1、電磁干擾1 .電磁干擾的定義：(1) 電磁騷擾(EMD: ElectroMagnetic Disturbanee )電磁騷擾是“任何可能引起裝置、設備或系統性能降級或對有生命或無生命產生作用的電磁現象。電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號或傳輸媒介自身的變化”。(2) 電磁干擾(EMI,ElectroMagnetic Interferenee )電磁干擾是“電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降”。電磁騷擾僅僅是電磁現象。即客觀存在的一種物理現象，它可能引起設備性能的降級或損害，但不一定已經形成后果。而電磁干擾是由電磁騷擾引起的后果。2 .電磁干擾對人類活動有三大危害電磁干擾會破壞或降低電子

2、設備的工作性能電磁干擾能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸電磁干擾能量可對人體組織器官造成傷害，危及人類的身體健康3 . EMI的產生原因 各種形式的電磁干擾是影響電子設備兼容性的主要原因。因此，了解電磁干擾的產生原因是抑制電磁干擾，提高電子產品電磁兼容性的重要前提。電磁干擾的產生可以分為：A.內部干擾-內部電子元件之間的相互干擾(1)工作電源通過線路的分布電源和絕緣電阻產生漏電造成的干擾。(2)信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合，或導線之間的互感造成的影響。(3)設備或系統內部某些元件發熱，影響元件本身及其他元件的穩定性造成的干擾。(4)大功率和高電壓部件產生的磁場、電場通過耦合影響其

3、他部件造成的干擾。B.外部干擾一一電子設備或系統以外的因素對線路、設備或系統的影響。(1)外部高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設備或系統。(2)外部大功率的設備在空間產生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設備或系統。(3)空間電磁對電子線路或系統產生的干擾。(4)工作環境溫度不穩定，引起電子線路、設備或系統內部元器件參數改變造成的干擾。4 . 電磁干擾三要素:理淪和實踐的研究證明，不管復雜系統還是簡單裝置，任何一個電磁干擾的發生必須具備三個基本條件：干擾源、干擾傳播途徑(或耦合途徑)、敏感設備。(1)干擾源(指產生電磁干擾的任何元件、器件、設備、系統或自然現象)；(2)干擾傳播途徑

4、(或耦合途徑)(指將電磁干擾能量傳輸到受干擾設備的通道或媒介)；(3)敏感設備(對電磁干擾發生響應的設備)；其簡單示意圖如下圖所示一一|傳導耦L.JI干擾源干擾傳播途徑敏感設備福好耦卜/5 .電磁干擾傳輸方式一般而言，從各種電磁干擾源至敏感設備的通路或媒介，即電磁干擾傳播途徑，有兩種形 式：傳導傳輸方 式和輻射傳輸方式。（1）傳導傳輸方式：傳導傳輸必須在干擾源和敏感器之間有完整的電路連接，干擾信號沿著這個連接電路傳遞到敏感器，發生干擾現象。（2）輻射傳輸方式：輻射傳輸是通過介質（例如空氣等）以電磁波的形式傳播，干擾能量按電磁場的規律向周圍空間發射。（當干擾源頻率較高，且干擾信號波長比被干擾對象

5、結構尺寸小，則干擾信號可認為是輻射場，以平面電磁波形式向外輻射電磁場能量，并進入被干擾對象的通路。）（例如：電吹風產生的電磁波干擾以兩種途徑到達電視機：一是通過共用的電源插座，二 是以空間電磁場 傳輸的方式由電視機的天線接收，應設法切斷這些干擾途徑。）二.電磁兼容1 .電磁兼容（EMC概念事實上，電磁干擾在我們的生活中無處不在，為了減少或者避免不必要的危害，我國從 20世紀80年代至今已制定了上百個電磁兼容的國家標準，強制要求多數電氣設備必須通過相關電磁兼容標準的性能測試，否則為不合格產品。電磁兼容是指電子系統在規定的電磁干擾環境中能正常工作的能力，而且也不向處于同一環境的其它設備釋放超過允許

