系统的电磁兼容性分析模型及设计方法

1 电磁干扰的途径及耦合过程

1.1电磁干扰途径

• 透过屏蔽体将干扰耦合至屏蔽体内
• 透过孔、缝将干扰耦合至屏蔽体内
• 通过天线将干扰耦合至导线或电路上
• 进入屏蔽体内泄漏耦合至导线或电路上
• 屏蔽体内的干扰干扰耦合至导线或电路上
  

1.2 耦合过程

耦 合顺序




2 电磁干扰预测分析模型
电磁兼容性预测分析是采用计算机数字仿真技术，将各种电磁干扰特性、传输特性和敏感度特性用数学模 型描述，并编制成程序对潜在的电磁干扰进行计算。

电磁干扰分析的目的如下：

• 在已知设备或系统电气特性（如干扰源特性、敏感器特性）参数的情况下，预测设备或系统的电磁兼容性；
• 当修改某个设备或系统的特性参数（如工作频段、安装方位等）时，分析电磁干扰的变化;
• 对各种防护设计进行计算、评估；
• 制定干扰限值和敏感度规范；
• 全面评价系统的电磁兼容性性能。
  

2.1 低频传输线路模型——集总参数电路模型


2.2 导线间的串扰模型
导线间的串扰是电阻性的干扰，即两个回路经公共阻抗而形成的干扰，干扰方 式主要包括公共电源内阻及线路阻抗耦合和公共地线路阻抗耦合。

导 线间的串扰模型如下图所示，有电容性耦合和电感性耦合两种。





2.3 辐射对电路的干扰
辐射对电路干扰的示意图如下图所示。

辐 射对电路的干扰有共模干扰和差模干扰两种，共模就是结构面之间的，差模就是两条连接线图构成的干扰。



耦合模型有平面波对印制线的耦合和孔缝泄露场对印制线的耦合，如下图所示。


2.4 高频电路（1~λ）的等效模型——分布参数电路模型

其 中，分布参数R0为分布电阻，L0为分布电感；G0为分布电导；C0为分布电容。


3 系统的电磁兼容设计   

电磁兼容设计的目的是使电子展（http://www.0755hz.cn/dzz/）设备或系统在预期的电磁环境中能正常工作、无性能降低或故障，并对电磁环境中的任何事物不构成电磁干扰，实现电磁兼 容性。主要分为：电路组件级设计；设备级设计；分系统级设计；系统级设计；系统间级设计。

3.1 电磁兼容设计实施流程


3.2 自底向上法
自底向上的方法主要解决涉及内部子系统、嵌入式电子元件及电路对初级外部的影响 和次级(感应)电磁效应的响应的“内部”问题。但在实际工程中，由于缺乏板级或部件级的仿真设计模型，对于复杂系统（如车载/机载系统、多车辆系统）的电 磁兼容性评估缺乏可操作性。

可以采用分层与综合设计的方法来进行系统的电磁兼容设计。在设计时，按照产品在电磁兼容设计时所采取的各项措施的重要性为先后，分为若干层次进 行设计，并加以综合分析进行适当调整直到完善：
?? 第一层为有源器件的选型和印制板设计;
?? 第二层为接地设计;
?? 第三层为屏蔽设计;
?? 第四层为滤波设计;
?? 第五层为瞬态骚扰抑制;

3.3 自顶向下方法

自顶向下的方法从大型复杂系统的顶层入手，具体如下：
?? 依据用户的顶层使用要求和系统级电磁兼容标准等来制定全系统顶层电磁兼容设计指标，并验证指标的合理性；
?? 将顶层电磁兼容设计指标逐级向分系统进行量化分解；
?? 依据全系统电磁兼容模型，采用“分系统与总体的协同设计”的方式，对分系统设计方案的电磁兼容性进行量化评估，预测各分系统性能对实现全系统电磁兼容顶层 设计指标的影响
?? 对各分系统的指标以及全系统集成方案进行调整和重新设计，解决分系统设计及工艺实现中指标偏离对全系统电磁兼容性的影响
?? 应用全系统电磁兼容综合仿真测试平台，完成模拟环境的分系统联调试验。

这篇文章对初涉电磁兼容行业的同仁有一定的帮助