EMC技术的现状发展趋势和对策课件.pptx

1、EMCEMC基本理论基本理论 电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述设备都能正常工作而互不干扰，达到“兼容”状态。EMI(Electromagnetic Interference)电磁干扰EMS(Electromagnetic Susceptibility)电磁敏感度EMC=EMI+EMS EMC是一门新兴的交叉学科，有半个多世纪的年龄，研究范围通常分为以下四个领域：EMC测试与试验技术EMC标准与规范EMI抑制与EMC设计EMC预测与仿真技术基基础础评判依据评判

2、依据 依据依据目标目标 验证验证评评估估手手段段EMC测试与试验技术EMC预测与仿真技术EMC标准与规范EMI抑制与EMC设计EMC四大领域相互间的相互关系军标设备级军标设备级GJB151A/152A-97GJB151A/152A-97CE101:25HzCE101:25Hz10kHz10kHz电源线传导发射电源线传导发射CE102:10kHzCE102:10kHz10MHz10MHz电源线传导发射电源线传导发射CE106:10kHzCE106:10kHz40GHz40GHz天线端子传导发射天线端子传导发射CE107:CE107:电源线尖峰信号电源线尖峰信号( (时域时域) )传导发射传导发射

3、CS101:25HzCS101:25Hz50kHz50kHz电源线传导敏感度电源线传导敏感度CS103:15kHzCS103:15kHz10GHz10GHz天线端子互调传导敏感度天线端子互调传导敏感度CS104:25HzCS104:25Hz20GHz20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度天线端子无用信号抑制传导敏感度CS105:25HzCS105:25Hz20GHz20GHz天线端子交调传导敏感度天线端子交调传导敏感度CS106:CS106:电源线尖峰信号传导敏感度电源线尖峰信号传导敏感度CS109:50HzCS109:50Hz100kHz100kHz壳体电流传导敏感度壳体电流传导敏感度CS

4、114:10kHzCS114:10kHz400MHz400MHz电缆束注入传导敏感度电缆束注入传导敏感度CS115:CS115:电缆束注入脉冲激励传导敏感度电缆束注入脉冲激励传导敏感度CS116:10kHzCS116:10kHz100MHz100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度RE101:25HzRE101:25Hz100kHz100kHz磁场辐射发射磁场辐射发射RE102:10kHzRE102:10kHz18GHz18GHz电场辐射发射电场辐射发射RE103:10kHzRE103:10kHz40GHz40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射天线谐波和乱真

5、输出辐射发射RS101:25HzRS101:25Hz100kHz100kHz磁场辐射敏感度磁场辐射敏感度RS103:10kHzRS103:10kHz40GHz40GHz电场辐射敏感度电场辐射敏感度RS105:RS105:瞬变电磁场辐射敏感度瞬变电磁场辐射敏感度EMCEMC标准与规范标准与规范EMCEMC标准与规范标准与规范民标十大类设备民标十大类设备EMCEMC测试测试序号序号产品类别产品类别国际标准国际标准我国标准我国标准1工、科、医射频设备工、科、医射频设备CISPR11，1990（EMI）GB4824-962通信设备通信设备YD/T 10323信息技术设备信息技术设备CISPR22，19

6、97（EMI）CISPR24，1997（EMS）GB9254-1998GB17618-984汽车汽车CISPR12/21/25GB14023-92GB/T 17619-985广播、电视广播、电视CISPR13，1996（EMI）CISPR 20（EMS）GB13837-97GB9383GB/T 13838GB/T 138396电照明电照明CISPR15，1996（EMI）GB17743-997架空电力线和变电站低压供电系统架空电力线和变电站低压供电系统CISPR18（EMI）GB15707-958家用电器、电动工具家用电器、电动工具CISPR14，1993GB4343-849轨道交通、电力车辆

