問：什么是EMI？與EMS及EMC有何區(qū)別？

答：在電氣干擾領域有許多英文縮寫。這里所提EMI(ElectroMagneticInterference)直譯是電磁干擾。這是合成詞，我們應該分別考慮“電磁”和“干擾”。

所謂“干擾”，指設備受到干擾后性能降低以及對設備產生干擾的干擾源這二層意思。第一層意思如雷電使收音機產生雜音，摩托車在附近行駛后電視畫面出現雪花，拿起電話后聽到無線電聲音等，這些可以簡稱其為與“BCI”“TVI”“TelI”，這些縮寫中都有相同的“I”（干擾）（BC：廣播）

那么EMI標準和EMI檢測是EMI的哪部分呢？理所當然是第二層含義，即干擾源，也包括受到干擾之前的電磁能量。

其次是“電磁”。電荷如果靜止，稱為靜電。當不同的電位向一致移動時，便發(fā)生了靜電放電，產生電流，電流周圍產生磁場。如果電流的方向和大小持續(xù)不斷變化就產生了電磁波。

電以各種狀態(tài)存在，我們把這些所有狀態(tài)統(tǒng)稱為電磁。所以EMI標準和EMI檢測是確定所處理的電的狀態(tài)，決定如何檢測，如何評價。

與EMS和EMC的區(qū)別在哪里？

EMS（ElectroMagneticSusceptibility）直譯是“電磁敏感度”。其意是指由于電磁能量造成性能下降的容易程度。為通俗易懂，我們將電子設備比喻為人，將電磁能量比做感冒病毒，敏感度就是是否易患感冒。如果不易患感冒，說明免疫力強，也就是英語單詞Immunity，即抗電磁干擾性強。

EMC（ElectroMagneticCompatibility）直譯是“電磁兼容性”。意指設備所產生的電磁能量既不對其它設備產生干擾，也不受其他設備的電磁能量干擾的能力。

EMC這個術語有其非常廣的含義。如同盲人摸象，你摸到的與實際還有很大區(qū)別。特別是與設計意圖相反的電磁現象，都應看成是EMC問題。

電磁能量的檢測、抗電磁干擾性試驗、檢測結果的統(tǒng)計處理、電磁能量輻射抑制技術、雷電和地磁等自然電磁現象、電場磁場對人體的影響、電場強度的國際標準、電磁能量的傳輸途徑、相關標準及限制等均包含在EMC之內。

問：最近出現很多帶有干擾這個名詞的東西，請問什么是干擾？

答：最近“干擾”的概念使用越來越廣泛，與必須存在的東西相對應，一切不希望有的東西都可稱做“干擾”。

具體到“電磁干擾”，可以按照下面所列七類進行劃分：

按照發(fā)生源劃分
按照傳播路徑劃分
按照輻射干擾的產生原因劃分
按照不同設備的工作原理劃分
按照發(fā)生的頻率劃分
按照頻率范圍劃分
不同的交流電源
而且可以在每一類中進一步分類。根據發(fā)生源可將干擾細分如圖1～圖4。



