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1、外界电磁场对通信设备的干扰 外界电磁场对通信设备的干扰 摘要：随着科学技术和经济水平的飞速发展电子设备出现在人们生产和生活中的方方面面 然而因电子设备的正常运转而产生的电磁能量对有线通信设备产生干扰是一个十分普遍的现象这使我们的生产和生活产生极大的困扰 外接电磁场是一个无线空间在这个环境下涉及到的参量太多且复杂因此很难定量预测外界电磁场对有线通信设备的干扰程度 关键词：外界电磁干扰通信设备电话机 1引言 从20世纪末以来人们对外界电磁场的认识大幅度提高 因此恐怖主义、违法犯罪分子利用人为蓄意电磁干扰(IEMI)在军事领域发动战争威胁世界和平这一现象已受到了科学界的高度认识 1999年2月的在苏
2、黎世举行的电磁兼容(EMC)会议上科学家们进一步认识到了IEMI的危害 此外国际无线电联盟一直在加深对IEMI产生机理及危害的了解以及研究采取各项措施来对抗IEMI对有线通信设备的干扰 2电磁场及其干扰情况概述 变化的磁场产生电场反之变化的电场也能产生磁场 由此可见磁生电电生磁就形成了电磁场 所以说电磁场是相互依存并非相互独立的电场和磁场的统一体 电磁波是电磁场以光速向周围空间传播的电磁能量 非匀速运动的带电粒子强弱持续变化的电流均可以形成电磁场 麦克斯韦方程组诠释了电磁场的特征性质及其运动规律 作为电磁作用的媒质具有动量和能量的电磁场是物质存在的一种形式 电磁场由近及远的传播继而形成了电磁波
3、 时变电磁场是随时间变化的电磁场出现一些由于时变而产生的效应 这些效应在电工领域有重要的应用继而推动了电工技术的发展 人们最早发现的电磁现象就是电磁干扰 一些电气电子容易被另外的电气电子设备正常工作时所产生的电磁波形成电磁干扰继而引发故障或是影响信号的传输 电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种 传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络上 辐射干扰是指干扰源通过空间把其他信号耦合(干扰)到另一个电网路 在高速PCB及系统设计中高频信号线集成电路的引脚各类接插件等都有可能成为具有天线特性的辐射性干扰源能发射电磁波影响其他系统或本系统类其他子系统的正常工作 电磁干扰传播途径
4、一般也分为两种即是传导方式和辐射方式 第一种方式是通过干扰源与敏感器之间完整的电路连接干扰现象就产生于这个连接电路的传递 这个作为连接电路的传输路线可以是导线导电器件公共阻抗供电电源电阻电感电容接地平板和互感器件等等 第二种方式是通过介质以电磁波的形式向外传输干扰能量按电磁场的规律向周围空间发散 在实际工程中两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合 正因为是多种途径的耦合同时存在反复交叉耦合共同产生干扰才是电磁干扰变得难以控制 电磁干扰对人类社会的危害体现在我们生活中的许多方面 其中电磁干扰在很大程度上影响了无线电通信 一部50W的短波电台在五十年代的通信距离可达1000Km然而到了八九
5、十年代一部250W的短波电台的通信距离通常不到500Km 究其根本八九十年代的电磁干扰比五十年代严重很多 21世纪以来物质文明发展得很快日异月新的科技进步带来的电磁干扰已经侵袭在世界的各个角落就如大气污染一样笼罩着宝贵的无线电频谱资源 电磁干扰不仅威胁着通信需求还给人们的日常生活造成诸多不便 例如生活中飞机起降会使下面居民的电视图像抖动电子防盗报警系统开关电源是会使附近闲置在家的人无法收听到收音机病房内使用手机会使电子心脏起搏器误作 3外届电磁场对有线通信设备的干扰情况 电磁干扰对电子装置的危害也不容忽视 其在话音系统图像显示系统数字系统控制系统的危害尤为突出 电磁干扰不仅对无线通信造成干扰更
6、使得有线电话受到干扰后使信号发生严重失真甚至可严重到完全被电磁干扰淹没进而使语音质量下降 大量的实验结果表明电磁干扰越强信噪比越小语音清晰度越差 图像显示系统如雷达显示器传真电视等也会因为电磁干扰而变得不清晰而且出现差错 就算是轻微的干扰也会使图像质量下降 要是严重干扰的话根本看不清图像 对信息的正确性要求颇高的数字系统来说电磁干扰会增大系统的误码率信息的可靠性降低严重时信息的丢失都是很有可能发生的事 自动控制系统在受到电磁干扰时可能出现的失控误控以及误动作会大大降低控制系统的可靠性和有效性甚至会危及安全 此外控制系统中的灵敏电机电器如微型电机继电器等也如灵敏电子装置一般对电磁干扰很是敏感而成
7、为其接收器 电磁干扰降低系统或是设备的技术性能指标也是一个极为普遍的现象 在人们的日常生活中最容易成为电磁干扰接收器的就是电视机和收音机了 但是电磁干扰是及时效应当干扰源一旦不存在其干扰症状立即消失 此类现象叫做“电磁兼容性故障” 前面提到的手机产生的电磁干扰造成心脏起搏器误作强电磁干扰使无线电接收机前置电路无法正常工作以及核电站因为移动电话的电磁辐射而误关闭等都是属于电磁兼容性故障 由此我们可以看到电磁兼容性故障会给国防交通运输医疗工业生产造成极大地负担并且累及生命财产安全 4应对外界电磁场对有线通信设备干扰的措施 随着电子技术的高速发展通信设备的抗干扰技术无论是硬件还是软件都在不断的进步和
8、发展 对于无线电抗干扰的问题最需要克服的就是邻近波道干扰即是说尽量隔离开两部异频工作而相差一个波道的电台这样的就不会影响周围通信设备的正常通信 在硬件抗干扰方面也可以采用多种措施来抗干扰 其一是加抗干扰电源这是因为不管是通信设备自控设备还是计算机设备的电源都会产生强大的线路干扰 所以一个有效的措施是在无线电接收机的输入端加电源滤波器或是对电源进行变压器隔离加屏蔽层这样可以防范干扰从电源处进入 其二是采用过压过流保护电路 在通信设备的正常工作中此电路可以有效防止由于设备的过压过流导致系统温度升高从而造成系统频率偏移不稳定甚至损坏设备这样可以有效地确保系统的安全 其三是高温散热高温状态下的电路元件
9、工作在非线性状态损伤设备 因此在通信设备里加上散热片就能有效制止高温对设备的影响 其四是设计光电隔离电路在通信设备中 出于对整个电路稳定性的考虑现代的通信设备大多采用了光电隔离的方式来解决设备中因为采用了单片机控制方式带来的干扰 讨论完硬件层面的抗干扰技术我们也能从软件层面大致使用一下几种抗干扰技术：设置看门狗可使CPU现场的重要参数得到保护 CPU的防干扰措施一般在设计程序时一小小时延的方式来防止接收信号时出现的严重逻辑错误 另外在设计程序软件时可以连续写几个NOP语句来控制干扰对单片机的影响 5结束语 综上所述消除外界电磁场对通信设备的干扰显得非常必要 但是要消除此种干扰既是要解决好硬件抗干扰的技术问题又要处理好软件抗干扰的问题 所以为了保证好质量的通信以及对通信设备的保护我们应该从实践中不断总结经验研究出更多抗干扰的措施并应用于实际生活中使我们的通信更加顺畅
