電磁干擾的物理本質(zhì)是電磁場(chǎng)的相互作用。從理論上來(lái)講，有關(guān)電磁場(chǎng)的任何問題，都可以通過求解Maxwell方程組來(lái)得到的解答。但大多數(shù)軍工電子設(shè)備由數(shù)量眾多的結(jié)構(gòu)件和電子元件組成，電磁場(chǎng)的空間分布非常復(fù)雜，因此，在求解Maxwell方程組時(shí)無(wú)法得到足夠的、與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相一致的邊界條件。而眾所周知，數(shù)學(xué)物理方程的解是強(qiáng)烈地依賴于邊界條件的。只要在理論計(jì)算中假定的邊界條件與實(shí)際分布有細(xì)微的差別，計(jì)算得出的結(jié)果就可能變得毫無(wú)意義。在這樣的情況下，實(shí)用經(jīng)驗(yàn)仍然在軍工電子設(shè)備EMC設(shè)計(jì)中起著相當(dāng)重要的作用。

在GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)所列出的全部19項(xiàng)EMC試驗(yàn)中，有5項(xiàng)和天線有關(guān)。如果被測(cè)試的不是無(wú)線通信類設(shè)備，這5項(xiàng)一般不需要做。CS109和RS105這2項(xiàng)試驗(yàn)通常做得較少。余下的12項(xiàng)試驗(yàn)，按其性質(zhì)可分成4類：傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)、傳導(dǎo)敏感度類試驗(yàn)、輻射發(fā)射類試驗(yàn)、輻射敏感度類試驗(yàn)。以下針對(duì)這4類電磁兼容性試驗(yàn)項(xiàng)目，以測(cè)試達(dá)標(biāo)為目的，介紹一些經(jīng)實(shí)踐證明有效的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和經(jīng)驗(yàn)。

3．1 傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)

傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)包括CE101、CE102、CE107。前2項(xiàng)屬于電源線常規(guī)傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)，都是測(cè)試EUT傳導(dǎo)發(fā)射到電源線上的信號(hào)，區(qū)別是所測(cè)試的傳導(dǎo)發(fā)射頻段不同；后1項(xiàng)測(cè)試EUT從電源線傳導(dǎo)發(fā)射出的尖峰信號(hào)。這3項(xiàng)傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)所針對(duì)的都是EUT電源對(duì)環(huán)境的干擾，要求必須在規(guī)定值之下，以防止任何1臺(tái)設(shè)備經(jīng)由共用電源去干擾其他設(shè)備。

EUT的電源線傳導(dǎo)發(fā)射信號(hào)有2個(gè)來(lái)源：來(lái)自EUT的功能電路和來(lái)自EUT的電源電路。在電源電路里阻斷EMI信號(hào)的傳導(dǎo)發(fā)射，主要手段是隔離和濾波。如果EUT是交流供電的，zui簡(jiǎn)單的隔離方法是采用具有屏蔽隔離層的電源變壓器，對(duì)于低頻段的EMI有較強(qiáng)的隔離功能。

在直流供電的情況下，為達(dá)到隔離的目的，要使用輸出和輸入不共地的DC／DC變換器。但DC／DC變換器采用脈寬調(diào)制技術(shù)，本身就是一個(gè)干擾源，因此，選型十分重要，應(yīng)盡量選用低EMI的DC／DC變換器。

電源進(jìn)線處的濾波器必不可少。由于該濾波器為對(duì)稱無(wú)源電路結(jié)構(gòu)，能夠起到雙向隔離濾波作用，不僅能阻擋外來(lái)干擾進(jìn)入EUT，同時(shí)也防止內(nèi)部干擾傳向外部。但電源濾波器主要用于濾除高頻段的干擾，對(duì)低頻段干擾基本無(wú)效。

