如何預測和抑制電磁干擾
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電子設備通常具有一定的電磁干擾 （EMI） 抗擾度。但是，有意或無(wú)意的電磁力也可能導致信息失真，尤其是在計算設備 （CE） 附近。為了降低 EMI 并確?？乖胄?，必須在 CE 開(kāi)發(fā)的早期階段采取行動(dòng)。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202505/470859.htm很多時(shí)候，在靠近具有大幾何尺寸的 CE 對象的電磁環(huán)境中，可能存在電源線(xiàn)、飛機機身、車(chē)身、建筑物中的金屬結構、雷電放電等。為了預測 CE 元件的抗噪性，可以使用 EMI 的物理仿真。
在 CE 的抗擾度和信息保護框架內，一項很少被研究的任務(wù)是通過(guò)建筑物金屬結構元件的有意電磁效應。同樣可能受到有意電磁效應影響的還有電力線(xiàn)、接觸網(wǎng)絡(luò )、飛機機身等。
EMI 的物理仿真
在實(shí)際物理規模上創(chuàng )建 EMI 模擬器將存在困難。由于研究對象配置的模糊性，也很難獲得可重復的結果。
我們可以通過(guò)使用基于物理仿真的技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這些是步驟：
1. 設計師將能夠確定研究對象的所有重要初始數據。這些參數會(huì )影響電磁環(huán)境的形成以及 EMI。以尺寸為 10.8 × 10.8 × 14.4 m 的建筑結構為例。墻壁有一個(gè)鋼筋混凝土的鋼筋網(wǎng)（圖 1）。
脈沖電流源已并聯(lián)在熱水系統的供回管道之間。建筑物內部 EMI 的“接收器”是 CE 通信線(xiàn)，其形式為直徑為 100 mm 的環(huán)形天線(xiàn)，負載為 R = 50 Ω（圖 2）。
2. 圖 3 顯示了短持續時(shí)間的有意脈沖電流源的潛在參數。對于樓層較小的民用建筑，提供了短時(shí)脈沖電流的影響測試：
電流幅度 1.25 kA
電流持續時(shí)間 200 μs
因此，我們將為物理仿真選擇主要比例因子。
3. 然后我們選擇一個(gè)數學(xué)模型來(lái)計算 EMI。我們計算物理仿真的次要比例因子。為了計算距離 r 處的磁場(chǎng)強度 H（t），使用了以下表達式：
H''（t'） = I'（t'）/4πr' = （1/6I（t））/4πr（1/12）） ，
H（t） = H''（t'） / 2， kH = 2
為了模擬 CE 通信線(xiàn)路中的 EMI，使用了以下表達式：1
U'（t） = μ0πkl2ra2（kH/kt）（dH（t）/dt ） = 6U' （12t'）
4. 計算有意源電流的刻度參數值（圖 4）。
5. 設計人員正在開(kāi)發(fā)一個(gè)研究臺，用于 EMI 的物理模擬，在 CE 通信線(xiàn)路中，在來(lái)自有意電流源的磁場(chǎng)的影響下。IGM 4.1 發(fā)生器用作短脈沖電流的模擬器。使用 LeCroy WR104MXi 數字示波器作為測量?jì)x器。
6. 圖 5 顯示了在比例模型建筑的通信線(xiàn)路中測得的 EMI（在最靠近有意電流發(fā)生器連接點(diǎn)的測量點(diǎn)處）。
7. 圖 6 顯示了建筑物內真實(shí) CE 通信線(xiàn)路中 EMI 的物理建模結果。
單級 EMI 濾波器
這種類(lèi)型的濾波器由共模扼流圈 （CMC）、Cy 和 Cx 電容器組成（圖 7）。
首選設計是使用更精確的電路，它分別考慮了 CMC 在共模和差模下的行為不同，這在單獨的共模和差分模塊中進(jìn)行了描述（圖 8）。
用戶(hù)可以通過(guò)基于散射參數（S 參數）測量的遞歸分析表征過(guò)程來(lái)獲取參數值，其中 CMC 是在自樣式的開(kāi)路 （OC） 配置中測量的。
無(wú)線(xiàn)醫療設備和環(huán)境中的 EMI 效應