6、范圍的電磁干擾。即該設備不會由于受到處于同一電磁環境中的其他設備的電磁發射導致或遭受不允許的降級，它也不會使同一電磁環境中其他設備（分系統、系統）因受其電磁發射而導致或遭受不允許的降級。電磁兼容性和我們所熟悉的安全性一樣，是產品質量最重要的指標之一。安全性涉及人身和財產，而電磁兼容性則涉及人身和環境保護。電子設備在結構上和選料等問題，都決定電磁兼容是否有問題2 .抗電磁干擾技術（電磁兼容控制技術）濾波技術接地技術屏敝技術針對破壞干擾途徑的目標，常用的抗干擾技術有濾波、接地、屏蔽、隔離等技術。根據頻率選擇性地抑制干擾信號保護人身和設備安全；提供參考零電位；阻隔地環路可抑制電磁干擾在空間的傳播，并

7、切斷輻射干擾的傳播途徑隔離技術阻斷干擾信號傳導通路，并抑制干擾信號強度A.濾波技術濾波的實質：從混有噪聲或干擾的原信號中，提取到有用信號，或者說是將信號頻譜劃分成有用頻率分量和干擾頻率分量兩段，剔除干擾部分。濾波主要用來防止傳導干擾。濾波器是實現濾波的元器件。濾波器的作用就是要限制接收裝置的頻帶，使得在不影響有 用信號的前提下抑制無用信號。濾波器的技術指 標包括插入損耗、頻率特性、阻抗特性、 額定電壓、額定電流、外形尺寸、工作環境、可靠性等。濾波器頻率特性分類:高通：只通過高頻有用成分，剔除截止頻率以下的干擾成分低通：只通過低頻有用成分，抑制或削弱高于截止頻率的成分 帶通：只通過某一頻帶寬度的

8、頻率成分，低于或高于帶寬的頻率成分均不讓通過，加以抑 制或衰減帶阻：抑制某一頻率寬度范圍內的頻率成分，帶寬以外的頻率分量都可以通過按濾波器對干擾信號的處理方式分類：反射式、吸收（損耗式）B.接地技術：接地就是一個系統內電氣與電子元件至地參考點之間的電傳導路徑。接地除了提供設備的安全保護地以外，還提供設備運行所必需的信號參考地。理想的接地平面是一個零電位、零阻抗的物理體，它可作為電路中所有信號點評的參考點,并且任何干擾信號通過它,都不會產生電壓降。但是，理想的接地平面是不存在的，這就需要我們考慮和分析地電位分布，進行接地設計與研究，找出合適的接地電位。接地的目的在不同的情況下是不一樣的，常見的有

9、：(1)建立與大地相連的低阻抗通路，使雷擊電流、靜電放電電流等從接地通路直接流入大地，而不致影響設備或系統的正常工作及人身安全。(2)建立設備外殼與附近金屬導體之間的低阻抗通路，當設備中存在漏電流時，不致于危及人身安全。(3)設備或系統的各部分都連接到一個公共點或等位面，以便于有一個公共的參考電位，消除兩個懸浮電路之間可能存在的干擾電壓。(4)將屏蔽體接地，使屏蔽發揮作用。(5)將濾波器接地，使濾波器能起到抑制共模干擾的作用。(6)印制電路板上的信號電路接到地平面，以提供一個信號的返回通路。(7)汽車、飛機上的非重要電路接車體或機體的金屬外殼，以提供一個電流返回通路。 接地的方式可分為：浮地、

10、單點接地、多點接地、混合接地。對于電路系統來說可選擇：電路接地、電源接地和信號接地等方法。C.屏蔽技術：就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。具體講，就是利用金屬材料制成屏蔽體，將需要防護的元部件、電 路、組合件、電纜或整個系統包 圍起來，可以防止電場或磁場耦合干擾的方法。因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或系統等外部的干擾電磁波和內部電磁波均起著吸收 能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射) 和抵消能量(電磁感應在 屏蔽層上產生反向電磁場，可抵消部分干擾電磁波)的作用，所以屏蔽體具有減 弱干擾的功能。屏蔽可分為

