摘　要　首先介绍电磁兼容性的基本概念与研究领域，然后重点阐述电子产品的电磁兼容性设计与测量。
关键词　电磁干扰；电磁兼容性；标准；设计；测量 

电磁兼容性的英文缩写为EMC(Electromagnetic Compatibility)。这一概念始于本世纪40年代，直到70年代才发展成一门独立的新学科。目前，它在电子、电气、通信、计算机、军事等领域日益发挥着重要作用，正引起人们的高度重视。

1　电磁兼容性的研究领域
1.1　电磁兼容性的概念

　　电磁干扰与电子产品的抗干扰能力，既是一对难解难分的冤家对头，又是相互关连的矛盾统一体。一方面，电子产品的日益普及使电磁干扰日益严重；另一方面，电磁干扰又对电子产品的设计提出了更高要求。其核心问题是如何确保电子产品(含电子仪器设备、家用电器)在复杂的电磁环境中能够正常工作并达到设计指标。

　　国际电工委员会(IEC)为电磁兼容性所下的定义为：“电磁兼容性是电子设备的一种功能，电子设备在电磁环境中能完成其功能，而不产生不能容忍的干扰”。这里讲的电磁环境是指存在于给定场所的所有电磁现象的总和。这表明电磁兼容性具有两层含义：第一，电子产品应具有抑制外部电磁干扰的能力；第二，该电子产品所产生的电磁干扰应低于限度，不得影响同一电磁环境中其他电子设备的正常工作。显然，电磁兼容性要比单纯讲的抗干扰能力的意义更深远。

　　电磁兼容性在军事上具有重要意义。例如在英阿马岛之战中，英国的谢菲尔德导弹驱逐舰就因未解决好电磁兼容性问题，为保证远程通信不受干扰而暂时关闭了雷达系统，结果被阿根廷飞机发射的飞鱼式导弹击中，舰毁人亡。在海湾战争中，多国部队亦抓住伊拉克雷达通信网抗干扰能力差的致命弱点，首先使之瘫痪，然后占据了制空权。

　　电磁干扰的危害性极大。表1列出能够损坏电子元器件的脉冲能量。此外，电磁辐射能引爆电起爆装置、弹药库，并会对人体造成危害。我国制定的微波辐射人体的安全限度为0.025～0.05 mW/cm²。另外，飞机上应严禁使用手机，以免干扰导航系统，危及飞行安全。欧共体于1996年规定电子设备(包括电器、电子仪器设备)必须进行电磁兼容性试验。1997年又规定只有通过权威认证机构严格试验并取得CE认证的电子产品，才有资格进入欧洲市场销售。

表1　能损坏电子元器件的脉冲能量　(μJ)

　1.2　电磁兼容性的研究领域

　　其研究领域主要包括电磁干扰的产生与传输，电磁兼容性的设计(含制定标准)、电磁干扰的诊断与抑制、电磁兼容性的测量与试验。仅以电磁干扰源为例，它所研究的对象如下：


2　电磁兼容性的设计

2.1　电磁兼容性的标准

　　目前国外制定的电磁兼容性标准已达上百种。具有代表性的如“电磁兼容性名词术语”(IEC50-161)，“系统电磁兼容性要求”(MIL-E-6051D)，“电磁干扰特性的测量”(MIL-STD-462)，“无线电干扰和抗扰度测量设备和测量方法规范”(CISRR16-1-1993)。我国也陆续制定了有关的国家标准和国家军用标准，例如“电磁兼容术语”(GB/T4365-1995)，“电磁干扰和电磁兼容性术语”(GJB72-85)，“无线电干扰和抗扰度测量设备规范(GB/T6113-1995)，“电动工具、家用电器和类似器具无线电干扰特性的测量方法和允许值(GB4343-84)。例如，在GB4343中规定的家用电器连续干扰电压允许值见表2。这些标准的颁布与实施，为实现电磁兼容性奠定了基础。

　2.2　电磁兼容性设计要点

　　电磁兼容性的设计是一项复杂的系统工程。首先应掌握有关标准及规范，然后根据实际电磁环境提出具体要求，进而制定技术和工艺上的实施方案。在设计电子仪器设备时，应重点考虑电路设计、印制板设计、隔离、退耦、滤波、接地、屏蔽等问题。举例说明，设计电路时宜选噪声容限高、抗干扰能力强的CMOS电路来代替TTL电路，用无触点的固态继电器(SSR)取代电磁继电器。增加消噪电路，防止产生自激振荡。对于从电源线引入或辐射出去的电磁干扰，应在电源进线端加装电源噪声滤波器(PNF)。对机内干扰可视情况选用低通、高通、带通滤波器或有源滤波器。利用光电耦合器实现信号隔离及阻抗变换。在构成测控系统时可选电磁兼容性良好的VXI总线仪器系统。选择合适的接地方式和接地点，以减小电磁干扰。

