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书名:电磁兼容基础(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:刘培国,覃宇建,周东明,卢中昊,黄纪军

出版社:电子工业出版社

出版时间:2015-01-01

书籍编号:30468065

ISBN:9787121250828

正文语种:中文

字数:290314

版次:2

所属分类:教材教辅-大学

全书内容:

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第2版前言


电磁兼容是一门综合性交叉学科,与电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术等学科相互渗透。其核心是电子、电磁理论,工程实践性强,是电子、电力、电气专业人员必须掌握的基础知识和技术。


随着科学技术的飞速发展,电磁环境日益复杂,电子电气设备面临着越来越多的干扰,造成性能降低、功能丧失的概率显著增加。一方面,为了实现众多设备的兼容工作,产品从设计、制造到使用都必须符合电磁兼容规范和标准,实行电磁兼容认证,加强电磁兼容测试和管理;另一方面,必须对相关人员进行培训,增加对电磁兼容的认识,掌握电磁兼容的技术手段。


本书在第一版的基础上做了大量修改,融合了电磁兼容领域最新的理论成果,对多章进行了重新排序,并对内容进行修正。第1章扩展了内容。第3章从编排和内容上都进行了大的调整,以反映当前预测技术的发展。从系统级预测的角度,阐述了天线集合、线缆集合电磁干扰的建模与分析,电子设备的射频收发特性以及无意发射源建模,并且详细介绍了国内外的电磁兼容预测软件。原书第5章中的电路设计中的电磁兼容单独成章,并扩充内容。原书第7章测量提前为第6章,并在内容上作了极大扩充。结合当前技术水平对仪器设备和场地进行了详细介绍;增加了发射和抗扰度测量的内容;最后结合作者科研工作对现场条件下的电磁兼容测量方法进行了阐述。原书第6章频谱管理改为第7章,整理了行文条理,增加了日常频管和战时频管两个方面的内容。新增第8章应用是在原书第5章后半部分的基础上增加雷电防护、强电磁脉冲防护、信息泄露防护和生物电磁效应的内容形成的。同时还对原书存在的格式、文字和图表错误进行了修正。


本书适用于电子、通信、信息工程专业的本科电磁兼容课程,也可作为专业工程技术人员的参考书。学习本书之前需要预修电路、信号与系统、电磁场与微波技术等基础课程。


本书由刘培国、覃宇建、周东明、卢中昊、黄纪军等同志编写,刘培国同志统编全稿。


编写过程中得到国防科学技术大学电子科学与工程学院刘继斌副教授、李高升副教授、薛国义讲师的帮助和支持,博士生余定旺、硕士生刘晨曦、张洪波等校稿,对他们的辛勤劳动表示诚挚的感谢。在本书编写过程中,作者参阅和部分引用了国内外许多专家学者的论文和著作,因数量众多不一一列举,在此一并表示感谢。


电磁兼容学科内容丰富,发展迅速,本书不能面面俱到。由于作者水平有限,书中不当和错误之处在所难免,衷心希望广大读者批评指正。


作 者


2014年12月于湖南长沙

第1章 电磁兼容概述


1.1 电磁兼容基本概念


自从麦克斯韦建立电磁理论、赫兹发现电磁波一百多年来,电磁波得到了充分利用。在科学发达的今天,广播、电视、通信、导航、雷达、遥测遥控及计算机等迅速发展,尤其是信息、网络技术以爆炸性方式增长,电磁应用与开发快速扩张,产生电磁能量的源不断增长,各种电磁能量通过辐射和传导的途径,以电波、电场和电流的形式,影响着电磁敏感设备正常工作,带来了越来越严重的电磁污染与电磁干扰。电磁污染和电磁干扰不仅对电磁敏感设备、产品的安全性与可靠性产生危害,还会对人类及生态产生不良影响。电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)技术的目的就是减小环境电磁污染、控制电磁干扰以保障电子设备正常工作。


