電磁兼容—必須突破的技術(shù)壁壘
來源：龍人計算機研究所 作者：站長 時間：2006-11-06 10:06:22
一個傳導干擾就令70%的國產(chǎn)PC步入不合格產(chǎn)品行列，而傳導干擾只是電子產(chǎn)品電磁兼容的 一個指標。電磁兼容已經(jīng)成為制約我國電子產(chǎn)品出口的一個技術(shù)壁壘。 電磁傳導——曾令70％的中小企業(yè)在質(zhì)檢中落馬 早在1996年9月，國家技術(shù)監(jiān)督局會同原電子工業(yè)部對國產(chǎn)微機產(chǎn)品質(zhì)量進行了一次抽樣檢查 ，結(jié)果不容樂觀，PC的合格率僅為61.5%。在7大類27個項目的全面檢查中，傳導干擾不合格成 為最突出的問題。 傳導干擾是電子產(chǎn)品電磁兼容性檢驗的一個項目，這次抽查不合格的企業(yè)70%的問題出在這里， 而電磁兼容指標是國家標準中的強制性要求。因此，只這一項不合格就應(yīng)定為不合格產(chǎn)品，沒有 任何商量的余地。 令70%企業(yè)“落馬”的傳導干擾究竟是什么呢？傳導干擾是用來衡量電子產(chǎn)品在運行過程中對 整個電網(wǎng)發(fā)送電子干擾信號大小的一個概念。所有的電子產(chǎn)品在用電時都會對電網(wǎng)發(fā)出干擾信號， 如果干擾信號過大，就會影響整個電網(wǎng)的用電質(zhì)量，從而干擾到其他電器的正常運行。因此，大多 數(shù)國家對電子產(chǎn)品的傳導干擾指標都有硬性的規(guī)定，禁止傳導干擾過大產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。 電磁干擾——危害日益嚴重的一個電磁兼容問題 其實，傳導干擾是最基本的一個電磁干擾問題，它是由于PC電源不合格引起的，兼容機廠家一 般采用的廉價電源，只要再加一個濾波線圈就能保證傳導干擾檢測過關(guān)。那么什么是電磁干擾呢？ 電磁干擾（Electromagnetic Interference-EMI）是指電子設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)出的雜散能量或外 部進入該電子設(shè)備或系統(tǒng)的雜散能量，如在筆記本電腦和測試設(shè)備之間、打印機和臺式電腦之間以 及蜂窩電話和醫(yī)療儀器之間等都具有高頻電磁干擾。電磁干擾包括傳導型(低頻)EMI、輻射型 (高頻)EMI、靜電放電(ESD)或雷電引起的EMI。 在人類進入信息化社會的今天，電磁波作為一種資源已在0Hz～400GHz寬頻范圍內(nèi)，廣泛地用 于信息技術(shù)產(chǎn)品中，如汽車、通信、計算機、家電等產(chǎn)品，大量地涌人社會和家庭。伴之而來的電 磁干擾也就從低頻到微波波段，無孔不入地輻射或傳導至運行中的子設(shè)備或系統(tǒng)以及周圍的環(huán)境，給 設(shè)備或系統(tǒng)甚至生態(tài)帶來了越來越嚴重的危害。 信息技術(shù)設(shè)備的電磁干擾不容忽視。計算機己朝高速度、高靈敏度、高集成和多功能方向發(fā)展， 系統(tǒng)已是含有多種元器件和許多分系統(tǒng)的低壓傳輸信息的復雜設(shè)備。高速和高密會使系統(tǒng)的輻射加 重，低壓、高靈敏度會使系統(tǒng)的抗擾度降低。因此，電磁環(huán)境的干擾和系統(tǒng)內(nèi)部的相互竄擾，嚴重 地威脅著計算機和數(shù)字系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。 在家庭、商業(yè)、工廠和交通工具中微處理器使用的程度在不斷加大。將來，在多種電子設(shè)備房間 內(nèi)會有更多的發(fā)射和敏感設(shè)備，相應(yīng)的問題也就隨之而來。 現(xiàn)在，隨著藍牙技術(shù)的出現(xiàn)，在幾乎所有的電子設(shè)備中都可能出現(xiàn)這種新的發(fā)射裝置。藍牙是一 種使用2.4GHz ISM（工業(yè)、科學和醫(yī)藥設(shè)備）頻段，在范圍大致為30m內(nèi)的電子設(shè)備間自動進行 通信的無線跳頻技術(shù)規(guī)范。世界范圍內(nèi)超過1200家公司已經(jīng)接受了藍牙的操作規(guī)范。到2004年， 將有4億臺設(shè)備使用藍牙。顯然，當暴露在入射無線信號下時，采用藍牙技術(shù)的設(shè)備應(yīng)該可以正常工 作。但我們不能夠確定的是，臨近的其他非藍牙設(shè)計的設(shè)備能否不受干擾地工作。 信息技術(shù)設(shè)備的電磁泄漏威脅著信息安全。在網(wǎng)絡(luò)時代，信息泄漏被認為是對網(wǎng)絡(luò)安全的最大威 脅。但是，計算機的鍵盤、顯示屏等都會使信息通過輻射泄漏出去。這就是所謂的TEMPEST現(xiàn)象。 