一、序言
隨著科學技術的發展,人類生活質量日益提高。信息化、自動化快速地進入普通家庭、家庭使用的電子、電氣設備愈來愈多,導致電磁環境日益惡化。所謂電磁環境(ElectromagneticEnvironment),就是指在傳輸媒質是泛指種類傳輸線、纜和空間傳輸媒質。電磁場或電信號包括各種類型的電信號、電磁波。頻率從接近直流、低頻直到微波、毫米波、亞毫米波;信號的形式各種各樣,有脈沖式的,也有連結波。有的還被各種調制方式所調制。這些電磁波和電信號是由成千上萬,甚至幾百萬信號源所產生的。輻射源的類型多,而且復雜多變。信號密度可以超過每秒百萬脈沖。這些電磁信號,可以對人類的身體直接產生影響,產生所謂電磁波生物效應。也可以對各種電器、電子設備的工作產生影響,使其工作性能降低,甚至破壞其正常工作。
二、IEMI的一般特性
從信號類型來看,電磁環境的電磁干擾可以分為有兩大類,一是寬頻帶的,一是窄頻帶的。從能量傳輸的方式來看,也有兩種方式,一是輻射式的,另外一種是傳導型的。窄頻帶攻擊信號波形差不多是單一頻率(一般相對于中心頻率的頻帶寬度小于1),在一定的時間(一般是微秒的量級)間隔內輻射。最有可能受到影響的設備頻率大致在0.3~3GHz之間。當然,在這個頻率范圍之外的設備工作性能也可以遭到影響,特別是有諧振的系統。這類電磁輻射也可能有調制。一般稱這種輻射為大功率微波輻射(HPM)。這個名詞也包括微波以外的輻射。
寬頻帶發射一般是時域上的脈沖,并且是重復式的。寬帶輻射的能量分布在一個很寬廣的頻帶上。例如,超帶寬脈沖(UWB),一般上升時間為0.1納秒,下降時間在1納秒左右。因此能量分布在一個非常寬廣的頻譜上。
窄頻帶干擾信號的能量集中在單一的頻率,很容易產生出每米幾百千伏的場強。可以對設備造成永久性的破壞。相反,寬帶電磁干擾的能量分布在各個頻率,所以場強相對較弱。正是因為它的能量分布在許多頻率上,對一個系統來說,許多頻率都可能受到影響,而且這種干擾多半是重復式的,持續幾秒鐘,甚至上幾分鐘,增加了設備受害的可能性。
以上的干擾,和電磁兼容所處理的其他干擾一樣,可以通過輻射方式進入電子設備,也可以通過導線和電纜進入設備。對于輻射干擾,似乎是高于100MHz的頻率的EMC電磁兼容測試輻射最受到人們的關注。這種輻射很容易穿透沒有設防的墻壁,進入建筑物內部,耦合到機器設備。而且這個頻段的天線可以做的很小。按照IEC標準61000-4-3所做的測試表明,一般的商用設備,在場強3~10V/m(80MHz~2.5GHz)時,就很容易受到影響。當然,設備的程式不同,受干擾的程度也不一樣。
對于寬頻帶輻射的EMC電磁兼容測試內容中,IEC使用靜電放電測試(61000-4-2),在靜電放電的電弧附近,產生高達1KV/m的峰值電場。這個峰值的上升時間為0.7納秒,下降時間約為30納秒。這樣可以模擬電磁干擾輻射的情況。
三、自然產生的電磁干擾
原則上說,所有的電器、電子設備都可能產生電磁干擾。但是有的嚴重,有的比較微弱。一些主要的產生電磁干擾信號的設備和裝置大致如下。
1.輸電線電暈雜波。
2.汽車雜波。
3.接觸雜波。
4.電氣機車雜波。
5.工業科學醫療用射頻設備(ISM)雜波。
6.城市雜波。
7.其他。
四、小結
由于80年代以來,電子設備發生了根本性的變化,集成電路取代了晶體管,這就使抗毀(高壓大電流擊穿燒壞)能力大大下降。集成電路的電流為晶體管的千分之一,為電子管的百萬分之一乃至千分之一。核電磁脈沖已成為電子設備的致使威脅。微電子技術水平愈高,電子設備的抗毀能力就愈差。無怪乎現在俄羅斯某些軍用飛機,無線電臺還采用超小型電子管而不用晶體管和集成電路。有很多國家野戰電臺還是用分立元件裝配。
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