电磁干扰(EMI)抑制技术

1 电磁干扰基本概念

在复杂的电磁环境中，任何电子及电气产品除了本身能够承受一定的外来电磁干扰（Electromagnetic InteRFerence,EMI）而保持正常工作外，还不会对其他电子及电气设备产生不可承受的电磁干扰，该产品即具有电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,EMC）。

21世纪将是信息爆炸的时代，信息的产生、传递、接收、处理和储存等都需要依赖电磁波作为载体。广义地说，声波、无线电波、光波均可作为信息载体，因此，广义的电磁兼容性概念也应拓展到声、光、电的广阔领域。

电子及电气产品的电磁干扰发射或受到电磁干扰的侵害都是通过产品的外壳、交／直流电源端口、信号线、控制线及地线而形成的。按照ＥＭＩ的传播方式，可将其分为电磁辐射干扰和电磁传导干扰两大类。通常，辐射干扰出现在产品周围的媒体中，传导干扰则出现在各种导体中。一般来说，通过外壳发射的电磁干扰，或通过外壳侵入的干扰都是辐射干扰，而通过其它导体发射和入侵的干扰属于传导干扰。

2 人类必须关注电磁兼容问题

2.1 电磁环境不断恶化

20世纪中叶以来，电子技术的迅猛发展，使人类社会的进步和文明上了一个新的台阶，但是也给人们带来了一系列社会问题和环境问题。家用电器、通信、计算机及信息设备、电动工具、航空、航天等工业、科技、医学等各个领域的自动控制、测量仪器以及电力电子系统等的广泛普及、应用，深入千家万户之中，使得电磁污染问题日益突出，而电子设备的高频化、数字化，干扰信号的能量密度增大，使有限空间内的电磁环境更为恶化。

1996年3月，日本SAPIO杂志公布了日本家用电器电磁辐射的检测结果（表1）。瑞典等北欧三国于1993年所作的联合调查指出：人类长期受到2mG（毫高斯）以上的电磁辐射影响，患白血病的机会是正常人的2.1倍，患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍，其他疾病的发病概率也明显增加。

2.2 电磁污染危害不浅

电磁干扰和污染看不见、摸不着、听不到，因其无色、无味也无形，但它确实无处不在、危害不浅，威胁人体健康。德国专家指出，电磁污染能影响对人体生物钟起作用的激素和传达神经信息的激素，还能破坏细胞膜；美国科学家的研究表明，电磁污染可直接杀伤人体细胞DNA，促使基因突变而致癌；英国曼彻斯特大学的研究表明，女性每天操作电脑6小时，其内分泌会发生紊乱，连续操作电脑4小时，会使视力下降、近视；加拿大渥太华总医院８名从事电视屏终端操作的妇女竟有7人次怀上畸形胎儿。前苏联国际象棋特级大师尼古拉与一台超级电脑下棋时，连胜三局后突然死亡，其杀手就是电脑发射的电磁波。1989年，日本一家工厂发生了机器人将一名维修工强行塞入机器中绞死的事故，调查证实是电磁干扰信号更改了机器人的程序所致。今年我国山西一名旅客在飞机即将在北京机场降落时使用"大哥大"，导致飞机偏航而被判刑并处罚款，可见电磁污染就在你我身边。

2.3 EMC问题正在规范化

EMC问题，实际上是电子、电气设备和系统的干扰和抗干扰问题。一方面，电子设备和系统本身抗EMI能力要达到一定的标准，另一方面，它对周边的EMI必须限制在一定程度。早在50年代，美国军方首先研究、制定了一些EMC标准，经

过二十多年的大量研究，到80年代已形成军用MIL－F－15773无线电干扰总规范和民用FCC标准两大系列；德国制定了VDE标准，并被作为欧洲共同体EMC标准的基础，1993年已开始强制执行；日本和前苏联也相继制订了各自的EMC标准；韩国从1993年开始执行EMC国际标准。我国于1998年起推行EMC标准（已发布47个），并从2000年１月1日起强制执行。届时达不到EMC标准的电子产品包括家用电器将不准生产和销售，当然更无法进入欧美等国际市场。

2.4 信息安全不可忽视

信息电子战将成为21世纪高技术战争的主要内容之一。一方面，军事电子装备和作战武器平台必须具有强有力的抗干扰性能和隐身性能；另一方面，自身的信号辐射、泄漏应尽可能降低，以保证军事信息的安全性。

此外，随着经济全球化进程的加速，大至一个国家，小至一个企业，经济信息的安全性也已经提高到十分重要的地位。尤其是财政、金融、计划等要害部门更是如此。

为了改善人类的生活环境、提高人们的生存质量、发展经济、扩大出口、增强综合国力、实现科技强军，我们都应当十分关注EMC问题。

3 EMI抑制技术的主要内容

3.1 抗EMI系统设计技术

抗EMI系统设计技术是提高电子整机EMC性能的关键所在。因此该技术又称为EMC设计技术。

EMC设计的目的是使电子、电气产品在一定的电磁环境中能正常工作，既满足标准规定的抗干扰极限值要求，在受到一定的电磁干扰时，无性能降级或故障；又满足标准规定的电磁辐射极限值要求，对电磁环境不构成污染源。因此，EMC是产品的重要性能之一，也是实现产品效能的重要保证。

EMC设计要从分析产品预期的电磁环境、干扰源、耦合途径和敏感部件入手，采用相应的技术措施，抑制干扰源、切断或削弱耦合途径，增强敏感部件的抗干扰能力等。并进行计算机仿真和测试验证。

EMC设计技术包括系统设计、结构设计、材料和元器件的选取以及抗EMI元器件的使用等。其中有源器件的选用十分关键。

EMC设计技术在产品设计的初级阶段就应十分重视，尽可能把80%～90%以上的问题解决在初级阶段。一旦产品批量生产了，发现EMC问题再去解决，就会事倍功半。

作者：谭锐   来源：EDN