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電磁環(huán)境與電磁兼容
作者：
時(shí)間：2013-05-20
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一、引言
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)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、電氣設備愈來(lái)愈多，導致電磁環(huán)境日益惡化。所謂電磁環(huán)境（Electromagnetic Environment），就是指在傳輸媒質(zhì)是泛指種類(lèi)傳輸線(xiàn)、纜和空間傳輸媒質(zhì)。電磁場(chǎng)或電信號包括各種類(lèi)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(wàn)，甚至幾百萬(wàn)信號源所產(chǎn)生的。輻射源的類(lèi)型多，而且復雜多變。信號密度可以超過(guò)每秒百萬(wàn)脈沖。這些電磁信號，可以對人類(lèi)的身體直接產(chǎn)生影響，產(chǎn)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(chǎn)生影響，使其工作性能降低，甚至破壞其正常工作。
二、電磁干擾的頻譜分布
信息化社會(huì )的電磁環(huán)境異常復雜，而且愈來(lái)愈復雜。電磁干擾分布在整個(gè)電磁波頻譜。如果按最常見(jiàn)的干擾的頻譜來(lái)劃分，則可粗略分為以下幾個(gè)頻段：
1. 工頻干擾：頻率50～60Hz左右，主要是輸、配電系統以及電力牽引系統所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)輻射；
2. 甚低頻干擾：30KHz以下的干擾輻射、雷電、核爆炸以及地震所產(chǎn)生的電磁脈沖，其能量主要分布在這一頻段；
3. 長(cháng)波信號干擾：頻率范圍10KHz～300KHz。包括高壓直流輸電諧波干擾、交流輸電諧波干擾及交流電氣鐵道的諧波干擾等；
4. 射頻、視頻干擾：頻譜在300KHz～300MHz。工業(yè)醫療設備（ISM）、輸電線(xiàn)電暈放電、高壓設備和電力牽引系統的火花放電以及內燃機、電動(dòng)機、家用電器、照明電器等都在此范圍；
5. 微波干擾：頻率從300MHz~300KHz，包括高頻、超高頻、極高頻干擾；
6. 核電磁脈沖干擾：頻率由KHz直到接近直流，范圍很寬。
三、有意電磁干擾（Intentional Electromagnetic Interference, IEMI）
近年來(lái)，出現有意電磁干擾（IEMI）這個(gè)名詞。它指的是恐怖分子、犯罪分子，以及黑客為破壞電子和電器設備的正常運行而釋放的各類(lèi)電磁干擾。黑客的活動(dòng)和可能有些不同，但是造成的后果是一樣的。最近，科技界非常重視研究和評估有意電磁干擾對人類(lèi)生活的威脅。
1999年2月，在蘇黎世電磁兼容會(huì )議上，舉行了一次關(guān)于IEMI的專(zhuān)題研討會(huì )。大家同意將IEMI定義為：為了恐怖和犯罪的目的，惡意的制造電磁能量，對電器和電子系統和設備產(chǎn)生噪聲和信號，因而擾亂、中斷、或者破壞這些系統和設備。在這個(gè)定義中沒(méi)有明確提及黑客，但在在大多數國家，為了商業(yè)利益而對“娛樂(lè )”系統的攻擊，都是非法的。
IEMI的威脅是確實(shí)存在的?？植阑顒?dòng)對世界的威脅正在增加，IEMI是一種新的恐怖手段?？梢噪[蔽的、穿過(guò)許多物理障礙（如墻壁、國界等）實(shí)施攻擊。我國的衛星電視廣播幾次受到干擾、插播，就是屬于IEMI。
四、IEMI的一般特性
從信號類(lèi)型來(lái)看，電磁環(huán)境的電磁干擾可以分為有兩大類(lèi)，一是寬頻帶的，一是窄頻帶的。從能量傳輸的方式來(lái)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(shí)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(gè)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(lèi)電磁輻射也可能有調制。一般稱(chēng)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?？梢詫υO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)強相對較弱。正是因為它的能量分布在許多頻率上，對一個(gè)系統來(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(guò)輻射方式進(jìn)入電子設備，也可以通過(guò)導線(xiàn)和電纜進(jìn)入設備。對于輻射干擾，似乎是高于100MHz的頻率的輻射最受到人們的關(guān)注。這種輻射很容易穿透沒(méi)有設防的墻壁，進(jìn)入建筑物內部，耦合到機器設備。而且這個(gè)頻段的天線(xiàn)可以做的很校按照IEC標準61000-4-3所做的測試表明，一般的商用設備，在場(chǎng)強3~10V/m（80MHz~2.5GHz）時(shí)，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。
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