320.5 nH,L13=L24=296.8 nH,L14= L23=264.2 nH,L34=272.4 nH。

耦合系数:K12=0.663 8,K13= K24=0.610 4,K14= K23=0.502 4,K34=0.586 2。

3 电磁干扰耦合建模与仿真分析

当线间耦合长度l和信号波长λ相比属于高频耦合情况时,为了能够应用等效电路模拟分析线间干扰,将导体按长度分成若干等分,使每段长Δl满足Δl≤λ/10的条件,得到若干个集中参数等效电路的串级电路,如图4所示。在高频情况下,不分段会带来很大的误差,分段越多则计算越精确,但是段数越多仿真电路越复杂,分析计算量也会成平方倍增加,而且当Δl=0.05λ时,再继续增加段数对提高准确性效果不大,因此,取段长在(0.05～0.1)λ之间为宜。

下面分析电缆离地高度一定(h=0.01 m)时,导体1对导体2—导体4的干扰情况。通过电路级模拟程序SPICE仿真计算可知,在导体1干扰信号的作用下,导体2、导体3、导体4产生的电磁干扰响应电压随信号频率变化曲线如图5所示。从图5可看出,随着干扰频率的增加,干扰响应电压也增加。在相同信号干扰频率下,导体4的串扰响应最小,而导体2、导体3的串扰响应相差不大。导体2、导体3、导体4与导体1之间的耦合关系可以用图6所示的串扰耦合响应曲线来表示。从图6可见,导体2、导体3受到的耦合量比导体4受到的耦合量要高约5 dB,这可以通过导体4与导体1的间距大于其他导体与导体1的间距来说明,随着导体间距加大,互容和互感相应减少,线间的电容耦合和电感耦合也随之降低。

4 结语

分析了互连电缆的电磁干扰机理,运用Ansys软件提取多导体线间的电路参数;针对高频电磁干扰预测提出了电路仿真模型,应用场路结合的方法对电子设备互连电缆进行电磁干扰预测分析,得到了与理论相一致的数值计算结果。本文实现的仿真预测对矿用电子设备的电磁兼容性设计有一定的指导意义。

参考文献

[1]余定华,王益民.机车电缆的抗电磁干扰性研究[J].机车电传动,2005(6):36-40.

[2]廖志强,陈东春,刘水文.煤矿井下电磁干扰源及抗干扰技术研究[J].工矿自动化,2012,38(7):25-28.

[3]CHELDAVI A,KAMAREI M,NAEINI S S.Analysisof coupled transmission lines with power-lawcharacteristic impedance[J].IEEE Transactions onElectromagnetic Compatibility,2000,42(3):308-312.

[4]金建铭.电磁场有限元方法[M].王建国,译.西安:西安电子科技大学出版社,1998.

电磁兼容与电磁干扰 篇11

【关键词】离线式;PWM开关电源;传导电磁干扰;分析

前言

随着科学技术的巨大进步，社会环境当中的电力电子装置也得到了广泛的普及应用，而这些设备在使用的过程中必然会产生较强的电磁干扰现象，反过来，这些干扰现象又会对设备本身的稳定运行带来不同程度的影响。从以往的研究资料中可以看到，通过研究电力电子装置的电磁干扰源及其特征，有助于改善电力电子装置的电磁兼容性能，从而有效削弱设备开关电源传导电磁现象，保证电力电子设备的稳定运行。

一、针对开关电源传导电磁干扰源及其相关内容的分析

离线式PWM开关电源装置是一种抗噪性较强的装置，它具备一定的经济性与实用性特征，在工程中的应用极为普遍。从总体来看，欲想要研究PWM开关电源传导电磁干扰，则首先要明确开关电源传导电磁干扰源及其在主电路中的作用机理。基于此，构建一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型，并对该模型进行电磁干扰的模拟分析，从而对其性能做以了解，以便于在实际操作中能够有效避免开关电源传导过程的电磁干扰现象。

