1.2 电磁兼容的基本概念

1.2.1 电磁兼容的含义

电磁兼容是指电子、电气设备或系统的一种工作状态。在这种工作状态下，它们不会因为内部或彼此间存在的电磁干扰而影响其正常工作。电磁兼容性则是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力，它是电子、电气设备或系统的一种重要的技术性能。按此定义，电磁兼容性包括以下两方面的含义：

其一，设备或系统应具有抵抗给定电磁干扰的能力，并且有一定的安全余量。即它应不会因受到处于同一电磁环境中的其他设备或系统发射的电磁干扰而产生不允许的工作性能降低。

其二，设备或系统不产生超过规定限度的电磁干扰。即它不会产生使处于同一电磁环境中的其他设备或系统出现超过规定限度的工作性能降级的电磁干扰。

从电磁兼容性观点出发，电子设备或系统可分为兼容、不兼容和临界三种状态，用电磁干扰余量（Interference Margin，IM）来衡量，用分贝表示即为

IM=PI-PS （dB）（1-1）

式中，PI为干扰电平（dB）；PS为敏感度门限电平（dB）。当PI＞PS，即干扰电平高于敏感度电平时，IM>0，表示有潜在干扰，设备或系统处于不兼容状态；当PI＜PS，即干扰电平低于敏感度门限电平时，IM＜0，表示设备或系统处于兼容状态；当PI=PS，即干扰电平等于敏感度门限电平时，IM=0，表示设备或系统处于临界状态。

在分析研究中，通常把系统内电磁兼容性和系统间电磁兼容性区分开来。前者指的是给定系统内部各分系统、设备及部件相互之间的电磁兼容性；后者指的是给定系统与其所在电磁环境中的其他系统之间的电磁兼容性。

电磁兼容是一个新概念，它是抗干扰概念的扩展和延伸。从最初的设法防止射频频段内的电磁干扰，发展到防止对抗各种电磁干扰。进一步在认识上产生了质的飞跃，把主动采取措施抑制电磁干扰贯穿于设备或系统的设计、生产和使用的整个过程中，这样才能保证电子、电气设备和系统实现电磁兼容。

应该指出，在技术发展的早期阶段，保证设备兼容工作主要靠改进个别电路和结构的方案，以及使用频率的计划分配来实现。但到现在，采用个别的、局部的措施已经远远不够了。从整体上说，电磁兼容问题具有明显的系统性特点。在电子、电气设备寿命期的所有阶段，都必须考虑电磁兼容问题。忽视电磁兼容，设备的电磁兼容性遭到破坏，此时若要保证设备的电磁兼容性，就必须付出更昂贵的代价。

1.2.2 基本电磁兼容技术术语

电磁兼容作为一个新的学科领域，为保证在该领域中研究问题的统一性和设计参数、测试结果的可比性，需要统一定义一系列的名词术语，并将其作为电磁兼容标准系列之一。在这里，根据国家军标《电磁干扰与电磁兼容性术语》（GJB72A-2002）列出一部分最基本的和常用的名词术语供读者参考使用。

1.一般术语

系统（system）——执行或保障某项工作任务的若干设备、分系统、专职人员及技术的组合。一个完整的系统除包括有关的设施、设备、分系统、器材和辅助设备外，还包括保障该系统在规定的环境中正常运行的操作人员。

分系统（subsystem）——系统的一个部分，它包含两个或两个以上的集成单元，可以单独设计、测试和维护，但不能完全执行系统的特定功能。每一个分系统内的设备或装置在工作时可以彼此分开，安装在固定或移动的台站、运载工具或系统中。为了满足电磁兼容性（EMC）要求，以下均应看做分系统：① 作为独立整体行使功能的许多装置或设备的组合，但并不要求其中的任何一台设备或装置能独立工作；② 设计和集成为一个系统的主要分支，且完成一种功能的设备和装置。

设备（equipment）——任何可作为一个完整单元、完成单一功能的电气、电子、机电装置或元件的集合。

运行环境（operational environment）——所有可能影响系统运行的条件和作用的总和。

电磁环境（electromagnetic environment）——存在于某场所的所有电磁现象的总和。

电磁环境电平（electromagnetic ambient level）——在规定的测试地点和测试时间内，当试验样品尚未通电时，已存在的辐射和传导的信号及噪声电平。环境电平是由人为及自然的电磁能量共同形成的。

电磁环境效应（electromagnetic environment effect）——电磁环境对电气电子系统、设备、装置的运行能力的影响。它涵盖所有的电磁学科，包括电磁兼容性、电磁干扰、电磁易损性、电磁脉冲、电子对抗、电磁辐射对武器装备和易挥发物质的危害，以及雷电和沉积静电（P-static）等自然效应。

