一、電磁干擾是當(dāng)今電子信息領(lǐng)域面臨的重大課題
當(dāng)代以半導(dǎo)體工業(yè)為基礎(chǔ)和支柱的微電子技術(shù),它的迅速發(fā)展和應(yīng)用已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,特別是通信領(lǐng)域近期發(fā)展之快和變化之大往往超出人們的預(yù)料。最為明顯的幾個(gè)特征是從全球移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)到無線局域網(wǎng)的出現(xiàn),無線技術(shù)正向通信的各個(gè)方面滲透,Internet 和www 網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)保持指數(shù)的增長勢頭,并產(chǎn)生對高速公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)的強(qiáng)烈需求。
但是廣泛應(yīng)用上述微電子技術(shù)的設(shè)備,它的安全性、可靠性和電磁兼容性實(shí)在令人擔(dān)憂,因?yàn)樯鲜龀笠?guī)模集成電路和公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,導(dǎo)致了對人為或自然的過電壓或過電流的沖擊更加敏感到幾乎成指數(shù)增長的趨勢,可以說是目前人類享受高科技給人類帶來的各種效益,是同人類百年來為之奮斗的電磁兼容事業(yè)密不可分。因此,聯(lián)合國確定電磁污染是繼環(huán)境中的空氣、水質(zhì)、噪聲等污染之后的第四大環(huán)境污染。
本章所指的電磁兼容(Electromagnetic Compatibility——EMC)對于設(shè)備或系統(tǒng)的性能指標(biāo)來說,應(yīng)為“電磁兼容性”。但作為一門學(xué)科來說,應(yīng)為“電磁兼容”。它的確切定義按國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB——85《電磁干擾和電磁兼容性名詞術(shù)語》為:“設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即:該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí);它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng)),因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。”
所以電磁兼容是研究在有限的空間、時(shí)間和頻譜資源等條件下,各種用電設(shè)備(廣義的還包括生物體)可以共存,并不致引起降級(jí)的一門科學(xué)。電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境下能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。它有以下三方面的含意。
- 電磁環(huán)境應(yīng)是給定的或預(yù)期的。
- 設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生超過標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范所規(guī)定的電磁騷擾發(fā)射(EMI)限值的要求電磁騷擾發(fā)射就是從騷擾源向外發(fā)出電磁騷擾能量的現(xiàn)象,它是引起電磁騷擾的原因。
- 設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范所規(guī)定的電磁敏感性(EMS)限值或抗擾度(immu-nity);其中電磁敏感性為在存在電磁騷擾的情況下,設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)暴露在電磁輻射下所呈現(xiàn)不希望有的響應(yīng)程度;抗擾度為設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)抗電磁騷擾的能力。
二、電磁干擾三要素
由電磁騷擾源發(fā)射的電磁能量,經(jīng)過耦合途徑傳輸?shù)矫舾性O(shè)備,這個(gè)過程稱為電磁干擾效應(yīng)。因此形成電磁干擾后果必須具備三個(gè)基本要素:
- 電磁騷擾源:任何形式的自然或電能裝置所發(fā)射的電磁能量,能使共享同一環(huán)境的人或其它生物受到傷害,或使其它設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生電磁危害,導(dǎo)致性能降級(jí)或失效,即稱為電磁騷擾源。
- 耦合途徑:即傳輸騷擾的通路或媒介。
- 敏感設(shè)備:是指當(dāng)受到電磁騷擾源所發(fā)出的電磁能量的作用時(shí),會(huì)受到傷害的人或其它生物,以及會(huì)發(fā)生電磁危害,導(dǎo)致性能降級(jí)或失效的器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。許多器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)既是電磁騷擾源又是敏感設(shè)備。
三、電磁干擾解決對策
為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容,必須從上面三個(gè)基本要素出發(fā),運(yùn)用技術(shù)和組織兩方面措施。所謂技術(shù)措施,就是從分析電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設(shè)備著手,采取有效的技術(shù)手段:
- 抑制騷擾源
- 消除或減弱騷擾的耦合
- 降低敏感設(shè)備對騷擾的響應(yīng)或增加電磁敏感性電平;
四、電磁干擾領(lǐng)域研究內(nèi)容
為了對人為騷擾進(jìn)行限制,并驗(yàn)證所采用的技術(shù)措施的有效性,還必須采取組織措施,制定和遵循一套完整的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,進(jìn)行合理的頻譜分配,控制與管理頻譜的使用,依據(jù)頻率、工作時(shí)間、天線方向性等規(guī)定工作方式,分析電磁環(huán)境并選擇布置地域,進(jìn)行電磁兼容性管理等。
- 對于電磁騷擾源的研究,包括電磁騷擾源的頻域和時(shí)域特性,產(chǎn)生的機(jī)理以及抑制措施等的研究;
- 對于電磁騷擾傳播特性的研究,即研究電磁騷擾如何由騷擾源傳播到敏感設(shè)備,包括對傳導(dǎo)和輻射騷擾的研究,傳導(dǎo)騷擾是指沿著導(dǎo)體傳輸?shù)碾姶膨}擾,輻射騷擾即由器件、部件、連接線、電纜或天線,輻射的電磁騷擾;
- 對于敏感設(shè)備抗干擾能力的研究,這種抗干擾能力常以電磁敏感性或抗擾度表征,電磁敏感電平越小,抗擾度越低,抗干擾能力越差;
- 對于測量設(shè)備、測量方法與數(shù)據(jù)處理方法的研究,由于電磁騷擾十分復(fù)雜,測量與評價(jià)需要有許多特殊要求,例如測量接收機(jī)要有多種檢波方式,多種測量帶寬、大過載系數(shù)、嚴(yán)格的中頻濾波特性等,還要求測量場地的傳播特性與理論值符合得很好等,如何評價(jià)測量結(jié)果,也是個(gè)重點(diǎn)問題,需要應(yīng)用概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)工具;
- 對于系統(tǒng)內(nèi)、系統(tǒng)間電磁兼容性的研究,系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容性是指在給定系統(tǒng)內(nèi)部的分系統(tǒng)、設(shè)備及部件之間的電磁兼容性,而給定系統(tǒng)與它運(yùn)行時(shí)所處的電磁環(huán)境,或與其它系統(tǒng)之間的電磁兼容性即系統(tǒng)間電磁兼容性,這方面的研究需要廣泛的理論知識(shí)與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
注:還應(yīng)當(dāng)指出,由于電磁兼容是抗電磁騷擾的擴(kuò)展與延伸,它研究的重點(diǎn)則是設(shè)備或系統(tǒng)的非預(yù)期效果和非工作性能,非預(yù)期發(fā)射和非預(yù)期響應(yīng),而在分析騷擾的迭加和出現(xiàn)概率時(shí),還需按最不利的情況考慮,即所謂“最不利原則”,這些都要比研究設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能復(fù)雜得多。
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