（一）离线式PWM开关电源传导电磁干扰源

鉴于实际电力电子装置中半导体器件的开关瞬态性能、电路连线的三维结构以及无源器件的非线性等因素的影响，如若直接对其进行精确的描述则就会遇到较大的阻碍，因此，构建一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型的方法对实际装置的电磁干扰发射还很难进行准确的预测[1]。

（二）电磁干扰源及其模型特征分析

从专业的角度来看，电力电子装置中的开关器件的非线性是致使其产生电磁干扰的主要根源。鉴于各类型装置中所选用材料较为特殊，往往在实际使用的过程中，可以忽略这一电磁干扰现象，但并不意味着此类型的干扰不会对设备的正常运作产生影响。通过理论分析可知，高频功率开关器件是传导电磁干扰源，通常会在开关瞬间产生电磁干扰[2]。离线式PWM开关电源的传导干扰源以及耦合途径有着直接关联，而且，开关电源在受到典型传导干扰源作用时，则会呈现出干扰耦合通道的状况。由此可以了解到，若想要有效避免离线式PWM开关电源传导电磁干扰，则要从其机理及特征着手来操作。

二、有效避免开关电源传导电磁干扰的措施分析

（一）浅析离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性

经分析，离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性较为突显，即离线式PWM开关电源传导电磁干扰数据可以通过测算模拟环境中的干扰源及其参数来获取，因此，探究避免PWM开关电源传导电磁干扰的有效措施之一便是通过其干扰特性来将其避免。基于离线式PWM开关电源传导电磁干扰的特性，提出了一种测量交流电机传动系统中电磁干扰耦合途径特性的方法，即得出传导干扰耦合通道的特性[3]。

（二）探究避免PWM开关电源传导电磁干扰的合理措施

在建立高频电路仿真模型过程中，在上文中所提到的一种包含有功率半导体器件以及无源元件等内容的高频电路模型的方法，通常需要将各个元器件单独进行建模，而对元器件间实际存在的高频耦合效应未予以考虑，这种简化处理有时会严重影响对电磁干扰的正确理解和分析，同时，也不利于指导设计人员进行技术调试[4]。

因此，探究一种有效避免离线式PWM开关电源传导电磁干扰的可行性措施极为必要。从现实情况来看，开关电源传导电磁环境呈现一种动态的变化趋势，随着因素及条件的变化而发生细微的变化。因此，通过构建模型来探究避免产生电磁干扰的方法有一定的现实意义。从测算数据中可以了解到，开关电源传导电磁干扰的特征较为明显，只有针对其特征变化情况来采取必要的措施来改善，才能对开关电源传导机制的正常操作带来实质性帮助。

三、结束语

综上所述，从以上所分析的情况来看，由于离线式PWM开关电源中高速功率开关器件在应用时能够产生瞬间的电流、电压，则会对电力资源通道中的电流以及电压造成一定的影响。在实际的电网环境中，这种类型的开关电源传导电磁干扰普遍存在。经系统的分析与验证可知，通过将开关电源置于不同的占空比状态，经模拟实验操作过程可以了解到，通过测量开关电源在拟定干扰源时的传导状态，能够进一步明确其传导特征，最后，凭借在模拟实验中所得出的开关电源传递特征，得出阻隔传导干扰的有效方法，为实践操作带来启示。

参考文献

[1]陈治通，李建雄，崔旭升，等.反激式开关电源传导干扰建模仿真分析[J].电源技术，2014，05（05）：955-956.

[2]余凱，廖惜春.反激式开关稳压电源传导干扰研究[J].通信电源技术，2012，02（02）：12-14.

[3]郭攀锋，谭国俊，赵艳萍，等.开关电源传导EMI抑制技术探讨[J].微波学报，2010，01（02）：74-75.