7、轨道交通、电力车辆SAEJ551/5 （EMI）GB/T 18387 -200110集成电路集成电路IEC61967（EMI）SAEJ1752（EMI）IEC62132（EMS）EMI自动测试系统组成框图自动测试系统组成框图设备级设备级EMC-ATSEMCEMC测试与试验技术测试与试验技术RS自动测试系统组成框图自动测试系统组成框图 EMCEMC测试与试验技术测试与试验技术 国防科工军标研究中心已着手酝酿与之配套的系统级EMC测量方法的标准。u海泰电子2006年接受总装预研中心下达的“十一五”预研课题系统级电磁环境效应测量技术研究开发出适合我国三军装备的系统级EMC自动测试系统。到2011年已

8、生产6套交付客户，还有3套已签合同。 系统级美国我国主要内容军标MIL-STD-464A，2003GJB1389A-2005（等效采用MIL-STD-464A）比较完整、全面地给出了对军用系统EMC评价的14个要素，是我国对三军装备的电子、电气系统EMC的重要标准。民用电子电器系统没有现成的统一的EMC标准备注 民用系统级的EMC测量方法IEC也进行了广泛研究，譬如针对系统级EMC的核心-电磁环境效应（E3），面临目前国际上受到的IEMI（Intented Electromagnetic Interference，有意电磁干扰，如恐怖主义分子施放的EMP威胁手段），CISPR TC77委员会下

9、属的77C分委员会（SC77C）从1999年以来发布了14项有关IEMI的标准或技术报告，目前还有3项在编拟中。系统级系统级EMC测试测试EMCEMC测试与试验技术测试与试验技术系统级电磁环境效应（系统级电磁环境效应（E3）测量）测量 系统电磁环境效应测量天线耦合度测量传导与辐射安全裕度测量供电系统EMC特性测量EME测量接地搭接测量干扰场测量危害场测量瞬变场测量EMCEMC测试与试验技术测试与试验技术u 军用标准做军用标准做RE/RS测试时，按照测试时，按照GJB152A的要求应在的要求应在1m法暗室完成，法暗室完成，CE/CS在屏蔽室完成。在屏蔽室完成。u 民用标准做民用标准做RE/RS测

10、试时，按照测试时，按照GB/T6113.1的要求应在的要求应在3m或或10m法暗室完成，法暗室完成，CE/CS测试在屏蔽室完成。测试在屏蔽室完成。测试环境测试环境EMCEMC测试与试验技术测试与试验技术新兴测试环境新兴测试环境混响室混响室任何一项EMC测量，其测量不确定度均取决于测量系统测量系统和测试环境测试环境两方面，不论是军用EMC标准还是民用EMC标准，都对测试环境作了严格和明确的限定 。关于测试环境值得引起重视的是混响室混响室，它具有以下突出优点：可以以较小功率产生较高场强，空间利用率高适用于大的设备和系统EMC测试标准：美军标MIL-STD-461E中已允许在RS103测试项中，在2

11、00MHz以上频率采用混响室替代造价昂贵的暗室。民用标准中，IEC 2003年已发布了IEC61000-4-21，允许在RS（辐射抗扰度）和RE（辐射发射）测试项中采用混响室。在美民标DO-160F中明确规定在RS和RE测试中采用混响室，尤其在RS的个别频段要产生67千V/m的E场，混响室是首选。u海泰电子从2007年开始研发混响室技术，尤其在源搅拌模式的技术上有突破，并在2009年建成一个包含机械搅拌模式和源搅拌模式在内的中型混响室。EMCEMC测试与试验技术测试与试验技术经过经过40年左右的探索，国际年左右的探索，国际EMC业界已认可在混响室内完成业界已认可在混响室内完成RE/RS测试。测

12、试。海泰自主研发的海泰自主研发的“机械搅拌机械搅拌+源搅拌源搅拌“复合式混响复合式混响室室测试环境测试环境EMCEMC测试与试验技术测试与试验技术应用背景：l美国在上世纪七十年代就投入人力研发系统EMC数模预测软件，并建立了三军共享的EMC数据库为数模预测提供原始数据。l近年来一些国外通用软件供应商也积极向国内用户推销其软件产品。l国内有的高校和研究所也在积极开发系统EMC数模预测软件，并在不同军工行业的系统研制中取得了很好的应用效果。EMC预测技术EMC预测技术应用范围如右图所示。事实表明，它是一种高效费比的技术途径。EMC预测技术应用范围EMCEMC预测分析与预测分析与数据库技术数据库技术