更精確的定義是指電子信息設(shè)備通過電磁能量發(fā)射產(chǎn)生了信息的泄漏。 美國曾有人在紐約做過試驗，將輻射信號截獲設(shè)備“數(shù)據(jù)掃描器”裝在汽車上，從曼哈頓南端的 貝特利公園，沿華爾街緩行，對沿途的海關(guān)大樓、聯(lián)邦儲備銀行、世界貿(mào)易中心、市政廳、警察總 局、紐約電話局以及聯(lián)合國總部等單位正在工作的計算機進行輻射信號監(jiān)測。結(jié)果驚奇地發(fā)現(xiàn)，紐 約是一個巨大的信息庫。 電磁干擾對人體有危害。當今，許多醫(yī)療設(shè)備都采用了先進的電子和信息技術(shù)。這些設(shè)備的抗擾 度如何，直接關(guān)系到人們的生命安危。如心臟起膊器，往往就會受到來自計算機、手機等的電磁干 擾，使其功能發(fā)生變化。據(jù)說，一付由生物電控制的假肢，在高壓線下受到電磁干擾后人仰車翻。這 就是電磁干擾通過干擾醫(yī)療設(shè)備而對人體造成了間接危害。 電磁兼容——飛速發(fā)展的邊緣學科 IEC為電磁兼容性所下的定義為：“電磁兼容性是電子設(shè)備的一種功能，電子設(shè)備在電磁環(huán)境中 能完成其功能，而不產(chǎn)生不能容忍的干擾�！彪姶偶嫒�(EMC)技術(shù)是一門迅速發(fā)展的綜合性邊緣學 科。它以電磁場和無線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子 技術(shù)、計算機技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)研究的范圍很廣，幾乎涉及所有 現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域。 電磁兼容性包括設(shè)備內(nèi)電路模塊之間的相容性、設(shè)備之間的相容性以及系統(tǒng)之間的相容性。電路 之間的干擾是設(shè)備性能下降的主要原因之一。數(shù)字設(shè)備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波， 因此會產(chǎn)生很強的輻射。實際上數(shù)字電路普及后，電磁干擾的問題才日益突出。設(shè)備之間的干擾主 要通過兩個途徑:一個是空間電磁波干擾的形式;另一個是通過電源線產(chǎn)生干擾，所以在設(shè)備的電源 輸入口處一般要安裝電源線濾波器。 電磁兼容問題的三個要素是：電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。解決電磁兼容問題就從這3個 方面入手，消除其中的一個。為了實現(xiàn)電磁兼容必須深入研究以下5個問題：深入研究電磁騷擾源， 包括其頻域和時域特性，產(chǎn)生的機理以及抑制措施等；深入研究電磁騷擾傳播特性;深入研究敏感 設(shè)備抗干擾的能力；深入研究電磁兼容性問題的測量方法；深入研究系統(tǒng)內(nèi)及系統(tǒng)間的電磁兼容性。 電磁兼容的工程方法有測試修改法，在設(shè)計的過程中盡量采用電磁兼容設(shè)計規(guī)范，樣機完成后進 行測試，若發(fā)現(xiàn)不能滿足電磁兼容性要求，再進行修改，直到滿足要求為止，該方法適合于比較簡 單的設(shè)備，但開發(fā)成本較高；系統(tǒng)設(shè)計法，在產(chǎn)品的設(shè)計過程中仔細預測各種可能發(fā)生的電磁兼容 問題，從設(shè)計的一開始就采取各種措施避免電磁兼容問題，這種方法通常能在正式產(chǎn)品完成之前解 決80％的電磁兼容問題。 EMC——國產(chǎn)電子設(shè)備必須突破的一個技術(shù)壁壘 20世紀90年代以來，許多國家都相繼頒布了相關(guān)法令、管理規(guī)范及標準等，并對電工電子設(shè)備 的生產(chǎn)和市場流通，以及從事有電磁輻射活動的臺站和企業(yè)的建立，實行全面管理與監(jiān)督，尤其是 廣泛開展了電磁兼容認證制度，以確保公共安全與公眾利益。 隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，我國要參與世界技術(shù)市場的競爭，進出口的電子產(chǎn)品都必須通過EMC檢 驗。因此，我國政府和相關(guān)部門越來越關(guān)注EMC問題，不斷制定有關(guān)的強制性標準。各部門和軍隊 中也都開始研究并建立了不同規(guī)模的EMC實驗室和檢測中心。 但是必須正視的一個事實是，我國電子產(chǎn)品的電磁兼容性與世界發(fā)達國家相比還具有很大的差 距。由于國際上十分重視電子產(chǎn)品的EMC設(shè)計，并且許多國家對電子產(chǎn)品的電磁兼容標準是強制 執(zhí)行的,所以EMC問題已經(jīng)成為制約我國電子產(chǎn)品出口的一個技術(shù)壁壘。 |
