電磁波無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著人們的生活及生產(chǎn)，電磁能的廣泛應(yīng)用，使工業(yè)技術(shù)的發(fā)展日新月異。電磁能在為人類創(chuàng)造巨大財(cái)富的同時(shí)，也帶來(lái)一定的危害。無(wú)線通訊技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的高速發(fā)展及運(yùn)用，導(dǎo)致電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，復(fù)雜電磁環(huán)境泛指由密集、重疊、無(wú)序的電磁波構(gòu)成的電磁環(huán)境。

 

 

 

一、概述

1、狹義的復(fù)雜電磁環(huán)境

　　復(fù)雜電磁環(huán)境一詞，在軍事領(lǐng)域用于特指作戰(zhàn)時(shí)空內(nèi)，人為電磁發(fā)射和多種電磁現(xiàn)象的總合，是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的舞臺(tái)，是信息化戰(zhàn)場(chǎng)的基本特征。

　　海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)實(shí)施后，多國(guó)部隊(duì)的多種電子戰(zhàn)飛機(jī)首先升空，與其他電子對(duì)抗設(shè)備一起對(duì)伊軍的電臺(tái)、雷達(dá)和通信設(shè)備進(jìn)行壓制性干擾，使伊軍的通信聯(lián)絡(luò)中斷、電子設(shè)備失去作用，雷達(dá)顯示器上一片雜波，從而為之后的獲勝奠定了基礎(chǔ)。

　　未來(lái)的信息化戰(zhàn)場(chǎng)上，傳統(tǒng)的奪取制空權(quán)，取決于奪取制信息權(quán)；奪取制信息權(quán)，基礎(chǔ)是奪取制電磁權(quán)。復(fù)雜電磁環(huán)境，是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的舞臺(tái)，是信息化戰(zhàn)場(chǎng)的基本特征。推進(jìn)機(jī)械化條件下的作戰(zhàn)向信息化條件下的作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變，必須深入研究復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)問(wèn)題。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)多是從電磁場(chǎng)拉開(kāi)序幕 ，隨著新軍事變革的不斷推進(jìn)，戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)由機(jī)械化向信息化演變的速度越來(lái)越快，復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境，正是戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)演變的產(chǎn)物，并將隨著信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展而發(fā)展。

2、廣義的復(fù)雜電磁環(huán)境

　　電磁波作為一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，廣泛存在于整個(gè)宇宙中。電磁環(huán)境是指存在于給定場(chǎng)所的所有電磁現(xiàn)象的總和，是由各種電磁波構(gòu)成的環(huán)境，具有空間、時(shí)間和頻譜三個(gè)要素。它由人為電磁環(huán)境和自然電磁環(huán)境組成。

電磁波無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著人們的生活及生產(chǎn)，電磁能的廣泛應(yīng)用，使工業(yè)技術(shù)的發(fā)展日新月異。電磁能在為人類創(chuàng)造巨大財(cái)富的同時(shí)，也帶來(lái)一定的危害。無(wú)線通訊技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的高速發(fā)展及運(yùn)用，導(dǎo)致電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，復(fù)雜電磁環(huán)境泛指由密集、重疊、無(wú)序的電磁波構(gòu)成的電磁環(huán)境。

二、電磁兼容

　　與復(fù)雜電磁環(huán)境密切相關(guān)的，頻繁使用的一個(gè)詞就是“電磁兼容”。

　　電磁兼容（electromagnetic compatibility）是指設(shè)備或系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中，能夠一起工作而不影響各自功能的和諧狀態(tài)。

　　電磁兼容的兩個(gè)研究方向分別是降低電磁發(fā)射和提高抗干擾性能。

　　電磁干擾與傳染病的傳播非常類似，包括干擾源、傳播途徑、敏感設(shè)備三個(gè)環(huán)節(jié)，且三個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可。換言之，消除或降低干擾源的發(fā)射，切斷或抑制傳播途徑，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力均可有效的抑制電磁干擾，實(shí)現(xiàn)“電磁兼容”。