13、如何建立如何建立EMC三要素的准确数学模型三要素的准确数学模型是预测技术的关键。把按EMC标准进行实测的数据经统计处理后放入EMC数据库可以使这三要素的数模更准确。对于EMC标准未包含的情况，要获得这三要素的数学模型可通过以下两种途径：电磁理论计算仿真试验u 海泰电子在努力研发预测软件的同时，近年来开发了EMC数据库管理系统，已完成研发，进入工程应用阶段，这无疑将对我国广泛应用EMC数模预测技术提供了技术支撑。EMC三要素EMCEMC预测分析与预测分析与数据库技术数据库技术系统系统EMC设计的一个有效途径是对系统的干扰源设计的一个有效途径是对系统的干扰源,敏感器和干扰耦合路径建立敏感器和干扰耦

14、合路径建立数学模型数学模型,利用计算机软件求解。利用计算机软件求解。系统级EMC预测分析：建立系统内各元素与元素间电磁耦合模型，进行元素间的“干扰”分析。 建立系统内设备EMC特性与总系统EMC特性之间的关系 经济、快速的EMC分析手段，可在武器系统全寿命周期内提供EMC技术支持!针对具体系统：EMC指标剪裁评估EMC性能EMC折中分析EMCEMC预测分析与预测分析与数据库技术数据库技术HTEMC-DBMS对预测分析软件的支持对预测分析软件的支持测试系统测试系统EMC数据库数据库预测分析软件预测分析软件测试数据测试数据测试数据测试数据分析结分析结果果EMCDBEMCEMC预测分析与预测分析与数

15、据库技术数据库技术HTEMC-DBMS应用方向应用方向EMCDB设备生产商设备生产商总体单位总体单位测评中心测评中心海量测试数据存储，方便进行统计查询，生成综合测试报表。保存产品的多项测试数据，容易分析出问题关键点，设计产品时规避风险。系统预测分析，参照已存在的系统测试数据，加强系统指标设计。EMCEMC预测分析与预测分析与数据库技术数据库技术系统设计阶段系统设计阶段EMC解决方案解决方案系统设计概念阶段系统EMC指标生成EMC预测分析预测分析EMC数据库数据库系统设计方案方案实施EMC测试系统建成确保系统EMCEMC预测分析预测分析EMC数据库数据库故障整改或设备升级EMCEMC预测分析与预

16、测分析与数据库技术数据库技术EMCEMC预测分析与预测分析与数据库技术数据库技术 海泰电子在海泰电子在EMC预测分析软件预测分析软件的研发上近期将推出：的研发上近期将推出：针对水中兵器的针对水中兵器的EMC预测分析软件，并兼顾导弹平台的预测分析软件，并兼顾导弹平台的EMC预测，从而为预测，从而为复杂复杂电子系统的电子系统的EMC设计提供了理设计提供了理想的优化设计手段。想的优化设计手段。电磁兼容设计论证阶段系列产品电磁兼容设计论证阶段系列产品EMC数据库数据库系统内系统内EMC预测分析预测分析系统间系统间EMC预测分析预测分析HT-EMCHT-EMC发展历程与全面的发展历程与全面的EMCEMC

17、产品和服务产品和服务国内外国内外EMCEMC技术发展趋势技术发展趋势这一领域又分为测试环境和测试方法两方面。uEMC测试与试验技术1 测试环境 EMC测试环境值得注意的主要有两点： 应用5m5m法全暗室法全暗室测量设备的辐射发射，其优点是大大缩短测量时间，接收天线不必在垂直方向上搜索，以获取最大辐射高度，这种方案已提出近20年，未实际应用主要是因为制订5m法全暗室的辐射发射限值至今未拿出。国内外国内外EMCEMC技术发展趋势技术发展趋势uEMC测试与试验技术1 测试环境 EMC测试环境另一个发展动向是： 采用电磁混响室电磁混响室作为电波暗室的替代场地。 CISPR的H分会在2008年年会中提出

