电磁干扰与抗干扰

2021-12-14  来自: 南阳市华志电磁屏蔽设备有限公司 浏览次数:245

干扰事件不断

近日,世界汽车品牌——日本丰田公司在全球范围内的汽车“召回门”一事,可谓风起云涌,万般变化。且不论该事件的结果怎样,单说该公司产品出现故障的一个原因是汽车的刹车突然失灵,油门被卡。美国运输部门称,电磁干扰可能是汽车电子油门系统运转失灵的原因之一。

实际上,这已经不是电磁干扰第一次作祟了,大家是否记得第一次登月成功的阿波罗11号飞船,在它之后的阿波罗12号飞船(见图1)就曾遭遇过电磁干扰。

在当时与苏联在航空领域竞赛的背景鼓舞下,美国决定在登月成功近4个月之后,继续发射阿波罗12号。尽管当时天气状况不是很好,空中还有着较厚的云层,但发射行动如期进行。然而在火箭升空仅36.5秒时,就突然遭到了雷击,信号全部中断,接着到52秒时,又一次遭到雷击。所幸的是,两次危机均被宇航员化解,加上所使用的土星5号运载火箭机身较为过硬,终还是完成了登月任务。这过程之中的雷击就是电磁互相干扰所致:火箭在升空的过程中,自身和尾部喷出的发动机火焰形成了一根长达数百米并且不断运动的导体,从而在云层中引发了典型的“人造闪电”,闪电是种高强度电磁脉冲,其形成的电磁干扰很可能导致控制系统计算机的故障。

电磁干扰何以“兴风作浪”

生活中,电磁干扰也与我们如影随行。电视图像出现“雪花”、收音机有杂音以及手机信号的突然中断等等这些让你烦恼的问题都有电磁干扰这位“骇客”的“功劳”。

电磁干扰,从理论的角度来讲,是指由电磁干扰引起的设备、传输通道或者系统性能的下降。这里,电磁干扰是一种客观存在的物理现象,泛指能产生损害作用的电磁现象。实际上,电磁干扰是不可避免要存在的,生活中凡是用电的设备,无论是电网供电,还是电池供电,都会向外发射有害的电磁波,对我们影响比较大的只是其中一部分而已,我们需要应对的也就是那些造成不良后果的情形。

和声音的传播需要发生源、介质及接收点一样,电磁干扰也要具备三个要素:干扰源,传播途径和扰的对象。在理论中,扰对象统称为敏感设备。

干扰源即造成这种电磁干扰的来源,可大致分为自然干扰和人为干扰。自然干扰的内涵比较丰富,从小小的元器件自身的热噪声到宇宙中的各个星系产生的辐射都可归为这一类,这些东西大部分都没什么利用价值,反而不时地制造些麻烦,是要尽量避免和消除掉的主要对象。

人为干扰包括两大类,一类专门司职发出“噪声”,比如广播、电视、雷达等,不过这种干扰可以为我们带来声音、视频和信号的传递,益处要远大于害处,是人们日常生活不能离开的一类:另一大类则相反,它们属于设备在完成自身功能之后无奈产生的副产品,诸如架空输电线、电动器械、家用电器等等产生的电磁辐射。这些属于无益的干扰,在日常生活里,得采取各种措施,将其危害降低到小程度。

电磁的传播途径有两种:传导耦合和辐射耦合。传导,顾名思义,就是利用导电介质,将一个网络中的信号耦合到另一个电网络中去;辐射耦合是指通过空间,以电场的形式把信号从干扰源传输到另一个网络中。

实际工程应用中,电磁耦合是很难理清楚的,往往是多种形式的干扰源以多种方式耦合在一起,比之一团乱麻,有过之而无不及。

敏感设备就是易被电磁干扰“挑拨离间”的对象。而且,对于敏感设备来说,在扰的同时,它本身就成了一个新的干扰源。

电磁兼容——对抗干扰

,通过以上介绍,你可能大致明白了电磁干扰的理论知识,我们再看看人类在这场与电磁干扰旷日的对抗战中做出了怎样的应对。这里,还要介绍一个非常重要的概念:电磁兼容性。电磁兼容性,指的是设备或系统在其电磁环境下能正常工作且不对该环境中任何事物构成电磁干扰的能力。也就是说,具有这种特性的物体,在某种环境下,自己可以正常工作,同时也不会影响其他物体。

这是如何达到的呢?可以采取技术和组织的手段。技术手段的处理,自然离不开对症下药。前文提到的三要素中,干扰源是要设法抑制的,传播途径应尽量消除或降低干扰之间的耦合,剩下的敏感对象,我们的处理办法就是不要让它那么“兴奋”,或者让它提升自己抵抗这种“诱惑力”的能力,即抗扰性。

组织的手段说来简单,就是制定和遵循一套完整的标准和规范,使得各个设备“有法可依”,这样,有利于资源的合理分配和统一管理。不过,其涉及面却十分广泛,既需要研究复杂的电磁环境、频谱分配与利用乃至电路的布局、材料的选择、参数的确定等等,还需解决用户和设计方的关系,这显然非一朝一夕之功。

幸好目前上,针对这一问题专门研究的机构很多,作为普通用户其实没必要了解这些条条框框,我们需要的只是在日常生活里,避免受到更多的电磁“骚扰”。然而,不可忽视的是,目前我们生活中的很多电器设备却在这一层面上严重缺失。

要知道,电磁干扰轻则是对设备的损伤,重则是对人体健康的威胁,因为它本身就是一种辐射,长期暴露在这种环境下,会造成人的神经性功能紊乱和其他病状。这并非危言耸听,在制定相关标准时,加以慎重考虑。

作为消费者的我们,在购买物品时,也应尽可能选择有专门认证的产品。国内目前使用的是“中国强制认证”(China CompulsoryCertification),简称“CCC”,也就是我们平常说的3C认证。

如产品要进入欧洲市有具备欧盟制定的“CE认证”,表示该产品符合欧洲有关指令规定的主要要求;“FCC认证”则为产品在美国市场上流通的通行证,由直接对国会负责的一个独立机构FCC(美国联邦通信委员会)来进行独立测评,在行业内性。


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