电磁兼容测试(EMC)的简单理解(一)

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电磁兼容测试(EMC)的简单理解(一)

2024-07-17 22:18| 来源: 网络整理| 查看: 265

电磁兼容相关理解 一、电磁兼容——EMC的意义及分类二、基础理论1、时域和频域描述2、CE测试单位3、RE测试单位

一、电磁兼容——EMC的意义及分类

  EMC(Electro Magetic Compatibility,电磁兼容)是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中,按设计要求正常工作的能力。既然称为能力,必然有它具体的体现,就是指在电路实际工作中的表现。 包括以下两方面含义:   1、EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰):即处在一定环境中的设备或系统,在正常运行时,\bbox[yellow]{不应产生}超过相应标准所要求的电磁能量,相对应的测试项目根据产品类型及标准的不同而不同。   2、EMS(Electro Magnetic Susceptibility,电磁抗扰度):即处在一定环境中的设备或系统,在正常运行时,设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰,相对应的测试项目也根据产品类型及标准的不同而不同。   EMC是总称,有EMC性能好的设备和EMC性能差的设备,就像是在描述两类学生。例如,A类学生:一不在课堂上影响别人学习,二不受别人影响而能认真学习;B类学生:一是在课堂上影响别人学习,而是很容易受别人影响不认真学习。一台设备的EMC性能就是指这个设备影响其它设备的能力和抗其它设备干扰能力。EMC这个总称同样包含两个方面:   1)影响别人的能力——EMI(电磁干扰);   2)不受别人的能力——EMS(电磁抗扰度)。 如下图所示为某工程中电磁兼容测试相关项目。 图1-1

图1-1 电磁兼容相关测试项 二、基础理论 1、时域和频域描述

在这里插入图片描述

图2-1 时域与频域的对应关系   如图2-1所示为电路信号在时域和频域的对应关系,通过图上时间方向观察到的为时域图像的方波图形,对应到频谱图则为从频率方向观察到的频域图形。根据傅里叶变换,理想方波为基波(方波频率的正弦)和无数奇次正弦谐波构成;同理,所有周期信号的波形均可分解为各种丰富的正弦波,反馈到频域则为离散的点。

  实际CE测试中,频谱仪接收到的信号如下图2-2所示为连续的,一是频谱仪分辨率导致,绘图软件将离散的点绘制为连续的曲线;二是各频率信号存在相位噪声,三是还有其它频谱仪信号处理上的原因。CE测试频谱图直接理解为横轴代表频率,每个竖线代表一个频率点,纵轴代表噪声幅度。 在这里插入图片描述

图2-2 实际CE102测试频谱图 2、CE测试单位

  CE测试的单位如图2-2所示为dBuV,首先分贝的原始定义为两个功率的比,如公式所示,dB是两个功率值的比较值取对数后再乘以10。

d B = 功 率 比 = 10 l g P 1 P 2 , − − − − − − − − 公 式 1 dB=功率比=10lg\frac{P_1}{P_2} ,--------公式1 dB=功率比=10lgP2​P1​​,−−−−−−−−公式1   由功率的分贝值可以推出电压的分贝值(前提条件是:R1=R2),如公式2所示。 P 1 = ( U 1 ) 2 R 1 P_1=\frac{(U_1)^2}{R_1} P1​=R1​(U1​)2​ P 2 = ( U 2 ) 2 R 2 P_2=\frac{(U_2)^2}{R_2} P2​=R2​(U2​)2​ d B = 10 l g ( U 1 ) 2 ( U 2 ) 2 dB=10lg\frac{(U_1)^2}{(U_2)^2} dB=10lg(U2​)2(U1​)2​ d B = 20 l g U 1 U 2 − − − − − − − − 公 式 2 dB=20lg\frac{U_1}{U_2} --------公式2 dB=20lgU2​U1​​−−−−−−−−公式2   dBuV即是电压相对于1uV的值,如公式3所示。 d B u V = 20 l g U 1 1 0 − 6 − − − − − − − − 公 式 3 dBuV=20lg\frac{U_1}{10^{-6}} --------公式3 dBuV=20lg10−6U1​​−−−−−−−−公式3   例:以CE102测试500kHz~10MHz限值65.5dBuV为参考,计算达到该限值时干扰电压幅度(单位:V)。

65.5 = 20 l g U 1 1 0 − 6 65.5=20lg\frac{U_1}{10^{-6}} 65.5=20lg10−6U1​​ 计算结果为U1=1.88mV;

3、RE测试单位

  对于辐射骚扰通常用电磁场的大小来衡量,其单位为V/m,在EMC领域通常以单位dBuV/m表示。用天线和干扰测试仪器组合在一起测量骚扰场强的大小,干扰测量一起测到的是天线端口的电压,此电压加上所用天线的天线系数就为被测骚扰的场强。

E[dBuV/m] = U[dBuV]+天线系数[dB] 注:天线系数指被测量场强幅值与该场强在天线端口产生的电压之比值。

  辐射骚扰和辐射抗扰度的测试可类比为力的测试,EUT(受试设备)作为正电荷A,天线作为正电荷B,两电荷放在一起时必然产生一个排斥的力;   RE(对外辐射骚扰)测量时,受试设备作为源,天线作为测量端,在固定位置接收源发射的电磁场强度,此时天线只作为接收源,无辐射功率。 在这里插入图片描述

图2-3 对外辐射骚扰测试(RE)   RS(辐射骚扰承受能力)测量时,天线作为源,受试设备作为被辐射端,在固定位置天线发射不同场强的电磁波来干扰受试设备,此时受试设备应正常上电,有一定辐射功率,观察被测设备是否正常工作。

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图2-4 辐射骚扰承受能力测试(RS)


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