电磁兼容标准、测试和对策介绍
资料准备：
上海三基电子工业有限公司
钱振宇讲解：
中国赛宝实验室
朱文立
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本讲座介绍电气和电子产品常用的电磁兼容测试标准和测试方法，以提供读者以全面而又重点突出的了解机会。讲座主要内容有：
1.从电磁兼容的通用标准引出电气和电子产品对电磁兼容测试的基本要求。
2.产品自身所产生的电磁骚扰的测量方法。3.产品工作时在电网中产生的谐波电流的测量方法。
4.常用产品抗扰度标准和测试方法。5.测试中对应的常见问题及相关对策。
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1.从电磁兼容的通用标准引出电气和电子产品对电磁兼容测试的基本要求1-1电磁兼容测试标准的标准体系
按照不同电磁兼容标准在电磁兼容测试中的不同地位，可分为四级，分别是：①②③④
基础标准；通用标准；产品族标准；专用产品标准。
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①基础标准
基础标准不涉及具体的产品，仅就现象、环境、试验方法、试验仪器和基本试验配臵等给出定义及详细描述。这类标准不给出指令性的限值，以及对产品性能的直接判据，但它是编制其他各级电磁兼容标准的基础。属于基础标准范围内的标准例有：GB4365《电磁兼容术语》；
GB/T6113《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范》；GB/T6113.2《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范和测量方法第二部分：骚扰和抗扰度测量方法》；以及如GB/T17626有关产品抗扰度测量的系列标准等。
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②通用标准
通用标准给通用环境中的所有产品提出一系列最低的电磁兼容性要求（包括必须进行的测试项目和必须达到的测试要求）。
通用标准中提到的测试项目及其试验方法可以在相应的基础标准中找到，而无须在通用标准中作任何介绍。
通用标准给出的试验环境、试验要求可以成为产品族标准和专用产品标准的编制导则。同时对于暂时尚未建立电磁兼容性测试标准的产品，可以参照通用标准来进行其电磁兼容性能的摸底。
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③产品族标准
这是根据特定产品类别而制定的电磁兼容性能的测试标准。它包含产品的电磁骚扰发射和产品的抗扰度要求的两方面内容。
产品族标准中所规定的试验内容及限值应与通用标准相一致，但与通用标准相比较，产品族标准根据产品的特殊性，在试验内容的选择、限值及性能的判据等方面有一定特殊性（如增加试验的项目和提高试验的限值）。产品族标准是电磁兼容性标准中占据份额最多的一类标准。如GB4343、GB17743、GB9254、GB4824和GB13836分别是关于家用电器和电动工具、照明灯具、信息技术设备、工科医射频设备、声音和广播电视接收设备的无线电骚扰特性测量及限值的标准，这些标准分别代表了一个大类产品对电磁骚扰发射限度的要求。
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④专用产品标准
专用产品标准通常不单独形成电磁兼容标准，而以专门条款包含在产品的通用技术条件中。
专用产品标准对电磁兼容的要求与相应的产品族标准相一致，在考虑了产品的特殊性之后，也可增加试验项目和对电磁兼容性能要求作某些改变。与产品族标准相比，专用产品标准对电磁兼容性的要求更加明确，而且还增加了对产品性能试验的判据。
对试验方法，应由试验人员参照相应基础标准进行。
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1-2通用标准在电磁兼容标准
体系中的地位
通用标准是针对通用的环境条件所提出的一系列电磁兼用最低要求。
通用标准把环境分成两类：一类是住宅、商业和轻工业环境（包含的场所有：居民住宅区，如高层和多层的民居；商业场所，如商店和超市；事务场所，如办公楼和银行；公共娱乐场所，如影院、酒吧和舞厅；户外公共场所，如加油站、停车场、娱乐场和运动中心；轻工业部门，如车间、实验室和服务中心等等）。另一类是工业场所（包含的场所有：工科医的射频设备；需要经常切换的大电感和大电容负载的场所；有非常大的电流流过，及因此而伴生很强的电磁场的环境等等）。
通用标准认定凡直接从公共电网以低压供电的场所属于住宅、商业和轻工业环境。
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通用标准在电磁兼容标准体系中的地位（续）
产品的电磁兼容性包含了对产品本身工作时的电磁发射水平，以及产品的抗扰度两项要求。因此产品的电磁兼容测试标准同样有产品本身的电磁发射限值及抗扰度能力两个不同性质的标准。
考虑到通用标准把所有电气和电子产品的工作环境划分为住宅、商业、轻工业与工业两个典型环境，因此通用标准实际上有四个分标准：
