電磁兼容性或電磁兼容（EMC）是在電學中研究意外電磁能量的産生、傳播和接收，以及這種能量所引起的有害影響。目标是在相同環境下，涉及電磁現象的不同設備都能夠正常運轉，而且不對此環境中的任何設備産生難以忍受的電磁幹擾之能力。下面分幾部分詳細介紹：

第一部分 電磁騷擾的耦合機理

1.基本概念

電磁騷擾傳播或耦合，通常分為兩大類：即傳導騷擾傳播和輻射騷擾傳播。通過導體傳播的電磁騷擾，叫傳導騷擾；通過空間傳播的電磁騷擾，叫輻射騷擾。

2.傳導幹擾

（1）共阻抗耦合

由兩個回路經公共阻抗耦合而産生，幹擾量是電流 i，或變化的電流 di/dt。

當兩個電路的地電流流過一個公共阻抗時，就發生了公共阻抗耦合。由于地線就是信号的回流線，因此當兩個電路共用一段地線時，彼此也會相互影響。對于兩個共用電源的電路也存在這個問題。解決的辦法是對每個電路分别供電，或加解耦電路。

（2）容性耦合

在幹擾源與幹擾對稱之間存在着分布電容而産生，幹擾量是變化的電場，即變化的電壓 du/dt。

（3）感性耦合

在幹擾源與幹擾對稱之間存在着互感而産生，幹擾量是變化的磁場，即變化的電流 di/dt。

當信号沿傳輸線傳播時，信号路徑與返回路徑之間将産生電場，圍繞在信号路徑和返回路徑周圍也有磁場,這些延伸出去的場稱為邊緣場。

變化的電場産生感應電流，變化的磁場産生感應電壓,當一個靜态網絡的布線進入另一網絡動态網絡的邊緣場時，動态網絡上的信号電壓和電流發生變化， 這種兩個網絡之間通過場相互作用被稱做耦合，分為容性耦合和感性耦合，把耦合電容和耦合電感分别稱做互容和互感。

（4）共阻抗耦合幹擾抑制方法

1. 讓兩個電流回路或系統彼此信号相互獨立，互不連接，避免電路耦合。
2. 限制耦合阻抗，讓耦合阻抗愈低愈好，使導線電阻和導線電感都盡可能小。
3. 電路去耦：即各個不同的電流回路之間僅在唯一的一點作電的連接，不流過電路性幹擾電流，達到電流回路間電路去耦的目的。
4. 隔離：電平相差懸殊的相關系統（比如信号傳輸設備和大功率電氣設備之間），常采用隔離技術。

3.輻射幹擾

（1）近場和遠場

幹擾通過空間傳輸實質上是幹擾源的電磁能量以場的形式向四周空間傳播。可分為近場和遠場。近場又稱感應場，遠場又稱輻射場。判定近場遠場的準則是以離場源的距離 r 來定的。

遠場：

我們常用波阻抗來描述電場和磁場的關系，波阻抗定義為：

Zo=E/H

在遠場區電場和磁場方向垂直并且都和傳播方向垂直稱為平面波，電場和磁場的比值為固定值，為 Zo=120∏=377 歐。下圖為波阻抗與距離的關系。

（2）減少輻射幹擾的措施

減小輻射幹擾的措施主要有：

1. 輻射屏蔽：在幹擾源和幹擾對象之間插入一金屬屏蔽物，阻擋幹擾傳播。
2. 極化隔離：幹擾源與幹擾對象在布局上采取極化隔離措施。
3. 距離隔離：拉開幹擾源與被幹擾對象之間的距離，這是由于在近場區，場量強度與距離平方或立方成比例，當距離增大時，場衰減很快。
4. 吸收塗層法：被幹擾對象有時可塗複一層吸收電磁波的材料，以減小幹擾。

第二部分 電磁幹擾的模式

1.共模幹擾與差模幹擾

共模幹擾（Common-mode）：兩導線上的幹擾電流振幅相等，而方向相同者稱為共模幹擾。

差模幹擾（Differential-mode）：兩導線上的幹擾電流，振幅相等，方向相反稱為差模幹擾。

共模(Common mode)是指存在于兩根或多根導線中，流經所有導線的電流都是同極性的，差模(Differential mode)是指在導線對上的電流極性是相反的。

