电磁干扰与防护

电磁干扰与防护措施

背景：1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。随着电子技术的高速发展，世界进入了信息时代。电子、电气设备或系统获得了越来越广泛的应用。可是与此同时广泛应用的高速数字电子产品也导致了大量不利影响。例如，汽车数量的增加使城市杂波加大，手机的对人体的辐射伤害，这些都是电磁干扰对人类生产生活造成的不利影响。因此，加强对电磁干扰的认识和有效进行防护是一个非常值得深入探讨的问题。

内容摘要：本文将从以下几个方面展开论述。首先将介绍电磁干扰的基本概念和对生产生活产生的不良影响，从而明确解决好电磁干扰问题的重要性。接着将阐述电磁干扰的来源和分类，对电磁干扰源有一个清楚的认识。在这之后，将对电磁干扰的侵入途径进行探讨，其途径主要有两种方式，一种是传导干扰，一种是辐射干扰，明确这两种传导方式的特点才能对其进行有效的防护。

最后在以上认识的基础上，提出相应的电磁干扰防护方法，主要是通过屏蔽和减小耦合，为日常生产生活提供指导。

关键字：干扰，传导，辐射，屏蔽，防护

电磁干扰及其危害：

电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备，传输通道或者系统性能的下降，或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果，电磁骚扰源可以是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。严格地说，只要把两个以上的元件置于同一环境中，工作时就会会产生电磁干扰的后果，随着科学技术的发展，人们在生产及生活中使用的电气及电子设备的数量越来越多，这些设备工作的工作的同时，往往要产生一些有用或无用的电磁能量，这些能量会影响其他设备或系统的工作，这就是电滋骚扰。

现在通常将电磁骚扰的危害程度分为灾难性的、非常危险的、中等危险的、严重的和他人烦恼的五个等级。

电磁骚扰有可能使设备或系统工作性能偏离预期的指标或使工作性能出现不希望的偏羌，即工作性能发生了“降级”。其至还可能能使设备或系统失灵，或导致寿命缩短，或使系统效能发生不允许的永久性下降，产重时，还能摧毁设备或系统。而且还将影响人体健康。若不引起重视，我们将受到不同程度的惩罚，付出代价。下面是一些由于电磁干扰造成的危害的典型案例。

在美国航空无线电委员会RTCA曾在文件中提到，由于没有采取对电磁骚扰的防护措施，一位旅客在飞机上使用调频收音机，使导航系统的指示偏离10°以上。因此，在国际上，对舰载、机载、星载及地面武器、弹药的电磁环境都有严格要求。1993年美国西北航空公司曾发表公告，限制乘客使用移动电话、调频收备机等，以免骚扰导航系统。

雷击引起的浪涌电压，属于高能电磁骚扰，具有很大的破坏力。1976年至1989年我国南京、茂名、秦皇局等地的油库以及武汉石化厂，均因遭受雷击引发爆原油罐，造成惨剧1992年6月22日傍晚，雷电击中北京国家气象局，造成一定的破坏和损失。

以上种种，都说明了电磁干扰所造成的严重危害。只有制定出合理的保护措施，才能防患于未然。

电磁干扰来源：

任何形式的自然现象或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其他设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降级或失效．这种自然现象或电能装置即称为电磁骚扰源。

电磁干扰的分类方法很多，一般说来电磁干扰源分为两大类：自然干扰源与和人为干扰源。按照传播途径来划分可以分为传导干扰和辐射干扰。从电磁干扰属性来分，可以分为功能型干扰源和非功能性干扰源。从电磁干扰信号频谱宽度，可以分为宽带干扰源和窄带干扰源。从干扰信号的频率范围来分，可以分为可以把干扰源分为工频与音频干扰源（50Hz及其谐波）、甚低频干扰源（30Hz以下）、载频干扰源（10kHz~300kHz）、射频及视频干扰源（300kHz）、微波干扰源（300MHz~100GHz）。

如图所示：

自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。他们既是地球电磁环境的基本要素组成部分，同时又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源。自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰，也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。

人为干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰，其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置

，如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备，称为有意发射干扰源。另一部分是在完成自身功能的

同时附带产生电磁能量的发射，如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医

用射频设备等等。因此这部分又成为无意发射干扰源。

干扰的侵入途径：

任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径（或传输通道）。通常认为电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式；另一种是辐射传输方式。

传导干扰：

传导干扰是指沿着导体传播的，所以任何导体，如导线、传输线、电感器、电容器等都是传导干扰的传输通道。

形成干扰有不带任何信息的噪声及带信息的无用信号。电源开关的瞬间产生的火花对一个敏感电路就可能会产生干扰。一个带信息的信号在一个通道中是有用的信号，如果它进入别的通道中去，就是带信息的无用信号，将对别的通道形成干扰。由此看出，任何一个电子设备都可能成为一个干扰源。

传导干扰源按带不带信息可以分为信息传导干扰源和电磁噪声传导干扰源两类：信息传导干扰源指的是带有信息的无用信号对接收器产生干扰。电磁噪声传导干扰源指的是不带任何信

息的电磁噪声对接收器产生的干扰。

传导电磁干扰的途径称之为传导电磁干扰传输通道。传导电磁干扰传输通道能把传导干扰源所产生的传导电磁干扰沿着传输通道线路传给接受器的输入端，并且在接受器中产生相应的干扰电流和电压。传导电磁干扰传输通道是电磁干扰三要素之一。 传导电磁干扰传输是指设备或电路与其他设备或电路之间的电联系，这种传输能把一个设备或电路中的电流和电压，通过传输途径在另一个设备或电路里产生相应的电流或电压。因此传输起着把电磁能量从一个设备或电路传送到另一个设备或电路中去的作用。

传导电磁传输途径可以分成：

电容传导耦合或称为电场耦合，这种耦合指的是干扰源和接受器之间通过导线以及部件的电容互相交连而构成的电磁传导耦合。

电阻传导耦合或称为公共阻抗耦合，这种耦合指的是干扰源相接受器之间通过公共阻抗上的电流或电压交链而构成的传导电磁耦合。

电感传导耦合或称互感耦合，这种耦合实际上是磁场耦合。干扰源和接收器之间通过于扰源电流产生磁场相交链而构成电感传导耦合。

下面着重就电容传导耦合进行说明：

1．电容耦合 如图1—l 所示，设V1为传导电磁干扰源电压，Zi 为接收器输入阻抗，V2为接收器输人端相应产生的电压，C 为耦合电容，即为干扰源和接收器之间的电容耦合通道。若设干扰源的频率

为w ，则有 112V jwC Zi Zi

V +=， 由式可知，V2的大小和C 的容抗及Zi 阻抗的相对大小有关。当jwC 1 一定时，V2和Zi 成正比。当Zi 一定时，V2 和jwC

1成反比，即w 大时，则V2就大，C 大时，则V2也大。由此可看出，减小电容精合干扰电压的有效方法有三种：

(1)减小传导干扰源的频率w ，当频率w 很低时，传导干扰电容耦合可以忽略；

(2)减小耦合电容C 的电容值，当耦合电容C 的电容值很小时，传导干扰电容耦合可以忽略。

(3)减小接收器输入阻抗Zj 的值，当接收器输入阻抗很小时，传导干扰电容耦合合可以忽略。

辐射干扰

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。是否构成辐射干扰，应由构成辐射干扰的三要