电子设备电磁兼容分析及设计技术

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1、电子设备电磁兼容分析及设计技术北京邮电大学继续教育学院电磁兼容研究室９０电磁兼容授课参考大纲第一节电磁兼容技术基础1.基本概念2.电磁兼容与电子新产品开发3.电磁干扰源及特性4.电磁兼容一般方法第二节电磁干扰分析方法1.电磁拓扑分区2.电磁耦合顺序图3.电磁干扰作用途径4.电磁辐射干扰分析5.传导干扰分析.电容耦合.电感耦合.公共阻抗耦合6.保证电磁兼容措施第三节电磁兼容技术基础1.电子设备组装设计概述.逻辑分区.器件布局2.印刷电路板布线设计.印刷电路板允许噪声分配.数字信号及设计频率范围.印

2、制线长度要求.3-W和20H原则.镜像对销和隔离技术3.电子设备及多层印制板接地设计.多层印制板接地设计原理.多层印制板接地方式.多层印制板接地电路.多层印制板接地隔离技术第四节多层印制板电磁兼容设计关键技术1.多层印制板电磁兼容设计原则2.各种净化电容设计.集成电路元件的电源保证.电容的自谐振频率.电容量计算.开关元件的平滑电容3.时钟电路设计.需要考虑的带宽.阻抗控制.传输延迟.容性负载的影响９０.时钟线的终端处理.时钟电路印制线条的布线方法.减小时钟电路辐射的方法.时钟电路引起的串音、保护

3、线安排第五节电子设备的屏蔽与接地设计一、屏蔽与接地原理.高频接地屏蔽.低频屏蔽原理.屏蔽与接地二、电缆屏蔽设计1屏蔽电缆的屏蔽原理2电缆屏蔽效果与接地3电缆成束与空间布局第六节电子设备接口的电磁兼容设计1.I/O电路设计和连接器的电磁兼容特性及正确使用.连接器接地不当产生的辐射.连接器的分区和接地.特殊功能连接器北京邮电大学吕英华52005年6月第七节电子设备的结构性辐射1.共模电流与差模电流.共模电流与差模电流的概念.共模电流与差模电流辐射发射特性.共模电流与差模电流辐射发射的估算2.设计方法

4、.共模电流与差模电流转换的原理.Hartin结构分解法第八节防静电设计1.静电设计基本原理2.材料防静电性能3.人体的静电模型4.防静电硬件设计5.防静电软件设计第九节系统接地工程1系统接地原理2用电系统3接地规范4大地电学特性第十节电磁兼容测试常用仪表1电磁兼容测试与建模2示波器用于EMI测量3EMI接收机用于EMI测量4频谱分析仪用于EMI测量９０5窄带干扰与宽带干扰第一节电磁兼容设计基础一、基本概念二、电子新产品策划基本过程三、影响电子设备的干扰源及特性四、电磁兼容一般方法电子产品开发参考

5、过程电子产品开发参考过程９０９０９０达到电磁兼容的成本电子战是现代战争的特色nHEMPnHPM0.01-1μW/cm2干扰,0.01-1W/cm2毁坏芯片,10-100W/cm2永久性损伤,1000-10000W/cm2烧毁n电子对抗n电磁弹FCGn“空爆弹”的无线电引信９０n无源探测定位,电磁制导导弹nEMSEC---TEMPEST,特洛伊木马,无线病毒。电磁寄生1公里,LAN为10公里,海南声音识别—电话窃听nC4I对抗:指挥、控制、通信、计算机和情报９０９０第二节电磁干扰分析方法1.电磁拓

6、扑分区2.电磁耦合顺序图3.电磁干扰作用途径4.电磁辐射干扰分析5.传导干扰分析.电容耦合.电感耦合.公共阻抗耦合6.保证电磁兼容措施９０电磁环境的组成一个简单的电磁干扰模型有三个基本要素：1存在电磁干扰能源。2存在一个受电磁干扰的设备，当电磁干扰超出容许的界限时，被干扰设备性能会发生混乱。3在干扰和受干扰设备间存在耦合通道传递电磁能量必须同时具备三个基本要素才会发生电磁干扰。如果去除了其中之一，就不会发生电磁干扰。所以，工程师的任务就是要决定哪一个因素是最容易消除的。一般地说，在设计印制电路板

7、时，消除主要的射频干扰源是最廉价有效的方法（称为电磁抑制）。干扰源是产生初始波形的主动因素。印制电路板必须设计成使产生的电磁能量只限于需要的装配部件处。电子设备的电磁兼容水平包括以下两个性质截然不同的方面：1电磁发射（EMI）：设备传播的电磁干扰有辐射干扰和传导干扰。2电磁敏感度或抗扰度（EMS）：受影响设备或敏感设备所遭受的伤害效应，包括电磁干扰EMI、静电放电（ESD）和电力过电压（EOS）等形式的伤害。此外,还要满足特定用户应用环境下的要求。常见的电磁干扰源及特性·自然界的电磁干扰源：雷电

8、放电、太阳黑子爆发、日辉和地球磁暴等·人为的电磁干扰源：连续干扰源—设备工作时产生的，辐射或传导干扰脉冲干扰源—电磁瞬态过程,有很宽的频谱,向空间辐射间接干扰源—与机械运动有关，如车，船和飞机的壳体与空气中的尘粒、烟尘、雪片等摩擦起电。接触干扰源—金属的接触面具有复阻抗特性，振动、颠簸、撞击时，接触阻抗是可变的。外界强辐射场产生感应电流，由于接触阻抗的作用会产二次辐射。辐射频谱为原辐射频谱加接触阻抗变化的调制,产生附加频率分量。停止运动时这种干扰便消逝。典型的人为干扰源及特性点火系统：脉宽1毫微