18、拟在IEC61000-6-3和IEC61000-6-4的未来版本中新增混响室的内容，其测量不确定度比开阔场、半电波暗室和全电波暗室要低。美军标MIL-STD-461F版本推荐采用混响室进行辐射抗扰度测试。尤其是DO-160F在辐射抗扰度测试中，在部分频段要达到7000V/m电场，此时用混响室可认为是首选方案。国内外国内外EMCEMC技术发展趋势技术发展趋势uEMC测试与试验技术2 测量方法EMC测试方法比较突出的一个发展动向是： 在CISPR16-1-1的最新版（2010版）中提出除允许采用传统的频率扫描EMI接收机外，允许采用时域时域EMIEMI接收机接收机。 以德国的Peter Russe

19、r为首的团队6年前发表了一系列的论文。它的最大优点是可将传统的频扫EMI接收机的测量时间缩短2000倍以上。国内外国内外EMCEMC技术发展趋势技术发展趋势uEMC测试与试验技术2测量方法EMC测量方法的另一动向是： 系统的电磁环境效应（系统的电磁环境效应（E3E3）的通用测量方法）的通用测量方法有待制订标准，对于特定的复杂电子平台其E3测量与评估方法需在其EMC控制大纲中具体化。 此外，集成电路的集成电路的EMCEMC测试方法测试方法已由IEC提出； 另外，几年前CISPR就开始研究网络的网络的EMCEMC测试方法测试方法。国内外国内外EMCEMC技术发展趋势技术发展趋势uEMC数学仿真预测

20、与分析 随着数学仿真技术的发展，计算电磁学迄今已发展到成熟阶段，对于复杂的电子电气系统，各种军、民用平台的EMC预测与分析已有可能在方案设计阶段达到一定的精度。世界上最具代表性的是美国IEMCAP软件。它的第一版本是1974年完成的。虽然美国此软件至今对我国禁运，但其预测的思路、方法已在解密的文献报告披露。白俄罗斯近年来在我国推销其开发的类似美IEMCAP的软件，但很少听到有成功应用的案例。 上述软件可对一个初步方案设计的平台（飞机、舰船、战车等）的EMC做出定量预测，从而可据此提出平台上大量设备的EMC限值，因此是平台EMC设计一个十分有效的工具。国内外国内外EMCEMC技术发展趋势技术发展

21、趋势uEMC数学仿真预测与分析 在舰船、飞机、航天器等结构复杂的平台上，无线电的收发设备通过天线渠道产生干扰是十分常见的，如何对这样平台上大量天线得到一种优化布置方案是平台总体设计的重要任务之一。意大利的Ship-EDF和EMIND就是这种具有工程实用价值的软件，而且意大利目前已对中国解除禁运。 上述两类EMCEMC仿真软件必须有与之配套的设备仿真软件必须有与之配套的设备EMCEMC数据库数据库，国外多年实践证明，只有将组成平台的大量电子电气设备的EMC测试数据作为原始输入数据，才能获得工程上满意的预测结果。国内外国内外EMCEMC技术发展趋势技术发展趋势uEMC数学仿真预测与分析 国外近年来

22、在汽车EMC仿真软件、EMC专家系统上均投入力量研发，从而大大缩短汽车研发周期。 所谓EMC专家系统是将汽车EMC控制技术的成功经验用专家系统的软件模式汇集其中，从而可大大降低对汽车EMC设计人员的专业水平要求。飞机级高强辐射场技术方案飞机级高强辐射场技术方案uHIRF试验系统基于美基于美(AC20-(AC20-158)158)、英、英(59-(59-411)411)的试验方的试验方法法LLSC主要在0.2400MHz范围内，获得外部射频电磁环境和机载设备电缆束上感应电流之间的耦合系数通过对LLSC测试数据与实际外部射频电磁环境对应值，利用线性外推法确定需注入的电流，通过BCI实验来考核飞机系