降级（degradation）——在电磁兼容性或其他测试过程中，对规定的任何状态或参数出现超出容许范围的偏离。

性能降级（degradation of performance）——任何装置、设备或系统的工作性能偏离预期的指标。

2.有关噪声与电磁干扰的术语

电磁噪声（electromagnetic noise）——与任何信号都无关的一种电磁现象。通常是脉动的和随机的，但也可能是周期的。

无线电噪声（radio noise）——射频频段内的电磁噪声。

宽带无线电噪声（broadband radio noise）——频谱宽度与测量仪器的标称带宽可比拟、频谱分量非常靠近且均匀、以至测量仪器不能分辨的一种无线电噪声。

共模无线电噪声（common-mode radio noise）——在传输线的所有导线相对于公共地之间出现的射频传导干扰。它在所有导线上引起的干扰电位相对于公共地做同相位变化。

差模无线电噪声（differential-mode radio noise）——引起传输线路中一根导线的电位相对于另一根导线的电位发生变化的射频传导干扰。

随机噪声（random noise）——有以下两种方式定义：① 随机出现的、含有瞬态扰动的噪声；② 在给定的短时间内量值不可预见的噪声。

电磁干扰（electromagnetic interference）——任何可能中断、阻碍，甚至降低、限制无线电通信或其他电气电子设备性能的传导或辐射的电磁能量。

辐射干扰（radiated interference）——任何源自部件、天线、电缆、互连线的电磁辐射，以电场、磁场形式（或兼而有之）存在，并导致性能降级的不希望有的电磁能量。

传导干扰（conducted interference）——沿着导体传输的不希望有的电磁能量，通常用电压或电流来定义。

窄带干扰（narrowband interference）——一种主要能量频谱落在测量设备或接收机通带之内的不希望有的发射。

宽带干扰（broadband interference）——一种能量频谱分布相当宽的干扰。当测量接收机在正负两个冲激脉冲带宽内调谐时，它所引起的接收机输出响应变化不超出3dB。

脉冲（pulse）——在短时间内突然变化，然后迅速返回初始值的物理量。

电磁脉冲（electromagnetic pulse）——核爆炸或雷电放电时，在核设施或周围介质中存在光子散射，由此产生的康普顿反冲电子和光电子所导致的电磁辐射。由电磁脉冲所产生的电场、磁场可能会与电力或电子系统耦合产生破坏性的电压和电流浪涌。

雷电电磁脉冲（lightning electromagnetic pulse）——与雷电放电相关的电磁辐射，由它所产生的电场和磁场可能与电力、电子系统耦合产生破坏性的电流浪涌和电压浪涌。

核电磁脉冲（nuclear electromagnetic pulse）——核爆炸使得核设施或周围介质中存在光子散射，由此产生的康普顿反冲电子和光子导致的电磁辐射。该电磁场可与电力、电子系统耦合产生破坏性电压和电流浪涌。

浪涌（surge）——沿线路或电路传播的电流、电压或功率的瞬态波。其特征是先快速上升后缓慢下降。浪涌由开关切换、雷电放电、核爆炸引起。

静电放电（electrostatic discharge）——不同静电电位的物体靠近或直接接触时发出的电荷转移。

3.有关发射和响应的术语

发射（emission）——以辐射及传导的形式从源传播出去的电磁能量。

辐射发射（radiated emission）——以电磁场形式通过空间传播的有用或无用的电磁能量。

传导发射（conducted emission）——沿金属导体传播的电磁发射。此类金属导体可以是电源线、信号线及一个非专门设置的、偶然的导体，例如一个金属管等。

宽带发射（broadband emission）——带宽大于干扰测量仪或接收机标准带宽的发射。

窄带发射（narrowband emission）——带宽小于干扰测量仪或接收机标准带宽的发射。

电磁干扰发射（electromagnetic interference emission）——任何可导致系统或分系统性能降级的传导或辐射发射。

乱真发射（spurious emission）——任何在必须发射带宽以外的一个或几个频率上的电磁发射。这种发射电平降低时还会影响相应信息的传输。乱真发射包括寄生发射和互调制的产物，但不包括在调制过程中产生的、传输信息所必须的紧邻工作带宽的发射。谐波分量有时也被认为是乱真发射。

谐波发射（harmonic emission）——由发射机或本机振荡器发出的、频率是载波频率整数倍的电磁辐射，它不是信号的组成部分。

寄生发射（parasitic emission）——发射机发出的由电路中不希望有的寄生振荡引起的一种电磁辐射。它既不是信号的组成部分，也不是载波的谐波。

不希望有的发射（unwanted emission）——由乱真发射和带外发射组成的发射。

带外发射（out-of-band emission）——有以下两种定义：① 在规定频率范围之外的一个或多个频率上的发射；② 由调制过程引起的、紧靠必须带宽之外的一个或多个频率上的发射，但不包括乱真发射。

串扰（crosstalk）——通过与其他传输线路的电场（容性）或磁场（感性）耦合，在自身传输线路中引入的一种不希望有的信号扰动。

串扰耦合（cross-coupling）——有以下两种定义：① 对于从一个信道传输到另一个信道的干扰功率的度量；② 存在于两个或多个不同信道之间、电路组件或元件之间的不希望有的信号耦合。

