有哪幾種電磁干擾,不同的電磁干擾有什麼特點

2021-03-04 02:32:14 字數 4459 閱讀 6853

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1.      電磁干擾的定義

(1)    電磁騷擾(emd)

電磁騷擾是「任何可能引起裝置、裝置或系統效能降級或對有生命或無生命物質產生作用的電磁現象。電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用訊號或傳播媒介自身的變化」。

(2)    電磁干擾(emi)

電磁干擾是「電磁騷擾引起的裝置、傳輸通道或系統效能的下降」。電磁騷擾僅僅是電磁現象,即客觀存在的一種物理現象,它可能引起裝置效能的降級或損害,但不一定已經形成後果。而電磁干擾是由電磁騷擾引起的後果。

過去在術語上並未將物理現象與其造成的後果明確劃分,統稱為干擾。但是為了方便,通常人們在分析電磁干擾問題時常常是與電磁騷擾聯絡在一起討論,或統稱為電磁干擾。

2.      電磁干擾(騷擾)源的分類

電磁干擾的分類可以有許多種分法,例如,按傳播途徑分,有傳導干擾和輻射干擾,其中傳導干擾的傳輸性質有電耦合、磁耦合及電磁耦合;按輻射干擾的傳輸性質分,有近區場感應耦合和遠區場輻射耦合;按頻帶分,有窄帶干擾和寬頻干擾;按干擾頻率範圍分,可細分為5種;按實施干擾者的主觀意向分,可分為有意干擾源和無意干擾源;按干擾源性質分,有自然干擾和人為干擾,等等。後面我們將詳細說明自然干擾和人為干擾。

電磁干擾的頻率範圍分類

根據頻率範圍電磁干擾的分類

電磁干擾源分類

3.      電磁干擾的三要素

所有的電磁干擾都是由3個基本要素組合而產生的,它們是:電磁干擾源;對該干擾能量敏感的裝置;將電磁干擾源傳輸到敏感裝置的媒介,即傳輸通道或耦合途徑。相應地對抑制所有電磁干擾的方法也應由這三要素著手解決。

(1)電磁干擾源:指產生電磁干擾的任何元件、器件、裝置、系統或自然現象。

(2)耦合途經(或稱傳輸通道):指將電磁干擾能量傳輸到受干擾裝置的通道或媒介。

(3)敏感裝置:指受到電磁干擾影響,或者說對電磁干擾發生響應的裝置。

4.自然干擾(噪聲)

自然電磁干擾源存在於地球和宇宙,自然電磁現象會產生電磁噪聲。自然干擾主要分為宇宙干擾、大氣干擾、雷電干擾和熱噪聲。

(1)    宇宙干擾

宇宙干擾是來自太陽系、銀河系及河外星系的電磁騷擾,主要包括太空背景噪聲和太陽、月亮、木星等發射的無線電噪聲。太陽無線電噪聲則隨著太陽的活動性明顯變化,太陽活動高年無線電噪聲顯著增加。太陽的干擾頻率從10mhz到幾十ghz。

銀河系的干擾峰值出現在頻段100~200mhz。宇宙干擾影響最大的頻段是20~500mhz。

(2)    雷電干擾

雷電干擾主要是由夏季本地雷電和冬季熱帶地區雷電放電所產生。地球上平均每秒鐘發生100次左右的雷擊放電。雷電是一連串的干擾脈衝,其電磁發射藉助電離層的傳輸可傳播到幾千公里以外的地方。

雷電干擾的頻譜在50mhz以下都有分佈,主要能量分佈在100ⅸhz左右,對地球上20mhz以下的無線電通訊影響較大。大氣層中的其他自然現象(例如沙暴、雨霧等)也會形成較強烈的電磁噪聲源。

