电磁环境与传播途径

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设备漏电，尤其是不会对人造成触电伤害的微弱 漏电虽然不属于静电放电现象，但其性能却与静 电放电类似。所以一般将设备漏电也纳入静电防 护体系中来考虑。 静电放电(ESD)及电气过载(EOS)对电子元器件造 成损害的主要机理有：热二次击穿、金属镀层熔 融、介质击穿、气弧放电、表面击穿和体击穿等。
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自然电磁骚扰源：来源于大气层的噪声和地球外层空间的 宇宙噪声，包括宇宙干扰、大气干扰、热噪声和沉积静电 干扰等。
宇宙干扰来自太阳系、银河系的电磁骚扰，包括太阳、月 亮、恒星、行星和星系发出的太空背景噪声、无线电磁噪 声等，一般在2—50MHz的频率范围内干扰明显。受干扰 对象主要是卫星通信和广播信号以及航天飞机等。
到一பைடு நூலகம்敏感区域晃来晃去。这些大量的静电一旦
找到合适的放电路径，就会产生放电现象。
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静电的放电与人体放电模型
当人体接近导电物体时(最坏的情况是接触到一个 金属物体，例如仪器外壳、集成电路的管脚等)， 如果空气气隙上的电位梯度足够高，电荷会以火 花的形式转移到那个物体上。 下图给出了人体静电放电的等效电路。
大气干扰主要是雷电，频谱在30MHz以内，对无线电通信 的干扰较大。此外，沙暴、雨雾等自然想象也可以产生电 磁噪声。 热噪声是由于热力状态变化引起导体无规则的电起伏。
沉积静电噪声指飞行器高速接触大气中的尘埃、雨点、雪 花、冰雹时产生的电荷积累。引起火花放电、电晕放电等。 影响通信和导航。
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频谱的使用与管理
频谱是一个有限的自然资源。
频谱分配必须以频谱利用的有效性和合理性为 基础，既要充分有效地利用频谱资源，又要保 证相互之间不存在电磁干扰，即满足电磁兼容 性。
频谱管理就是为了实现电磁频谱的有效管理、 保护和合理利用等，确保各类无线电业务的有 效进行，包括了无线电频谱资源的频率划分、 指配和控制。
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当两个不同的物体相互接触时，就会使得一个物 体失去一些电子(如电子转移到另一个物体)而带 正电，另一个得到一些剩余电子的物体则带负电。 若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累 使物体带上静电。
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潮湿的空气也是正负电荷中和的路径。人体是良
好的静电载体，能够通过摩擦起电充电到几千伏。
通过人的活动，这些不受欢迎的静电荷就会被带
静电放电过程的不同不仅表现在电流波形在时间 特性上差异很大，而且幅度也会在1A~200A范围 内变化。
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正是由于不同条件下静电放电的特性差异很大，
所以电子设备对静电放电的响应很难预测。所幸
的是，我们可以用统计的方法来处理这个问题。
一定要记住的一个事实是，静电放电时产生的能
量很大，频率很高(有时高达5GHz)。
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人体静电放电的过程受很多因素影响，具体的放 电过程也因各种分布参数的不同而不同。典型的 人体静电放电电流波形如下图所示。
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在这个波形中，低频成分转移的电荷比高频成分 多，但是高频成分会产生更强的场，对电路的危 害也最为明显。由实验得出的各个参数的范围如 下： Tr(上升时间)=200ps~100ns Ts(尖峰宽度)=0.5ns~10μs Tt(持续长度)=100ns~2ms
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静电的危害
静电场的强度取决于充电物体上的电荷数量和与 它的电荷量不同的物体之间的距离。人体上的最 高电压应该是20kV左右。 如果一个元件的两个针脚或更多针脚之间的电压 超过元件介质的击穿强度，就会对元件造成损坏， 这是MOS器件出现故障最主要的原因。 另一种故障是由于节点的温度超过半导体硅的熔 点(1415℃)时所引起的。静电放电脉冲的能量可 以产生局部发热，使半导体局部熔断损坏。
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图中： CR——人体和大地之间的电容。 RR——人体的电阻。
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LR——人体的电感。 CS——人手臂与大地之间的电容。
Co1——人手臂与金属体之间的电容。 RS——人手臂放电路径的电阻。 LS——人手臂放电路径的电感。 Co2——人手、手指与金属体之间的电容。 CJ——金属体与大地之间的电容。 RJ——金属体的接地电阻。 LJ——金属体的接地电感。
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频谱管理
人类目前利用的电磁频谱大约在0Hz--3000GHz，并向更高的频段发展。
应用最多的仍然在中频300-3000kHz、高频 3-30MHz、甚高频30-300MHz、超高频3003000MHz、特高频3-30GHz。 通信、电视、广播、导航、雷达、测控均在 此频段范围内。
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频谱分配
电磁环境与传播 途径
第3章 电磁环境及电磁污染途径
3.1 自然电磁环境
根据电磁波产生的机理不同，一般将电磁干扰划 分为自然电磁干扰和人为电磁干扰两种。
非人为因素产生的电磁波，构成了电磁环境的一 部分，把这部分电磁波所形成的电磁环境称为自 然电磁环境。
在自然电磁环境中，静电、雷电和自然辐射是3种 最重要的电磁干扰。
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频谱分配
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电磁骚扰的耦合途径（按耦合机理）
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3.1.1 静电
静电的形成 如下图所示，绕原子A的原子核旋转的电子， 在外力的作用下，离开原来的原子A而侵入 其他的原子B。A原子因缺少电子数而呈带 正电现象，称为阳离子，B原子因增加电子 数而呈带负电现象，称为阴离子。当外力 持续作用时，阳离子和阴离子的分布会变 得越来越不均匀，对外将表现为带电现象。
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器件受到静电放电的影响后，也可能不立即出现 功能性的损坏。这些受到潜在损坏的元件通常被 称为“跛脚”，一旦加以使用，将会对以后发生 的静电放电或传导性瞬态表现出更大的敏感性。 整体的性能表现为电子设备的性能越来越差，直 至完全损坏。
相对于自然界的静电来说，电子器件是非常娇贵 的，正是基于这一因素，是否采取了防静电措施 是衡量电子器件质量好坏的一个非常重要的指标。
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频谱管理
全世界分为三个区域：一区包括欧洲、非洲和 原苏联的亚洲部分、小亚细亚和阿拉伯半岛； 二区包括北美洲和南美洲含夏威夷；三区包括 澳大利亚和亚洲（俄罗斯的亚洲部分除外）。
国际电信联盟（ITU）规定了各个频段的用途。 各个国家根据国际电信公约和国际无线电规则 设立国家级的频谱管理机构，为本国分配和管 理电磁频谱。在我国则由全国无线电管理委员 会负责频谱的分配、协调和管理。