11、靜電屏蔽、低頻磁屏蔽和高頻磁屏蔽等幾種。根據不同的對象，使用不同的屏蔽方式。屏蔽技術是用來防止輻射干擾，其作用是在干擾信號到達被保護電路之前將其衰減。(1)靜電屏蔽：靜電屏蔽是用銅或鋁等導電性良好的金屬為材料制作成封閉的金屬容器，把需要屏蔽的電路置于其中，使外部干擾電場的電力場不影響其內部的電路，反之，若封閉的金屬容器與地線連接，容器內電路產生的電力線也無法影響外電路。不僅能防止靜電干 擾，也能防止交變電場干擾。靜電屏 蔽的容器壁上允許有較小的孔洞(作為引線孔或調試孔)，它對屏蔽的影響不大。(例如：開關電源采用帶孔的屏蔽外殼，既可散熱，又可防止 電磁干擾外泄。信號線外裹屏蔽層)(2)低頻磁屏蔽

12、：當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內部，防止擴散到屏蔽的空間去。低頻磁屏蔽主要用來隔離低頻(一般指50Hz )磁場和固定磁場(也稱靜磁場，其幅度、方向不隨時間變化，如永久磁鐵產生的磁場)耦合產生 的干擾靜電屏蔽線或靜電屏蔽盒對低頻磁場不起隔離作用。必須采用高導磁材料作屏蔽層，以便讓低頻干擾磁力線只從磁阻很小的磁屏蔽層上通過，使低頻磁屏蔽層內部的電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。有時還將屏蔽線穿在接地的鐵質蛇皮管或普通鐵管內，同時達到靜電屏蔽和低頻屏蔽的目的。例如：多數儀器的外殼采用導磁材料(例如：鐵質機殼)作屏蔽層，讓低頻干擾磁力線從磁阻很小的磁屏蔽層上通

13、過,使受外殼保護的內部電路免受低頻磁場耦合干擾的影響。如果將外殼接地，則同時達到靜電屏蔽和低頻磁屏蔽的目的。(3)高頻磁屏蔽：當干擾電磁場的頻率較高時，禾U用低電阻率的金屬材料中產生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。高頻磁屏蔽是采用導電良好的金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，將被保護的電路包圍在其中。它屏蔽的干擾對象是高頻(40kHz以上)磁場。 干擾源產生的高頻磁場遇到導電良好的電磁屏蔽層時，就在其外表面感應出同頻率的電渦流，從而消耗了高頻干擾源磁場的能量。其次，電渦流也將產生一個新的磁場，抵消了一部分干擾磁場的能量，從而使電磁屏蔽層內部的電路免受高頻干擾磁場的影

14、響。 高頻磁屏蔽層所需的厚度與干擾頻率有關。1) f > 1MHz時，用0.05mm厚的金屬制成的屏蔽體可將場強度減為原場強的1/100左右2) f工10MHz時，用0.01mm厚的金屬制成的屏蔽體可將場強度減為原場強的1/100甚至更低3) f >100MHz時，可在塑料殼體上鍍或噴以銅層或銀層制成屏蔽體。若將高頻屏蔽層接地，就同時具有靜電屏蔽的功能，也常成為電磁屏蔽。D.隔離技術I變壓器隔離：變壓器主要由繞在共同鐵心上的兩個或多個繞組組成。當在一個繞組上加上交變電壓時，由于電磁感應而在其它繞組上感生交變電壓。因此變壓器的幾個繞組之間是通過交變磁場互相聯系的，在電路上是互相隔離的

15、。其隔離的介電強度取決于幾個繞組之間以及它們對地的絕緣強度。采用隔離變壓器，可以隔離低頻干擾信號(只能傳輸交流信 號) 扼流圈隔離：禾U用線圈電抗與頻率成正比關系，可扼制高頻交流電流，讓低頻交流和直流通過。根據頻率高低，采用空氣芯、鐵氧體芯、硅鋼片芯等。光電耦合隔離：光電隔離是一種電 T光T電耦合器件，采用光電耦合器來實現，即通過半導體發光二極管(LED )的光發射和光敏半導體(光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等)的光接收，來實現信號的傳遞。由于發光二極管和光敏半導體是互相絕緣的，從而實現了電路的隔離。繼電器隔離：實現強、弱電器件間的隔離，驅動大功率設備，一般采用中間繼電器作為電路

