电磁干扰与电磁兼容研究的发展

电磁干扰与电磁兼容研究的发展

李素凡

摘要:本文阐述了各个领域的电磁干扰的表现形式及产生原因,并由此说明开展系统性电磁兼容研究的必要性和迫切性。

关键词:电磁兼容;干扰危害;技术探讨

Abstract:ThearticlediscussestheformandcauseofEMIineachfield.ItmakesoutthatthereasearchofEMCisnecessaryandimpendency.Keywords:EMC(electromagneticcompatibility);EMI(electromagneticinterference);technicaldiscuss

936X(2001)02—0026—03中图分类号:U228　　文献标识码:A　　文章编号:1007—

　　随着电子、计算机与电信技术的迅猛发展及其

广泛的应用,电磁环境也日趋丰富和复杂。电磁干扰涉及到工业、军事、科研、医疗等社会生活的各个方面,本文通过分析电磁干扰的原因及危害说明进行电磁兼容研究的必要性和迫切性。

不少工、科、医设备中包含2种以上不同类型的干扰源,按其干扰方式可分为2种,一种为发挥其自身功能的需要而包含着专门产生或使用传导耦合射频能量的所有工、科、医设备。另一种为材料处理、电火花腐蚀等功能,需要包含专门产生或使用电磁辐射能量的所有工、科、医设备。

(3)大自然产生的干扰

大自然产生的电磁干扰由电、宇宙噪音等所造成,如:太阳风暴与地球磁场发生撞击后的地磁冲击对通信的干扰。太阳风暴出现严重时可使全国范围内短波信号受到干扰持续时间长达数小时,广播卫星通信和卫星定位等无线电系统也受到干扰甚至中断。

(4)电信设施本身的干扰

1　电磁干扰的产生

广义上说电磁干扰和危害已不再单纯是由于强电系统的电磁场对电信设施的干扰影响,由于信息技术的发展带动了各行各业的进步,但随着高科技的发展电磁环境的污染也渗透到各个领域。电磁干扰的耦合途径可分为两大类:辐射(通过空间传播)和传导(通过导体传播)。现将电磁干扰的产生分述如下:

(1)强电系统产生的电磁干扰

强电线路与邻近弱电线路之间必然存在容性、感性或阻性耦合。由于耦合现象的存在,使强电线路对弱电线路产生危险和干扰影响。

(2)工业、科学和医疗射频设备产生的电磁危害除无线电通信和信息技术设备领域外,为工业、科学、医疗(包括家庭用途)目的而产生或使用射频能量的设备及器具,使用时在其周围往往会产生很强的电磁辐射,会影响人体健康和造成测试仪器的损坏。

由于发射机边带噪声、发射机杂散辐射、发信机互调干扰、收信机本振源采用频率合成器的影响及在同一区域的不同网使用相同或相近的频率而带来的相互干扰等多种原因,直接影响到通信系统的通话质量。移动通信网本身干扰可分为系统内(如:同频、邻频和互调干扰),系统外(其他无线电设备如:广播、电视等对移动通信的干扰)。

2　电磁干扰的危害

电磁干扰不仅仅造成对通信设施的危害,而且涉及到许多方面。例如:在医学上,由于医疗和康复设备小型、高灵敏度和智能化的实现更容易受到电

作者简介:李素凡,北京电铁通信信号勘测设计院,工程师,

北京100036,电话:46017(北京)。

磁干扰而使心电图失灵、报警设备不能正常工作、呼吸循环器和心脏监护设备突然停止等等,造成医疗

—26—

电磁干扰与电磁兼容研究的发展　李素凡　　　　　　　　　2001年第2期

设备事故,引起人员伤亡。在航空方面由于电磁环

境干扰引起短波信台站、导航台站、雷达站等设备误动,使之航空业务不能正常工作,对航空安全直接造成严重威胁。电磁干扰可以给许多行业的电子设备带来不安全因素,造成重大损失。