(3)    大氣干擾

大氣干擾是指除雷電放電外大氣中的塵埃、雨點、雪花、冰雹等微粒在高速通過飛機、飛船表面時,由於相對摩擦運動而產生電荷遷移從而沉積靜電,當電勢升高到1mv時,就發生火花放電、電暈放電。這種放電產生的寬頻射頻噪聲頻譜分佈在幾赫茲到幾十兆赫茲的範圍內,會嚴重影響高頻、甚高頻頻段的無線電通訊和導航。

(4)    熱噪聲

熱噪聲是指處於一定熱力學狀態下的導體中所出現的無規則電起伏,它是由導體中自由電子的無規則運動引起的,例如電阻熱噪聲、氣體放電噪聲、有源器件的散彈噪聲。

4.      人為干擾(噪聲)

人為干擾分別來自有意發射干擾源和無意發射干擾源。

(1)    有意發射干擾源

有意發射干擾源是專用於輻射電磁能的裝置,例如廣播、電視、通訊、雷達、導航等發射裝置,是通過向空間發射有用訊號的電磁能量來工作的,它們對不需要這些訊號的電子系統或裝置將構成功能性干擾,而且是電磁環境的重要汙染源。經過分析不難看出,這類干擾源有以下特點:

①為了保證一定的作用距離,這些裝置具有高功率的發射機,向空間發射大量的電磁能量。例如中波廣播輸出功率可達兆瓦,短波廣播輸出功率可達幾百千瓦,目前我國電視廣播1~12頻道的輸出功率一般為10ⅸw,13頻道以上的發射功率為30ⅸw。遠端雷達的脈衝發射功率可達10mw以上。

②這些無線電發射裝置,均按無線電管理的有關規定,工作在指定的頻段上,以抑制各無線系統間的相互干擾,這些裝置的發射功率及工作頻率可人為地予以規定及限制,而且輻射能量的空間分佈是由發射天線的方向性決定的。

③廣播(包括調頻廣播)和電視發射臺的數量多,發射功率大而且發射天線高,發射的電磁能量覆蓋很廣的區域,廣播與電視發射對環境所造成的電磁汙染比同功率的其他工業干擾源要大得多。因為前者發射的是有用訊號不能施加電磁遮蔽,而後者產生的是無用干擾訊號,可用遮蔽等技術措施予以抑制,而廣播電視發射塔多建在城市附近,因此廣播與電視發射是汙染城市電磁環境的主要干擾源。

(2)    無意發射干擾源

有許多裝置都無意地發射電磁能量,例如汽車的點火系統,各種不同的用電裝置和帶電動機的裝置,照明裝置、霓紅燈廣告、高壓電力線、工業、科學和醫用裝置以及接收機的本機振盪輻射等都在無意地發射電磁能量。這種發射可能是向空間的輻射,也可能是沿導線的傳導發射,所發射的電磁能是隨機的或是有規則的,一般佔有非常寬的頻帶或離散頻譜,所發射的功率可從微微瓦到兆瓦量級。無意發射干擾源主要有如下幾種:

①用於工業、科學、醫療及生活中的高功率裝置這類裝置包括工業加熱裝置(感應加熱器和介質加熱器等),射頻電弧焊、醫療加熱裝置(微波理療機)微波外科手術裝置、超聲波發生器及微波爐等。這類裝置的特點是功率高、數量多,一般輸出功率可達千瓦甚至兆瓦,而且其數量在逐年迅速遞增。他們工作時的電磁洩漏會造成很強的干擾。

國際無線電干擾特別委員會(cispr)對這類裝置規定了干擾極限值。

②汽車等機動車輛汽車等機動車輛的點火系統、發電機、風扇、風擋刮水器馬達等,由於向外輻射電磁能量而造成干擾。通常,點火系統是最強的寬頻干擾源,當點火時產生波形前沿很陡的電弧,其頻譜是一個低頻基波分量再加上許多諧波,以及佔有很寬一段頻譜的暫態(瞬態過程),這樣的噪聲在10~100mhz範圍內具有很大的場強。一般觀測表明,小汽車比卡車的噪聲約小103b,而摩托車的噪聲與卡車的噪聲差不多,這是因為雖然摩托車比小汽車、卡車的功率小得多,但很少採取或根本沒有采取遮蔽措施的緣故。

