什么是电磁兼容，电磁兼容策略有哪些
1 EMC的定义
电磁兼容性（EMC，即Electromagnetic Compatibility）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骚扰的能力。包括两个方面：电磁干扰(Electromagnetic Interference)和电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility)。
EMC = EMI + EMS
EMI：(Electro Magnetic Interference) 电磁干扰，在导线上以高频电流形式，或在空间以电磁场形式传播的无用发射（干扰）。
这些形式的无用发射可能会对同一环境中其它设备造成不利影响，使其它设备的性能下降。
满足EMI要求==泄漏到环境中的无用电磁发射不超过一定限度（量很低），∽我不干扰别人（很低调）。
EMI有两种传播途径：传导、辐射。
传导干扰：这种干扰是通过导电介质，如电线和其他电网络，将信号从一个网络耦合到另一个网络。在电子设备中，例如印刷电路板（PCB）上的高频信号线、集成电路的引脚、以及各类接插件等都可能成为传导干扰的源头。
辐射干扰：这种干扰是通过空间传播的，干扰源通过电磁波的形式将其信号耦合到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，许多元件可能会表现出天线特性，发射电磁波，从而影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作
EMS： EMS（Electro Magnetic Susceptibility）电磁敏感度。外来电磁干扰使其性能下降的难度，即抗电磁干扰能力。
满足EMS要求==即便环境无用电磁发射超过很高限度（量很高），仍然正常工作，∽我不怕别人干扰（很高调） 。
EMS是对EMI的抵抗力（免疫），传导抵抗力和辐射抵抗力。
2 EMC测试的必要性
电子、电器产品的电磁兼容性（EMC）是一项非常重要的质量指标，它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性，而且还可能影响到其他设备和系统的正常工作，关系到电磁环境的保护等问题。
进行EMC测试的原因是多方面的，主要包括以下几点：
保护电磁频谱：电磁频谱是有限的资源，用于各种无线电传输、通信等。电子产品即使不作为发射器，也会由于电子电路的开关电流和电压而产生电磁辐射。如果不对这些非预期的电磁辐射进行限制，可能会对为无线电传输保留的频带造成干扰，影响电磁频谱的正常使用。
确保设备安全：对于医疗、军事、工业、航空航天和汽车等领域的安全关键应用，EMC性能至关重要。良好的EMC设计能够确保这些产品在复杂的电磁环境中稳定运行，避免因电磁干扰导致的安全事故。
满足法规要求：许多国家和地区对电子产品有严格的EMC标准和测试要求。通过EMC测试是产品上市的基本要求，有助于产品顺利进入市场并获得消费者的信任。
提升产品质量：EMC测试有助于发现产品设计中的缺陷和不足，从而改进产品设计，提高产品的质量和可靠性。
维护公共利益：EMC测试有助于确保电子设备不会对公共通信网络和其他关键基础设施造成干扰，维护社会公共利益和秩序。
电磁兼容有3个关注点：EMI、EMS、电源适应性。
3 EMI策略
EMI的两个要素：发射源、路径。EMI包含：传导发射、辐射发射。
l传导发射
Ø发射源：低频VCO、PLL、晶振、数字时序、开关电路、DC-DC转换，等。
Ø传递路径：电流从对外互联接口流出。
Ø能量形式：共模电流（多线），差模电流（单线）。
Ø处理策略：限带，切断发射源电流传递路径。
（1）电源双线：入口紧随共模滤波器，抑制共模，对差模也有一定的抑制；
电源入口共模抑制
（2）用电端：供电端退耦，1000pF以下，过大引起浪涌，恶化共地耦合。
用电端退耦
（3）对外互联：单端控制线、包括音频线、差分线对。
Ø线长l，导体线径r，双导线间距D，双绞线与平行线等同。空气导磁率u0=4π´10-7H/m。