16、中起控制與隔離作用的執行部件。但有觸點，通斷時會產生火花或電弧引起干擾。 晶閘管隔離：可代替繼電器驅動負載，不會產生火花或電弧干擾。隨著我國鐵路運輸向高速、高密度、重載方向的飛速發展，高速鐵路信號系統對鐵路信號設備的安全性、可靠性、可維護性、互換性等方面都有了更高的要求。而今，高速鐵路信號系統采用大量的低功耗、高速度、高集成度的電子電路，然而，這些電子電路使信號設備易受到電磁干擾的威脅。高速鐵路信號系統始終處于一個復雜的電磁環境中，為了保證 高速鐵路信號系統能正常、安全地工作，必須要防電磁干擾，需 要在電磁兼容方面做充分 考慮，并采取必要的措施。 例如：計算機聯鎖系統對道岔、信號機、軌道電路等

17、現場設備的控制通過繼電器接點組成的結合電路實現，通過輸出接口驅動安全型繼電器，使其按規定吸起和落下，同時通過繼電器的接點采集室外設備的狀態，作為聯鎖運算的數據。 計算機聯鎖系統設備在實際使用時常常同其他系統如列控中心系統、TDCS列車調度系統設備、CTC調度集中系統等設備聯合使用，幾種設備系統；通常被集中放在一個微機室里，空間非常有限，有時相互間的距離很小。這樣的使用環境存在很多導致系統電磁兼容性惡化的條件，如:周圍電源屏等發出的 50HZ工頻磁場干擾及靜電干擾、微機室外部大功率設備及機車牽引電流產生的電磁場干擾、雷電沖擊干擾、周圍相鄰設備產生的輻射干擾、設備與其他系統的接口電纜產生的傳導干擾

18、等。這些都會影響設備的電磁兼容性能。另外，設備本身的內部配置也對系統的電磁兼容性能有較大的影響，所謂計算機聯鎖系統的電磁兼容性，是指該系統設備在給定的電磁環境下能正常工作而不影響周圍設備正常工作的能力。該能力包括以下三個方面的含義：該聯鎖系統能夠抵御給定電磁環境中的電磁騷擾，且有一定安全余量該聯鎖系統所產生的電磁騷擾不能超過相關標準或技術文件的規定給定的電磁環境未能對該聯鎖系統造成影響，系統可以正常工作。電磁干擾三要素騷擾源：高頻的電源或電流是產生干擾的根源。另外，還有一些電磁噪聲來自自然界，比如來自銀河系的噪聲、 雷電、靜電放電及熱噪聲等。 除此之外，還有一些人為噪聲， 比如鐵路中的電力牽引

19、系統 帶來的噪聲等。耦合途徑：輻射耦合和傳導性耦合。輻射耦合以空間為媒體，以電磁波為現象。變化的電場和磁場都會產生輻射干擾，而且頻率越大，輻射越強。傳導性耦合是通過設備間的地線、電源線等傳輸的電磁耦合，它以導線為媒體，以電流為現象。在電磁騷擾的實際傳播中，傳導禍合和輻射禍合常常是同時存在的。敏感源：計算機聯鎖設備既是干擾源同時也是敏感設備。舉例：針對計算機聯鎖系統的抗電磁干擾技術：抑制干擾源、切斷/減少干擾源和受擾設備之間的耦合路徑、提高設備的抗干擾能力。設計工程師在采取 EMC措施前，分析得出計算機聯鎖的主要騷擾源有：設備本身所使用的開關電源等（這種電源的開啟和斷開瞬間會產生巨大的沖擊電流，

20、而這種強烈的電流變化極易產生大幅度、寬頻帶的電磁干擾。）周圍相鄰設備的干擾：計算機聯鎖設備現場工作時周圍相鄰設備有CTC （調度集中系統）、TDCS （列車調度系統）、ATS自動列車監控系統 卜DCS （集散控制系統 卜TCC （列控中 心）及電源屏等，正常工作時需與相關設備進行信息交換等。有時由于現場條件限制， 該聯鎖設備經常與周圍信號設備緊密相貼，這樣相鄰設備產生的干擾就容易影響聯鎖設備。另 外，由于系統工作 時需從電源屏引入交、直流電源，其所使用的電源線往往成為干擾傳播的重要媒介。這是因為“電源線的長度（包括設備的電源進線和電力傳輸的架空線延伸在內）足以構成射頻信號的有效被動天線”。靜電