圖1電磁干擾源類別


圖2自然干擾源類別



圖3人為干擾源類別



圖4內部干擾源類別

從受干擾方面來看，外來噪聲是外界干擾，內部噪聲是機內噪聲。

除此之外，噪聲按傳遞途徑分類如圖5所示。


圖5按照干擾傳輸路徑分類

干擾傳播的途徑如圖6所示。有通過電源線、信號線、地線、大地等途徑傳播的“傳導干擾”，也有通過空間直接傳播的“空間干擾”。

這些噪聲并不獨立存在，在傳播過程中又會出現新的復雜噪聲。



圖6干擾傳播路徑

造成數字電路工作不正常的干擾可分為：①電源干擾，②反射，③振鈴（LC共振）：上沖、下沖，④狀態(tài)翻轉干擾，⑤串擾干擾（相互干擾、串音），⑥直流電壓跌落。

造成開關電源質量下降的干擾分為：①出現在輸出入端子上的干擾（電流交流聲，尖峰脈沖噪聲，回流噪聲）；②影響內部工作的干擾（開關干擾，振蕩，再生噪聲）。

按發(fā)生的頻率分為：突發(fā)干擾，脈沖干擾，周期性干擾，瞬時干擾，隨機干擾，跳動干擾。

造成交流電源質量下降的干擾分為：高次諧波干擾，保護繼電器，開關的震顫干擾，雷電涌，尖峰脈沖干擾，噴射環(huán)電弧，瞬時浪涌。

將來可能會將下面這些項目歸入到交流干擾內：瞬時停電，瞬時下降，頻率變化，電壓變化，高次諧波失真。

另外還干擾按頻率分為：低頻干擾，高頻干擾。

如上所述，干擾可以分成很多類別，這些干擾既產生于電氣電子設備，又干擾電氣電子設備，造成設備的故障和停用，帶來經濟和人員傷害。為了使各種設備能夠互不干擾，正常工作，應運而生了EMC技術。

簡而言之，EMC是“不發(fā)干擾，不受干擾”?，F在國內外都在研究開發(fā)EMC技術，并應用于電氣電子設備的制造中。

問：什么是共模干擾和差模干擾？為什么有二種？

答：從干擾源發(fā)出的干擾泄漏到外部的途徑、或者是干擾侵入到受干擾的設備中的途徑，有電壓、電流通過電源線或信號線的傳導傳輸和靠電磁波在空間輻射傳輸二種途徑。

電壓電流的變化通過導線傳輸時有二種形態(tài)，我們將此稱做“共?！焙汀安钅！?。設備的電源線、電話等的通信線、與其它設備或外圍設備相互交換的通訊線路，至少有兩根導線，這兩根導線作為往返線路輸送電力或信號。但在這兩根導線之外通常還有第三導體，這就是“地線”。干擾電壓和電流分為兩種：一種是兩根導線分別做為往返線路傳輸；另一種是兩根導線做去路，地線做返回路傳輸。前者叫“差?！?，后者叫“共?！?。

如圖1所示，電源、信號源及其負載通過兩根導線連接。流過一邊導線的電流與另一邊導線的電流幅度相同，方向相反。但是干擾源并不一定連接在兩根導線之間。由于噪聲源有各種形態(tài)，所以也有在兩根導線與地線之間的電壓。其結果是流過兩根導線的干擾電流幅度不同。


圖1差模干擾

請看圖2，在加在兩線之間的干擾電壓的驅動下，兩根導線上有幅度相同但方向相反的電流（差模電流）。但如果同時在兩根導線與地線之間加上干擾電壓，兩根線就會流過幅度和方向都相同的電流，這些電流（共模）合在一起經地線流向相反方向。我們來考察流過兩根導線的電流。一根導線上的差模干擾電流與共模干擾同向，因此相加；另一根導線上的差模噪聲與共模噪聲反向，因此相減。因此，流經兩根導線的電流具有不同的幅度。

我們再來考慮一下對地線的電壓。如圖2，對于差模電壓，一根導線上是（線間電壓）/2，而另一根導線上是-（線間電壓）/2，因而是平衡的。但共模電壓兩根導線上相同。所以當兩種模式同時存在時，兩根導線對地線的電壓也不同。


圖2對地電壓/電流與差模、共模電壓/電流之間的關系

因此，當兩根導線對地線電壓或電流不同時，可通過下列方法求出兩種模式的成分：

ＶN=（Ｖ1-Ｖ2）/2Ｖc=（Ｖ1+Ｖ2）/2

ＩN=（Ｉ1-Ｉ2）/2Ｉc=（Ｉ1+Ｉ2）/2

通過被連接的電路，兩根導線終端與地線之間存在著阻抗。這兩條線的阻抗一旦不平衡，在終端就會出現模式的相互轉換。即通過導線傳遞的一種模式在終端反射時，其中一部分會變換成另一種模式。