電源電路的輸出濾波也很重要。對(duì)于功率型的電子設(shè)備，當(dāng)負(fù)載功率變化時(shí)，造成電源供電變化，進(jìn)而造成外部線上電源波動(dòng)。如果這個(gè)波動(dòng)的頻率超過25 Hz且幅度過大，CE101就不能達(dá)標(biāo)。在電源電路的輸出端并聯(lián)大容量濾波電容器，利用電容的儲(chǔ)能作用，能夠使電源波動(dòng)平滑化。只要把電源波動(dòng)的頻率降到25 Hz以下，就可避開CE101試驗(yàn)頻率的下限使試驗(yàn)達(dá)標(biāo)。對(duì)于信號(hào)型的電子設(shè)備，前端電路通過電源傳出去的干擾信號(hào)能量主要集中在高頻段，要使用高頻性能優(yōu)良的小容量濾波電容器。又因?yàn)?/span>穩(wěn)壓電源輸出端的交流等效阻抗很低，單純并聯(lián)電容的濾波效果不明顯，所以還要結(jié)合采用串聯(lián)電感的方法來(lái)提高高頻阻抗，增強(qiáng)濾波電容的旁路效果，以濾除高頻干擾。

采用這些方法，參照EUT的功率、工作頻率來(lái)選定所用抗件的參數(shù)，就能使CE101和CE102試驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)標(biāo)。

CE107項(xiàng)目測(cè)試電源線尖峰信號(hào)對(duì)外的傳導(dǎo)發(fā)射干擾。電子設(shè)備工作時(shí)可能產(chǎn)生各種類型的尖峰干擾信號(hào)，但從傳導(dǎo)功率的強(qiáng)度和對(duì)共用電源的影響方面來(lái)考慮，EUT的電源開關(guān)是尖峰干擾的一個(gè)主要來(lái)源。如在某工程的一次多設(shè)備EMC聯(lián)合測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)每當(dāng)某設(shè)備啟閉電源時(shí)，都會(huì)造成鄰近的另一臺(tái)設(shè)備死機(jī)。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)前一臺(tái)設(shè)備未通過CE107試驗(yàn)，影響了相鄰設(shè)備?？墒笴E107達(dá)標(biāo)的辦法較多，可在電源開關(guān)上并聯(lián)尖峰干擾吸收電路，或把設(shè)備電源從冷啟動(dòng)改為熱啟動(dòng)，或用無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)代替機(jī)械開關(guān)，或者降低開關(guān)接通／關(guān)閉時(shí)電流上升／下降的速率等。

3．2 傳導(dǎo)敏感度類試驗(yàn)

傳導(dǎo)敏感度類試驗(yàn)包括CS101、CS106、CS114、CS115、CSI16。前2項(xiàng)針對(duì)EUT的電源線做試驗(yàn)，后3項(xiàng)測(cè)試的是連接到EUT的所有電纜(包括電源線)。本類試驗(yàn)測(cè)試EUT對(duì)通過電纜傳人的外來(lái)干擾的敏感度，要求在規(guī)定的外來(lái)干擾傳人時(shí)，EUT對(duì)干擾不敏感，能保持正常工作。

CS101和CS106這2項(xiàng)試驗(yàn)要求EUT在來(lái)自電源線的傳導(dǎo)干擾信號(hào)作用下能夠正常工作，3．1節(jié)中有關(guān)電源的隔離、濾波等措施在這里同樣適用。不過一般來(lái)說(shuō)，傳導(dǎo)敏感度測(cè)試比傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試更難達(dá)標(biāo)。這是因?yàn)樵趥鲗?dǎo)發(fā)射測(cè)試時(shí)，被測(cè)信號(hào)是來(lái)自設(shè)備的，而設(shè)備依據(jù)其功能和用途的不同，并不 會(huì)有干擾向外傳導(dǎo)發(fā)射，或者即使有的話，傳導(dǎo)發(fā)射出的干擾信號(hào)幅度和頻率也不 落在被測(cè)的范圍內(nèi)。比如當(dāng)被測(cè)設(shè)備內(nèi)部只有低頻小信號(hào)電路時(shí)，傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)就較易過關(guān)。而在做傳導(dǎo)敏感度試驗(yàn)時(shí)，干擾信號(hào)來(lái)自外部，EUT必須在整個(gè)頻段內(nèi)防御外來(lái)干擾。對(duì)付這種干擾，單純依靠電源濾波器是不夠的。對(duì)低頻段來(lái)說(shuō)，要求的濾波電容容量很大，一般的電源濾波器不能使用這么大的電容容量。因?yàn)殡娫礊V波器的濾波電容跨接在電源線和接地平面之間，過大的濾波電容會(huì)使旁路的干擾電流通過公共地線耦合到同一接地平面的其他設(shè)備中去，反而會(huì)造成新的電磁干擾。這一點(diǎn)對(duì)于裝載在艦船上的設(shè)備來(lái)講尤為突出。所以在GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)電源輸入端的接地濾波電容容量上限是有限制的，一般應(yīng)該小于0．1μF。