21、干擾：主要發生在設備維護或調試人員直接接觸設備或接觸相鄰設備時。在一些干燥地區，人體極易產生并積累靜電。當人體接觸設備時，靜電通過空氣釋放出來，可能 會產生瞬間的高 壓和微小的電流，從而影響電路，甚至導致電路損壞。另外，當人體接觸 相鄰設備時釋放的靜電電流會通 過耦合的方式進入電路，從而影響設備。等騷擾源。1 .電源防雷濾波技術為減少雷電災害等產生的影響，各站信號室一般都有防雷設施，且針對室外引入的信號線設立了防雷分線柜，防雷分線柜對每一根信號線都進行了防雷保護，且在防雷分線柜的底部針對有些電源線加裝了電源濾波器。這些舉措雖然能在一定程度上起到作用，但是這種電磁兼容防護仍然不是完備的，仍然會有

22、一些電磁騷擾如傳導騷擾進入設備。因此計算機聯鎖設備綜合柜在交流220V電源引入端子處設計了濾波和防雷電路。從電源屏送來 的交流220V電要先經過一個濾波器和防雷器件后才能進入UPS （不間斷穩壓電源），UPS的輸出再送給聯鎖柜、監控機等設備。根據電源的工作頻率、要抑制信號的頻率及干擾源和負載電路的阻抗、電路額定電壓和額定工作電流等篩選確定濾波器的類型，為防止濾波器的輸入和輸出端線路發生耦合，濾波器的輸入和輸出線均采用了雙絞線，且在配線時規定輸入線和輸出線分開扎線，嚴禁 困扎在一起。I為防止雷擊等干擾，在電源輸入端增加了防雷器件。當雷電發生時，防雷器件可以 快速由高阻抗轉變 為低阻抗，為雷電提供

23、泄瀉通道，并可以使高壓瞬變干擾脈沖抑制到預 定電壓，從而有效保護設備和敏感器 件不受損壞，保證電路正常工作。2 .接地技術合理的接地技術是實現系統或設備的電磁兼容性的最經濟有效的途徑。接地是為了給電流返回信號源提供一個低阻抗通道，是為了給電路或系統提供一個等電位點或等電位面，同時也是為了給噪聲提供一個低阻抗通路。接地可以防止強電流對人體產生感應電流、可以防止漏電產生的火災、可以防止弱電流產生的雜因。接地可分為工作接地和保護接地兩大類。前者是指為了保護人身和設備安全，避免雷擊、靜電和漏電的危害而必須接大地。后者是為了提供基準電位以保證電路的正常工作，為信號電流流回信號源提供低阻抗通路。1?懸浮接

24、地為有效遏制雷害影響，在綜合柜交流電引入端子處及24V電源組合輸出端子排加裝了橫向、縱向防雷器件，在綜合柜加裝了交流電源隔離變壓器，還對聯鎖機柜、擴展機柜進行了浮地設計,即系統地懸浮，與大地絕緣。|TYJ L-ADX系統機柜聯鎖柜內的 FCX機籠、FFC機籠、擴展柜內的 FFC機籠、以 及相關通信 設備全部浮置安裝十機柜內，嚴禁與現場外部地線相連接。聯鎖柜、擴展柜的所有機籠周圍與機架之間都裝有墊絕緣襯條。另外，為保證絕緣效果，還使用絕緣材料定制了螺釘隔離墊，用十機籠與機柜間的固定螺釘上聯鎖柜、擴展柜的電路系統對地電阻很大，做到了真正意義上的懸浮，可有效遏制外部共模干擾。因此當設備在現場使用時，

