電磁波無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著(zhù)人們的生活及生產(chǎn)，電磁能的廣泛應用，使工業(yè)技術(shù)的發(fā)展日新月異。電磁能在為人類(lèi)創(chuàng )造巨大財富的同時(shí)，也帶來(lái)一定的危害。無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)等的高速發(fā)展及運用，導致電磁環(huán)境日趨復雜，復雜電磁環(huán)境泛指由密集、重疊、無(wú)序的電磁波構成的電磁環(huán)境。

 

 

 

一、概述

1、狹義的復雜電磁環(huán)境

　　復雜電磁環(huán)境一詞，在軍事領(lǐng)域用于特指作戰時(shí)空內，人為電磁發(fā)射和多種電磁現象的總合，是信息化戰爭的舞臺，是信息化戰場(chǎng)的基本特征。

　　海灣戰爭的“沙漠風(fēng)暴”行動(dòng)實(shí)施后，多國部隊的多種電子戰飛機首先升空，與其他電子對抗設備一起對伊軍的電臺、雷達和通信設備進(jìn)行壓制性干擾，使伊軍的通信聯(lián)絡(luò )中斷、電子設備失去作用，雷達顯示器上一片雜波，從而為之后的獲勝奠定了基礎。

　　未來(lái)的信息化戰場(chǎng)上，傳統的奪取制空權，取決于奪取制信息權；奪取制信息權，基礎是奪取制電磁權。復雜電磁環(huán)境，是信息化戰爭的舞臺，是信息化戰場(chǎng)的基本特征。推進(jìn)機械化條件下的作戰向信息化條件下的作戰轉變，必須深入研究復雜電磁環(huán)境下的作戰問(wèn)題。信息化戰爭多是從電磁場(chǎng)拉開(kāi)序幕 ，隨著(zhù)新軍事變革的不斷推進(jìn)，戰爭形態(tài)由機械化向信息化演變的速度越來(lái)越快，復雜的戰場(chǎng)電磁環(huán)境，正是戰爭形態(tài)演變的產(chǎn)物，并將隨著(zhù)信息化戰爭的發(fā)展而發(fā)展。

2、廣義的復雜電磁環(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)所的所有電磁現象的總和，是由各種電磁波構成的環(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(zhù)人們的生活及生產(chǎn)，電磁能的廣泛應用，使工業(yè)技術(shù)的發(fā)展日新月異。電磁能在為人類(lèi)創(chuàng )造巨大財富的同時(shí)，也帶來(lái)一定的危害。無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)等的高速發(fā)展及運用，導致電磁環(huán)境日趨復雜，復雜電磁環(huán)境泛指由密集、重疊、無(wú)序的電磁波構成的電磁環(huán)境。

二、電磁兼容

　　與復雜電磁環(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）是指設備或系統在共同的電磁環(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(lèi)似，包括干擾源、傳播途徑、敏感設備三個(gè)環(huán)節，且三個(gè)環(huán)節缺一不可。換言之，消除或降低干擾源的發(fā)射，切斷或抑制傳播途徑，提高敏感設備的抗干擾能力均可有效的抑制電磁干擾，實(shí)現“電磁兼容”。

1、干擾源

　　干擾源的分類(lèi)方法很多。

a、一般說(shuō)來(lái)電磁干擾源分為兩大類(lèi)：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)又是對無(wú)線(xiàn)電通訊和空間技術(shù)造成干擾的干擾源。自然噪聲會(huì )對人造衛星和宇宙飛船的運行產(chǎn)生干擾，也會(huì )對彈道導彈運載火箭的發(fā)射產(chǎn)生干擾。

　　人為干擾源是有機電或其他人工裝置產(chǎn)生電磁能量干擾，其中一部分是專(zhuān)門(mén)用來(lái)發(fā)射電磁能量的裝置，如廣播、電視、通信、雷達和導航等無(wú)線(xiàn)電設備，稱(chēng)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(chē)輛、架空輸電線(xiàn)、照明器具、電動(dòng)機械、家用電器以及工業(yè)、醫用射頻設備等等。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備實(shí)現功能過(guò)程中造成對其他設備的直接干擾；非功能性干擾源是指用電裝置在實(shí)現自身功能的同時(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、從電磁干擾信號頻譜寬度，可以分為寬帶干擾源和窄帶干擾源。

