EMI电磁干扰简明教程.ppt
奇妙的电磁干扰,05级第二学期电子作业,2 解决电磁干扰的方法3 电磁干扰对人体的危害及防护,1 电磁干扰的应用举例,在汽车电控系统中，传感器产生的低于1V的弱电信号很容易受到电磁干扰，成为错误信号，所以加装了屏蔽线来防止电磁干扰。一但屏蔽线损坏，ECU就会收到被干扰的信号而失去正常控制，且自诊断系统的报警灯闪烁。例 如，一辆雪佛来轿车，在氧传感器附近自行加装了一个高音喇叭，电源线取自点火开关。事后不久，发现发动机报警灯不时出现报警现象，提取故障码为13(氧传感器)，测量氧传感器的输出电压，其值在0.10.3 V间不停变化，说明氧传感器正常，但当按喇叭时，氧传感器输出信号就发生混乱，发动机的运转也瞬时失常。将喇叭拆除后，故障排除。总结：这是人为制造干扰源的典型事例。汽车电器元件的安装位置和线路布置有一定设计要求，随意加装报警及防盗等装置，会引发电控系统工作异常。,什么是电磁干扰(EMI)(Electromagnetic Interference)，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰 是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统,电磁干扰在军事上的应用 在科索沃战争中，北约读南联盟的空袭，无论是大战还是小战，只要飞机出动，只要采取军事行动，就必须使用电子干扰装备。采用的装备主要是EC-130H专用通信干扰机和EA-6B“徘徊者”电子战飞机，对预定攻击区域实施全频谱强电磁干扰。EA-6B电子战飞机上装有雷达欺骗、通信干扰、战术杂音干扰和卡盘式箔片撒布等高技术电子对抗装置，主要遂行远距离干扰和护航干扰任务。具体方式包括发射强干扰电磁波，在进行远距离干扰时，它通常飞行在攻击编队的正前方，用布撒金屑条、投掷红外诱骗弹和实施积极干扰等方法掩护攻击编队。该机还装有反辐射导弹，对南联盟防空、雷达 进行 压制和打击。,电磁干扰导弹致使敌方导弹偏离目标,概念,在电子设备及电子产品中，电磁干扰（Electromagnetic Interference）能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。为满足电磁兼容性要求，对传导性耦合需采用滤波技术，即采用EMI滤波器件加以抑制；对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。在当前电磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使用等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶化的情况下，其重要性就显得更为突出。,电磁屏蔽简介,屏蔽通常分为磁屏蔽和电屏蔽。磁屏蔽指的是对磁场（H场）的屏蔽，通常是从2K100K，磁屏蔽材料是坡莫合金，镍铁合金，镍钢合金等高磁导率的铁磁性材料，是屏蔽变压器,CRT等低频磁场源最有效的材料。应该注意的是当场强很大时，会使磁屏蔽材料饱和，降低屏蔽效能，所以要选择合适的材料、板材厚度、层数以及加工工艺。电屏蔽指的是对电场（E场）的屏蔽，它通常可选用的屏蔽材料种类比较多,金属屏蔽,可用屏蔽效率(SE)对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是分贝，计算公式为 SEdB=A+R+B 其中 A：吸收损耗(dB)R：反射损耗(dB)B：校正因子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情况)一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十分之一，即SE等于20dB；而有些场合可能会要求将场强降至为最初的十万分之一，即SE要等于100dB。,吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量，吸收损耗计算式为 AdB=1.314(f)1/2t 其中 f：频率(MHz)：铜的导磁率：铜的导电率 t：屏蔽罩厚度 反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言，离波源越近波阻越高，然后随着与波源距离的增加而下降，但平面波阻则无变化(恒为377)。,近场反射损耗可按下式计算,R(电)dB=321.8-(20lg r)-(30lg f)-10lg(/)R(磁)dB=14.6+(20lg r)+(10lg f)+10lg(/)其中 r：波源与屏蔽之间的距离。