1电磁环境和emc
我们居住的电磁环境由自然现象如雷电、静电放电(esd)和地震产生的自然电磁场,和由电气及电子系统、设备和装置辐射或传导的人造电磁场组成。
“电磁兼容性(emc)”被定义为:电气和电子系统、设备和装置在所处的电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。由电磁骚扰给装置、设备或系统性能构成的危害被称为“电磁干扰(emi)”,它是分散的电磁能通过辐射或传导路径或者两种方式兼有,从一个电子设备到另一个电子设备的传输过程。另一方面,设备或系统能够耐受emi作用,同时维持预定性能水平的相关测量,被称作“抗扰性”。
emc技术主要研究减少emi、改进抗扰性、评估人身安全性和维持电磁兼容环境的各种规则的标准化。它几乎涉及电能应用如广播、通讯、运输、电力、医学等等所有领域。随着计算机、便携或体内安装信息设备、家用电器网络的快速推广应用,老龄社会到来导致的智能传输系统以及植入医疗设备使用的增加,emc技术也在发生变化以适应社会的需求。由于emc技术的目的是使设计符合有关的emc标准和规则,所以产品设计阶段emc技术的全球发展趋势是缩短产品更新换代周期和降低价格。
2技术趋势
2.1emi减少技术
如今的电气和电子设备已从模拟设备发展到数字设备,其时钟速度达ghz,因此,emi光谱范围从dc到几ghz,在产品试验阶段,emi的测量变得愈来愈难。在这种1ghz以上高频范围,新的emi测量、模拟和减少技术是一个迫切需要研究的问题。另一方面,由于小尺寸电子信息产品的高密度包装,在产品试验阶段将emi测量部分卸载到印刷电路板上是不容易的,因此,在产品设计阶段将电路板等级上的emi测量改变到芯片和系统等级上的emc设计是非常必要的。在这种情况下,辅以计算机模拟技术的emc设计就是一个不可避免的发展趋势,例如,将使用有限差分时间域(fdtd)技术的全波电磁场解决方案与spice的回路模拟技术相结合的工具正在吸引愈来愈多emc设计者的注意。
2.2抗扰性改进技术
高速和低功率ics和lsis增加了系统故障和出错的概率。ics和lsis的灵敏度特别容易受到外部esd事件的危害,因而认为它是改进产品抗扰性等级的主要目标。移动通信设备和家用电器无线网络对某些特殊频带的电子信息系统的抗扰性等级也是一个挑战。在如上所述的某些情况下,为了从esd或无线频率emi获取耦合路经和等级,并在产品试验之前预测抗扰性改进技术效率,计算机模拟emc设计应当是产品设计阶段的一个恰当的选择。
图1示出了esd试验用的计算机模拟模型举例。通过模拟iec(国际电工委员会)定义的esd枪(它可从实际带电人体来模拟放电电流波形),可以获得产品设计阶段测试的各种放电电流或辐射的电磁场特性。
2.3电磁场的人身安全评估
随着电能的广泛使用,公众对特别是由移动通信设备、无线网络和电力线产生的电磁场可能的生物效应和安全问题的关注日益增加。确定的安全极限为无线电频带中单位质量的特别吸收率(sar)或吸收功率,和极低频带中的电流密度。iec最近为作用到人体的电磁场测量建立了一个技术委员会tc106。使产品满足人身安全的各种规则或指南也成为emc设计必须要考虑的问题。
由于在实际人体上进行测量比较困难,所以在无线便携设备的设计中,特别是天线辐射性能的设计,广泛使用计算机数字模拟技术来模拟人体。随着体内安装信息设备使用量的增多和考虑到人身安全的需要,为研究天线性能和安全问题,在产品设计阶段,人体计算机模型的自动化使用正变为全球的发展趋势。
2.4emc测量的标准化
市场和产品的全球化要求emi、抗扰性和人身安全评估用的各种emc规则和标准具有国际的一致性。参加国际标准化组织的活动对于全球emc领域的发展绝对是必需的,这将有助于emc技术的发展,也有益于国家的发展。
来源:电气商情网