电磁波对人体健康的影响也逐渐被人们所重视,科学的发达、社会的发展,人们的生活离不开电器,也就躲不开电磁波的传播,现实证明电磁波的传播有益必有其害。X光和紫外线的辐射,电脑、微波炉、移动电话和其他常用电器设备所产生的超低频辐射必然对人体带来潜在的影响,这种种迹象不能不引起人们的重视。新的课题,牵扯的面更宽,范围更广。而不只限于对强电、弱电间,铁道、邮电、电力等有关部门间的问题。从材料(吸波材料)、产品(设备)、接口等都要考虑电磁兼容性。电磁干扰的途径为:干扰源、耦合通道和受影响的设备;减少电磁干扰的方法就是抑制干扰源、切断传播途径、提高受影响设备的抗干扰能力,完全做到不现实,但要尽量减少其干扰。从设备的设计、生产(包括元件的筛选、组件)全过程地控制;在导体的搭接、滤波、隔离、接地、屏蔽等诸方面措施上进一步提高技术水平,减少主要设备中的元件间连接和元件耦合。

(2)健全组织、制定标准

国际电工委员会(IEC)是由所有参加的国家电工委员会(IEC国家委员会)组成的世界性标准化组织。其宗旨是促进电气和电子技术领域有关标准化的全部问题的国际一致。IEC和国际电信联盟标准化委员会(ITU—T)、国际无线电干扰特别委员会(CISPR)及第65技术委员会(TC65)、第77技术委员会(TC77)等均为国际上制定电磁兼容性标准的权威性组织,并制定了一系列标准。而世界上一些发达地区和国家如欧洲、美国都有相应的组织并进行规范管理,成立组织、制定标准。

为了提高我国电子产品质量,开辟更广阔的国际市场必须加强电磁兼容性的研究、管理与实施,国家质量技术监督局近两年组织成立了“全国电磁兼容标准化联合组”。为了减少因产品电磁骚扰造成的危害,保证人身、设备安全,保护消费者的利益,国家质量技术监督局已发布了《电磁兼容认证管理办法》。2000年初对家庭用环绕声功率放大器进行抽查,不合格率达4718%,不合格的原因除了产品标识虚假外,主要原因为电磁兼容性能不合格。电器之间相互干扰造成电磁环境污染已越来越严重,必须引起各部门的足够重视。国家质量技术监督局还根据国际IEC61000系列电磁兼容标准,制定了相应的国家标准(GB/T1762611—1998～GB/T17626112—1998),规范了电子和电子设备等方面的静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、浪涌(冲击)抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、供电系统及所连设备谐波、谐间波、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、阻尼震荡磁场抗扰度,电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度,震荡波抗扰度等系列电磁兼容试验和测量技术。另

—27

—

3　电磁兼容技术的探讨综上所述,由于电磁环境所造成的危害已日益突出,很多系统都提出了电磁兼容标准和对电磁环境进行测试的要求。正如一位多年从事电磁兼容方面研究的专家所说:“为了使移动通信网基站区系统,在种种特定的电磁信号传播环境中,不致引起不能容忍的通信性能下降或发生故障,必须在经济合理的基础上,一方面要允许基站区系统引起本身通信质量要求所应有的射频辐射(如发射频率);另一方面又要提出标准和规范,其不需要的辐射降至尽可能低的水平,以防止对其它设备或系统产生有害的影响,使所有的系统设备都能同时正常的工作。这就是移动通信网站区建设的电磁兼容性要求。”也就是说,电磁兼容性能是国家公众网先进、安全、可靠性的基本保证。目前,国家已把产品的电磁兼容性能列为强制性标准,但抽查结果表明电磁兼容性能不合格始终是困扰家电企业的大问题。欧共体已明确规定电磁兼容性能不符合标准的电子产品和信息技术设备,(包括通信设备)不允许进入欧洲市场。为了迎接加入WTO的早日到来,尽快融入国际发展潮流之中,电磁兼容领域面临着严峻的挑战。必须创造条件抓紧机遇,提高对电磁兼容(EMC)的认识、加强研究是当务之急。

