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電磁兼容與電磁防護相關研究進展

1606 40(6) 高電壓技術 2014,

電磁兼容是指設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中能同時執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。它主要包括2個方面的內容：一是設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)在預定的電磁環(huán)境中運行時，可按規(guī)定的安全裕度實現(xiàn)設計的工作性能、且不因電磁干擾而受損或產生不可接受的降級；二是設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)在預定的電磁環(huán)境中正常工作且不會給環(huán)境(或其他設備)帶來不可接受的電磁干擾。

電磁防護是指為在設計、研制和生產過程中使設備具有抗電磁干擾或電磁毀傷能力而采取的技術措施，也包括為消除電磁環(huán)境對電爆裝置、燃油及人員影響而采取的技術措施和對策。

綜上所述，電磁兼容與電磁防護在內涵和外延上是一個有機的整體，它們研究的重點都是電磁環(huán)境對設備或系統(tǒng)的作用機理、能量耦合途徑等，即電磁環(huán)境效應；目的都是為了保障設備或系統(tǒng)在預定電磁環(huán)境中的生存能力和運行能力。

電磁兼容研究經歷了“問題解決法”、“標準控3個階段。制法”和“分析預測法(或稱系統(tǒng)設計法)”系統(tǒng)級和系統(tǒng)間的電磁兼容預測是目前電磁兼容技術研究的最高階段，其涵蓋的范圍非常廣泛，但限于篇幅，無法一一涉及，本文將重點圍繞形成電磁干擾或電磁危害的3個基本要素：電磁干擾源、電磁能量耦合途徑和電磁敏感對象，對國內外開展的相關研究工作進行歸納概述。

精度也得以不斷提高。文獻[2]還提出了在工作狀態(tài)下利用雙電流探頭對共模和差模噪聲源阻抗進行精確提取的方法。

電磁干擾的輻射發(fā)射測試主要利用開闊場、電波暗室等開展，此類測試方法得到的往往是多個輻射電磁干擾在測試點處的矢量疊加，即輻射總干擾。那么在對大型復雜系統(tǒng)進行輻射電磁干擾測試時，多個子系統(tǒng)輻射產生的電磁干擾就會混疊在一起，無法準確獲得某子系統(tǒng)單獨輻射產生的電磁干擾頻譜特征。針對該問題，文獻[3]介紹了一種基于自適應對消原理的輻射電磁干擾測量方法，通過對周圍電磁干擾的自適應濾除可以實現(xiàn)對任一子系統(tǒng)的電磁干擾測試。此外，為準確描述電磁干擾源特征及其輻射干擾機理，具有高測量精度和可靠性的近場掃描技術也被廣泛應用，比如文獻[4]基于盲源分離算法和近場波阻抗測試，實現(xiàn)了對輻射電磁干擾源個數(shù)和特性的分析；文獻[5]則利用反向傳播神經網絡實現(xiàn)了對電磁干擾源的分類識別。

通過電磁干擾測試還可以實現(xiàn)對電磁干擾源的實時定位，從而有利于對干擾源的快速排查。文獻[6]利用電磁干擾檢測器和無線網絡組建了2種類型的ESD事件定位系統(tǒng)(ESD event locator system，EELS)，如圖1所示，用于對硬盤制造車間內存在的ESD事件進行監(jiān)測。測試結果顯示：基于電磁干擾強度的EELS可用于小范圍內ESD事件的監(jiān)測，其在1.5 m ×1.5 m范圍內的定位誤差約為10.3 cm；基于接收信號強度指示的EELS可用于較大范圍內ESD事件的監(jiān)測，其在10 m×10 m范圍內的定位誤差約為24 cm。

1.2 電磁干擾源仿真建模

仿真建模是進行電磁兼容分析預測的重要技術途徑。針對電磁干擾源的仿真建模，從器件級到設備級、系統(tǒng)級國內外均開展了相關研究。

目前對印制電路板(printed circuit board, PCB)板的等效建模已成為集成電路電磁兼容預測的重要手段。結合近場掃描技術，文獻[7]通過推導等效偶極子模型，建立了一系列可以產生相同輻射場的無窮小偶極子來代替PCB 板，以實現(xiàn)對PCB板電磁輻射的仿真預測；在考慮PCB 板和外殼之間的相互作用時，該等效方法還可以被推廣應用到偶極子平面導電介質模型(dipole-dielectric conducting plane，DDC)。

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1 電磁干擾源的研究

1.1 電磁干擾源測試分析

從電磁環(huán)境的構成要素可見，電磁干擾源具有多種表現(xiàn)形式，為分析電磁干擾(electromagnetic inference, EMI)的形成機理及其抑制措施，一般要對電磁干擾信號的時域、頻域、能量、信號形式等特性進行測試分析。根據(jù)電磁干擾的傳播途徑，通�？梢岳脗鲗Оl(fā)射測試或輻射發(fā)射測試的方式來提取電磁干擾的特征參數(shù)。

依據(jù)現(xiàn)行的電磁兼容測試標準，對電磁干擾的傳導發(fā)射測試主要采用的是線阻抗穩(wěn)定網絡(line impedance stabilization network, LISN)，但LISN測試得到的是共模和差模干擾信號的混合，而無法直接檢測共模和差模干擾信號的具體分量。為此，，國內外學者在傳導電磁干擾分離網絡方面進行了大量SEE 網絡、Paul 研究，先后提出了Mardiguian網絡、網絡、Lo 網絡等分離網絡，傳導電磁干擾的分離

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