在国际范围上,电磁兼容标准的制定已经有了 70 多年的发展历程,最早为了保护无线电通信和广播,国际无线电子干扰标准化特别委员会(CISPR)对各种用电设备和系统提出了相关的电磁干扰发射限值和测量方法。到了二十世纪六七十年代,由于电子电气设备的小型化、数字化和低功耗化,人们开始考虑设备的抗干扰能力,世界各大标准化组织和各国政府机构也相继制定了许许多多的电磁兼容标准。
根据不同电磁兼容标准在电磁兼容测试中的不同地位,电磁兼容标准体系可分为基础标准、通用标准、产品族标准及专用产品标准等4级。
基础标准仅对现象、环境、试验方法、试验仪器和基本试验配置等给出定义及详细描述,但不涉及具体产品。该类标准不给出指令性的限值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。
例如,下列标准均属于基础标准范围。
(1)GB4365《电磁兼容术语》。
(2)GB/T6113《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范》。
(3)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》。
(4)GB/T17626有关产品抗扰度测量的系列标准等。
通用标准给出了通用环境中的所有产品一系列最低的电磁兼容性要求(包括必须进行的试验项目和必须达到的试验要求)。通用标准中提到的试验项目及其试验方法可以在相应的基础标准中找到,通用标准中不做任何介绍。通用标准给出的试验环境、试验要求可以作为产品族标准及专用产品标准的编制导则。同时对于那些暂时尚未建立电磁兼容试验标准的产品,可以参照通用标准来进行其电磁兼容性能的摸底试验。
产品族标准是根据特定产品类别而制定的电磁兼容性能的测试标准。它主要包括产品的电磁骚扰发射和产品的抗扰度要求这两方面的内容。产品族标准中规定的测试内容及限值应与通用标准一致,但与通用标准相比,产品族标准根据产品的特殊性,在测试内容的选择、限值及性能的判据等方面有一定的特殊性和具体性(如提高骚扰试验的限值或增加试验的项目)。
产品族标准是电磁兼容性标准中内容最多的一类标准。例如,GB17743、GB4343、GB9254 和 GB13837 分别是关于照明工具、家用电器和电动工具、信息技术设备、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,这些标准分别代表一个大类产品对电磁骚扰发射限度的要求。
该标准是将专门条款包含在产品的通用技术条件中,一般不单独形成电磁兼容标准。专用产品标准对电磁兼容的要求与相应的产品族标准一致,在考虑了产品的特殊性之后,也可增加试验项目,以及对电磁兼容性能要求做某些改变。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、更加具体,而且还增加了对产品性能试验的标准。
电磁能量从设备内传出或从外界传入设备的途径只有两条:一条是以电磁波的形式从空间传播;另一条是以电流的形式沿导线传播。因此,电磁干扰发射可以分为传导发射和辐射发射,抗扰度也可以分为传导抗扰度和辐射抗扰度。
各种电磁兼容标准测试的内容包括传导发射、辐射发射、传导抗扰度、辐射抗扰度,如图1-2所示。
图1-2 电磁兼容标准的内容
在进行电磁兼容试验中,经常发现一些很随意的现象,例如,设备不能通过试验时,有人会建议将电缆换成屏蔽电缆,或者将设备机箱接地等。这都是对电磁兼容试验的目的没有正确理解造成的。许多人做试验的目的是取得认证,这就导致了在试验中怎样能通过试验就怎样做的情况。我们应该认识到,做电磁兼容试验的目的就是确认电子产品能否在实际环境中正常工作,包括不干扰其他设备,也不被其他设备所干扰。所以在进行试验时一定要遵循下面的原则。
(1)受试设备处于实际工作的状态,这包括所连接的辅助设备、电缆的种类及长度、是否接地、安装状态(在非金属平台还是在金属平台上)等。
(2)受试设备处于“最严酷”状态。做抗扰度试验时,应使设备处于最敏感状态,做骚扰试验时,设备处于发射最强状态。例如,在信号线上正好传输信号时,对信号线进行传导抗扰度试验;对手机做辐射发射测试时,应该使手机处于呼叫状态。
(3)使用最接近限值的数据,这包括做辐射发射试验时,受试设备的最大辐射发射面对着天线,天线处于接收最强辐射的高度和极化方向等;在做传导发射试验时,电流卡钳或功率吸收钳在电缆上滑动,寻找最强骚扰点。
正式的电磁兼容认证试验,需要在半无反射屏蔽室中进行。屏蔽室的目的是隔离外部环境的干扰,使试验更准确。半无反射屏蔽室是指屏蔽室的地面是有反射的,四周和天花板上贴有吸波材料。
当进行涉及较高频率的试验时,例如,辐射相关的试验(辐射骚扰、辐射抗扰度)、静电放电试验、电快速脉冲试验等,受试设备在摆放方式上的微小差异也可能导致完全不同的试验结果(合格或不合格)。因此,在进行涉及较高频率的试验时,要严格遵守标准中的规定,保证设备摆放方式的一致。
许多人觉得,了解试验方法是试验操作人员的事情,作为产品开发人员并不需要关心这些内容。其实不然,俗话说“知己知彼,百战不殆”,大多数人对产品进行电磁兼容设计的目的是通过电磁兼容试验,因此必须了解试验的具体方法才能够“对症下药”,根据需要进行设计,这一点对于抗扰度试验更重要。例如,在做电缆传导抗扰度试验时,不了解干扰的频率范围,不了解注入的是差模干扰还是共模干扰,不了解干扰注入方式是电容耦合方式还是电感耦合方式,就无法正确地采取措施进行防护。