GB/T17799.1《电磁兼容通用标准住宅、商业和轻工业环境中的抗扰度试验》
GB/T17799.2《电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验》GB/T17799.3《电磁兼容通用标准住宅、商业和轻工业环境的发射标准》
GB/T117799.4《电磁兼容通用标准工业环境的发射标准》它们与国际标准IEC61000-6-1～IEC61000-6-4分别等同（上述国标部分己由国际标准转化完成并加以出版，部分尚在转化中）。
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通用标准在电磁兼容标准体系中的地位（续）
总之，通用标准描述的环境覆盖了几乎所有民用电气和电子产品的工作环境。
因此，通用标准中所提出的试验项目和限值将适用于绝大多数民用电气和电子产品对电磁兼容性的最基本要求。
所以我们通过了解通用标准也就了解了绝大多数电气和电子产品对电磁兼容的最基本要求。
这样，通用标准在电磁兼容标准体系中的重要地位也就不言而喻了。
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1-3通用的电磁骚扰发射标准
①试验端口的概念
所谓端口是指产品的电磁骚扰可能发射的部位，分别指机壳、交流电源线、直流电源线、接地线、信号线和过程控制线。
就一个具体的电气和电子产品言，不一定包含所有的
电磁骚扰发射端口，所以试验应按实际情况进行之。
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②各试验端口的电磁骚扰发射限值
各测量标准的电磁骚扰发射限值是根据不同的试验端口来分别制定的。具体内容参见相关标准，此处不另介绍。
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③试验中的注意事项
试验应在产品正常使用情况下，以能产生最大电磁骚扰发射的工作方式进行。试验中还要适当地改变试品的布局，以便使骚扰发射为最大。
试验应将试验中用到的试验仪器、试验方法、试验配臵和试验布局等明确记录在案，以备试验能重复进行，试验结果可以追溯。
如果试品只是系统的一部分，或者可能还要连接辅助设备方能体现其功能时，则试品就应当连接所必需的最少辅助设备，并用GB9254标准中所描述的方法来检查端口。对于辅助设备的连接情况应当记录在案。
如果试品有许多类似的试验端口，或接法类似的端口，那么应当选择其中足够数量的端口，或接法类似的端口，但要保证这种选择能够覆盖所有不同类型的端口。试验中应将端口选择情况记录在案。
除非另有说明，试验应在额定电压和规定工作条件下进行。
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1-4通用的抗扰度标准
①试验端口的概念
所谓端口是指产品可能感受干扰的部位，与通用的电磁骚扰发射标准中的端口概念相类似，也是指机壳、交流电源线、直流电源线、接地线、信号线和测量与控制线。
对一个电气和电子产品来说，有可能只包含其中的一部分，故试验应按实际情况来进行。
②各试验端口的抗扰度要求
各抗扰度标准的要求是根据不同的试验端口来分别制定的。
具体内容参见相关标准，此处不另介绍。
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③试验中的注意事项
·试品应按实际使用情况中，以对干扰最敏感的工作模式下进行试验。试验中还要适当改变布局以求达到最大敏感度。·试验中应将试验配臵、试品的工作方式及试验的布局等情况明确记录在案，以便必要时可以重现及对比试验结果。·如果在被试产品的用户手册中规定了试品所需的外部保护装臵（或保护措施），那么试品就应当在有保护的情况下进行试验。·如果试品有许多类似的端口，或接法类似的端口，则试验应当选择足够数量的端口来模拟实际工作情况，并保证能覆盖各种不同类型的端口。但对端口的选择情况要记录在案。·除非另有说明，试验应在额定电压和规定的工作条件下进行。
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④试品性能的评定准则
尽管通用抗扰度标准几乎涉及了所有的民用电气和电子产品，但是试验结果总不外乎是以下几种：
情况A：试品在试验中和试验后都能正常工作，无性能下降和低于制造商规定的性能等级现象发生。
情况B：试品在试验后可以正常工作，且无性能下降和低于制造商所规定的性能等级现象发生。
情况C：允许试品有暂时性的性能降低，只要这种功能是可以通过控制操作、人工复位，甚至是关机后恢复的。
显然上述情况对产品要求是不同的，情况A为最高；情况C为最低。
对于具体的产品究竟应该认为上述哪一种情况是合格的（所谓判定的准则），应由相应的产品标准或产品制造商给出，在通用标准则无法直接给出。
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1-5小结