笔者认为电磁兼容研究工作,应在健全组织、制定标准、提高测试水平等方面全方位地开展。

(1)全方位地研究和控制

Internet的迅猛崛起实现了国际互联网。远距

离的通信、多功能的转换,把各个行业融为一体,把有线、无线融为一体,这也给电磁兼容研究提出一个

电气化铁道　　　　　　　　　　　　　　2001年第2期

外还有一些电磁兼容性的国家标准:GB4365—1996

电磁兼容术语、GB4859—1984电气设备的抗干扰特性基本测量方法、GB8702—1988电磁辐射防护规定GB92—1998信息技术设备的无线电干扰限值和测量方法等。有关国标也应在实践中不断加以补充和修订,而对国标中规定的测试方法也应有大量的测试数据加以验证;某些领域的标准如众所周知的“强电线路对电信线路干扰影响”标准“,数字程控交换机干扰影响”标准“,强电线路对计算中心(网络中心)的影响”标准及相应的测试标准等也应参照国际标准尽快加以修定和完善。(3)加强频率管理美国、欧洲等都有专门的频谱管理机构,主要是提出频谱利用的长期目标,研究作为频谱管理过程的主要部分的业务之间的兼容性。随着电子技术、无线通信的飞速发展,有线、无线、数据、图像等目前常用频段日趋拥挤,各种电子设备对频段的需求和有限的频谱资源已构成显著的矛盾。必须采取先进的管理技术和措施,对频谱的使用要统筹规划、综合利用、开发新频段、提高使用率。这也是我国在电磁研究方面值得重视的问题。

(4)提高测试水准

科学技术理论方面的研究,离不开对数据的分析,例如:电磁环境取决于该环境内的电磁强度,不采用先进的测试仪器实际的场强很难测出,因为背景环境的影响会使电磁波失真,因而也就无法用经典公式计算出准确数字。标准、测量方法的制定已为我们做好了基础的铺垫,但还须通过大量的测试完善测量方法,最终达到通过测试反映出电磁干扰的真实、可靠数据。没有先进的仪表和测式手段,电磁兼容的研究也是很困难的,这也是我们的薄弱环(上接第22页)

节。为了减少电磁环境的污染,提高产品和系统的

可靠性,为了加速电磁兼容的研究迫切需要提高测试水准。

(5)紧跟信息技术发展的步伐并开拓电磁兼容研究新课题

随着高速数字传输技术及计算机技术的广泛应用和发展,电磁兼容研究技术人员应紧跟信息技术和网络技术发展的步伐,扩大视野,从广义上理解电磁兼容的意义。电信业中可传输数据、视频、声音、和文本的网络;计算机行业中便于高速数据获取和检索的网络;广播业中将娱乐、购物、银行、商业和教育功能相结合的交互式这三种系统将趋于融合。将实现同一传输渠道可同时传输各系统所需要传输的声音、文本、图像等信息。在研究电磁兼容时也必须对音频、视频等信息从干扰途径、计算方法、标准到测试方法等方面都应进行综合考虑。

电磁兼容性是一门多学科的边缘科学,随着电子技术的发展,许多新的课题不断出现,有待去研究、去解决,电磁兼容性的研究将会更为艰巨。跨入新世纪,迎接新挑战,加快步伐、开拓、求实为电磁兼容研究领域做出新贡献是从事这项技术工作人员不可推卸的责任。参考文献:

[1]史集芬1再谈高速电气化铁路的电磁兼容问题(J)1铁道

工程学报,1998,(4):123～126

[2]朱巍1电磁兼容困扰家电企业(J)1信息与电磁兼容,2000,(2):37

[3]胡蓉华1加入WTO之后我省电磁兼容前景展望(J)1信

息与电磁兼容,2000,(2):32～36

[4]高攸纲1电磁兼容技术的若干新进展(J)1信息与电磁兼

容,2000(2):1～5

收稿日期:2000210230

4　结束语

光通信技术在不断发展,下一代骨干传输网将是以10Gbit/s、40Gbit/s为基础的WDM系统,无论是新型光纤的选择,还是传输网的分层建设,都有利于使铁路通信传输网向着高速、宽带、安全、可靠的方向发展。但要强调的是建设方案离不开市场的要求,市场的需求是建设方案的基础。预计在未来10—28

—

年电信业务量增长40～50倍,系统容量将会提高100倍左右,10年后骨干传输网将是以WDM为主,光时分复用(OTDM)和光弧子传输技术共存的全光网络,建设方案要适应新技术的发展和通信业务的需要。参考文献:

[1]我国光纤通信的发展与市场分析.通信世界200012～3.[2]单模光纤传输系统的扩容.邮电设计技术200012.[3]中国铁路通信史1999年出版.

收稿日期:2001201215