例如,小汽車的金屬外殼就可以提供約153b的遮蔽作用。汽車干擾一般為垂直極化(特別是在100mhz頻率以內的範圍),汽車產生干擾的幅度一般為正態分佈,而且干擾脈衝的峰值幅度與汽車點火系統的型別、汽車的速度、正常工作的機械負載以及汽車的老化和磨損程度等因素有關。隨著經濟的發展,個人佔有汽車等機動車輛的數量每年以12%以上的速度增長。

統計表明,當交通量增加一倍時,其干擾功率頻譜強度就會增加3~63b,因此汽車等機動車輛是重要的干擾源之一。

③其他一些無意發射裝置

電動機、照明裝置(熒光燈、日光燈等)、電力輸電線、電氣化鐵路、公共電源。

④靜電放電干擾

靜電放電也是一種有害的電磁騷擾源。當兩種介電常數不同的材料發生接觸,特別是相互摩擦時,兩者之間會發生電荷的轉移,而使各自成為帶有不同電荷的物體。當電荷積累到一定程度時,就會產生高電壓。

此時,帶電物體與其他物體接近就會產生電暈放電或火花放電,形成靜電騷擾。靜電騷擾最為危險的後果是可能引**災,導致易燃、易爆物引爆;其次,可能導致測量、控制系統失靈或發生故障,也可能導致計算機程式出錯、積體電路晶片損壞。

⑤核**電磁脈衝

核**時會產生極強的電磁脈衝,其強度可達1000kv/垃以上,分佈的範圍極廣。高空核**的影響半徑可達數千公里。核電磁脈衝對於**、航天飛行器、艦船、地面無線電指揮系統、工業控制系統、電力電子裝置等都會造成嚴重的干擾和破壞。

6.電磁干擾(騷擾)源的時、空、頻譜特性

(1)干擾能量的空間分佈

對於有意輻射干擾源,其輻射干擾的空間分佈是比較容易計算的,主要取決於發射天線的方向性及傳輸路徑損耗。

對於無意輻射源,無法從理論上嚴格計算,經統計測量可得到一些無意輻射源干擾場分佈的有關數學模型及經驗資料。

對於隨機干擾,由於不能確定未來值,其干擾電平不能用確定的值來表示,需用其指定值出現的概率來表示。

(2)干擾能量的時間分佈

干擾能量隨時間的分佈與干擾源的工作時間和干擾的出現概率有關,按照干擾的時間出現概率可分為週期性干擾、非週期性干擾和隨機干擾3種型別。週期性干擾是指在確定的時間間隔上能重複出現的干擾。非週期干擾雖然不能在確定的週期重複出現,但其出現時間是確定的,而且是可以**的;隨機干擾則以不能**的方式變化,其變化特性也是沒有規律的,因此隨機干擾不能用時間分佈函式來分析,而應用幅度的頻譜率特性來分析。

(3)    干擾的頻率特性

按照干擾能量的頻率分佈特性可以確定干擾的頻譜寬度,按其干擾的頻譜寬度,可分為窄帶干擾與寬頻干擾。一般而言,窄帶干擾的頻寬只有幾十赫,最寬只有幾百千赫。而寬頻

干擾的能量分佈在幾十至幾百兆赫,甚至更寬的範圍內。在電磁相容學科領域內,頻寬是相對接收機的頻寬而言,根據國家軍用標準gjb72-85的定義,窄帶干擾指主要能量頻譜落在測量接收機通帶之內,而寬頻干擾指能量頻譜相當寬,當測量接收機在士2個脈衝寬內調諧時,它對接收機輸出響應的影響不大於3db。

有意發射源干擾能量的頻率分佈,可根據發射機的工作頻帶及帶外發射等特性得出,而對無意發射源,則用統計規律來得出經驗公式和數學模型。

參考:****pcbhf.***/

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