1.1.1 电磁兼容概念


什么是电磁兼容呢?从概念上讲,电磁兼容是指设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态和能力,即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致不允许的降级;也不会因其发射导致同一电磁环境中其他设备产生不允许的降级。这个定义的前一半体现的是设备的电磁干扰特性,即不对其他设备产生电磁干扰,不对环境构成电磁污染;后一半体现的是设备的电磁敏感特性,即不受其他设备的电磁干扰,不对电磁环境产生敏感反应。


符合电磁兼容的不同电子设备可以在一起正常工作,它们是相互兼容的,否则就是不兼容的。电磁兼容有时又称作电磁兼容性,某些场合两者通用,但是显然电磁兼容含义更广,电磁兼容性更偏重于从性能方面描述。


电磁兼容研究范围非常广泛,几乎涵盖所有现代化领域,如电力、通信、交通、航天、军工和医疗等。研究内容主要包括电磁干扰源特性、电磁能量传输、电磁干扰效应、电磁干扰抑制、电磁频谱利用和管理、电磁兼容性标准与规范、电磁兼容性测量与试验、电磁泄漏与静电放电等,涉及电磁干扰控制、测量、分析预测等方面。


从技术角度看,电磁兼容技术研究紧密围绕干扰源、耦合途径和敏感源三个要素展开的,即研究干扰产生的机理、干扰源的发射特性以及如何抑制干扰的发射;研究干扰以何种方式、通过什么途径传播,以及如何切断这些传播通道;研究敏感设备对干扰产生何种响应,以及如何降低其干扰敏感度,增强抗干扰能力。


从学科角度看,电磁兼容学是一门综合性学科,以电气和无线电基本理论为基础,并与微波、微电子、计算机、通信和网络以及新材料等学科密切相关。电磁兼容学也是一门技术与管理并重的实用工程学,开展电磁兼容工程需要投入大量的人力和财力。为了保障电磁兼容工程的有序进行,国际标准化组织已经制定相当数量的电磁兼容标准和规范,涉及面非常广泛,并不断补充新的标准、完善已有标准,这项工作将会持续不断。从世界范围看,基本上各个国家都制定相关政策,要求所有电子产品都必须进行电磁兼容检验,合格后方能进入市场。因此,我国政府和相关部门越来越关注产品和生产过程中的电磁兼容,不断制定相关电磁兼容标准,建立了不同规模的电磁兼容实验室、检测中心和电磁兼容认证机构。


研究电磁兼容必须了解电磁环境,有观点认为电磁兼容学科应称为环境电磁学。所谓电磁环境是指特定区域内各种电磁信号特性和信号密度的总和,其中信号特性包括频率特性、脉冲串特性、天线扫描特性、极化特性和功率电平特性等,信号密度主要指辐射源的数目或在接收动态范围之内电子系统可以接收到的每秒脉冲数。1988年美军将电磁环境定义为“军队、系统或平台在预定工作环境中执行任务时可能遇到的在各种频率范围内电磁辐射或传导辐射的功率和时间的分布状况,是电磁干扰、电磁脉冲、电磁辐射对人体、兵器和材料的危害以及闪电和天电干扰等自然现象效应的总和”。电磁环境对军队、设备、系统和平台的影响归结为电磁环境效应,即电磁环境对军事力量、设备、系统和平台工作能力的影响,包含所有电磁学科,如电磁兼容、电磁干扰、电磁易损性、电磁脉冲、反电子干扰等。电磁环境的构成主体是电磁波,不同的电磁波具有不同的电磁频谱分布,虽然人类开发利用的可利用电磁资源频段在不断扩展,但是电磁频谱是一种有限电磁资源,电磁资源本身是不可再生的。电磁环境与自然环境一样,是我们无法回避、必须时刻面对的一种客观存在。在某种程度上,可以认为电磁环境对电磁设备的效应如同自然环境环境对我们人类的影响一样。