共模幹擾的幹擾電流在電纜中的所有導線上幅度／相位相同，它在電纜與大地之間形成回路流動，見圖(a)。差模幹擾的幹擾電流在信号線與信号地線之間流動，見圖(b)。

由于共模幹擾與差模幹擾的幹擾電流在電纜上的流動方式不同，對這兩種幹擾電流的濾波方法也不相同。因此在進行濾波設計之前必須了解所面對的幹擾電流的類型。

2.PCB的輻射與線纜的輻射

（1）PCB輻射

PCB 上有許多信号環路，其中有差模電流環也有共模電流環，計算其輻射強度時，可等效為環天線，輻射強度由下式計算：

（2）線纜的輻射

計算線纜的輻射強度時，将其等效為單極天線，其輻射強度由下式計算：

以上兩式可以看出線纜的輻射效率遠大于 PCB 的輻射效率。

第三部分 電磁屏蔽理論

1.屏蔽效能的概念

屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸的一種技術，是抑制電磁幹擾的重要手段之一。屏蔽有兩個目的，一内部輻射的電磁能量洩漏出該内部區域，二是防止外來的輻射幹擾進入某一區域。

2.電纜的屏蔽設計

如果導體從屏蔽體中穿出去，将對屏蔽體的屏蔽效能産生顯著的劣化作用。這種穿透比較典型的是電纜從屏蔽體中穿出。

電纜穿透的作用是将屏蔽體内外通過導線連通，等效于兩個背靠背的天線，對屏蔽體的屏蔽有極大的影響。

為了避免電纜穿透對屏蔽體的影響，可以從幾個方面采取措施：

1. 采用屏蔽電纜時，采用夾線結構，保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地。；用屏蔽連接器轉接将信号接出屏蔽體來保證電纜屏蔽層的可靠接地。
2. 采用非屏蔽電纜時，采用濾波連接器轉接，保證電纜與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。電纜在屏蔽體的内側（或者外側）要足夠短，使幹擾信号不能有效地耦合出去，從而減小了電纜穿透的影響。
3. 電源線通過電源濾波器出屏蔽體，保證電源線與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。

第四部分 接地設計

接地是抑制電磁幹擾、提高電子設備電磁兼容性的重要手段之一。

1.接地的概念

電子設備中的“地”通常有兩種含義：一種是“大地”，另一種是“系統基準地”。

接地的目的有兩個：一是為了安全，稱為保護接地。二是為電流返回其源提供低阻抗通道。

（1） 保護接地

保護接地是為了保護設備、裝置、電路及人身的安全。保護原理是：通過把帶故障電壓的設備外殼短路到大地或地線端，保護過程中産生的短路電流使熔絲或空氣開關斷開，從而達到保護設備和人員安全的作用。

（2）工作接地

工作地是單闆、母闆或系統之間信号的等電位參考點或參考平面，它給信号回流提供了低的阻抗通道。信号質量很大程度上依賴于工作接地質量的好壞。信号越弱，信号頻率越高，這種影響就越嚴重。盡管如此，在設計和施工中最大限度地降低工作接地導體的阻抗仍然是非常重要的。

第五部分 濾波設計

1.濾波電路的基本概念

濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構成的頻率選擇性網絡，低通濾波器是電磁兼容抑制技術中普遍應用的濾波器。為了減小電源和信号線纜對外輻射，接口電路和電源電路必須進行濾波設計。

2.電源EMI濾波器

電源 EMI 濾波器是一種無源雙向網絡，它一端接電源，另一端接負載。在所關心的衰減頻帶的較高頻段，可把電源 EMI 濾波器看作是“阻抗失配網絡”。

網絡分析結果表明，濾波器阻抗兩側端口阻抗失配越大，對電磁幹擾能量的衰減就越是有效。由于電源線側的共模阻抗一般比較低，所以濾波器電源側的阻抗一般比較高。為了得到較好的濾波效果，對低阻抗的電源側，應配高輸入阻抗的濾波器；對高輸入阻抗的負載側，則應配低輸出阻抗的濾波器。

普通的電源濾波器對于數十兆以下的幹擾信号有較好的濾波作用,在較高頻段,由于電容的電感效應,其濾波性能将會下降。對于頻率較高的幹擾情況，要使用饋通式濾波器。該濾波器由于其結構特點，具有良好的濾波特性，其有效頻段可以擴展到 GHz，因此在無線産品中使用較多。

總結：濾波器的使用，最重要的問題是接地問題。隻有接地良好的濾波器才能發揮其濾波作用，否則是沒有價值的。濾波器使用要注意以下問題：

1. 濾波器放置在電源的入口位置；
2. 饋通濾波器要放置在機箱（機櫃）的金屬壁上；
3. 濾波器直接與機櫃緊密連接，濾波器下面不能塗保護漆；
4. 濾波器的輸入輸出引線不能并行，交叉。

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