既要阻擋住來(lái)自電源線的EMI，又不能采用大容量的濾波電容，這時(shí)可選用能夠吸收和衰耗EMI的器件。磁環(huán)和磁柱等就是這類器件。在電源輸入端采用合適的磁性元件能夠有效地吸收EMI能量。這些磁性元件有許多品種規(guī)格，在滿足適用頻率要求的前提下，一般可選擇導(dǎo)磁率高的品種，但要避免在使用中出現(xiàn)磁飽和而使抗干擾性能失效。把輸入的一對(duì)電源線并排在磁環(huán)上繞幾圈，或并在一起穿過磁柱，可使電源電流一去一回產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，避免磁飽和，共模干擾得到了抑制。在EMC測(cè)試時(shí)有過這樣的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)CS101就差一點(diǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，在電源線上串1個(gè)磁環(huán)，往往可收到立竿見影的效果。

對(duì)于傳導(dǎo)敏感度試驗(yàn)項(xiàng)目CS114、CS115、CS116來(lái)說(shuō)，干擾頻率范圍從10 kHz到數(shù)百M(fèi)Hz，可采用高頻濾波和低頻電磁衰耗相結(jié)合的抗干擾措施?，F(xiàn)在市面上已有商品化的EMI三端濾波器，其內(nèi)部綜合采用了磁珠、電感和高頻電容，組成T型或雙T型濾波網(wǎng)絡(luò)，對(duì)高頻段干擾有較好的抑制作用。這些三端濾波器體積很小，可以在每1根進(jìn)出設(shè)備的導(dǎo)線上串接1個(gè)濾波器。在電纜接入到設(shè)備機(jī)箱的地方，可選用內(nèi)部襯有磁性材料的接插件。這類接插件內(nèi)除了插針、插孔的金屬接觸偶以外的部位都襯了高頻磁性體，相當(dāng)于在每根導(dǎo)線上都串了磁環(huán)，能夠在電纜接入設(shè)備處吸收掉高頻干擾。

從電路設(shè)計(jì)上來(lái)講，如電路的輸入信號(hào)采用平衡差分方式，連接到EUT的信號(hào)電纜應(yīng)采用雙絞線型電纜，并選擇適當(dāng)?shù)慕g距，使共模干擾信號(hào)的主要能量在輸入電路中相互抵消。

3．3 輻射發(fā)射類試驗(yàn)

輻射發(fā)射類試驗(yàn)包括磁場(chǎng)輻射發(fā)射項(xiàng)目RE101和電場(chǎng)輻射發(fā)射項(xiàng)目RE102，主要測(cè)試項(xiàng)目是電場(chǎng)輻射發(fā)射RE102，測(cè)試的頻率范圍是10 kHz～18 GHz，在這個(gè)頻段內(nèi)任何一個(gè)頻點(diǎn)上EUT的輻射發(fā)射信號(hào)都必須低于規(guī)定值才判定為測(cè)試達(dá)標(biāo)。

對(duì)于一臺(tái)具體的受測(cè)設(shè)備，實(shí)際的輻射發(fā)射頻率不可能覆蓋上述整個(gè)頻率范圍，輻射發(fā)射的能量往往集中在某些頻點(diǎn)或頻段中。大多數(shù)情況下，EUT低頻端的輻射發(fā)射常常來(lái)自開關(guān)電源，高頻端的輻射發(fā)射主要來(lái)自電路中振蕩器的基波和高次諧波。

