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电磁兼容基本概念问答

   2006-01-13 3870


  例如:文字处理机或计算机等计算设备的干扰源,虽然是在设备内部电路上流动的数字信号的电压/电流,但这些干扰以传导干扰的方式通过电源线或信号线泄漏,直接传递给其他设备。同时这些导线产生的电磁波以辐射干扰的形式危及附近的设备。而且计算设备本身内部电路也产生电磁波,以辐射干扰的形式危及其他设备。

  最后,就辐射干扰再做一些较详细的说明。

  根据天线原理,如果导线的长度与波长相等,则容易产生电磁波。例如:数米长的电源线会产生VHF频带(30M-300MHz)的辐射干扰。在比此频率低的频带内,因波长较长,当电源线中流过同样的电流时,不会辐射太强的电磁波。所以在30MZz以下的低频带主要是传导干扰。但是,伴随着传导干扰会在电源线周围产生干扰磁场,给AM广播等带来干扰。

  另外,如前所述,由于在VHF宽带内电源线泄漏的干扰能转变成电磁波扩散到空间,因此辐射干扰成为比传导干扰更主要的问题。在比此更高的频率上,比电源线尺寸更小的设备内部电路会产生辐射干扰,危害其它设备。

  总而言之,当设备和导线的长度比波长短时,主要问题是传导干扰,当它们的尺寸比波长长时,主要问题是辐射干扰。

问:为何要对电磁干扰发射加以规范?实际中真会出现危害吗?

答:无线电频谱是人类共有的有限资源。为了有效利用这些资源、保护为开展必要的无线电业务(如:广播,移动、固定、无绳电话,无线导航业务等)而使用的无线电频谱,必须限制无用的干扰波(如:电子望远镜泄漏的基波及高次谐波,接收机本地振荡器的辐射,信息技术设备泄漏的高频信号,冰箱、洗衣机、食品绞汁机、烤面包器等工作时辐射的无线电频谱)的辐射。而且为了今后进一步合理利用、开展无线电业务,必须确保频率频谱不被侵占。

  首先,要决定应该保护的无线电业务电场强度水平及检测干扰的临界值,考虑干扰源和受扰设备位置关系(保护距离)等能够容许的干扰强度。其次,应以所有容许的干扰强度为基准进行系统设计,使即使有干扰波侵入也不发生误动作。

  因此,首先要保证无用的干扰波发射不要超过限制规定;其次必须预先掌握能够容许的干扰波强度。

  当然,在系统设计阶段就要非常关注能使用的频率频谱。使用广播接收机时事前就要考虑本地振荡频率,工业、科研及医用无线频谱设备事前都要确认能使用的频率频谱。但对数字设备、马达应用设备及有开关触点的设备(烤面包机等使用恒温器的设备),由于其频率频谱带宽,有可能进入规定的频谱中。所以主管电波管理的行政部门要制定限制对电磁发射的容许值。

  但其中重要的是在计算容许值时,没有考虑自家同时使用有可能成为干扰源的设备和受扰设备的情况。以不会给第三者带来干扰为前提确定的容许值。

  为此,我们引进了一个概念——保护距离。即应该知晓在某种条件下使用设备时,仍可能会产生干扰。

  如前所述,在高度发达的信息社会,为了保护广义上的信息传输设备,为了有效利用所需的频率频谱,应该尽可能地限制无用的干扰波。

问:辐射干扰及传导干扰的规定值是如何确定的?

答:通过电源线传导的“传导干扰”和通过空间传播的“辐射干扰”会影响其它设备,当这些干扰较强时,便被TV、收音机接收,成为干扰波。这里要研究的是多强的干扰可以不与理会。如表1、2所列,在FCC Part 15中规定了传导干扰限值和非功能辐射器辐射出的电磁波的限值。

  顺便说一下,即使是符合FCC及VCCI的辐射干扰规定的设备,在其附近的地方放置收音机也能听到杂音。例如:将符合3m法规定的设备放在AM收音机附近,如30cm时,由于20log(3/0.3)=20[dB],因此辐射干扰增加20dB,收音机受到干扰的机会增大。

  举例来说:A级设备在80MHz频率处,即使以80μV/m的辐射强度合格,当距离减小为30cm时,其辐射强度便成为800μV/m,是标准值100μV/m的8倍(高出18.1dB )。作为干扰足以被收音机接收到。

  再者,干扰电波具有一种特性,当从发生源很近的地方附近移开时,先以距离三次方的速率衰减,稍远些时,以距离的二次方速率衰减,最后随距离线性衰减。相反,随着距离的减小,当靠近干扰源时,干扰强度就会急剧增加。具有法律约束的“EMI标准”主要着眼点是抑制对分配的无线频率产生干扰的RFI干扰。也就是说,要对广播电视、飞机导航、紧急无线等国家认可的“无线通讯”产生干扰的电波加以限制。

  可以这样解释,受到干扰的“无线通讯”能够忍受的最大限值。即使满足了工作需要,因使用条件不同,仍存在着引起干扰的危险性,因此可以理解是“限度值”。

  将此与以将国际标准内容统一为目标的CISPR相比较略有不同。CISPR是各国代表自由审议产生的。各国EMI标准反映了各自国家的具体情况,最终要由各国自己制定(德国、美国以法律形式,日本的VCCI自行制定)。CISPR公布的内容无法律约束力。

 
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