自从人们认识到电磁兼容问题以后,开始对电磁兼容问题产生的机理、预测和解决方法等进行研究,电磁兼容问题越来越受到重视并日益扩大,现已不只限于电子设备本身,还涉及到电磁污染、电磁饥饿等一系列生态效应问题以及其他多方面的问题,电磁兼容一词似已不能包含目前电磁兼容研究的全部内容。最近,日本文献对电磁兼容做了如下定义:“电磁兼容是一门独立的学科,随着电磁能量利用的发展,它将研究,预测并控制变化着的地球和天体周围的电磁环境、为了协调环境所采取控制方法、各项电气规程的制定以及电磁环境的协调和电磁能量的合理应用等”。电磁兼容学科涉及范围也会越来越宽,包括工程学、自然科学、医学、经济学、社会学等基础科学。


1.1.2 电磁兼容三要素


1.1.2.1 电磁兼容三要素


任何电磁兼容研究都是围绕电磁干扰源、耦合路径(耦合途径)、敏感设备三个要素进行的,所以称之为电磁兼容三要素。因为它们也是形成电磁干扰的三个要素,所以也称之为电磁干扰三要素。电磁干扰源是指产生电磁干扰的元件、器件、设备或自然现象;耦合途径或称耦合通道是指把能量从干扰源耦合到敏感设备上并使该设备产生响应的媒介和通道;敏感设备是指对电磁干扰产生响应的设备。


所有电磁干扰都是由上述三个因素的组合而产生的,因此把它们称为电磁干扰三要素。由电磁干扰源发出的电磁能量,经过某种耦合通道传输到敏感设备,导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。当电磁干扰超过敏感设备的敏感度时,就会产生电磁干扰。这一作用过程及其效果,称为电磁干扰效应,作用机理如图1-1所示。

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图1-1 电磁干扰三要素

电磁活动产生电磁干扰的方式和途径不一,其中电磁辐射、传导是产生电磁干扰的主要电磁活动方式或途径。有的电磁干扰既以辐射方式也以传导方式传播。


为了分析研究电磁干扰的性质、影响等,必须确定电磁干扰的空间、时间、频率、能量、信号形式等特性。因此通常采用以下参数进行电磁干扰描述:频率宽度、频谱幅度或电平幅度、干扰波形、出现率、极化特性、方向特性等。这些特性与电磁干扰三要素密切相关。


电磁干扰可以存在,这三个要素缺一不可,因此,只要消除其中任何一个要素,电磁干扰问题也就解决了。作为电磁兼容工程师的主要任务就是决定哪一个是最容易消除的。以产品设计为例,电磁兼容性要求有两方面:降低辐射或传导的电磁能量、降低进入封装内的电磁能量或降低对进入封装能量的敏感。两者都与辐射和传导有关系。


当处理电磁干扰时,需要建立的意识是:频率越高,越可能是辐射耦合;频率越低,越可能是传导耦合。分析电磁干扰时,可以从以下5个方面入手。


频率:产生问题的频率有哪些?


强度(幅度):电磁干扰有多强,引起的后果会多严重?


时间:是连续的还是只存在一定的时间段?


阻抗:干扰源和敏感设备的阻抗各为多大?两者之间传输电路阻抗多大?


几何尺寸:辐射体的几何尺寸如何?射频电流的传输线路多长?


1.1.2.2 干扰源分类


电磁干扰按照来源分为内部干扰源和外部干扰源两大类,分别列于表1-1和表1-2中。外部干扰源包括自然干扰源和人为干扰源。如果不特别指明,干扰源一般是指外部干扰源。

表1-1 内部干扰源

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表1-2 外部干扰源

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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。自然干扰源既是地球电磁环境的基本要素组成部分,又是对无线电通信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,也会对运载火箭发射产生干扰。