1、干擾源

　　干擾源的分類方法很多。

a、一般說(shuō)來(lái)電磁干擾源分為兩大類：自然干擾源與和人為干擾源。

　　自然干擾源主要來(lái)源于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲。他們既是地球電磁環(huán)境的基本要素組成部分，同時(shí)又是對(duì)無(wú)線電通訊和空間技術(shù)造成干擾的干擾源。自然噪聲會(huì)對(duì)人造衛(wèi)星和宇宙飛船的運(yùn)行產(chǎn)生干擾，也會(huì)對(duì)彈道導(dǎo)彈運(yùn)載火箭的發(fā)射產(chǎn)生干擾。

　　人為干擾源是有機(jī)電或其他人工裝置產(chǎn)生電磁能量干擾，其中一部分是專門用來(lái)發(fā)射電磁能量的裝置，如廣播、電視、通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等無(wú)線電設(shè)備，稱為有意發(fā)射干擾源。另一部分是在完成自身功能的同時(shí)附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射，如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動(dòng)機(jī)械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設(shè)備等等。因此這部分又成為無(wú)意發(fā)射干擾源。

b、從電磁干擾屬性來(lái)分，可以分為功能型干擾源和非功能性干擾源。

　　功能性干擾源系指設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能過(guò)程中造成對(duì)其他設(shè)備的直接干擾；非功能性干擾源是指用電裝置在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用，如開(kāi)關(guān)閉合或切斷產(chǎn)生的電弧放電干擾。

c、從電磁干擾信號(hào)頻譜寬度，可以分為寬帶干擾源和窄帶干擾源。

　　他們是相對(duì)于指定感受器的帶寬大或小來(lái)加以區(qū)別的。干擾信號(hào)的帶寬大于指定感受器帶寬的成為寬帶干擾，反之稱為窄帶干擾源。

d、從干擾信號(hào)的頻率范圍來(lái)分

　　可以把干擾源分為工頻與音頻干擾源（50Hz及其諧波）、甚低頻干擾源（30Hz以下）、載頻干擾源（10kHz~300kHz）、射頻及視頻干擾源（300kHz）、微波干擾源（300MHz~100GHz）。

　　工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，工廠主要干擾源有高電壓、大電流開(kāi)關(guān)的閉合與分?jǐn)喈a(chǎn)生的電弧放電干擾，交流高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)干擾，交流大電流產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。斬波器、整流器、變頻器、電機(jī)、變壓器、調(diào)壓器等均是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的主要干擾源。

2、傳播途徑

　　電磁干擾傳播途徑一般也分為兩種：即傳導(dǎo)耦合方式和輻射耦合方式。

　　任何電磁干擾的發(fā)生都必然存在干擾能量的傳輸和傳輸途徑（或傳輸通道）。通常認(rèn)為電磁干擾傳輸有兩種方式：一種是傳導(dǎo)傳輸方式；另一種是輻射傳輸方式。因此從被干擾的敏感器來(lái)看，干擾耦合可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩大類。

　　傳導(dǎo)傳輸必須在干擾源和敏感器之間有完整的電路連接，干擾信號(hào)沿著這個(gè)連接電路傳遞到敏感器，發(fā)生干擾現(xiàn)象。這個(gè)傳輸電路可包括導(dǎo)線，設(shè)備的導(dǎo)電構(gòu)件、供電電源、公共阻抗、接地平板、電阻、電感、電容和互感元件等。

輻射傳輸是通過(guò)介質(zhì)以電磁波的形式傳播，干擾能量按電磁場(chǎng)的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。常見(jiàn)的輻射耦合由三種：

　　a.甲天線發(fā)射的電磁波被乙天線意外接受，稱為天線對(duì)天線耦合；

　　b.空間電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合，稱為場(chǎng)對(duì)線的耦合；

　　c.兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)感應(yīng)，稱為線對(duì)線的感應(yīng)耦合。

在實(shí)際工程中，兩個(gè)設(shè)備之間發(fā)生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因?yàn)槎喾N途徑的耦合同時(shí)存在，反復(fù)交叉耦合，共同產(chǎn)生干擾，才使電磁干擾變得難以控制。

