(8)电磁环境与传播途径.pptx
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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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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 荷就会被带到一些敏感区域晃来晃去。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。
第三讲 电磁环境及电磁污染途径
电磁波存在的自然环境—电磁环境
电磁骚扰源的分类： 按频谱宽度：窄带骚扰源和宽带骚扰源； 按作用时间：瞬态波骚扰和连续波骚扰； 一般：自然电磁骚扰源和人为电磁骚扰源。
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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。
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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。
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自然辐射
自然辐射干扰源的种类非常多，主要有电子噪声、大地 表面磁场、大地磁层、大地表面的电场、大地内部的电 场、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场、太阳无线 电辐射和银河系无线电辐射等。
电子噪声主要来自设备内部的元器件，是决定接收机噪 声系数的重要因素。常见的电子噪声源包括热噪声、散 粒噪声、l/f噪声和天线噪声等。热噪声具有极宽的频谱， 能量随温度而变化，温度越低，噪声越小。
太阳风暴
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✓ 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。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
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➢ 电磁辐射场区一般分为远区场和近区场。以场源 为中心，在一个波长范围内的区域，通常称为近 区场，也可称为感应场；半径为一个波长之外的 空间范围称为远区场，又称为辐射场。
➢ 通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁 辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所 以，我们应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。
• 设备功能非线性产生的辐射：所谓设备功能非线 性所产生的辐射干扰，指的是电路中器件工作在 非线性状态时所产生的干扰。
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• 核电磁脉冲辐射 核电磁脉冲辐射是能量很大的一种特殊的辐射干 扰源。爆炸核武器时，核辐射与周围环境相互作 用，使带电粒子强烈运动，由此产生核电磁脉冲。
• 电弧辐射 当开关、继电器触点开启和闭合时，触点间会产 生电弧。特别是在驱动电感负载时，这种现象更 为明显。
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3.3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。
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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✓ 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。
➢ 常见的信息辐射干扰源有发送设备、本地振荡器、 非线性器件和核爆脉冲等。
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• 发送设备：发送设备通过发送天线辐射出去，有 时通过编织屏蔽层和通风管道辐射出去，通过连 接电缆向外辐射。
• 本地振荡器：在多数设备中，主要的发射源是印 制电路板(PCB)上电路(时钟、视频和数据驱动器， 及其他振荡器)中流动的电流。
➢ 由太阳飞出的带电粒子引起磁场的改变就是地球 上的磁暴。
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3.2人工电磁干扰
辐射干扰源
辐射干扰是指以电磁波形式传播的干扰。这类干 扰的能量是由干扰源辐射出来，通过介质(包括自 由空间)以电磁波的特性和规律传播的。
构成辐射干扰源有两个条件： n 一个是有产生电磁波的源泉； n 另一个是能把这个电磁波能量辐射出去。
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频谱分配
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3.4 静电 静电的形成
如图所示，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。
注：l/f噪声：功率谱与振动数f的倒数成比例，背景 能量的涌动。
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➢ 在地球表面存在着地磁场，它是一种自然场。 ➢ 在海拔高度500km处存在着大气电离层。 ➢ 宇宙噪声主要来自太阳辐射和银河系无线电辐射。 ➢ 太阳辐射可分为热辐射和非热辐射两类，热辐射
频谱从十几兆赫到30GHz，在太阳黑子剧烈活动 期的辐射强度比静止期大60dB。 ➢ 银河系无线电辐射频率在150MHz～200MHz频段 内。因此宇宙噪声在20MHz～500MHz频率范围 内影响相当明显。
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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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 荷就会被带到一些敏感区域晃来晃去。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。
第三讲 电磁环境及电磁污染途径
电磁波存在的自然环境—电磁环境
电磁骚扰源的分类： 按频谱宽度：窄带骚扰源和宽带骚扰源； 按作用时间：瞬态波骚扰和连续波骚扰； 一般：自然电磁骚扰源和人为电磁骚扰源。
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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。
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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。
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自然辐射
自然辐射干扰源的种类非常多，主要有电子噪声、大地 表面磁场、大地磁层、大地表面的电场、大地内部的电 场、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场、太阳无线 电辐射和银河系无线电辐射等。
电子噪声主要来自设备内部的元器件，是决定接收机噪 声系数的重要因素。常见的电子噪声源包括热噪声、散 粒噪声、l/f噪声和天线噪声等。热噪声具有极宽的频谱， 能量随温度而变化，温度越低，噪声越小。
太阳风暴
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✓ 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。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
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➢ 电磁辐射场区一般分为远区场和近区场。以场源 为中心，在一个波长范围内的区域，通常称为近 区场，也可称为感应场；半径为一个波长之外的 空间范围称为远区场，又称为辐射场。
➢ 通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁 辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所 以，我们应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。
• 设备功能非线性产生的辐射：所谓设备功能非线 性所产生的辐射干扰，指的是电路中器件工作在 非线性状态时所产生的干扰。
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• 核电磁脉冲辐射 核电磁脉冲辐射是能量很大的一种特殊的辐射干 扰源。爆炸核武器时，核辐射与周围环境相互作 用，使带电粒子强烈运动，由此产生核电磁脉冲。
• 电弧辐射 当开关、继电器触点开启和闭合时，触点间会产 生电弧。特别是在驱动电感负载时，这种现象更 为明显。
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3.3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。
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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✓ 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。
➢ 常见的信息辐射干扰源有发送设备、本地振荡器、 非线性器件和核爆脉冲等。
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• 发送设备：发送设备通过发送天线辐射出去，有 时通过编织屏蔽层和通风管道辐射出去，通过连 接电缆向外辐射。
• 本地振荡器：在多数设备中，主要的发射源是印 制电路板(PCB)上电路(时钟、视频和数据驱动器， 及其他振荡器)中流动的电流。
➢ 由太阳飞出的带电粒子引起磁场的改变就是地球 上的磁暴。
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3.2人工电磁干扰
辐射干扰源
辐射干扰是指以电磁波形式传播的干扰。这类干 扰的能量是由干扰源辐射出来，通过介质(包括自 由空间)以电磁波的特性和规律传播的。
构成辐射干扰源有两个条件： n 一个是有产生电磁波的源泉； n 另一个是能把这个电磁波能量辐射出去。
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频谱分配
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3.4 静电 静电的形成
如图所示，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。
注：l/f噪声：功率谱与振动数f的倒数成比例，背景 能量的涌动。
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➢ 在地球表面存在着地磁场，它是一种自然场。 ➢ 在海拔高度500km处存在着大气电离层。 ➢ 宇宙噪声主要来自太阳辐射和银河系无线电辐射。 ➢ 太阳辐射可分为热辐射和非热辐射两类，热辐射
频谱从十几兆赫到30GHz，在太阳黑子剧烈活动 期的辐射强度比静止期大60dB。 ➢ 银河系无线电辐射频率在150MHz～200MHz频段 内。因此宇宙噪声在20MHz～500MHz频率范围 内影响相当明显。