电磁兼容与电磁防护相关研究进展

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电磁兼容与电磁防护相关研究进展

1606 40(6) 高电压技术 2014,

电磁兼容是指设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能同时执行各自功能的共存状态。它主要包括2个方面的内容：一是设备、分系统、系统在预定的电磁环境中运行时，可按规定的安全裕度实现设计的工作性能、且不因电磁干扰而受损或产生不可接受的降级；二是设备、分系统、系统在预定的电磁环境中正常工作且不会给环境(或其他设备)带来不可接受的电磁干扰。

电磁防护是指为在设计、研制和生产过程中使设备具有抗电磁干扰或电磁毁伤能力而采取的技术措施，也包括为消除电磁环境对电爆装置、燃油及人员影响而采取的技术措施和对策。

综上所述，电磁兼容与电磁防护在内涵和外延上是一个有机的整体，它们研究的重点都是电磁环境对设备或系统的作用机理、能量耦合途径等，即电磁环境效应；目的都是为了保障设备或系统在预定电磁环境中的生存能力和运行能力。

电磁兼容研究经历了“问题解决法”、“标准控3个阶段。制法”和“分析预测法(或称系统设计法)”系统级和系统间的电磁兼容预测是目前电磁兼容技术研究的最高阶段，其涵盖的范围非常广泛，但限于篇幅，无法一一涉及，本文将重点围绕形成电磁干扰或电磁危害的3个基本要素：电磁干扰源、电磁能量耦合途径和电磁敏感对象，对国内外开展的相关研究工作进行归纳概述。

精度也得以不断提高。文献[2]还提出了在工作状态下利用双电流探头对共模和差模噪声源阻抗进行精确提取的方法。

电磁干扰的辐射发射测试主要利用开阔场、电波暗室等开展，此类测试方法得到的往往是多个辐射电磁干扰在测试点处的矢量叠加，即辐射总干扰。那么在对大型复杂系统进行辐射电磁干扰测试时，多个子系统辐射产生的电磁干扰就会混叠在一起，无法准确获得某子系统单独辐射产生的电磁干扰频谱特征。针对该问题，文献[3]介绍了一种基于自适应对消原理的辐射电磁干扰测量方法，通过对周围电磁干扰的自适应滤除可以实现对任一子系统的电磁干扰测试。此外，为准确描述电磁干扰源特征及其辐射干扰机理，具有高测量精度和可靠性的近场扫描技术也被广泛应用，比如文献[4]基于盲源分离算法和近场波阻抗测试，实现了对辐射电磁干扰源个数和特性的分析；文献[5]则利用反向传播神经网络实现了对电磁干扰源的分类识别。

通过电磁干扰测试还可以实现对电磁干扰源的实时定位，从而有利于对干扰源的快速排查。文献[6]利用电磁干扰检测器和无线网络组建了2种类型的ESD事件定位系统(ESD event locator system，EELS)，如图1所示，用于对硬盘制造车间内存在的ESD事件进行监测。测试结果显示：基于电磁干扰强度的EELS可用于小范围内ESD事件的监测，其在1.5 m ×1.5 m范围内的定位误差约为10.3 cm；基于接收信号强度指示的EELS可用于较大范围内ESD事件的监测，其在10 m×10 m范围内的定位误差约为24 cm。

1.2 电磁干扰源仿真建模

仿真建模是进行电磁兼容分析预测的重要技术途径。针对电磁干扰源的仿真建模，从器件级到设备级、系统级国内外均开展了相关研究。

目前对印制电路板(printed circuit board, PCB)板的等效建模已成为集成电路电磁兼容预测的重要手段。结合近场扫描技术，文献[7]通过推导等效偶极子模型，建立了一系列可以产生相同辐射场的无穷小偶极子来代替PCB 板，以实现对PCB板电磁辐射的仿真预测；在考虑PCB 板和外壳之间的相互作用时，该等效方法还可以被推广应用到偶极子平面导电介质模型(dipole-dielectric conducting plane，DDC)。

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1 电磁干扰源的研究

1.1 电磁干扰源测试分析

从电磁环境的构成要素可见，电磁干扰源具有多种表现形式，为分析电磁干扰(electromagnetic inference, EMI)的形成机理及其抑制措施，一般要对电磁干扰信号的时域、频域、能量、信号形式等特性进行测试分析。根据电磁干扰的传播途径，通常可以利用传导发射测试或辐射发射测试的方式来提取电磁干扰的特征参数。

依据现行的电磁兼容测试标准，对电磁干扰的传导发射测试主要采用的是线阻抗稳定网络(line impedance stabilization network, LISN)，但LISN测试得到的是共模和差模干扰信号的混合，而无法直接检测共模和差模干扰信号的具体分量。为此，，国内外学者在传导电磁干扰分离网络方面进行了大量SEE 网络、Paul 研究，先后提出了Mardiguian网络、网络、Lo 网络等分离网络，传导电磁干扰的分离

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