SE算式最后一项是校正因子B，其计算公式为 B=20lg-exp(-2t/)此式仅适用于近磁场环境并且吸收损耗小于10dB的情况。由于屏蔽物吸收效率不高，其内部的再反射会使穿过屏蔽层另一面的能量增加，所以校正因子是个负数，表示屏蔽效率的下降情况。,屏蔽设计难点,由于接缝会导致屏蔽罩导通率下降，因此屏蔽效率也会降低。要注意低于截止频率的辐射其衰减只取决于缝隙的长度直径比，例如长度直径比为3时可获得100dB的衰减。在需要穿孔时，可利用厚屏蔽罩上面小孔的波导特性；另一种实现较高长度直径比的方法是附加一个小型金属屏蔽物，如一个大小合适的衬垫。上述原理及其在多缝情况下的推广构成多孔屏蔽罩设计基础。,屏蔽效率计算公式,SE=20lg(fc/o/)-10lg n 其中 fc/o：截止频率 n：孔洞数目,屏蔽效能,屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE（Shielding Effectiveness）来衡量，屏蔽效能的定义:没有屏蔽体时，从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强 1（1）和加入屏蔽体后，辐射干扰源传输到空间同一点(P)的场强 2（2）之比，用dB（分贝）表示。,屏蔽效能表达式为(dB)或（dB）,能量密度包括电场分量能量密度和磁场分量能量密度，通过对由同一场源所产生的电场、磁场分量的能量密度进行比较，可以确定场源在不同区域内何种分量占主要成份，以便确定具体的屏蔽分类。能量密度的表达式由下列公式给出:电场分量能量密度 磁场分量能量密度,截止波导在电磁屏蔽中的应用,电子设备要在复杂的电磁环境中正常工作，满足日益严格的电磁兼容标准，电磁屏蔽是十分必要的。有一点需要注意的是屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏蔽体中最薄弱的环节决定的，要使屏蔽体的屏蔽效能达到某一个值，屏蔽体上的所有部位都要达到这个值。例如要求屏蔽系统在 10GHz 时获得大于或等于100dB屏蔽水平，则屏蔽体上的所有组成部件，均应达到这个水平的屏蔽效能；假如其中某一部分在组装时只达到了60dB，则整个屏蔽系统的屏蔽效能将降到60dB。因此，屏蔽系统的各个组成部分，其屏蔽性能水平的匹配是十分重要的。屏蔽体上的电磁屏蔽薄弱环节是由于各种原因需要保留的孔洞和不同部分的连接形成的缝隙。解决孔洞电磁泄漏的一个方法是截止波导。,波导是简单的管状金属结构，它在电气上呈现高通滤波器的特性。波导允许截止频率以上的信号通过，而低于截止频率的信号则被阻止或衰减，这与高通滤波器的频率特性相似。利用这个特性，我们可以设计波导的截止频率使干扰信号的频率落在波导的截止区内，这样干扰信号就不能穿过波导，换言之，波导起到了电磁屏蔽的作用。工作在截止区的波导称为截止波导。波导的截止频率可应用下列公式计算：对于圆形截面的波导：fcutoff 6900/D 式中：D 直径（英寸）；fcutoff 频率（MHz）对于矩形截面的波导：fcutoff 5900/L式中：L 矩形截面的对角线长度（英寸）；fcutoff 频率（MHz）要保证波导对电磁波有较大的衰减，应使波导的截止频率为要屏蔽的电磁波频率的5倍以上。当满足这个条件时，长度为 T 的波导对电磁波的衰减 S 为：对于圆形截面的波导：S=32 T/D（dB）对于矩形截面的波导：S=27 T/L（dB）,返回,電磁波對人體的危害,電磁波輻射能量較低，不會使物質發生游離現象，也不會直接破壞環境物質，但在到處充滿電子訊用品器材的現代生活，其電磁干擾特性卻不可掉以輕心，因為它隨時可能使人面臨危害的境地。電磁波的危害長時間使用電腦之後，會感到身體疲勞、眼睛疲倦、肩痛、頭痛、想睡、不安，這些都是受了電磁波的影響。電磁波還會使人的免疫機能下降、人體中的鈣質減少，並引致異常生產、流產、視覺障礙、阻礙細胞分裂如癌、白血病、腦腫瘤.等。此外，電磁波會散發出一種擾亂人體狀態的正離子。,防护建议,1、老人、儿童和孕妇属于电磁辐射的敏感人群，在有电磁辐射的环境中活动时，应根据辐射频率或场强特点，选择合适的防护服加以防护。建议孕妇在孕期，尤其在孕早期，应全方位加以防护，对于电磁辐射的伤害不能存有侥幸心理。2、合理使用电器设备，保持安全距离，减少辐射危害。注意多食用富含维生素A、维生素C和蛋白质的食物，加强机体抵抗电磁辐射的能力。3、平时注意了解电磁辐射的相关知识，增强预防意识，了解国家相关法规和规定，保护自身的健康和安全不受侵害,
