一、序言
随着科学技术的发展,人类生活质量日益提高。信息化、自动化快速地进入普通家庭、家庭使用的电子、电气设备愈来愈多,导致电磁环境日益恶化。所谓电磁环境(ElectromagneticEnvironment),就是指在传输媒质是泛指种类传输线、缆和空间传输媒质。电磁场或电信号包括各种类型的电信号、电磁波。频率从接近直流、低频直到微波、毫米波、亚毫米波;信号的形式各种各样,有脉冲式的,也有连结波。有的还被各种调制方式所调制。这些电磁波和电信号是由成千上万,甚至几百万信号源所产生的。辐射源的类型多,而且复杂多变。信号密度可以超过每秒百万脉冲。这些电磁信号,可以对人类的身体直接产生影响,产生所谓电磁波生物效应。也可以对各种电器、电子设备的工作产生影响,使其工作性能降低,甚至破坏其正常工作。
二、IEMI的一般特性
从信号类型来看,电磁环境的电磁干扰可以分为有两大类,一是宽频带的,一是窄频带的。从能量传输的方式来看,也有两种方式,一是辐射式的,另外一种是传导型的。窄频带攻击信号波形差不多是单一频率(一般相对于中心频率的频带宽度小于1),在一定的时间(一般是微秒的量级)间隔内辐射。最有可能受到影响的设备频率大致在0.3~3GHz之间。当然,在这个频率范围之外的设备工作性能也可以遭到影响,特别是有谐振的系统。这类电磁辐射也可能有调制。一般称这种辐射为大功率微波辐射(HPM)。这个名词也包括微波以外的辐射。
宽频带发射一般是时域上的脉冲,并且是重复式的。宽带辐射的能量分布在一个很宽广的频带上。例如,超带宽脉冲(UWB),一般上升时间为0.1纳秒,下降时间在1纳秒左右。因此能量分布在一个非常宽广的频谱上。
窄频带干扰信号的能量集中在单一的频率,很容易产生出每米几百千伏的场强。可以对设备造成永久性的破坏。相反,宽带电磁干扰的能量分布在各个频率,所以场强相对较弱。正是因为它的能量分布在许多频率上,对一个系统来说,许多频率都可能受到影响,而且这种干扰多半是重复式的,持续几秒钟,甚至上几分钟,增加了设备受害的可能性。
以上的干扰,和电磁兼容所处理的其他干扰一样,可以通过辐射方式进入电子设备,也可以通过导线和电缆进入设备。对于辐射干扰,似乎是高于100MHz的频率的EMC电磁兼容测试辐射最受到人们的关注。这种辐射很容易穿透没有设防的墙壁,进入建筑物内部,耦合到机器设备。而且这个频段的天线可以做的很小。按照IEC标准61000-4-3所做的测试表明,一般的商用设备,在场强3~10V/m(80MHz~2.5GHz)时,就很容易受到影响。当然,设备的程式不同,受干扰的程度也不一样。
对于宽频带辐射的EMC电磁兼容测试内容中,IEC使用静电放电测试(61000-4-2),在静电放电的电弧附近,产生高达1KV/m的峰值电场。这个峰值的上升时间为0.7纳秒,下降时间约为30纳秒。这样可以模拟电磁干扰辐射的情况。
三、自然产生的电磁干扰
原则上说,所有的电器、电子设备都可能产生电磁干扰。但是有的严重,有的比较微弱。一些主要的产生电磁干扰信号的设备和装置大致如下。
1.输电线电晕杂波。
2.汽车杂波。
3.接触杂波。
4.电气机车杂波。
5.工业科学医疗用射频设备(ISM)杂波。
6.城市杂波。
7.其他。
四、小结
由于80年代以来,电子设备发生了根本性的变化,集成电路取代了晶体管,这就使抗毁(高压大电流击穿烧坏)能力大大下降。集成电路的电流为晶体管的千分之一,为电子管的百万分之一乃至千分之一。核电磁脉冲已成为电子设备的致使威胁。微电子技术水平愈高,电子设备的抗毁能力就愈差。无怪乎现在俄罗斯某些军用飞机,无线电台还采用超小型电子管而不用晶体管和集成电路。有很多国家野战电台还是用分立元件装配。