開關(guān)電源的輻射發(fā)射和電源的品質(zhì)密切相關(guān)，優(yōu) 質(zhì)的開關(guān)電源不僅效率高，而且雜散輻射少。所以在選用開關(guān)電源時(shí)，要挑選符合軍標(biāo)要求的電源，如Ericsson和Vicor等公司的軍標(biāo)電源就具有低輻射的特性。

開關(guān)電源中DC／DC變換器的脈沖頻率是個(gè)很重要的參數(shù)，這個(gè)頻率一般在幾十kHz到幾百kHz間，也有的使用MHz級(jí)的變換頻率。如果在RE102測(cè)試時(shí)有某些頻段很難達(dá)標(biāo)，有時(shí)改換頻率不同的開關(guān)電源，可以在試驗(yàn)時(shí)避開這些頻段。

經(jīng)驗(yàn)表明，開關(guān)電源除了直接的對(duì)外輻射發(fā)射外，電源電路的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)還可能對(duì)設(shè)備內(nèi)的鄰近電路尤其是高頻電路產(chǎn)生寄生調(diào)制作用，使得在遠(yuǎn)離開關(guān)電源工作頻率的頻點(diǎn)處出現(xiàn)輻射干擾。這種干擾很難在事先預(yù)料到，即使出現(xiàn)了也很難想到是由開關(guān)電源造成的。在機(jī)箱內(nèi)部對(duì)開關(guān)電源單獨(dú)進(jìn)行屏蔽可以大幅度抑制掉這種干擾。

另一個(gè)主要的輻射發(fā)射源是EUT電路里的晶體振蕩器。一般來(lái)說(shuō)，要判斷輻射發(fā)射是否來(lái)自晶體振蕩器很簡(jiǎn)單，因?yàn)?/span>晶振的頻率都是已知的，而且非常，如在RE102項(xiàng)目測(cè)試中測(cè)到的輻射頻率正好與晶振頻率相同或是其整數(shù)倍，那就說(shuō)明是來(lái)自振蕩器基波或諧波的干擾。但也有例外，如果EUT里使用了多個(gè)頻率不同的晶振，各晶振頻率可能發(fā)生交叉調(diào)制，使輻射頻譜復(fù)雜化，導(dǎo)致在大量頻點(diǎn)處出現(xiàn)輻射干擾。降低晶體振蕩器的輻射發(fā)射，首先是要選用質(zhì)量好的晶振并使其工作在低電壓、低功耗狀態(tài)，其次是正確設(shè)計(jì)振蕩電路以減少晶振的諧波，必要時(shí)對(duì)晶振電路進(jìn)行板級(jí)屏蔽。盡量避免在電路里使用多個(gè)振蕩源，而采用從一個(gè)振蕩器導(dǎo)出其余所需頻率的技術(shù)。這些措施都可以使晶振的對(duì)外輻射大幅降低。目前有一種擴(kuò)展頻譜能量的晶體振蕩器，可以把晶振的輻射能量分散到主振頻率周圍的譜帶中，以降低在某個(gè)特定頻點(diǎn)上的峰值輻射能量。有時(shí)可以考慮選用這種晶體振蕩器。

對(duì)于大多數(shù)軍工電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，不具有產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)輻射的條件，RE101項(xiàng)目達(dá)標(biāo)難度一般不大。

3．4 輻射敏感度類試驗(yàn)

輻射敏感度類試驗(yàn)包括磁場(chǎng)輻射敏感度項(xiàng)目RS101和電場(chǎng)輻射敏感度項(xiàng)目RS103。對(duì)于需要接收或檢測(cè)微弱電信號(hào)的通信設(shè)備和自動(dòng)控制設(shè)備，電場(chǎng)輻射敏感度是極為關(guān)鍵的測(cè)試項(xiàng)目，也可以說(shuō)是所有EMC試驗(yàn)中zui難過關(guān)的一項(xiàng)測(cè)試。

要使RS103測(cè)試達(dá)標(biāo)，仍然是在電源和屏蔽方面做工作。前述有關(guān)電源的抗傳導(dǎo)干擾措施也能適用于抗輻射干擾。為了避免外來(lái)輻射干擾通過電源電纜進(jìn)入機(jī)箱，電源電纜要有屏蔽層，而且這一屏蔽層要在機(jī)箱外部接地，不能隨電源電纜進(jìn)入機(jī)箱內(nèi)再接地。