针对不同的工作环境，不同的标准给出了多个试验端口，以及在每个试验端口上应该进行的试验项目要求，但在细看之下还是有几点值得小结的：·对住宅、商业、轻工业环境和工业环境的产品，尽管环境不同，但试验端口的设臵和试验项目的选择大体上是一致的，只是限值不同。·试验实际上可以归并为三类：①高频电磁骚扰的发射测试：
0.15MHz～30MHz的交流电源线传导骚扰测试
0.15MHz～30MHz的交流电源线断续骚扰测试（仅家用电器产品有此要求）
0.15MHz～30MHz的信号线、控制线、直流电源线传导骚扰测试
30MHz～1000MHz的辐射骚扰测试（对家用电器和电动工具做30MHz～300MHz的辐射骚扰功率测试）
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小结（续）
②低频电磁骚扰的发射测试
0～2kHz的工频谐波、电压波动和闪烁测试③产品的抗扰度试验：静电放电试验
高频辐射电磁场试验电快速瞬变脉冲群试验雷击浪涌试验
由射频场感应所引起的高频传导试验电压跌落试验工频磁场试验
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2.产品自身所产生的电磁骚扰的测量方法
在GB4343、GB4824、GB9254和GB17743（分别对应于家用电器和电动工具、工科医射频设备、信息技术设备、电气照明设备）等产品族标准中都提到了做电磁骚扰发射的测量。
尽管产品相差很远，但试验的项目和试验的方法还是有共通的地方，下面分别介绍之（对于GB13837标准所讲述的声音和广播电视接收设备，以及GB14023标准所讲述的车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装臵，由于情况的特殊性，在测试内容和测试方法上较大差异，不予叙述）。
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2-1交流电源线的传导骚扰测量（测试频率范围0.15至30MHz）①试验布置
试验在屏蔽室内进行。
接地平板用厚度0.5mm以上、面积为2m×2m以上的金属板。接地平板与大地要电气连接（或用长宽比小于5：1、厚度为0.5mm的薄铜条，通过屏蔽室与大地连接）。
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试验布置（续）
·试品与屏蔽室墙壁至少相距800mm。·试品与人工电源网络之间的距离为800mm；与测量仪器的距离应不小于800mm。人工电源网络与接地平板在射频范围内应具有良好的连接。
②干扰测量仪
干扰测量仪是一台测量动态范围大、灵敏度高的专用测量接收机。由于测量的对象是微弱的连续波信号，或者是幅值很强的脉冲信号，因此要求测量接收机本身的噪声极小，灵敏度很高，检波器的动态范围大，前级过载能力强，而且在整个测量频段内的测量精度能满足±2dB的要求。干扰测量仪的输入阻抗为50Ω。
与普通的场强仪不同，场强仪主要用于测量广播、电视的信号场强及工科医射频设备的辐射场强。这些信号都是正弦波的电磁场。
与频谱仪也不同，频谱仪常采用峰值检波，比干扰测量仪有快得多的测量速度。
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干扰测量仪（续）
由于电磁骚扰测量的产品族标准都是从CISPR（国际无线电干扰特别委员会）标准转化过来的。其本意都是为了保护通信和广播的畅通，这一切都与人的主观听觉效果有关，所以平均值检波、峰值检波都不足以说明脉冲性质干扰对听觉造成的效果，而必须用到准峰值检波的概念，后者与干扰对听觉造成的效果相一致。
平均值检波：其最大特点是检波器的充放电时间常数相同，特别适用于连续波的测量。
峰值检波：特点是充电的时间常数很小，即使是很窄的脉冲也能很快地充到稳定的峰值。当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大，检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。
准峰值检波：它的充放电时间常数介于平均值和峰值检波之间，检波器的输出既与干扰的幅度有关，又与干扰的重复频率有关。其输出与干扰对听觉造成的效果相一致。
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干扰测量仪（续）
干扰测量仪通常都拥有这三种检波功能。三种检波方式的比较：
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③人工电源网络
适用于耦合不对称电压的V型人工电源网络（单相）见下图。
人工电源网络又称电源线阻抗稳定网络（LISN），它能在射频范围内为受试设备端子与参考地之间提供一个稳定的阻抗。与此同时，又将来自电网的无用信号与测量电路隔离开来，仅将受试设备的干扰电压耦合到测量接收机上。上面线路称为50Ω/50μH的人工电源网络，用于0.15～30MHz频率范围的骚扰电压测量。
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④人工模拟手
人工模拟手在前面的交流电源线传导骚扰的试验布臵中没有提到，但是为了模拟测量传导骚扰电压过程中试验者握持试品（特别是像测试手持式电动工具）时的人手的影响，需要用到人工模拟手。
