電磁兼容的研究是圍繞構成電磁干擾的三要素進行的。其三要素即干擾源、干擾傳輸途徑和干擾接收器。研究干擾產生的機理、干擾源的發射特性以及如何抑制干擾的發射;研究干擾以何種方式、通過什么途徑傳輸的,以及如何切斷這些傳輸通道;研究干擾接收器對干擾產生何種響應以及如何提高接收器的抗干擾能力即敏感度。圍繞這些問題可把電磁兼容的研究內容粗略的分為以下幾大類。
1、干擾源的研究
干擾產生的原因包括:各種放電產生的噪聲,金屬接觸面之間產生的噪聲,過渡現象即電壓電流的瞬時變化產生的噪聲,無用信號產生的干擾,信號反射引起的干擾,強電磁輻射源及脈沖產生的干擾等等。通常
干擾源通常分為自然干擾源和人為干擾源。自然干擾源是自然界本身產生的,例如主要由雷電引起的大氣噪聲,由磁暴引起的太陽噪聲和來自銀河系統的宇宙噪聲等,它對無線電通信廣播會產生相當大的影響,下雨時發生的雷電還可能直接危害電子設備的安全。人為干擾主要由人們制造的各種電氣電子設備產生,這里指的是無意識的干擾,至于為達到某種目的而施放的有意識干擾,例如電子對抗等則不屬于電磁兼容的研究領域。我們通常使用如靜電放電發生器、
雷擊浪涌發生器等信號發生器模擬干擾源。
2、傳輸途徑的研究
干擾主要通過空間輻射和導線傳導方式從干擾源傳輸到干擾接收器的。當兩者間的距離與波長相比較大時,例如研究系統間的兼容問題時,干擾以電磁波的形式傳播,因此干擾電波的傳播特性也是研究的內容之一。當兩者間的距離與波長相比較小時,干擾的傳輸可看成是近場感應,即電場耦合或磁場耦合,主要討論線與線、機殼與機殼、天線與天線和場與導線、機殼、天線間的耦合問題。
干擾的傳導主要討論通過電源線、控制線、信號線和其他金屬體傳輸的共模干擾和差模干擾,還討論由于不同設備使用公共電源或公共地線所產生的共阻抗干擾。
3、干擾接收器的研究
干擾接收器在受到干擾侵入后會降低其性能或產生誤動作,甚至危及其安全,該部分主要研究接收器對干擾的響應以及與抗干擾能力有關的指標。接收器的規模根據研究層次不同可以是系統、分系統、設備、印刷電路板和各種元器件。所有發射電磁能量的設備在一定的條件下都可以成為干擾源,有時它們也可能是干擾接收器。
4、電磁干擾抑制技術的研究
屏蔽、濾波、接地是三項最基本的干擾抑制技術。
(1)屏蔽主要用于切斷通過空間輻射的干擾的傳輸途徑,根據其性質可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽。屏蔽體可能很小,如元件的屏蔽殼,也可能很大,例如
屏蔽室。衡量屏蔽的還壞,采用屏蔽效能這一指標。屏蔽問題主要研究各種材料、結構及各種形狀的屏蔽體的屏蔽效能以及屏蔽體的設計。
(2)濾波技術用來抑制沿導線傳輸的傳導干擾。該技術主要研究濾波電路的設計和裝置的設計。
(3)接地除了提供設備的安全保護地以外,還提供了設備運行必須的信號參考地。該技術主要研究如何正確的布置地線以及接地體的設計等。搭接是實現接地的實際技術,如何減小搭接電阻也是接地需要研究的問題之一。
屏蔽、接地和濾波主要用來切斷干擾的傳輸途徑。從廣義上看電磁干擾的抑制還應包括抑制干擾源的發射和提高敏感期的抗干擾能力。但由于干擾源和敏感器種類繁多,功能不同,其控制技術已延伸到其他學科領域。
5、測試技術的研究
對電磁兼容性測試的研究是非常重要的,它貫穿于電磁兼容性實施的各種階段,主要對測試方法、測試儀器設備和測試場所進行研究。
測試方法包括干擾源的輻射發射和傳導發射特性的測試,干擾接收器的輻射敏感度和傳導敏感度的測試。由于干擾源和接收器種類繁多,用途不一,有軍用民用,所占頻帶很寬,從吉赫茲到幾十赫茲,所以對測試方法必須分頻段并根據用途歸類進行研究。
電磁兼容性測試使用的專門儀器通常有干擾場強測試儀、帶預選器準峰值適配器的頻譜分析儀、數字或模擬存儲示波器等,用于進行干擾的頻域和時域測量。由于絕大部分人為干擾都是脈沖性的寬帶干擾,所以要求這些儀器具有良好的脈沖響應。與這些儀器配合使用的專用設備有各種天線、探頭、功率吸收鉗、
人工電源網絡、各種
脈沖群模擬器等。這些儀器設備的研制、開發使用和自動測試網絡的組建等是研究的主要內容。