单线寄生电感量计算公式：
（H）
平行线寄生电感量计算公式：
（H）
Ø单端线包含：LED指示，RS-232，按键开关，等。RS-232电压为数字脉冲，确定航空插头滤波电容原则
：让RS-232波特率的7~10次谐波通过，以取得较好的上升下降时间。外接导线长度5米（与电缆长度关系密切），导线线径0.5mm，单导线寄生电感量可由公式计算（约9uH，双绞线寄生电感更小），阻抗120W。对于150kps左右的波特率，滤波电容C大约680pF，三端电容的电容值取等于航插电容，各取1/2，总电容值还必须低于RS232 Transciver的最大负载电容。
Ø双端差分线包含：耳机、话筒音频线，USB，LAN，RS-42
2，RS-485等。其中USB、LAN的速率很高，带宽很宽，对波形的上升速率要求不高，让波特率的5次谐波通过即可，以降低前后符号间串扰，获得较清晰的眼图。双绞导线长2m，导线线径0.5mm，绝缘层厚度等于导体线径，2m长双绞线寄生电感约0.65uH。10Mbps速率的限带电容很小，约30pF，航空插头滤波电容+PCB限带电容<30pF。RS-422，RS-485让波特率的5~7次谐波通过，根据带宽决定电容大小。
耳机、话筒音频线按差分线处理。
共模电感的特点：强耦合，共模阻抗大；存在漏感，差模阻抗较小。对共模的抑制大，对差模的抑制小（对差模有衰减）。
单端控制线EMI策略
双端差分线EMI策略
航空插头内带穿心电容
（4）天线：包括GPS、北斗、发射天线，等。
天线口处理
l辐射发射
Ø发射源：高频VCO、PLL、晶振、高速数据时钟、高速开关电路、DC-DC转换的高次谐波，等。
Ø传递路径：寄生天线电磁辐射、从对外互联接口留出，再以连线为寄生天线电磁辐射。
Ø能量形式：共模电流（多线），差模电流（单线）。
Ø处理策略：屏蔽、切断发射源电流传递路径。
屏蔽：封闭金属腔是最佳屏蔽工具，金属的厚度、材料、频率共同决定屏蔽效能，0.5mm厚的铜腔对1GHz的电磁场屏蔽效能只有20dB左右。
业界有一种通用PCB叠层办法：表层（top & bottom）只放器件，不走线，全部过孔到内层布线，表层铺铜，电源层、布线层比GND层内缩大于10倍介质厚度，降低边沿辐射（边沿开放），用这种方法，低频电磁辐射大约可以降低20dB，高频电磁辐射大约可以降低5~10dB。
限带：限带就是级联低通、带通滤波器，切断高频电流泄漏路径，将泄漏频率置于阻带区。
退耦：射频电路随路就近退耦，防止高频电流往外泄漏，等效于缩短高频路径，减小高频回路面积，降低天线效应。
【提示】军标EMC比民标严，军标EMI考察频谱10kHz~18GHz（最高频率的10倍），民标150kHz~最高频率的10倍；EMI泄漏场强比民标严约8~10dB，航天严于机载，机载严于车载，车载严于船载。我国3C与欧盟CE的EMC基本等价，军标严酷层度与美标FCC相近。
4 EMS策略
EMS的三个要素：干扰源、路径、被 干扰源。
EMS考核内容增加ESD、浪涌。
EMS是EMI作用的结果，过程与EMI相反，考查抵御外来骚扰的能力，需要处理的都是输入端。
处理策略：同EMI，有2大类处理策略：控制线输入端，全局复位端。复位端必须可靠，在电源未跌落之前，不应受干扰激励而复位。
控制电路输入端处理
EMS有传导和辐射两种骚扰注入形式，传导通过电源、控制线、数据线、天线、耳机、话筒线耦合注入，辐射通过天线注入或者通过场耦合从电路板注入。
手持设备：天线、按键等所有外露端口都要能经受15000V空气放电，或8000V接触放电（100pF储能电容放电）。
非手持设备：外接天线端能够承受二次雷击（800~1600V），其它外漏接口经受15000V空气放电，或8000V接触放电（100pF储能电容放电）。
手持设备天线内导体金属不要外漏，ESD易失败。
【提示】：EMS考核的骚扰强度等级严于EMI，凡EMI不合格，EMS基本上也会不合格，EMI合格，EMS可能还不合格。比如采用屏蔽腔，既改善辐射EMI，又改善辐射EMS；滤波既改善传导EMI，又改善传导EMS。
5 电源问题