另外，通常兩根導線之間的間隔較小，導線與地線導體之間距離較大。所以若考慮從導線輻射的干擾，與差模電流產生的輻射相比，共模電流輻射的強度更大。

與此相反，可以說因外部電磁場干擾在導線上產生的干擾電壓/電流，或附近的導線等產生的靜電感應、電磁感應等的耦合是一樣的。

問：傳導噪聲與輻射噪聲的區(qū)別是什么？

答：當我們開空調時，室內的熒光燈會出現瞬間變暗的現象，這是因為大量電流流向空調，電壓急速下降，利用同一電源的熒光燈受到影響。還有使用吸塵器時收音機會出現啪啦啪啦的雜音。原因是吸塵器的馬達產生的微弱（低強度高頻的）電壓/電流變化通過電源線傳遞進入收音機，以雜音的形式放了出來。

這種由一個設備中產生的電壓/電流通過電源線、信號線傳導并影響其它設備時，將這個電壓/電流的變化叫做“傳導干擾”。所以為對癥下藥，通常采用的方法是給發(fā)生源及被干擾設備的電源線等安裝濾波器，阻止傳導干擾的傳輸。另外，當當信號線上出現噪聲時，將信號線改為光纖，也可隔斷傳輸途徑。

當摩托車從附近道路通過時，電視會出現雪花狀干擾。這是因為摩托車點火裝置的脈沖電流產生了電磁波，傳到空間再傳給附近的電視天線、電路上，產生了干擾電壓/電流。

象這種通過空間傳播，并對其它設備電路產生無用電壓/電流，造成危害的干擾稱為“輻射干擾”。由于傳播途徑是空間，解決輻射干擾的方法除前面所講的濾波之外，還要對設備進行屏蔽方能有效。

如上所述，干擾的根源是電壓/電流產生不必要的變化，這種變化通過導線直接傳遞給其它設備，造成危害，這叫“傳導干擾”。另外，由于電壓電流變化而產生的電磁波通過空間傳播到其它設備中，在電路或導線上產生不必要的電壓/電流，并造成危害的干擾叫“輻射干擾”。但是，實際上并不能這樣簡單區(qū)分。

例如：文字處理機或計算機等計算設備的干擾源，雖然是在設備內部電路上流動的數字信號的電壓/電流，但這些干擾以傳導干擾的方式通過電源線或信號線泄漏，直接傳遞給其他設備。同時這些導線產生的電磁波以輻射干擾的形式危及附近的設備。而且計算設備本身內部電路也產生電磁波，以輻射干擾的形式危及其他設備。

最后，就輻射干擾再做一些較詳細的說明。

根據天線原理，如果導線的長度與波長相等，則容易產生電磁波。例如：數米長的電源線會產生VHF頻帶（30M-300MHz）的輻射干擾。在比此頻率低的頻帶內，因波長較長，當電源線中流過同樣的電流時，不會輻射太強的電磁波。所以在30MZz以下的低頻帶主要是傳導干擾。但是，伴隨著傳導干擾會在電源線周圍產生干擾磁場，給AM廣播等帶來干擾。

另外，如前所述，由于在VHF寬帶內電源線泄漏的干擾能轉變成電磁波擴散到空間，因此輻射干擾成為比傳導干擾更主要的問題。在比此更高的頻率上，比電源線尺寸更小的設備內部電路會產生輻射干擾，危害其它設備。

總而言之，當設備和導線的長度比波長短時，主要問題是傳導干擾，當它們的尺寸比波長長時，主要問題是輻射干擾。

問：為何要對電磁干擾發(fā)射加以規(guī)范？實際中真會出現危害嗎？

答：無線電頻譜是人類共有的有限資源。為了有效利用這些資源、保護為開展必要的無線電業(yè)務（如：廣播，移動、固定、無繩電話，無線導航業(yè)務等）而使用的無線電頻譜，必須限制無用的干擾波（如：電子望遠鏡泄漏的基波及高次諧波，接收機本地振蕩器的輻射，信息技術設備泄漏的高頻信號，冰箱、洗衣機、食品絞汁機、烤面包器等工作時輻射的無線電頻譜）的輻射。而且為了今后進一步合理利用、開展無線電業(yè)務，必須確保頻率頻譜不被侵占。