標準電磁兼容性 （EMC） 測試將為評估電氣/電子設備的電磁抗擾度提供指導。但是，這可能還不足以確保高度可靠和安全關(guān)鍵型設備能夠在整個(gè)預期生命周期內按預期運行。6 例如，根據當前國際電工委員會(huì ) （IEC） 60601 標準認證的醫療保健設備 （HCE） 必須能夠承受 10 V/m 的磁場(chǎng)。
然而，在醫療保健環(huán)境中觀(guān)察到更強大的磁場(chǎng)。這表明，在這些標準中，為了有效防止 EMI，可能仍需要解決某些方面的問(wèn)題以進(jìn)行改進(jìn)。
通常，在相當多的醫療場(chǎng)景中，避免靠近敏感設備的干擾源是一項挑戰。目前的標準并沒(méi)有令人滿(mǎn)意地解決這種情況。
盡管如此，最好的 EMI 標準假設只會(huì )同時(shí)出現一個(gè)干擾。然而，在實(shí)際環(huán)境中，電子設備在其直接作環(huán)境中可能同時(shí)面臨多種電磁干擾。
為了評估電子設備在這種情況下的抗擾度，必須解決關(guān)鍵的可靠性和安全性問(wèn)題。醫療保健環(huán)境中的電子設備必須能夠抵御日益增加的 EMI 干擾。
射頻識別 （RFID） 很可能會(huì )干擾附近的關(guān)鍵醫療設備。設計人員在部署此類(lèi)系統之前，必須強調識別 RF 干擾源的重要性。此外，EMI 效應可能會(huì )受到靠近關(guān)鍵醫療設備的無(wú)線(xiàn)發(fā)射器和反射材料的影響。這需要仔細考慮屏蔽材料。
總結
預測和抑制 EMI 并非易事。設計師，尤其是在治療性醫療和醫院場(chǎng)景中，對包含醫療設備、患者以及有意和無(wú)意來(lái)源的三維環(huán)境進(jìn)行了建模。這些方法將有助于管理和預測醫療保健中的電磁兼容性，確保醫療設備的可靠性和安全性。
引用
1. “通過(guò)物理建模預測在通過(guò)建筑物金屬結構的電磁干擾影響下計算設備的抗噪性”，Zinnur M. Gizatullin、Rifnur M. Gizatullin、Marat G. Nuriev，喀山國立研究技術(shù)大學(xué)，以 A.N. Tupolev-KAI 命名，2020 IEEE。
2. “電磁干擾濾波器的高頻測量和仿真”，布達佩斯技術(shù)與經(jīng)濟大學(xué)電氣工程與信息學(xué)系寬帶信息通信和電磁理論系 Balint Pinter， Arnold Bingler;Mark Csornyei，動(dòng)力總成解決方案 - 電力電子，Robert Bosch Kft.，2023 年電磁兼容性國際研討會(huì ) - 歐洲 EMC，2023 IEEE。
3. “脈沖輻射產(chǎn)生的電磁脈沖干擾對真空康普頓探測器響應的耦合模型研究”，易成、王毅、翠萌（IEEE高級會(huì )員）、楊開(kāi)祥、宋兆暉、關(guān)興銀、李東、路毅、楊燁、韓和彤、郝帥，IEEE核科學(xué)匯刊，第71卷，第9期，2024年9月。
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6. “分析無(wú)線(xiàn)醫療設備和環(huán)境中的電磁干擾效應”，西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)電磁兼容性小組 Prashanth Domakonda、Geon George Bastian、Marco A. Azpurua、Mireya Fernandez-Chimeno、Ferran Silva;2024 年國際電磁兼容性研討會(huì ) （EMC Europe 2024） 論文集，比利時(shí)布魯日，2024 年 9 月 2 日至 5 日，IEEE。
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8. “利用小波變換的能量特性在圖像中進(jìn)行輪廓檢測”，Lyasheva S.A.、Medvedev M.V.、Shleymovich M.P.，SPIE 論文集，2018 年，第 10774 卷，電信光學(xué)技術(shù) 2017 年，1077417。DOI：10.1117/12.2303644。
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