人为干扰源是指能产生电磁干扰能量的机电或其他人工装置,包括有意发射干扰源和无意发射干扰源。有意发射干扰源是指专门用来发射电磁能量的装置,如广播、电视、通信、雷达和导航等设备;无意发射干扰源是指本质上并不需要产生电磁能量、但是完成自身功能时会附带产生电磁能量发射的装置,如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及其他工业、医用设备等。


干扰源的分类方法很多,除了上述分类方法外,如按照传播路径、辐射干扰的产生原因、不同设备的工作原理、频率范围划等原则进行划分。例如,按照电磁干扰发生性质可分为突发干扰、脉冲干扰、周期性干扰、瞬时干扰、随机干扰、跳动干扰等;按照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,干扰信号带宽大于指定敏感器带宽的称为宽带干扰源,反之称为窄带干扰源。


各类干扰的性质千差万别,表1-3列举了几类干扰的特征。电磁干扰既产生于电气电子设备,又干扰电气电子设备,造成设备的故障,带来经济和人员伤害。为了使各种设备能够互不干扰,正常工作,电磁兼容应运而生。

表1-3 干扰源特性

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需要注意,同一个敏感设备对不同干扰会有不同响应,因此特定的敏感设备就会对某些或某一类干扰比较敏感。例如,数字电路比较敏感的干扰有电源干扰、电路反射、振铃(LC共振:上冲、下冲)、状态翻转干扰、串扰干扰(相互干扰、串音)、直流电压跌落等;开关电源比较敏感的干扰包括出现在输出输入端子上电流交流声、尖峰脉冲噪声、回流噪声等干扰,以及影响内部工作的开关干扰、振荡、再生噪声等干扰;交流电源比较敏感的干扰有高次谐波干扰、保护继电器或开关的震颤干扰、雷电浪涌、尖峰脉冲干扰等。


1.1.2.3 电磁干扰耦合途径


任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量耦合途径。电磁能量传输有传导和辐射(空间)两种方式,因此干扰耦合途径分为传导耦合和辐射耦合两大类,如表1-4所示。

表1-4 电磁干扰耦合途径

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传导耦合是指干扰能量以电压、电流形式通过电路传导形成的耦合。传导耦合分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。


辐射耦合是指干扰能量以电磁波形式通过空间传播形成的耦合。辐射耦合分三类:甲天线发射的电磁波被乙天线接受,称为天线对天线耦合;空间电磁场经导线感应而耦合,称为场线耦合;空间电磁场经孔缝感应而耦合,称为孔缝耦合。


实际设备间发生的电磁干扰通常包含多种电磁耦合,如图1-2所示。正是由于多种耦合同时存在,并反复交叉耦合,才使电磁干扰变得难以分析和控制。


1.辐射耦合

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图1-2 电磁干扰示意图

干扰源和敏感设备间的距离可以很近也可以很远,因此辐射耦合分为近场耦合和远场耦合。干扰源辐射的电磁能量通过天线、线缆、机壳等接收或感应进入敏感设备。


(1)天线对天线耦合


在实际工程中,存在大量的天线电磁耦合。除了常规天线本身的耦合,还存在许多等效的天线耦合,例如信号线、控制线、输入和输出引线等,它们不仅可以向空间辐射电磁波,也可以接收空间来波,从而具有天线效应,形成天线辐射耦合。


(2)场线耦合


电缆线一般由信号线、供电线以及地线等构成,其中每一根电缆导线都由输入端阻抗、输出端阻抗和返回导线构成回路。这些线缆受到干扰源辐射场照射时会感应产生电压或电流,并沿导线传输进入设备形成干扰。


(3)孔缝耦合


当电磁波照射到孔缝时,如非金属设备外壳、金属设备外壳上的孔缝、电缆的编织金属屏蔽体等,会感应产生电压或电流并进入设备形成干扰。


2.传导耦合


能形成传导耦合,干扰源和敏感设备之间必然有完整的电路连接,干扰能量沿着这个连接电路传递到敏感设备,并使之性能降级或发生故障。连接电路可能是导线、设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件等。