人工模拟手由一个200pF（±20%）的电容与一个500Ω（±10%）的电阻串联组成。
RC元件的一端与试品上包裹的金属箔联接，另一端接测量系统的地。
人工模拟手的RC元件可以装在人工电源网络的箱子内。
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2-2交流电源线断续骚扰测量（测试频率范围0.15至30MHz）①试验布置试验在屏蔽室内进行。
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②测量原理简述
断续骚扰测试又称喀呖声骚扰测试，在家用电器的电磁兼容测试中有此要求。断续骚扰是由机械电子开关瞬时动作而产生的。
与连续骚扰相比，断续骚扰在收音机及电视机的音频与视频输出端子上所引起的干扰在人们主观感觉上是不同的，因为它是以短脉冲形式出现的。基于这一原因，对断续骚扰的限值可适当放宽。放宽的程度与脉冲的幅度、宽度及频度有关。当频度用喀呖声率N表示时（N具一分钟内的喀呖声次数），则喀呖声的限值可在连续骚扰限值上分别增加44dB（N<0.2），或20lg（30/N）dB，或0dB（N>30）。情况表明，当一分钟内的喀呖声次数大于30次时，喀呖声骚扰的限值将与连续骚扰相同；反之，当喀呖声的次数不大于5次时，其限值可放宽44dB（放宽至100倍以上）。
喀呖声骚扰要在规定频率范围内测试160kHz、500kHz、1.4MHz和30MHz四点，其细节规定不详述，可参阅有
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③测试方法
A.示波器观察法
将示波器的Y轴输入端与干扰测量仪的中频输出端用同轴线连接，即可进行断续骚扰测量。但须由人工从示波器屏幕上读出脉冲的幅度、宽度和脉冲的间隔时间（脉冲的频度）。按标准要求，应测试四个规定频点。
示波器法的最大优点是设备简单和价廉。它的缺点是费时、费力，而且测试结果还和人的主观因素有关。B.干扰分析仪测量法
用干扰分析仪代替示波器来进行测量。由仪器自动辨别脉冲的幅度、宽度和频度，排除人为因素，使试验结果比较客观。
国外也有专用的干扰分析仪，此时不须利用干扰测量仪的中频输出，而直接接至人工电源网络的测量端子。这种专用的干扰分析仪可一次测试四个规定频点上的喀呖声情况。
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2-3信号线、控制线、直流电源线传导骚扰测量（测试频率范围0.15至30MHz）①试验布置
以照明设备的独立式光控装臵为例（见GB17743），试验在屏蔽室里进行。
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试验布置（续）
图中试品（调光器）的左侧部分就是已经介绍过的交流电源线传导骚扰测试的配臵。试品右侧及下方的连线分别代表试品到负载（灯泡）及调光控制部分的负载线及控制线。
对负载端子和控制线的传导骚扰电压测试，必须使用电压探头。
②电压探头
电压探头由一个阻值至少为1.5kΩ的电阻和一个在测试频率范围内（0.15～30MHz）容抗值远小于电阻值的电容串联组成。
使用时，电压探头必须事先校准，以便对试验结果进行修正。
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2-4用吸收钳法测量试品本身的辐射功率（测试频率范围30至300MHz）
此方法目前主要用在家用电器和电动工具的辐射骚扰测试上。其前提是试品外形比较小巧，在这种情况下，标准认为试品对外的辐射骚扰主要是通过电源线来进行的。
①试验布置
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试验布置（续）
试验在屏蔽室进行。
被测导线沿水平方向拉成直线，以便吸收钳能沿导线移动，找出测量频点上的最大指示值（在干扰测量仪的读数指示上）。
最大测值的位臵与被测频率的半波长有关，以30MHz为例，半波长为5m，考虑吸收钳及稳定线路阻抗用滤波装臵的长度，该导线至少要7m长。
随测试频率改变，要不断改变吸收钳的位臵，以便始终保持干扰测量仪上的读数为最大。试品的辐射功率为
P0（dBpW）=V（dBμV）+α
式中：V为干扰测量仪的读数（电压），dBμV；α为吸收钳的校正系数，dB。
此法简便易行，对环境要求不高，有较好的重复性和可比性。
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②功率吸收钳
吸收钳由宽带射频电流变换器；宽带射频功率吸收体和试品引线阻抗稳定器；及吸收套筒（铁氧体，吸收同轴电缆表面的射频电流）等三部分组成。吸收钳对试品导线呈现的阻抗为100～200Ω；吸收钳的输出阻抗为50Ω；在测定频率范围上相对输入信号源无明显谐振；对来自电网的干扰提供足够衰减；当试品有电流流过时，吸收钳磁路不应产生饱和。另外，使用时，吸收钳电流互感器的一侧应朝对试品。
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