硬件相关-EMI & EMS & EMC

EMI——Electro Magnetic Interference 电磁干扰

定义：是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象。

分类：有传导干扰和辐射干扰两种。

　　　传导干扰：

　　　　是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。

　　　辐射干扰：

　　　　是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。

来源：在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或系统内其他子系统的正常工　　　作。

电磁干扰要素：理论和实践的研究表明，不管复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：首先应具有干扰源；其次有传播干扰能量的途径和通道；第　　　　　　　三必须还有被干扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备（或敏感器）。

　　　　　　　因此，电磁骚扰源、骚扰传播途径（或传输通道）和敏感设备称为电磁干扰三要素。

　　1、电磁骚扰源分类

　　电磁骚扰源的分类方法很多。

　　1.1、一般说来电磁干扰源分为两大类：自然干扰源与人为干扰源。

　　　　　　自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。他们既是地球电磁环境的基本要素组成部分，同时又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰　　　　　　源。自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰，也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。

　　　　　　人为干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰，其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置，如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备，称为有意发射　　　　　　干扰源。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射，如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。因此　　　　　　这部分又成为无意发射干扰源。

　　1.2、从电磁干扰属性来分，可以分为功能型干扰源和非功能新干扰源。

　　　　　　功能性干扰源系指设备实现功能过程中造成对其他设备的直接干扰；

　　　　　　非功能性干扰源是指用电装置在实现自身功能的同时伴随产生或附加产生的副作用，如开关闭合或切断产生的电弧放电干扰。

　　1.3、从电磁干扰信号频谱宽度，可以分为宽带干扰源和窄带干扰源。

　　　　　　他们是相对于指定感受器的带宽大或小来加以区别的。

　　　　　　干扰信号的带宽大于指定感受器带宽的成为宽带干扰，反之称为窄带干扰源。

　　1.4、从干扰信号的频率范围来分

　　　　　　可以把干扰源分为工频与音频干扰源（50Hz及其谐波）、甚低频干扰源（30Hz以下）、载频干扰源（10kHz~300kHz）、射频及视频干扰源（300kHz）、微波干　　　　　　扰源（300MHz~100GHz）。

　　2、电磁骚扰传播途径

　　电磁干扰传播途径一般也分为两种：即传导耦合方式和辐射耦合方式。

　　传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接，干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器，发生干扰现象。这个传输电路可包括导线，设备的导电构件、供电电源、公　　共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件等。

　　辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播，干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种：

　　1. 甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受，称为天线对天线耦合；

　　2. 空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；

　　3.两根平行导线之间的高频信号感应，称为线对线的感应耦合。

　　在实际工程中，两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合。正因为多种途径的耦合同时存在，反复交叉耦合，共同产生干扰，才使电磁干扰变得难以控制。

　　3、敏感设备

　　敏感设备是对干扰对象的总称，他可以是一个很小的元件或一个电路板组件，也可以是一个单独的用电设备甚至可以是一个大型系统。

EMI的检验项目有：

传导（CE）（150kHz~108MHz）；
断续干扰电压（喀呖声）（150kHz、500kHz、1.4MHz和30MHz）;
干扰功率（30MHz～300MHz）
谐波电流（2～40次谐波）
辐射发射(RE)（100k～2.7G)

EMS——Electro Magnetic Susceptibility 电磁敏感性（抗干扰能力）

定义：是指在一定环境中机器设备和系统具有对所在环境中存在的电磁干扰有一定程度的抗扰度的能力，即电磁敏感性。

　　　EMS又包括静电抗干扰ESD，射频抗扰度RS，电快速瞬变脉冲群抗扰度EFT，浪涌抗扰度Surge，电压暂降抗扰度Voltage DIP and Interrupt，等等相关项目。

EMS的检验项目有：

静电放电抗扰度；
辐射电磁场（80MHz～1000 MHz）抗扰度;.
电快速瞬变/脉冲群抗扰度;
浪涌（雷击）抗扰度;
注入电流（150kHz～230MHz）抗扰度;
电压暂降和短时中断抗扰度

EMC——Electro Magnetic Compatibility 电磁兼容性

定义：是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。

　　　因此，EMC包括两个方面的要求：　一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　另一方面是指器件对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。

电磁兼容设计：

　　要使产品具有良好的电磁兼容性，需要专门考虑与电磁兼容相关的设计内容：

　　地线设计

　　许多电磁干扰问题是由地线产生的，因为地线电位是整个电路工作的基准电位，如果地线设计不当，地线电位就会不稳，就会导致电路故障。地线设计的目的是要保证地线电位　　尽量稳定，从而消除干扰现象

　　线路板设计

　　无论设备产生电磁干扰发射还是受到外界干扰的影响，或者电路之间产生互相干扰，线路板都是问题的核心。因此，设计好线路板对于保证设备的电磁兼容性具有重要意义。线　　路板设计的目的就是减小线路板上的电路产生的电磁辐射和对外界干扰的敏感性，减小线路板上电路之间的互相影响。

　　滤波设计

　　对于任何设计而言，滤波都是解决电磁干扰的关键技术之一。因为设备中得到现实效率很高的接收和辐射天线。因此，设备产生的大部分辐射发射都是通过各种导线实现的，而　　外界干扰往往也是首先被导线接收到，然后传入设备的。滤波的目的就是消除导线上的这些干扰信号，防止电路中的干扰信号传导导线上，借助导线辐射，也防止导线接收到的　　干扰信号传入电路。

　　屏蔽与搭接设计

　　对于大部分设备而言，屏蔽都是必要的。特别是随着电路工作的频率日益提高，单纯依靠线路板设计往往不能满足电磁兼容标准的要求。机箱的屏蔽设计与传统的结构设计有许　　多不同之处，一般如果在结构设计时没有考虑电磁屏蔽的要求，很难将屏蔽效果加到机箱上。所以，对于现代电子产品设计，必须从开始就考虑屏蔽问题。

区别

EMI（Electro Magnetic Interference）直译是“电磁干扰”。

EMS（Electro Magnetic Susceptibility）直译是“电磁敏感度”。其意是指由于电磁能量造成性能下降的容易程度。

EMC（Electro Magnetic Compatibility）直译是“电磁兼容性”。意指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰，也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。

因为有了EMI，才有了EMC，因为EMS达标，才能实现EMC。