(1)电路性耦合


电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式,包括直接传导耦合和共阻抗耦合两种形式。直接传导耦合是指导线经过存在电磁能量的环境时,拾取部分电磁能量并沿导线传导对电路形成干扰的耦合方式;共阻抗耦合是由于多个电路有公共阻抗而形成的,当一个电路的电流流经公共阻抗,如电源输出阻抗、接地线公共阻抗等,形成的电压就会影响到另一个电路。


(2)电容性耦合


电容性耦合也称为电耦合,是由两个电路间的电场相互作用引起的。如果两个电路间存在电容,一个电路的电荷通过电容将影响另一电路。


(3)电感性耦合


电感性耦合也称为磁耦合,是由两电路间的磁场相互作用引起的。如果两个电路之间存在互感,一个电路的电流通过互感耦合影响另一电路。


1.1.3 电磁兼容技术


电磁兼容技术可归结七个方面:综合论证技术、仿真预测技术、设计与全寿命周期控制技术、试验与评估技术、电磁防护技术、技术标准、新技术与新材料,如图1-3所示。下面主要介绍一下仿真预测技术、设计技术以及实验评估技术的含义。


1.1.3.1 仿真预测技术


电磁兼容仿真预测技术是指通过理论计算对武器装备电磁兼容性进行分析评估的方法。电磁兼容设计、实现和管理维护等都可能需要进行电磁兼容预测,通过预测分析确定电磁不兼容的环节和潜在因素,评价电磁兼容安全裕度的合理性,为方案实施、修改和防护措施采用提供依据。

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图1-3 电磁兼容研究领域的分类

电磁兼容预测主要采用仿真技术,根据预测对象的具体状态,用数学模型描述电磁干扰特性、传输特性和敏感度特性,进行仿真计算获得电磁兼容性结果。因此,电磁兼容预测必须建立干扰源模型、耦合途径模型和敏感设备模型。电磁兼容预测分析的数学方程往往是一组微分方程或积分方程,求解时必须根据边界条件对结果进行限定,这称为边值问题。电磁场的边值问题求解归纳起来有三种方法:第一种是严格解析法或解析法;第二种是近似解析法或近似法;第三种方法是数值法。


电磁兼容预测一般在三个级别上进行,第一个级别是芯片的电磁兼容预测。传统的芯片设计一般不考虑电磁兼容问题,当芯片工作在低速或低频时一般不会出现显著的电磁兼容问题。但当芯片工作在高频时,电磁兼容问题十分突出,它直接影响到芯片的质量,因此必须在芯片的设计时就考虑电磁兼容问题。目前,美国和其他一些西方国家的半导体芯片生产厂家把电磁兼容设计、预测作为生产的第一个主要过程。第二个级别是部件的电磁兼容预测,例如印制电路板、多芯线、驱动器等电子电气部件本身的电磁兼容预测,以及部件与部件之间的电磁兼容预测。据报道,美国IBM公司正投入了许多优秀的科技人员进行电磁兼容研究与设计,以使他们的产品性能更加优越,更具竞争力,其他公司纷纷效仿。第三个级别是系统的电磁兼容预测,这是对一个诸如飞机、舰船、导弹、飞船等装有多种复杂电子电气设备的系统进行电磁兼容预测。


1.1.3.2 设计与全寿命周期控制技术


电磁兼容设计是通过科学分配指标、合理系统布局、有效的线路设计和加固手段实现系统兼容的设计过程。科学、合理的电磁兼容设计不仅使系统兼容成为可能(避免欠设计),而且可以有效的保持系统作战性能、缩短研制周期、降低研制/使用/维护成本(避免过设计)。电磁兼容设计与系统/分系统/设备设计同步进行,以预测分析结果作为设计输入,主要进行如下工作:系统设计、指标分配、设备电磁兼容性评估与设计、系统再设计。从上面的分析可以看出,电磁兼容性分析预测的准确性是系统电磁兼容性设计成败的关键,而电磁兼容性指标分配的科学性、合理性是衡量系统电磁兼容设计水平的重要指标。


