一、序言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類生活質(zhì)量日益提高。信息化、自動(dòng)化快速地進(jìn)入普通家庭、家庭使用的電子、電氣設(shè)備愈來(lái)愈多,導(dǎo)致電磁環(huán)境日益惡化。所謂電磁環(huán)境(ElectromagneticEnvironment),就是指在傳輸媒質(zhì)是泛指種類傳輸線、纜和空間傳輸媒質(zhì)。電磁場(chǎng)或電信號(hào)包括各種類型的電信號(hào)、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(hào)的形式各種各樣,有脈沖式的,也有連結(jié)波。有的還被各種調(diào)制方式所調(diào)制。這些電磁波和電信號(hào)是由成千上萬(wàn),甚至幾百萬(wàn)信號(hào)源所產(chǎn)生的。輻射源的類型多,而且復(fù)雜多變。信號(hào)密度可以超過(guò)每秒百萬(wàn)脈沖。這些電磁信號(hào),可以對(duì)人類的身體直接產(chǎn)生影響,產(chǎn)生所謂電磁波生物效應(yīng)。也可以對(duì)各種電器、電子設(shè)備的工作產(chǎn)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(hào)類型來(lái)看,電磁環(huán)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?shù)姆绞絹?lái)看,也有兩種方式,一是輻射式的,另外一種是傳導(dǎo)型的。窄頻帶攻擊信號(hào)波形差不多是單一頻率(一般相對(duì)于中心頻率的頻帶寬度小于1),在一定的時(shí)間(一般是微秒的量級(jí))間隔內(nèi)輻射。最有可能受到影響的設(shè)備頻率大致在0.3~3GHz之間。當(dāng)然,在這個(gè)頻率范圍之外的設(shè)備工作性能也可以遭到影響,特別是有諧振的系統(tǒng)。這類電磁輻射也可能有調(diào)制。一般稱這種輻射為大功率微波輻射(HPM)。這個(gè)名詞也包括微波以外的輻射。
寬頻帶發(fā)射一般是時(shí)域上的脈沖,并且是重復(fù)式的。寬帶輻射的能量分布在一個(gè)很寬廣的頻帶上。例如,超帶寬脈沖(UWB),一般上升時(shí)間為0.1納秒,下降時(shí)間在1納秒左右。因此能量分布在一個(gè)非常寬廣的頻譜上。
窄頻帶干擾信號(hào)的能量集中在單一的頻率,很容易產(chǎn)生出每米幾百千伏的場(chǎng)強(qiáng)??梢詫?duì)設(shè)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(gè)頻率,所以場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)較弱。正是因?yàn)樗哪芰糠植荚谠S多頻率上,對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),許多頻率都可能受到影響,而且這種干擾多半是重復(fù)式的,持續(xù)幾秒鐘,甚至上幾分鐘,增加了設(shè)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(guò)輻射方式進(jìn)入電子設(shè)備,也可以通過(guò)導(dǎo)線和電纜進(jìn)入設(shè)備。對(duì)于輻射干擾,似乎是高于100MHz的頻率的EMC電磁兼容測(cè)試輻射最受到人們的關(guān)注。這種輻射很容易穿透沒(méi)有設(shè)防的墻壁,進(jìn)入建筑物內(nèi)部,耦合到機(jī)器設(shè)備。而且這個(gè)頻段的天線可以做的很小。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)61000-4-3所做的測(cè)試表明,一般的商用設(shè)備,在場(chǎng)強(qiáng)3~10V/m(80MHz~2.5GHz)時(shí),就很容易受到影響。當(dāng)然,設(shè)備的程式不同,受干擾的程度也不一樣。
對(duì)于寬頻帶輻射的EMC電磁兼容測(cè)試內(nèi)容中,IEC使用靜電放電測(cè)試(61000-4-2),在靜電放電的電弧附近,產(chǎn)生高達(dá)1KV/m的峰值電場(chǎng)。這個(gè)峰值的上升時(shí)間為0.7納秒,下降時(shí)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(chǎn)生的電磁干擾
原則上說(shuō),所有的電器、電子設(shè)備都可能產(chǎn)生電磁干擾。但是有的嚴(yán)重,有的比較微弱。一些主要的產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)的設(shè)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(jī)車雜波。
5.工業(yè)科學(xué)醫(yī)療用射頻設(shè)備(ISM)雜波。
6.城市雜波。
7.其他。
四、小結(jié)
由于80年代以來(lái),電子設(shè)備發(fā)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(wàn)分之一乃至千分之一。核電磁脈沖已成為電子設(shè)備的致使威脅。微電子技術(shù)水平愈高,電子設(shè)備的抗毀能力就愈差。無(wú)怪乎現(xiàn)在俄羅斯某些軍用飛機(jī),無(wú)線電臺(tái)還采用超小型電子管而不用晶體管和集成電路。有很多國(guó)家野戰(zhàn)電臺(tái)還是用分立元件裝配。
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