电磁兼容与电磁干扰 篇12

1 CRT电磁泄露机理分析

由于CRT具有开放性、串行信号处理单元丰富、视频通路电流大、视放电平高等特点，被认为是主要的信息泄漏因素。特别是阴极射线管显示器的加速和偏转电场产生的高速电子束具有较高的峰值、速度急剧变化的瞬态电流，使得信息安全隐患增大[2]。

图1所示为电子加速场中运动电子的直角坐标系,观察点相对于原点的位置矢量为r軆,相对于电子的位置矢量为R軑,由相对电动力学可知,运动电子的势位为:

在(1)、(2)式中,为磁位矢量，为磁通量，e为电子电荷，为速度矢量，s为截面积，ε0为真空电容率，c为光速。假设电子束等效电流为I，此处电荷的线密度为ρv，则有I=ρvv，加速区电子束的加速场强为：

在(3)、(4)式中，Eθ为电场强度，Hφ为磁场强度，l为电子束长度。可见，加速区电子束的加速场与电子束电流成正比。当电子束脉冲到来时，加速场迅速增强;脉冲过去后，加速场迅速减弱。通过接收加速区电子束的辐射，很容易获得计算机VDU屏幕像素的亮度信息，即加速区电子束的加速场是导致VDU视频信号泄漏的原因之一。图2所示为利用软件CST仿真电子加速器的模型图，以及电子在加速时的能量辐射图。在仿真图中可以清晰地看出，电子在加速的过程中辐射能量最高[3,4]。

2 视频辐射相关干扰

2.1 原理

视频信息防护装置工作原理是利用计算机显卡输出的VGA视频信号作为参考，模仿计算机的显示规律生成相关干扰信号，生成的干扰信号和计算机视频辐射信号具有相同的频谱特性，在电磁空间上与受保护计算机的泄露辐射信息相叠加，形成一种复合信号，达到破坏原辐射信号形态的目的，使窃收者无法或者很难还原其信息。

计算机显卡输出的视频信号中的1路作为显示示器器信信号号，，另另11路路用用于于信信号号相相关关运运算算处处理理单单元元生生成成相相关关干干扰扰信信号号。。生生成成的的干干扰扰信信号号经经过过放放大大发发射射单单元元提提供供一一定定的的发发射射功功率率后后，，通通过过环环形形天天线线、、扁扁平平电电缆缆天天线线发发射射，，相相关关噪噪声声干干扰扰装装置置如如图图33所所示示。。将将伪伪随随机机数数字字((PPNN))序序列列模模拟拟的的随随机机串串行行二二进进制制信信号号vv((tt))，，经经过过像像素素时时钟钟pp((tt))的的调调制制后后，，再再调调制制行行、、场场信信号号即即可可得得到到原原来来视视频频信信号号相相关关的的干干扰扰信信号号。。

2.2随机序列发生器设计

根根据据mm序序列列生生成成原原理理，，本本文文采采用用22个个7744116644移移位位寄寄存存器器的的级级联联实实现现一一种种周周期期为为221155--11的m序列。其中74164是一个串入并出的8位移位寄存器，CK为时钟输入端，m_out为伪随机序列输出。图4所示为m序列产生器的原理电路图,仿真结果如图5所示。

2.3 视频相关信号生成

针对相关性噪声信号的多种相应干扰抑制技术，采用多源信号复合相关方法和非线性表决法等生成视频相关信号，如图6所示。提高了干扰信号自身组成结构的复杂程度以及干扰信号之间的耦合程度，生成的相关信号抗还原能力强，能够有效防止侦收截获。在低发射功率下即可实施有效干扰，工作辐射低，环保性能好[4]。

通过对计算机阴极射线管(CRT)电磁发射中产生信息电磁泄漏现象的机理研究，讨论了CRT型显示器产生电磁泄漏的主要原因。根据所得到的结论，设计了一种基于视频相关干扰的防护装置，采用集成电路设计技术，给出了电路原理图和仿真波形，该方案是电磁防护的辅助方法，电路结构简洁，不需要备份计算机。达到了设计要求。

参考文献

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