　　利用屏蔽能有效防止机外干扰，并限制机内电磁场的泄漏。常见的屏蔽有三种：电磁屏蔽，静电屏蔽，磁屏蔽。其中，电磁屏蔽用于阻止高频电磁能量在空间的传输，一般选对电磁波有明显衰减作用、导电性能良好的金属材料制成屏蔽层、屏蔽罩或屏蔽体。为加强屏蔽效果，精密电子仪器(例如电荷放大器)可设计成双层屏蔽甚至三层屏蔽。磁屏蔽用于减小因外部磁场变化而产生的感生电动势及感生电流。低频磁屏蔽可选导磁良好的铁磁性物质制成。射频磁屏蔽则由金属导体制成，利用涡流来抑制外磁场的影响。

　　为使电子产品的电磁兼容性达标，印制板的设计也至关重要。以数字仪表为例，所用数字IC的各输入端一律不得悬空，不用的输入端也应接合适的固定电平。控制端宜加偏置电阻(上拉或下拉电阻)，避免无控制信号时引入外界干扰。单片机闲置的I/O端应定义成输出状态。印制板上布线要合理，尽量短捷，减少信号间的交叉干扰。印制导线需拐弯时，尽量采用45°折线或圆角线，不要用90°折线。时钟振荡器应紧靠使用时钟信号的电路。模拟电路与数字电路的引线不要交叉。功率器件应布置在印制板一侧并靠近边上。有些专用集成电路还专门设计有保护环，例如ICL7650型斩波自稳零式精密运算放大器、HI7159A型单片位A/D转换器，使用时应将保护环接上地电位，起到屏蔽作用，消除被保护端的漏电流影响。对于较复杂的智能仪器或测试系统，应在每组集成电路的电源线与公共地之间，分别接入一只退耦电容，一般取0.01～0.1 μF，对于10 MHz以上的高频电路，还应适当减小容量。电源与地线应尽量粗一些，以减小导线阻抗，必要时可设计成地线区域。例如，双面板上一条长10 cm、宽1 mm的地线，在7 MHz下的阻抗约为0.3 Ω，当地线电流达1 A时即可形成0.3 V的干扰电压；若采用大面积区域作地线，则干扰电压可降至毫伏级。在设计大功率单片开关电源时，必须把信号地与功率地线分开布置，最后在输出端汇合。这是因为功率地线上有大电流通过，它在印制导线上形成的电压如被引入信号端，势必会影响稳压性能。

3　电磁兼容性的测量

　　测试工作是对电子设备的电磁兼容性设计作出客观评价的依据。试验项目主要包括发射试验(测量电子设备在工作时向外辐射式传导发射出的电磁能量、频率等)，敏感度试验(测量电子设备抑制外界电磁干扰的能力)。利用电磁屏蔽室可提供防止电磁干扰、净化电磁环境的试验场所。电磁兼容性测量设备主要有：电磁干扰自动测试系统(测量电磁干扰的各种参数及波形分析)，电磁干扰分析仪(对电磁干扰的幅度、发生率和持续时间进行自动分析)，频谱分析仪和扫描接收机(测量并分析1～18 GHz频率范围内的干扰)，峰值、平均值、有效值接收机(测量9 kHz～1 GHz干扰电压的峰值、平均值、有效值)，音频干扰电压表(测量20 Hz～20 kHz音频系统抑制噪声的能力)。此外还有噪声信号发生器。例如日本三基电子公司生产的ENS-24XA型高频噪声模拟器，可以给电源线迭加噪声干扰脉冲，对被试设备进行电源线的抗干扰试验，还可做信号线(包括通信线与控制线)的抗干扰性能试验，以及局部辐射电磁场的试验。

　　测量“喀呖”声的一种干扰分析仪电路框图如图1所示，干扰分析仪的接线方法见图2。在电磁兼容性名词术语中，“喀呖声”(click)是指持续时间不超过某一规定值(通常为200 ms)的断续干扰。例如在打开收音机电源时可听到扬声器发出的这种干扰声。

图1　干扰分析仪电路框图

图2　干扰分析仪的接线方法

　　测量电磁兼容性的辅助设备主要有：人工电源网络，电流探头，电压探头，吸收式功率钳，天线，耦合网络，横电磁波室，混响室，试验场。其中，人工电源网络能向受试设备的端子提供一个规定的高频阻抗，同时将测量电路与无关射频干扰隔离开来，只把干扰电压耦合到测量仪中。专供测量家用电器干扰电压用的人工电源网络，其相线与地、中线与地之间的阻抗均为150 Ω，电路由高频滤波电容和电阻构成，能消除电网上无用射频干扰的影响。人工电源网络需装在金属屏蔽箱中，外壳接地，输出端经同轴电缆接干扰分析仪。

参考文献
1　.新编实用数字化测量技术.北京：国防工业出版社，1998
2　.电磁兼容性原理与设计.四川：电子科技大学出版社，1995