電磁干擾的傳播途徑及抑制方法分析探討

中國船舶重工集團公司第七一〇研究所 李 旭

本文簡要介紹了電磁兼容的基本原理、電磁干擾的傳播途徑及基本抑制方法。

引言：隨著電子技術的廣泛應用，各種電氣、電子設備的電磁干擾問題越來越突出。本文主要針對電磁兼容基本原理與技術，電磁干擾的傳播途徑與抑制方法做一介紹。

1 電磁兼容原理

我國軍用標準（GJB72A-2002）中給出了電磁兼容性的定義：“設備(分系統、系統)在共同的電磁環境中能一起執行各自功能的共存狀態。即：該設備不會由于受到處于同一電磁環境中其它設備的電磁發射導致或遭受不允許的降級；它也不會使同一電磁環境中其它設備（分系統、系統）遭受其電磁發射而導致或遭受不允許的降級?！?/p>

2 電磁干擾的傳播途徑

電磁干擾可以通過多種途徑從干擾源耦合到敏感設備上。這些途徑包括：公共導線（公用電源、公用連線等）；設備間電容；相鄰導線的電感；通過空間輻射以及交變電磁場中的導線。按照耦合機理，電磁干擾可將其分為傳導耦合、磁場耦合、電場耦合和輻射耦合4種方式。

2.1 傳導耦合

傳導耦合是指一個電路中的騷擾電壓或騷擾電流通過公共電路（如共用的導線、元器件等）流通到另一個電路中的耦合方式。傳導耦合又分為電路性傳導耦合、電容性耦合和電感性耦合。

2.2 電場耦合

電場耦合是通過導體間的電容來實現的，也就是說，通過導體間的電容使一個電路的電場對另一個電路的電場形成交鏈，導體的電容與導體的形狀及周圍媒介的性質有關。

2.3 磁場耦合

典型的磁場耦合器件就是變壓器。有用信號和騷擾信號可以從其一側繞組傳輸到另一側繞組。但一般的磁場耦合是指騷擾源產生的騷擾磁場與被干擾回路存在磁通交鏈，從而在被干擾回路中感應電動勢。

2.4 輻射耦合干擾

通過輻射途徑造成的干擾耦合稱為輻射耦合，輻射耦合是以電磁場的形式將能量從一個電路傳輸到另一個電路。為了減小輻射耦合的影響，應采取如下措施：①降低騷擾源的強度和頻率；②避免形成無線結構及采用自屏蔽結構；③將天線的兩極短接起來；④采取濾波措施；⑤采取屏蔽措施。

3 抑制干擾的方法

電磁兼容的技術關鍵在于有效的控制電磁干擾，只有掌握電磁干擾的的抑制方法，并在系統或設備的設計、生產技術過程中合理的應用，才能實現電磁兼容。抑制電磁干擾的方法很多，其中主要有：接地、屏蔽和濾波。

3.1 接地

接地，顧名思義，是指設備或系統與“大地”保持良好的電連接，建立低阻抗通路。安全接地就是用低阻抗的導體將設備或系統的外殼連接到大地，以保證人身及設備的安全。干擾控制接地是指給設備或系統內部各種電路的信號電壓提供一個零電位的公共參考點或參考面。干擾控制接地一般有3種基本的接法：浮地、單點接地和多點接地，以及由單點接地和多點接地派生出來的混合接地。

