深讲电磁兼容02：系统集成工程师必须掌握的电磁兼容知识
造成一个电磁兼容的问题，需要三个因素，通常称为电磁兼容三要素。这三个因素分别是：骚扰源、敏感源、耦合路径。
骚扰源：产生电磁骚扰的地方，可以是电路，设备，系统，也可以是自然现象，例如雷电、静电放电等。
敏感源：对电磁骚扰敏感的地方，可以是电路，设备，系统。
耦合路径：将骚扰源与敏感源联系起来的路径，也就是把骚扰能量传输到敏感源的路径。这些路径既可以是真实的导体，也可以是看不见的杂散参数，例如杂散电容、互感等。
通常，敏感源最容易确定，因为这是引起我们关注的起始点。大部分设计师都是从某个干扰现象开始关注电磁兼容问题的。当然，敏感源可以粗略定位到某个设备，也可细化到某个电路，甚至芯片。
其次容易确定的是骚扰源。经常听到有人说“XXX设备只要一运行，就出现XXX干扰现象”。因此，通过一定的分析，通常可以确定骚扰源。
最难分析的是耦合路径。就算骚扰源和敏感源都十分清楚了，它们之间怎样发生联系的，大部分设计师无法确定。但是，切断这种路径往往是解决电磁兼容问题的关键。
例如，前面的高铁追尾事故，骚扰源是雷电，敏感源是行车控制系统，耦合路径是什么呢？也就是，雷电产生的电磁骚扰是怎样进入信号控制电路的呢？不搞清楚这个机理，就无法解决问题。
无论是电路之间的干扰，还是设备之间的干扰，都是电磁骚扰能量从骚扰源耦合进敏感源的过程。
骚扰能量的传输有两个途径，一个是沿着导体以电流形式传输，另一个是通过空间以电磁感应的方式传输。
图中展示了骚扰源和敏感源之间的四种耦合路径：
1、电源线耦合：连接两个电路（设备）的最主要导体就是电源线，当一个电路（或设备）是骚扰源，另一个电路（或设备）是敏感源时，电源线常常是导致电磁干扰问题的主要因素。这就是，为什么在电磁兼容试验中，都会有电源线发射和电源线敏感性（抗扰性）试验。前者，检查设备发射骚扰的情况，后者检查设备对骚扰的敏感情况。
2、地线耦合：地线导致的电磁干扰问题是设计师感到最困惑的问题之一。实际上，理解地线耦合的原理并不难，抓住两个关键点，一个是，地线就是电源或者信号电流的返回路径，因此，骚扰源的地线电流导致地线上有电压。第二个关键是，我们把地线作为整个系统的电位参考点，敏感电路不允许地线电位有微小的变化。因此，第一点与第二点发生了矛盾，这就导致了电磁干扰问题。
3、近场耦合：骚扰源与敏感源之间除了可以通过电源线和地线这些导体发生能量耦合以外，还可以通过空间发生耦合。这是因为骚扰源电路与敏感源电路之间存在杂散电容，杂散电感。这些杂散参数主要存在于近场，所谓近场，就是骚扰源与敏感源之间的距离小于1/6波长的范围。
4、天线耦合：当骚扰源与敏感源之间的距离大于1/6波长时，叫做远场，这时电磁波是传播能量的方式。辐射和接收电磁波能量的导体就是天线。
我们以前面举过的按摩椅对电视机的干扰问题，分析一下这种干扰形成的过程。
首先，需要明确的一个事实是，电源系统，包括变压器和电源线，都是有一定阻抗的。这意味着，负载电流流过电源时，会产生一定的电压，电压的大小按照欧姆定律计算。
按摩椅工作时的电流肯定不是稳定的，因为它的输出功率每时每刻不同，这种不稳定的电流流过电源线时，就导致电源线上的电压不稳定。
电视机使用了不稳定的电压，图像也就出现了不稳定，这就是我们看到的被干扰的图像。
现在电力行业有一个热门的研究领域，叫做电能质量。电能质量就是电压波形发生畸变的程度，电能质量的一个重要指标是电压畸变率。这个领域主要研究怎样减小电压畸变，保证电能质量满足要求。
通常，电子设备要满足预定的技术指标，要求店员的电压畸变率小于5%。因此，当电视机出现了这种现象时，电力工程师会认为，电能质量没有达标，需要进行治理，使电能质量达标。采用的方法就是见效按摩椅的骚扰发射。
电磁兼容工程师则更喜欢从耦合路径方面考虑问题。面对这个问题，他会提出切断耦合路径的方法，例如，使按摩椅和电视机从不同的电源供电，或者，在两者之间安装滤波器等。
系统集成工程师，一般不具有电能质量和电磁兼容的概念，他们认为这种现象是必然的，只能通过使用方法来避免干扰。
作者介绍 杨老师
1984年毕业于清华大学电子工程系，由教育部选派日本留学，硕士学位。从1988年起，从事电磁兼容研究，组织完成了多项重点电磁兼容研究课题，获得科技成果十余项。1993年获得国务院特殊津贴奖励。
擅长于电磁兼容工程，而且擅长于磁兼容技术的传授。从1994年起，主持电磁兼容培训，“实践电磁兼容技术”的课件成为社会上流传最为广泛的电磁兼容资料之一。他主持的培训受到学员的高度评价，也是很多培训机构的精品课程。
所编著的《电磁兼容技术之产品研发与认证》（2004年电子工业出版社）和《现代工业中的电磁兼容与电能质量控制技术》（2011年电子工业出版社）两本书，是最受工程师欢迎专业书籍之一。
最新编著的《电磁兼容技术之产品研发与认证》（2014年电子工业出版社）实际上是一本全新的著作，在实用性方面达到了新的高度。
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