25、懸浮接地可以有效降低聯鎖柜、擴展柜的電路免受雷擊影響。2.單點接地如同大多數電子裝置一樣，ADX系統聯鎖/擴展柜是由以電路板為代表的電子線路）, 放置電子線路的架以及外框架構成。為使柜內各FCX機籠、FFC機籠、濾波器、電源等相互之間的基準電壓相等，同時為了避免地面產生影響，機柜設計時采用了單點接地手段，如圖3-4所示。對于每層機籠POWER板的SG均先接到機柜左側的豎向匯流條上，然后再通過豎向匯流條與機柜底部的匯流條相連，即使用了串聯單點接地的方法。每層機籠的框架FG及通信電纜屏蔽層單端引到每層機籠前部匯流條，再各由一根銅編織線與機柜底部的匯流條相連，實際上也是采用了串聯單點接地的方法。聯鎖

26、機柜與擴展機柜各機柜底部匯流條之間用用一根較粗的銅編織網線連接，相當于不同機柜之間采用了并聯單點接地的方法，這樣可以有效防止柜間的共模干擾。為降低接地阻抗，圖3-4中的豎n匯流條和機柜底部匯流條材質選用紫銅，各地線也采用阻抗較小的銅編織線，將各接地點與機柜底部匯流條之間的阻抗有效降低在0.5歐姆以內，在保證各電子線路的基準電壓的同時也降低了各機籠內的電子單兀間的干擾。注意聯鎖機柜和擴展機柜的豎向匯流條和底部匯流條與機柜殼體之間是絕緣的，且匯流條最終并不與外部連接，即不接入真正意義上的大地，以達到前一節懸浮接地的目的。綜合柜也采用了單點接地方式，柜內的監控機 A、監控機B、光交換機A/B及其電源

27、、UPSA, UPSB等都通過一根6平方黃綠多股線與綜合柜機柜底部匯流條相連接，最終再由機柜底部匯流條與室外大地相連，以防止雷擊、靜電、漏電流等危害。三.隔離技術電路中采用隔離技術目的是切斷耦合路徑，抑制干擾。其中隔離方法有：“變壓器隔離法、繼電器隔離法、光電耦合隔離法、直流電壓隔離法、線性隔離放大器隔離法、A/D轉換器隔離法”。計算機聯鎖設備中主要采用了變壓器隔離法、繼電器隔離法和光電隔離法。在計算機聯鎖設備綜合柜底部設置了2個功率為1KW的變壓器，作用是將經防雷濾波后的AC220V電源轉化為ACI00V,再送到聯鎖柜底部的電源網絡組合，供聯鎖柜內電源板、電源模塊的輸入用。這樣可以使一次危險

28、側輸送的AC220V電壓經過該變壓器的采集、放大、運算及抗干擾處理后，隔離出標準的AC100V電壓，安全送給二次側的關鍵器件和設備使用。|計算機聯鎖系統控制室外現場設備，如信號機、道岔、軌道電路、軌道電碼化等，是通過繼電器接點組成的結合電路實現的。計算機聯鎖系統通過輸出接口驅動安全型繼電器，使其按規定吸起和落下，同時通過繼電器的接點采集室外設備的狀態，作為聯鎖運算的數據。繼電器接點電路與室外設備通過信號電纜進行遠程連接。通過這種方式可以有效隔離 室內、室外信號，防止誤動作，保證行車安全。該聯鎖系統的聯鎖柜底部設置了兩個光電轉化器，作用是將送來的電信號轉換成光信號送到綜合柜上的光交換機，光交換機再將光信號轉換為電信號，最終完成聯鎖機與監控機A、監控機B及維修機的信息交換。經過這樣二次隔離后既滿足了聯鎖機與監控機、維修機之間重要信息的較長距離傳輸交換的需要，又濾除了雜音的干擾，保證信號的正確與穩四.屏蔽技術理想的屏蔽體為一個六面的導電連續無孔縫的金屬殼體。當設備被放入這樣的屏蔽體時，任何電磁干擾都不能進入設備，設備產生的任何干擾也無法釋放出去。但是在實際應用中，由十散熱、顯示、與其他設備的結合、線纜連接等需要，任何電子設備都不可避免地存在孔洞和縫隙，產生電磁泄漏。這就需要采取針對性