對(duì)于機(jī)箱的屏蔽，前面已提到要盡量保持整個(gè)機(jī)箱的導(dǎo)電連續(xù)性，仔細(xì)處理好機(jī)箱上的每一處接縫和開口。機(jī)箱的接縫zui好是焊接，如果出于維修拆卸的考慮不能焊接，那必須把接縫壓緊。筆者曾經(jīng)做過這樣的試驗(yàn)：把l臺(tái)調(diào)頻收音機(jī)調(diào)到收音狀態(tài)放在鐵制機(jī)箱內(nèi)，讓聲音通過機(jī)箱表面的小孔傳出。當(dāng)把機(jī)箱蓋好后，收音機(jī)仍然能接收到電波。然后開始?jí)壕o機(jī)箱蓋板，每壓緊一點(diǎn)，收音機(jī)的廣播聲就輕一點(diǎn)，當(dāng)壓緊到程度后，就完全收不到廣播，只傳出收音機(jī)自身的靜態(tài)噪聲?？梢妷壕o接縫的重要性。為填充接縫問的細(xì)微問隙，在接縫處可使用銀鋁填料的導(dǎo)電橡膠襯墊。

機(jī)箱的開口有顯示孔和電纜進(jìn)出孔等。3 mm以下的LED顯示孔對(duì)屏蔽效果影響不大，LCD顯示屏面積較大，不加屏蔽的話，外來(lái)電場(chǎng)輻射就會(huì)進(jìn)入機(jī)箱。屏蔽的方法有在顯示屏上貼透明導(dǎo)電膜或加裝夾有金屬絲網(wǎng)的玻璃等。前者使用方便但屏蔽效果有限，后者屏蔽效果較好但對(duì)透光性有影響。無(wú)論采用哪種方法，都要注意屏蔽層與機(jī)箱良好的導(dǎo)電連續(xù)性，zui好在顯示器的后面再加屏蔽罩，并使用高頻穿心電容器對(duì)通過后屏蔽罩的信號(hào)線進(jìn)行濾波。

電纜孔也是外來(lái)電場(chǎng)干擾竄人機(jī)箱的薄弱點(diǎn)。未采取措施的電纜穿過屏蔽體時(shí)，屏蔽效能將降低30 dB以上[4]?，F(xiàn)在一些標(biāo)準(zhǔn)的軍品接插件可配裝專用的屏蔽電纜附件，使用這類附件能夠確保電纜外屏蔽層和接插件外殼有良好的導(dǎo)電連續(xù)性。

相比電場(chǎng)輻射來(lái)說(shuō)，要求做磁場(chǎng)輻射敏感度RS101試驗(yàn)的較少。但要注意，如果設(shè)備中有對(duì)磁場(chǎng)輻射敏感的器件如電感線圈或電磁傳感器等，就可能在RS101測(cè)試中不能達(dá)標(biāo)。筆者曾把1臺(tái)通信設(shè)備安裝在某平臺(tái)的艙壁上，結(jié)果出現(xiàn)400 Hz的干擾聲，取下來(lái)就沒有干擾。起初懷疑在安裝位置處有電場(chǎng)干擾，但該設(shè)備已通過了RS103測(cè)試，而且無(wú)論如何改進(jìn)屏蔽和接地都無(wú)濟(jì)于事。后來(lái)得知在安裝位置的艙壁內(nèi)敷有400 Hz的電力電纜，大電流產(chǎn)生了強(qiáng)磁場(chǎng)，屬于磁場(chǎng)干擾而非電場(chǎng)干擾。因?yàn)殡娖帘魏痛牌帘蔚姆雷o(hù)要求不同，通常的密封金屬機(jī)箱無(wú)法抵御磁場(chǎng)輻射。zui后把該設(shè)備的動(dòng)圈式語(yǔ)音傳感器改換成對(duì)磁場(chǎng)不敏感的駐極體式傳感器，干擾立即消失了。