电磁兼容设计自下向上可以分为如下三个层次:芯片级电磁兼容设计、设备和分系统级电磁兼容设计、系统级电磁兼容设计。


全寿命周期电磁兼容控制技术是指贯穿于论证、设计、生产、使用、维护等各个阶段的干扰控制技术,全寿命周期的电磁兼容控制对于保证电磁兼容性能十分必要。科学、合理的论证与设计是实现电磁兼容的前提,而生产、使用、维护过程中的电磁兼容性控制,则是保证电磁兼容指标实现的关键。全寿命周期电磁兼容控制包括(不限于)如下主要工作内容:生产过程中严格的工艺流程和质量控制、电磁兼容性维护与质量保障。


1.1.3.3 测量试验与评估技术


电磁兼容与防护试验及评估贯穿于设备、系统的电磁兼容性分析、建模、开发、检测和干扰诊断等各个环节。由于电磁兼容性测试的对象主要是干扰和噪声,不同于一般有用信号的测试,因此噪声的拾取、噪声的衡量和误差分析等都有自己的特点。对测试方法、测试仪器设备、测试场所和测试过程自动化的研究是电磁兼容性测试和试验技术研究的基本内容。


电磁兼容性测试包括干扰源的辐射发射和传导发射特性的测试,电子设备的辐射敏感度和传导敏感度的测试。由于干扰源和敏感设备种类繁多,用途不一,有军用、民用的,所占频带很宽,从几Hz到几十GHz,所以测试方法必须分频段并根据用途归类进行研究。


电磁兼容测试可以分为标准测量与现场测量。标准测量是指按照电磁兼容标准的规定进行的测量、测试或试验,多数是在实验室条件下进行的测量,所以有的文献也称之为实验室测量。标准测量应该在规定的场所进行,例如室外开阔场地、屏蔽室、屏蔽半暗室、混响室、横电磁波小室(TEM Cell)、角锥型横电磁波小室(GTEM Cell)等。如果由于设备物理方面的限制(尺寸、功率、服务需要等)无法在实验室按照基础标准的规定进行测试,那么唯一有效的方法就是在非标准的测试环境下对设备进行电磁兼容测试和评估,以确定其是否满足保护电磁环境的要求,这就是现场测量。现场测量是指由于测量场地、设施、测量项目等无法满足电磁兼容相关标准要求而进行的电磁兼容测量、测试或试验等。


标准测量可以依据相关标准在定标实验室、按照规定的测量流程和要求进行测量,而现场测量则是无法或者很难、甚至根本没有可以依据的标准进行的测量,且现场测量具有在线测量、被测对象与其他设备和系统无法分离而同时工作、在复杂电磁环境下进行测量等特点,两者差别显著,表1-5总结了标准测量与现场测量的主要区别。

表1-5 现场测量与标准测量的区别

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从原则上看,由于测试环境、条件的不同,现场测量与标准测量的最大差别在于:现场测量是在测量对象真实工作环境下的现场、在线测量,因此现场测量很难保证测量和测量数据的一致性和可重复性,而标准测量则相反。为了保证现场测量的价值和意义,需要保证通过测量数据分析后所得结果的一致性,否则就不必进行现场测量,因此带来的最大困难是测量数据的处理及其评判。因此,现场测量时为了获取有效、可靠、可信的反映测量对象电磁兼容性能的参数,需要考虑电磁环境干扰和其他设备的影响,处理、分析测量数据时需要根据测量场景、测量环境、测量条件等因素考虑所测得数据的具体含义。当然,电磁现场测量最好能够按照相关电磁兼容标准进行,即使是无法或者没有可以依据的电磁兼容测量标准,电磁兼容现场测量流程、测量项目等也要尽量参考、借鉴可以利用的相关标准。