首先，要決定應該保護的無線電業(yè)務電場強度水平及檢測干擾的臨界值，考慮干擾源和受擾設備位置關系（保護距離）等能夠容許的干擾強度。其次，應以所有容許的干擾強度為基準進行系統(tǒng)設計，使即使有干擾波侵入也不發(fā)生誤動作。

因此，首先要保證無用的干擾波發(fā)射不要超過限制規(guī)定；其次必須預先掌握能夠容許的干擾波強度。

當然，在系統(tǒng)設計階段就要非常關注能使用的頻率頻譜。使用廣播接收機時事前就要考慮本地振蕩頻率，工業(yè)、科研及醫(yī)用無線頻譜設備事前都要確認能使用的頻率頻譜。但對數字設備、馬達應用設備及有開關觸點的設備（烤面包機等使用恒溫器的設備），由于其頻率頻譜帶寬，有可能進入規(guī)定的頻譜中。所以主管電波管理的行政部門要制定限制對電磁發(fā)射的容許值。

但其中重要的是在計算容許值時，沒有考慮自家同時使用有可能成為干擾源的設備和受擾設備的情況。以不會給第三者帶來干擾為前提確定的容許值。

為此，我們引進了一個概念——保護距離。即應該知曉在某種條件下使用設備時，仍可能會產生干擾。

如前所述，在高度發(fā)達的信息社會，為了保護廣義上的信息傳輸設備，為了有效利用所需的頻率頻譜，應該盡可能地限制無用的干擾波。

問：輻射干擾及傳導干擾的規(guī)定值是如何確定的？

答：通過電源線傳導的“傳導干擾”和通過空間傳播的“輻射干擾”會影響其它設備，當這些干擾較強時，便被TV、收音機接收，成為干擾波。這里要研究的是多強的干擾可以不與理會。如表1、2所列，在FCCPart15中規(guī)定了傳導干擾限值和非功能輻射器輻射出的電磁波的限值。

順便說一下，即使是符合FCC及VCCI的輻射干擾規(guī)定的設備，在其附近的地方放置收音機也能聽到雜音。例如：將符合3m法規(guī)定的設備放在AM收音機附近，如30cm時，由于20log（3/0.3）=20[dB]，因此輻射干擾增加20dB，收音機受到干擾的機會增大。

舉例來說：A級設備在80MHz頻率處，即使以80μV/m的輻射強度合格，當距離減小為30cm時，其輻射強度便成為800μV/m，是標準值100μV/m的8倍（高出18.1dB）。作為干擾足以被收音機接收到。

再者，干擾電波具有一種特性，當從發(fā)生源很近的地方附近移開時，先以距離三次方的速率衰減，稍遠些時，以距離的二次方速率衰減，最后隨距離線性衰減。相反，隨著距離的減小，當靠近干擾源時，干擾強度就會急劇增加。

具有法律約束的“EMI標準”主要著眼點是抑制對分配的無線頻率產生干擾的RFI干擾。也就是說，要對廣播電視、飛機導航、緊急無線等國家認可的“無線通訊”產生干擾的電波加以限制。

可以這樣解釋，受到干擾的“無線通訊”能夠忍受的最大限值。即使?jié)M足了工作需要，因使用條件不同，仍存在著引起干擾的危險性，因此可以理解是“限度值”。

將此與以將國際標準內容統(tǒng)一為目標的CISPR相比較略有不同。CISPR是各國代表自由審議產生的。各國EMI標準反映了各自國家的具體情況，最終要由各國自己制定（德國、美國以法律形式，日本的VCCI自行制定）。CISPR公布的內容無法律約束力。


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雖說如此，但最近各國仍在協商妥協，這種傾向今后還會繼續(xù)下去。



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