电源也要考核两个方面：设备污染供电电源（电源EMI）、受外来电源污染，影响设备效能（电源EMS）。电源问题以差模形式出现。
（1）电源谐波
主要针对交流供电，整流桥的非线性会增加电源高次谐波，能量以传导形式传递。
（2）电源噪声
主要考核开关电源，开关电源的PWM产生强烈的开关噪声，主要以电流传导形式污染电源，辐射形式较轻微。
（3）电流浪涌
设备的开、关机，发射机的开启、关闭使电源的电流以脉冲形式变化，由于电源线的寄生电感存在，使电源线呈现较大的反电动势，叠加在电源电压上，引起电压浪涌；同时电感充磁后，电流不会短时间消失，会寻找泄放途径，主要是滤波电容、电阻。
（4）电压跌落
当大功率设备的负荷不平稳，特别是负荷呈开关状态、突发脉冲状态，一方面非平稳电流在电源线（电阻）上产生变化的电压降，另一方面在电源线（电感）上产生变化的反感生电动势，引起电源电压的起伏变化。
电压跌落还有一种情况是供电设备的负载能力不足，因瞬间过载，使输出电压降低。
（5）电源谐振
电源回路电感/电容的比值太大，在外来电流浪涌的冲击下，或自身重开关负载的冲击下，电感、电容回路欠阻尼，使电源回路产生衰减式振荡，污染电源。
Ø处理策略
l电源入口处必须有足够的滤波电容及低通滤波器，提高抗电源跌落能力，降低电源谐波（交流）。电容储能计算：
（J）
电容放电释放能量计算公式
（J）
电感储能计算公式
（J）
电感放电释放能量计算公式
（J）
l电源入口处必须有大功率容限TVS或电压限幅MOS管，抑制浪涌电压。电池设备因为有电池这个巨大的电源缓冲池，几乎没有浪涌电流也没有浪涌电压，但前级充电电路存在。
l计算电源回路的阻尼状态，必要时在大电感上并联10W量级功率电阻，或大电容正极串联0.1W量级功率电阻。
l数字全局复位控制器，根据电压跌落下限设置复位门限，一旦电压跌落超过门限，影响设备正常运行，复位全设备。为使设备复位充分，一些无全局复位端的部件也能被复位，可先断电100~300ms，再上电，整机上电时间持续数秒。（电压跌落允许设备复位，但不允许设备出现运行错误，更不允许人工复位）
6 电源适应性
考核电源的电压波动范围、频率波动范围。
直流供电：在要求的电压范围内，设备的功能、性能达到研制要求，全温范围均满足。
交流供电：在要求的电压、频率范围内，设备的功能、性能达到研制要求，全温范围均满足。
电源的浪涌、跌落也属于电源适应性的范畴。
7 接口连接器
分两类接口：对内接口、对外接口。
（1）对内接口
设备可能由数块PCB组成，每块PCB之间需要互联。每块PCB都要满足EMI、EMS要求。
措施：接口线隔离、退耦、滤波（EMI、EMS）、限幅（ESD）。
主要目的是：数字基带侧、RF侧相互抑制来自对方的泄漏串扰。
内部互连
（2）对外接口
外部连接器的电气性能有标准、协议约束，有三类连接器：电源、（差分）数据、控制、光端。
光端连接器在电磁兼容上没有任何限制，只有光功率、波长约束。
电源连接器：严格的做法，采用内带穿心电容的航空插头，端子粗壮，各端子的对地电容量0.01~0.1uF（所有端子电容必须相等）。可活动端（外接电缆侧）采用孔式（female），固定端（设备侧）采用针式（male）。
（差分）数据线连接器：严格的做法，采用内带穿心电容的航空插头，端子细、少，各端子的对地电容量10~100pF（所有端子电容必须相等）。可活动端（外接电缆侧）采用孔式（female），固定端（设备侧）采用针式（male）。
控制线连接器：严格的做法，采用内带穿心电容的航空插头，端子细、密，各端子的对地电容量100~1000pF（所有端子电容必须相等）。可活动端（外接电缆侧）采用孔式（female），固定端（设备侧）采用针式（male）。
（3）射频接口
RF接口也有内外之分，内接口：IF in/out、clock in/out、RF in/out；外接口：天线、功放输出。
Ø内接口
遵循：交流耦合，阻抗匹配，开路、短路、错插不会产生损坏、危害。相同类型的连接器，尽可能采用female/male区分，防止插错。
内部RF接口
Ø外接口
遵循：防雷击、误接DC不损坏，滤波器限带。