3、敏感設(shè)備

　　敏感設(shè)備是對(duì)干擾對(duì)象統(tǒng)稱，它可以是一個(gè)很小的元件或一個(gè)電路板組件，也可以是一個(gè)單獨(dú)的用電設(shè)備甚至可以是一個(gè)大型系統(tǒng)。

三、前端數(shù)字化與復(fù)雜電磁環(huán)境

提問(wèn)：

　　AnyWay前端數(shù)字化產(chǎn)品的抗干擾能力如何？

問(wèn)題補(bǔ)充：

　　AnyWay的測(cè)試設(shè)備采用前端數(shù)字化和光纖傳輸技術(shù)，傳輸環(huán)節(jié)不受干擾，那么，其數(shù)字化前端如：SP系列變頻功率傳感器，DT系列數(shù)字變送器，DM系列分布式測(cè)試子站等本身抗干擾能力如何？

解答：

　　電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電磁兼容是每一個(gè)儀器儀表廠家研究的一個(gè)重要內(nèi)容，相比之下，AnyWay的數(shù)字化前端與電磁環(huán)境較復(fù)雜的一次線路直接相連，要求有更強(qiáng)的抗干擾能力，因此，電磁兼容性是AnyWay數(shù)字化前端的重要技術(shù)指標(biāo)。

　　根據(jù)電磁干擾的機(jī)理，干擾源、傳播途徑、敏感設(shè)備是電磁干擾的三個(gè)環(huán)節(jié)中，做好每一個(gè)環(huán)節(jié)，都可有效的解決干擾問(wèn)題，一般而言，作為測(cè)試設(shè)備，本身電磁發(fā)射一般可以忽略，而整改干擾源的工程量大，投資大，技術(shù)復(fù)雜。因此，切斷或抑制傳播途徑、提高敏感設(shè)備的抗干擾能力是測(cè)試設(shè)備抗干擾的主要研究方向。

在提高敏感設(shè)備抗干擾能力方面，AnyWay除了采用常規(guī)方法諸如：隔離、屏蔽、接地、濾波、接插件優(yōu)化、專業(yè)布線等方法提高電磁兼容性能之外，在每一次技術(shù)革新或產(chǎn)品改型之后，都要依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、全面的抗擾測(cè)試。

　　由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的大多數(shù)情況下，信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)由用戶處理，傳感器、儀器儀表廠家只對(duì)自己的產(chǎn)品負(fù)責(zé)，因此，眾多廠家都將抗干擾研究集中在提高敏感設(shè)備抗干擾性能方面，并通過(guò)相關(guān)的電磁兼容試驗(yàn)驗(yàn)證其電磁兼容性。卻忽視了電磁干擾的傳播環(huán)節(jié)的技術(shù)研究。

　　通過(guò)切斷傳播途徑，可以有效的抑制電磁干擾，正是AnyWay的前端數(shù)字化理念的基本指導(dǎo)思想。

圖1 采用前端數(shù)字化技術(shù)的WP4000變頻功率分析儀適合各種復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)量

　　所謂電磁干擾，簡(jiǎn)單講就是接收到了對(duì)系統(tǒng)有害的電磁波。對(duì)于傳導(dǎo)耦合干擾，切斷了傳輸線路，干擾就被隔離了。對(duì)于輻射耦合干擾，就像衛(wèi)星電視接收節(jié)目（有用信息）需要專業(yè)的天線一樣，接收到干擾（有害信息）同樣需要天線，只不過(guò)后者的天線一般不是人為制造的，信號(hào)線、電源線、甚至是PCB板上的一個(gè)IC引腳，都可能成為接收有害電磁波的天線，相比之下，信號(hào)線由用戶負(fù)責(zé)，未經(jīng)專業(yè)處理，且線路形式、長(zhǎng)度、阻抗、布線方式等等因數(shù)受現(xiàn)場(chǎng)使用條件限制，很難統(tǒng)一。因而，傳輸線路成了最有效的接收電磁干擾的天線。

　　AnyWay的前端數(shù)字化產(chǎn)品，正是通過(guò)消除這一天線，截?cái)嚯姶挪ǖ闹饕獋鞑ネ緩?，有效抑制電磁干擾。

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