23、统抗干扰能力。LLSF通过对多个舱室的屏蔽效能测试，来确定飞机内部设备在100MHz18GHz频段内需施加的场强。现状现状趋势趋势对策对策EMC测试与测试与试验试验屏蔽室、半暗室屏蔽室、半暗室全暗室全暗室(5m法法)、混响、混响室室军、民标用混响室完成军、民标用混响室完成RS，对，对RE探索探索扫频扫频EMI接收机接收机时域时域EMI接收机接收机积极研发积极研发FFT在在EMC测测试中的应用试中的应用设备级设备级EMC-ATS(GPIB总线总线)LXI总线总线研发先进的通用测试平研发先进的通用测试平台软件台软件系统级系统级EMC-ATS越来越受重视越来越受重视按按GJB1389A研发通研发通用

24、的系统级用的系统级EMC-ATS测量不确定度测量不确定度EMI测量不确定度测量不确定度EMS紧跟国际标准紧跟国际标准低电平扫描外推法低电平扫描外推法是一种高消费比途径是一种高消费比途径尽快应用于军、民产品尽快应用于军、民产品预测与分析预测与分析系统间系统间EMC P&A系统内系统内EMC P&AEMC-DB在中、大型电子系统在中、大型电子系统中应用增多中应用增多加大投入，研发国产加大投入，研发国产软件软件建立我国的军口建立我国的军口EMC-DBEMI抑制与抑制与EMC设设计计EMP防护装置防护装置（TPD）EMC设计指南设计指南EMC专家系统专家系统新材料、新工艺、新新材料、新工艺、新器件器件

25、借助其它行业先进技借助其它行业先进技术术标准与规范标准与规范E3标准标准各国各国EMC标准的通标准的通用化用化系统级系统级EMC测试方测试方法法 设备级设备级EMC标准升标准升级级 陕西海泰电子有限责任公司陕西海泰电子有限责任公司国内国内历史最长的历史最长的EMCEMC全面供应商，从全面供应商，从20022002年以来年以来自主研发了十余款自主研发了十余款EMCEMC软硬件产品，为国内软硬件产品，为国内4040多家所、厂、部队研发了设备级与系统多家所、厂、部队研发了设备级与系统级级EMC-ATSEMC-ATS。 20112011年年8 8月月1616日，海泰电子电磁兼容实验室正式获得中国合格评

26、定国家日，海泰电子电磁兼容实验室正式获得中国合格评定国家认可委员会（认可委员会（CNASCNAS）颁发的认可证书，组织编号）颁发的认可证书，组织编号CNAS-L5170CNAS-L5170。获得认可的能。获得认可的能力范围包括力范围包括GJB151A/152AGJB151A/152A、GB9254GB9254、GB4824GB4824和和GB/T17626.XGB/T17626.X等标准规定的共等标准规定的共计计1919个检测项目，检测结果在国际实验室认可合作组织（个检测项目，检测结果在国际实验室认可合作组织（ILACILAC）成员内互认。）成员内互认。 2011 2011年年0808月月0909日，中国船舶重工集团公司在西安组织召开了陕西海泰日，中国船舶重工集团公司在西安组织召开了陕西海泰电子有限责任公司完成的电子有限责任公司完成的“瞬变电磁场辐射敏感度测试装置瞬变电磁场辐射敏感度测试装置”产品及科技成产品及科技成果鉴定会。果鉴定会。 2011 2011年年8 8月月1515日日-16-16日，陕西海泰电子有限责任公司电磁兼容实验室与日，陕西海泰电子有限责任公司电磁兼容实验室与 美国格埃姆公司合作，对西安地铁美国格埃姆公司合作，对西安地铁2 2号线信号设备进行了电磁兼容性检测，号线信号设备进行了电磁兼容性检测， 为地铁为地铁2 2号线的顺利开通保驾护航。号线的顺利开通保驾护航。