电子产品电磁兼容设计要素分析

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伴随科技的发展，电子产品的使用已经涉及到了人们生活的多个方面，在方便了人的生活的同时但也使得电磁环境变得更加复杂，人们在使用中会偶尔出现这样那样的问题，为了提升电子产品的性能、提高人们的体验，电子产品的设计者也在不断的改进产品，让其在复杂的电磁环境中有更好地适应能力。而电子产品的研究设计中它的电磁兼容性是个无可避免的问题。为了实现电子产品的电磁兼容，使电子产品达到相关标准，本文针对电磁兼容设计进行了简要的分析，对其设计要素和测试方式进行了研究。

1.电磁兼容定义其重要性

1.1电磁兼容概念。电磁兼容，就是指电子产品在使用的环境中能够正常运转的同时不干扰其他电子，具体来说就是一方面电子产品在工作运行期间产生的电磁干扰不足以影响别的电子设备的正常运行，不会对其他电子设备造成损害或保证这一损害在一定的可接受的区间内，另一方面电子，电子产品应当具备一定的抗干扰性，能够隔绝使用环境中其他电子设备的电磁干扰，或是让这种干扰不能影响到电子产品自身的正常运行。电磁兼容的主要研究的就是电磁干扰。可以分为两类：抗干扰技术和电磁辐射控制。电磁兼容在研究设计的过程中主要考虑到电磁环境的评价、EMI耦合路径、抗干扰技术、电磁频谱利用和管理、电磁场生态环境。1.2电磁兼容的重要性。随着科学技术的发展，人们对电子产品的电磁兼容也有了更多的认识，也越来越重视电磁兼容的设计和测试方面的研究。当今电子产品的电磁兼容不仅是针对产品本身内部的结构更加小巧、复杂，还包括了对周边干扰、辐射方的影响，比如，在某些电子产品使用中引发起爆装置从而发生了爆炸威胁了生命财产的安全，还有一些电磁干扰使得广播无法正常接收、数据传播的中断和丢失等现象，甚至有些电磁干扰或辐射会对生命体产生一定的影响。因而，研究电磁兼容对于电子产品来说显得尤为重要。当前电磁兼容涵盖到的频率范围从0到400GHz，几乎囊括了人们工作生活所需的各个方面。通过对电磁兼容的进一步研究，首先可以制定出相关行业的电子兼容标准，促进电子产品健康可持续的发展；其次可以提升产品的可靠性和安全性，不干扰其他设备的正常工作；第三，电子兼容作为电子产品的重要标准，关系产品的质量如何以及是否达标，是电子产品进入市场所必须经受检验，为了提高电子产品的市场占有，就必须对电磁兼容进行深入的研究；第四，加强产品的电磁兼容研究可以有效的避免产品在后期出现不兼容的问题，降低后期出现不兼容现象的相关费用，也使得系统风险得到有效的降低；第五，电磁现象是一个无法避免的问题，也与人类现代生活是密切相关的，如何降低电磁环境对人体的潜在影响也是电磁兼容所研究的重要意义之所在。