互调制（inter-modulation）——两个或多个输入信号在非线性元件中混频，在这些输入信号或它们的谐波之间的和值或差值频率点上产生新的信号分量。这种非线性元件可以是设备、分系统或系统内部的，也可以是某些外部装置的。

交叉调制（cross-modulation）——有以下两种定义：① 由不希望有的信号对有用信号载波进行调制，它是互调制的一种；② 由非线性设备、电网络或传输媒体中信号的相互作用而产生的一类不希望有的信号对有用信号载波进行调制。

不希望有的响应（undesirable response）——与标准参考输出的偏差超过设备技术要求中容差规定的一种响应。

4.有关干扰抑制和电磁兼容性的术语

抑制（suppression）——通过滤波、接地、搭接、屏蔽和接收，或这些技术的组合，以减小或消除不希望有的发射。

屏蔽（shield）——能隔离电磁环境、显著减小在其一边的电场或磁场对另一边的设备或电路影响的一种装置或措施，如屏蔽盒、屏蔽室、屏蔽笼或其他通常的导电物体。

屏蔽效能（shielding effectiveness）——对屏蔽体隔离或限制电磁波的能力的度量。通常表示为入射波与透射波的幅度之比，用分贝表示。

电磁兼容性（electromagnetic compatibility）——设备、分系统、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。包括以下两个方面：① 设备、分系统、系统在预定的电磁环境中运行时，可按规定的安全裕度实现设计的工作性能，且不因电磁干扰而受损或产生不可接受的降级；② 设备、分系统、系统在预定的电磁环境中正常地工作且不会给环境（或其他设备）带来不可接受的电磁干扰。

电磁兼容性故障（EMC malfunction）——由于电磁干扰或敏感性原因，使系统或相关的分系统及设备失效。它可导致系统损坏、人员受伤、性能降级或系统有效性发生不允许的永久性降级。

自兼容性（self-compatibility）——当其中所有的部件或装置以各自的设计水平或性能协同工作时，设备或分系统的工作性能不会降级，也不会出现故障的状态。

系统间的电磁兼容性（intersystem electromagnetic compatibility）——任何系统不因其他系统中的电磁干扰源而产生明显降级的状态。

系统内的电磁兼容性（intra-system electromagnetic compatibility）——系统内部的各个部分不会因本系统内其他电磁干扰源而产生明显降级的状态。

电磁易损性（electromagnetic vulnerability）——系统、设备或装置在电磁干扰影响下性能降级或不能完成规定任务的特性。

安全裕度（safety margin）——敏感度门限与环境中的实际干扰信号电平之间的对数值之差，用分贝表示。

电磁敏感性（electromagnetic susceptibility）——设备、器件或系统因电磁干扰可能导致工作性能降级的特性。[注：① 在电磁兼容性领域中，还用到与该术语相关的另一术语：抗扰性（immunity），它是指器件、设备、分系统或系统在电磁骚扰存在的情况下性能不降级的能力。② 敏感度电平越小，敏感性越高，抗扰性越差；抗扰度电平越大，敏感性越低，抗扰性越强]。

辐射敏感度（radiated susceptibility）——对造成设备、分系统、系统性能降级的辐射干扰场强的度量。

敏感度门限（susceptibility threshold）——引起设备、分系统、系统呈现最小可识别的不希望有的响应或性能降级的干扰信号电平。测试时，将干扰信号电平置于检测门限之上，然后缓慢地减小干扰信号电平，直到刚刚出现不希望有的响应或性能降级，即可确定该电平。

1.2.3 电磁干扰效应

不管是简单装置，还是复杂的设备或系统，电磁干扰的形成必须同时具备以下三个因素：

（1）电磁干扰源，指产生电磁干扰的元件、器件、设备、分系统、系统或自然现象；

（2）耦合通道，指将电磁能量从干扰源耦合（或传输）到敏感设备上，并使敏感设备产生响应的通路或媒介；

（3）敏感设备，指对电磁干扰产生响应的设备。

通常将以上三个因素称为电磁干扰三要素，如图1-1所示。

由电磁干扰源发出的电磁能量，通过某种耦合通道传输至敏感设备，导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。这一作用过程及其效果，称为电磁干扰效应。

电磁干扰效应普遍存在于人们周围。若电磁干扰效应表现为设备或系统的性能产生有限度的降级，这就是前面提到的“电磁易损性”。假如电磁干扰效应十分严重，设备或系统出现失灵，甚至引起严重事故，这就是“电磁兼容性故障”。正如前面已提到的，把电磁干扰效应按其危害程度分为灾难性、非常危险、中等危险、严重、使人烦恼等五个等级。

为了说明电磁干扰源是否对敏感设备造成干扰，从而引起电磁干扰效应，通常应用前面提到的“安全裕度”来判别。安全裕度SI表示敏感度门限电平S与环境中的实际干扰信号电平I的差值，即

SI=S-I（dB）（1-2）

当SI＜0时，表示有潜在干扰效应；当SI>0时，表示不存在干扰效应；SI=0时，表示临界状态。

顺便指出，式（1-2）和式（1-1）本质上是一样的，只不过是提法不同。