電磁兼容的研究是圍繞構(gòu)成電磁干擾的三要素進行的。其三要素即干擾源、干擾傳輸途徑和干擾接收器。研究干擾產(chǎn)生的機理、干擾源的發(fā)射特性以及如何抑制干擾的發(fā)射;研究干擾以何種方式、通過什么途徑傳輸?shù)?,以及如何切斷這些傳輸通道;研究干擾接收器對干擾產(chǎn)生何種響應(yīng)以及如何提高接收器的抗干擾能力即敏感度。圍繞這些問題可把電磁兼容的研究內(nèi)容粗略的分為以下幾大類。
1、干擾源的研究
干擾產(chǎn)生的原因包括:各種放電產(chǎn)生的噪聲,金屬接觸面之間產(chǎn)生的噪聲,過渡現(xiàn)象即電壓電流的瞬時變化產(chǎn)生的噪聲,無用信號產(chǎn)生的干擾,信號反射引起的干擾,強電磁輻射源及脈沖產(chǎn)生的干擾等等。通常
干擾源通常分為自然干擾源和人為干擾源。自然干擾源是自然界本身產(chǎn)生的,例如主要由雷電引起的大氣噪聲,由磁暴引起的太陽噪聲和來自銀河系統(tǒng)的宇宙噪聲等,它對無線電通信廣播會產(chǎn)生相當大的影響,下雨時發(fā)生的雷電還可能直接危害電子設(shè)備的安全。人為干擾主要由人們制造的各種電氣電子設(shè)備產(chǎn)生,這里指的是無意識的干擾,至于為達到某種目的而施放的有意識干擾,例如電子對抗等則不屬于電磁兼容的研究領(lǐng)域。我們通常使用如靜電放電發(fā)生器、
雷擊浪涌發(fā)生器等信號發(fā)生器模擬干擾源。
2、傳輸途徑的研究
干擾主要通過空間輻射和導線傳導方式從干擾源傳輸?shù)礁蓴_接收器的。當兩者間的距離與波長相比較大時,例如研究系統(tǒng)間的兼容問題時,干擾以電磁波的形式傳播,因此干擾電波的傳播特性也是研究的內(nèi)容之一。當兩者間的距離與波長相比較小時,干擾的傳輸可看成是近場感應(yīng),即電場耦合或磁場耦合,主要討論線與線、機殼與機殼、天線與天線和場與導線、機殼、天線間的耦合問題。
干擾的傳導主要討論通過電源線、控制線、信號線和其他金屬體傳輸?shù)墓材8蓴_和差模干擾,還討論由于不同設(shè)備使用公共電源或公共地線所產(chǎn)生的共阻抗干擾。
3、干擾接收器的研究
干擾接收器在受到干擾侵入后會降低其性能或產(chǎn)生誤動作,甚至危及其安全,該部分主要研究接收器對干擾的響應(yīng)以及與抗干擾能力有關(guān)的指標。接收器的規(guī)模根據(jù)研究層次不同可以是系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、印刷電路板和各種元器件。所有發(fā)射電磁能量的設(shè)備在一定的條件下都可以成為干擾源,有時它們也可能是干擾接收器。
4、電磁干擾抑制技術(shù)的研究
屏蔽、濾波、接地是三項最基本的干擾抑制技術(shù)。
(1)屏蔽主要用于切斷通過空間輻射的干擾的傳輸途徑,根據(jù)其性質(zhì)可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽。屏蔽體可能很小,如元件的屏蔽殼,也可能很大,例如
屏蔽室。衡量屏蔽的還壞,采用屏蔽效能這一指標。屏蔽問題主要研究各種材料、結(jié)構(gòu)及各種形狀的屏蔽體的屏蔽效能以及屏蔽體的設(shè)計。
(2)濾波技術(shù)用來抑制沿導線傳輸?shù)膫鲗Ц蓴_。該技術(shù)主要研究濾波電路的設(shè)計和裝置的設(shè)計。
(3)接地除了提供設(shè)備的安全保護地以外,還提供了設(shè)備運行必須的信號參考地。該技術(shù)主要研究如何正確的布置地線以及接地體的設(shè)計等。搭接是實現(xiàn)接地的實際技術(shù),如何減小搭接電阻也是接地需要研究的問題之一。
屏蔽、接地和濾波主要用來切斷干擾的傳輸途徑。從廣義上看電磁干擾的抑制還應(yīng)包括抑制干擾源的發(fā)射和提高敏感期的抗干擾能力。但由于干擾源和敏感器種類繁多,功能不同,其控制技術(shù)已延伸到其他學科領(lǐng)域。
5、測試技術(shù)的研究
對電磁兼容性測試的研究是非常重要的,它貫穿于電磁兼容性實施的各種階段,主要對測試方法、測試儀器設(shè)備和測試場所進行研究。
測試方法包括干擾源的輻射發(fā)射和傳導發(fā)射特性的測試,干擾接收器的輻射敏感度和傳導敏感度的測試。由于干擾源和接收器種類繁多,用途不一,有軍用民用,所占頻帶很寬,從吉赫茲到幾十赫茲,所以對測試方法必須分頻段并根據(jù)用途歸類進行研究。
電磁兼容性測試使用的專門儀器通常有干擾場強測試儀、帶預(yù)選器準峰值適配器的頻譜分析儀、數(shù)字或模擬存儲示波器等,用于進行干擾的頻域和時域測量。由于絕大部分人為干擾都是脈沖性的寬帶干擾,所以要求這些儀器具有良好的脈沖響應(yīng)。與這些儀器配合使用的專用設(shè)備有各種天線、探頭、功率吸收鉗、
人工電源網(wǎng)絡(luò)、各種
脈沖群模擬器等。這些儀器設(shè)備的研制、開發(fā)使用和自動測試網(wǎng)絡(luò)的組建等是研究的主要內(nèi)容。