2.电子产品兼容设计要素

电子产品的电磁兼容设计的目的是力求设计出来的产品可以在共存的电磁环境中正常工作，互不影响。首先要依据相关标准，把电磁兼容指标分为产品级别的、模块级别的、电路级别的、元件级别的指标要求，然后，根据实际产品需要逐级进行设计。2.1电子产品兼容设计应遵循的原则。为了改善电子产品的兼容性能，在电磁兼容设计中通常要遵循以下几项原则：一是电磁兼容要以产品为核心，既要保证电子产品的电磁兼容复合国家标准，又要满足产品的基本要求，使得设计的产品符合系统的相关技术指标。二是电磁兼容设计要进行加固设计，不能把电磁兼容准则教条化，要依据产品特点进行加固，确保产品可以稳定的运行，在设计的时就要留有设计余量，确保可靠。三是兼顾经济因素，为达到统一的兼容目标，电子兼容的设计参数是灵活的，选择的手段也是多样化的，设计者要从整体出发考虑到经济成本因素。四是考虑到电子产品内部干扰，抑制产品内部产生寄生耦合公共电抗的寄生参数，在同一电磁空间秉持强弱电分开、不同频率的传输线分开的原则。五是产品在强磁场的地线不可以形成闭合回路，避免环路电流干扰。六是电路的电磁干扰一般较难消除，可以考虑降低噪声强度，或进行小范围屏蔽，使其不致形成干扰。2.2设计要素分析。电子产品的电磁兼容设计要素主要包括耦合通道的抑制、空间分离、时间分隔、频率管理、电气隔离等。其中，耦合通道抑制可以通过屏蔽技术、滤波技术、布线、搭接、接地来实现；空间分离可以从地点、地形的控制管理以及电场矢量方向进行控制；时间分隔可以通过雷达脉冲同步、主动和被动的时间分离来实现；频率的管理主要包括了频率的管理和调制、数字和光电的传输以及滤波；电气隔离主要是进行变压器的隔离、光电的隔离、DC\DC变换、继电器的隔离等。

3.电磁兼容测试技术

电子产品的电磁兼容设计与其电磁兼容的测试是相辅相成的，紧密联系的，只有通过了电磁兼容的测试才能真正确保电子产品的性能的可靠，才能保证电磁兼容达到设计标准。通过电磁兼容测试技术，才能让电子产品的电子兼容技术得到认可，才能在确保自身不受周围电磁干扰环境的影响正常运行的同时，周围的其他电子设备不受其电磁干扰从而导致其他电子设备无法正常使用。电磁兼容测试技术的运用不仅可以方便我国的电子产品与国际接轨，走向世界，还可以确保人身和材料的安全，特别是在医疗器械和电爆装置中的运用。3.1电磁兼容测试分类。对电子产品进行电磁兼容测试方法主要包括了两方面，一是电磁骚扰测试，二是电磁抗扰度测试。这两个方面的测试又包括辐射和传到两个方向的测试，具体的测试内容需要根据产品特点进行决定，通常考量产品电磁干扰发射情况要参考电磁骚扰测试的结果，考量产品的敏感度要依据电磁抗扰度测量。3.2电磁骚扰测试。电磁骚扰测试可以分为传导骚扰发射测量和辐射骚扰发射测量。对产品的电源线、控制线和信号线主要进行的是传导发射测试；对壳体、外壳、天线的辐射发射主要进行的是辐射骚扰发射测量。电磁骚扰测试中，主要针对的是产品的电子元器件、系统及设备在不同的电磁环境下，传导的发射量和辐射的发射量。根据电磁兼容相关标准来判定测量的结果是否符合标准，对于不符合的产品要进行整改，直到其符合相关标准。3.3抗扰度测试。对电子产品进行电磁骚扰发射测量，这个相对来说比较简单直接，将电子产品放到规范的测试环境当中，进行规范的测量就可以知道骚扰发射量的强度。相比而言，抗扰度的测试就要复杂一些，不仅需要达到一定标准的测试环境，还要施加标准的干扰信号，还包括测试时要用到的有用的实验信号和无用的实验型号。在进行抗扰度测试的过程中，针对性能下降的测试需要主观来评定，也需要客观的电流、电压等信号确定平底结果，针对限制的测量需要限制电平测量而非实际抗扰度电平。

综上所述，在进行电子产品的电磁兼容设计时，要考虑多方面的因素，包括产品自身的性能和抗干扰能力，也包括其辐射的程度。而与电磁兼容设计密切相关的电磁兼容测试，不仅可以帮助设计者促进产品的更新和改进，也可以帮助产品的性能得到提升，也使得电子产品在设计和生产上的技术得到进一步提高。随着时代的发展，相信人们对电子兼容的研究会更进一步，对电子产品的设计也更加安全、可靠。

作者:梁晓 张春年 毕玉 樊晓冬 高文斌 单位:北方自动控制技术研究所