3.1.1 浮地

浮地是將設備或電路單元與公共接地平面或可能引起回路電流的公共導線進行電隔離的方法。

3.1.2 單點接地

單點接地是在設備或電路單元中，只有一個參考接地點，所有需要接地的點都必須通過地線連接到這一點上。

3.1.3 多點接地

多點接地是指設備或電路單元中各接地點都是直接連接到離其最近的接地平面，以使接地線的長度最短。

3.1.4 混合接地

混合接地方式利用了單點接地和多點接地的有點，對于高頻電路部分采用多點接地，對于接地線過長的部分采用多點接地，而其余部分則可以采用單點接地。

3.2 屏蔽

屏蔽是利用屏蔽體阻斷或減小電磁能量在空間傳播的一種技術，是減少電磁發射和電磁騷擾防護的最重要的手段之一。

屏蔽有兩個目的：一是限制內部產生的輻射超出某一區域；二是防止外來的輻射進入某一區域。

3.2.1 屏蔽劃分

屏蔽按照其機理可分為電場屏蔽（靜電場屏蔽和交變電場屏蔽）、磁場屏蔽（恒定磁場屏蔽和交變磁場屏蔽）電磁場屏蔽（電場和磁場同時存在的高頻輻射電磁場屏蔽）。按屏蔽體結構又可分為完整屏蔽、不完整屏蔽（存在孔、縫隙等）及編織帶屏蔽（屏蔽線、同軸電纜等）。

3.2.2 屏蔽效能

為了衡量屏蔽體的屏蔽效果，一般常引用屏蔽效能來表示。屏蔽效能是指未加屏蔽時某一點的場強比，并以分貝表示，

屏蔽效能越大，屏蔽效果越好。

3.2.3 常用屏蔽材料

（1）襯墊

襯墊的種類很多，包括金屬絲網襯墊、導電布襯墊、導電橡膠、指形彈簧等。這些襯墊多用于金屬接縫處的配合表面，將這種導電性良好的襯墊填塞在接縫中間，在接合處表面加工精度不高的情況下，可以使接縫處具有較高的電磁屏蔽能力。

（2）通風孔

通常在屏蔽體上開有通風孔，這就破壞了屏蔽的完整性，這時可在開孔處安裝電磁屏蔽罩。一般有兩種方法，一是采用防塵通風板，是由多層金屬絲網組成，特點是價格便宜，使用壽命長，維修、清洗方便。二是截止波導通風板，它是將銅制或鋼制的蜂窩狀結構安裝在框架內，確保具有良好的屏蔽性能和通風效果，但它價格較貴，主要用再高性能要求屏蔽場合、軍用設備等。

（3）連接器

兩個屏蔽體電連接時，為使其成為一個完整的屏蔽體，通常采用屏蔽電纜或同軸電纜連接，之間必須采用電纜連接器。連接器的插座與配合同軸電纜插頭，是屏蔽體壁與電纜屏蔽層構成無間隙屏蔽體，電纜屏蔽層應與插頭均勻良好的壓在一起，插座與插頭之間也應保持良好的接觸，確保之間沒有泄露縫隙。

3.3 濾波

對于空間中傳播的電磁騷擾，可以通過屏蔽技術加以抑制，而對于電路中傳播的電磁騷擾，則需要采用濾波技術來加以抑制。濾波器的作用就是要限制接收裝置的頻率，使其在不影響接收有用信號的前提下抑制無用信號。

3.3.1 濾波器種類

濾波器是由R、C、L構成的一種網絡。按照濾波器的能量損耗特性，可分為反射式濾波器和吸收式濾波器；按照位置和作用可分為信號濾波、電源濾波。電磁干擾濾波。電源去耦濾波和諧波濾波等；按照是否包含有源器件可分為有源濾波和無源濾波；按照頻率特性可分為高通、低通、帶通、帶阻濾波等。

3.3.2 電源濾波器的安裝

濾波器對電磁騷擾的抑制作用不僅取決于濾波器本身及工作條件，還與安裝有關。

（1）電源濾波器不能存在電磁耦合路徑；（2）不能把輸入端與輸出端的線纜捆扎在一起；（3）接地線盡可能短；（4）輸入線與輸出線拉開距離，避免并行；（5）濾波器與設備外殼接地良好；（6）連接線宜用屏蔽雙絞線。

4 結束語

本文主要介紹了電磁兼容中的一些基本原理及電磁干擾產生的基本條件，在這個基礎上講述了三種抑制電磁干擾的基本方法。由于消除電磁干擾的方法多種多樣，需要我們在實際中綜合考慮，選擇最佳方案解決電磁干擾問題。