电磁兼容性测试和试验中使用的专门仪器通常有干扰场强测量仪、带预选器和准峰值适配器的频谱分析仪、数字或模拟存储示波器等,用于进行干扰的频域和时域测量。由于绝大部分认为无线电干扰都是脉冲性的宽带干扰,所以要求这些仪器具有良好的脉冲响应。与这些仪器配合使用的专用设备有各种天线、各种探头、功率吸收钳、人工电源网络、模拟产生辐射和传导干扰信号的各种干扰脉冲信号模拟器等。这些仪器设备的研究、开发、使用和自动测试系统的组建及测试软件开发等是测试仪器设备研究的主要内容。


自动测试系统(Auto Test System,ATS)是以计算机为核心,能自动完成某种测试任务的测量仪器组合和其他设备的有机整体。它将计算机技术、软件技术、智能仪器、总线与接口技术等有机地结合在一起。现在EMC测试中获得的测量数据基本上是表征单项电磁干扰参数的数据。随着数据融合技术和综合性多参数测试技术的发展,今后将采用多传感器、多参数测量和处理手段来获取单个的或综合的电磁兼容性参数指标,使测试系统的集成化、自动化程度越来越高。


1.1.4 电磁干扰现象


电磁能量传播是通过无形的空间辐射以及线缆传导进行的,所以电磁干扰往往不易觉察。实际上电磁干扰问题非常普遍,只是程度不同。可以说只要包含供电、开关的设备,不管其电压高低都会产生电磁干扰。220V交流电源供电的设备存在电磁干扰,用1.5V电池工作的儿童玩具也会产生电磁干扰。电磁干扰如果没有对设备造成明显的后果则称之为电磁骚扰。


在进入信息化社会的今天,电磁波作为一种资源,已在0~400GHz宽频范围内广泛地应用于信息技术产品中,如汽车、通信、计算机、家电等,大量地进入社会和家庭,伴之而来的电磁干扰也从甚低频扩展到微波、毫米波、亚毫米波、THz波段,给设备、系统以及生态带来危害。


1.数字设备的电磁干扰


过去认为像电子计算机这类数字设备或系统,受自身和外来电磁干扰影响不会很大。尽管在系统设计和工程实现中,也自觉或不自觉地进行着防止和消除各种干扰的工作,但是实际上这类设备产生的电磁干扰仍然十分普遍。而且随着微电子技术的发展,计算机速度、灵敏度、集成度和功能等快速扩展,高速电子元器件和电路以及高密度的空间结构,大大加重系统的辐射,同时低压、高灵敏度使系统的抗扰度降低,因此,电磁环境以及系统自身的电磁干扰严重地威胁着计算机和数字系统的稳定性、可靠性和安全性,电磁干扰就是计算机经常出现莫明其妙死机问题的主要原因之一。


2.信息设备的电磁泄漏


计算机的键盘、显示屏等都会使信息辐射泄漏出去,如果泄漏的信息被敌方截获,将会造成巨大损失。美国不仅是最早利用电磁辐射泄漏获取情报的国家,也是最早重视防信息泄漏的国家。美国曾在纽约做过试验,将辐射信号截获设备“数据扫描器”装在汽车上,从曼哈顿南端的贝特利公园沿华尔街缓行,对沿途的海关大楼、联邦储备银行、世界贸易中心、市政厅、警察总局、纽约电话局以及联合国总部等单位正在工作的计算机进行辐射信号监测,获取到的信息达到惊人的量级。截获技术发展迅速,数年已经实现在1km之内获取清晰的屏幕图像。在通信网络方面,信号传播方式主要是电缆、光缆和无线电波,因此既可以电磁泄漏截获信息,也可以利用传导泄漏截获信息,而且网络时代传导形式的泄密更严重。在20世纪70年代,美国在前苏联鄂霍次克海120m深的海底军事通信电缆上安装了一个6

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