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

d、從干擾信號的頻率范圍來(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(chǎng)主要干擾源有高電壓、大電流開(kāi)關(guān)的閉合與分斷產(chǎn)生的電弧放電干擾，交流高電壓產(chǎn)生的強電場(chǎng)干擾，交流大電流產(chǎn)生的強磁場(chǎng)干擾。斬波器、整流器、變頻器、電機、變壓器、調壓器等均是工業(yè)現場(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）。通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式：一種是傳導傳輸方式；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耦合和輻射耦合兩大類(lèi)。

　　傳導傳輸必須在干擾源和敏感器之間有完整的電路連接，干擾信號沿著(zhù)這個(gè)連接電路傳遞到敏感器，發(fā)生干擾現象。這個(gè)傳輸電路可包括導線(xiàn)，設備的導電構件、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)的規律向周?chē)臻g發(fā)射。常見(jiàn)的輻射耦合由三種：

　　a.甲天線(xiàn)發(fā)射的電磁波被乙天線(xiàn)意外接受，稱(chēng)為天線(xiàn)對天線(xiàn)耦合；

　　b.空間電磁場(chǎng)經(jīng)導線(xiàn)感應而耦合，稱(chēng)為場(chǎng)對線(xiàn)的耦合；

　　c.兩根平行導線(xiàn)之間的高頻信號感應，稱(chēng)為線(xiàn)對線(xiàn)的感應耦合。

在實(shí)際工程中，兩個(gè)設備之間發(fā)生干擾通常包含著(zhù)許多種途徑的耦合。正因為多種途徑的耦合同時(shí)存在，反復交叉耦合，共同產(chǎn)生干擾，才使電磁干擾變得難以控制。

3、敏感設備

　　敏感設備是對干擾對象統稱(chēng)，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)單獨的用電設備甚至可以是一個(gè)大型系統。

三、前端數字化與復雜電磁環(huán)境

提問(wèn)：

　　AnyWay前端數字化產(chǎn)品的抗干擾能力如何？

問(wèn)題補充：

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

解答：

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

　　根據電磁干擾的機理，干擾源、傳播途徑、敏感設備是電磁干擾的三個(gè)環(huán)節中，做好每一個(gè)環(huán)節，都可有效的解決干擾問(wèn)題，一般而言，作為測試設備，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)復雜。因此，切斷或抑制傳播途徑、提高敏感設備的抗干擾能力是測試設備抗干擾的主要研究方向。

在提高敏感設備抗干擾能力方面，AnyWay除了采用常規方法諸如：隔離、屏蔽、接地、濾波、接插件優(yōu)化、專(zhuān)業(yè)布線(xiàn)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IEC標準進(jìn)行嚴謹的、全面的抗擾測試。

　　由于工業(yè)現場(chǎng)測試的大多數情況下，信號傳輸環(huán)節由用戶(hù)處理，傳感器、儀器儀表廠(chǎng)家只對自己的產(chǎn)品負責，因此，眾多廠(chǎng)家都將抗干擾研究集中在提高敏感設備抗干擾性能方面，并通過(guò)相關(guān)的電磁兼容試驗驗證其電磁兼容性。卻忽視了電磁干擾的傳播環(huán)節的技術(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的前端數字化理念的基本指導思想。

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

　　所謂電磁干擾，簡(jiǎn)單講就是接收到了對系統有害的電磁波。對于傳導耦合干擾，切斷了傳輸線(xiàn)路，干擾就被隔離了。對于輻射耦合干擾，就像衛星電視接收節目（有用信息）需要專(zhuān)業(yè)的天線(xiàn)一樣，接收到干擾（有害信息）同樣需要天線(xiàn)，只不過(guò)后者的天線(xiàn)一般不是人為制造的，信號線(xiàn)、電源線(xiàn)、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(xiàn)，相比之下，信號線(xiàn)由用戶(hù)負責，未經(jīng)專(zhuān)業(yè)處理，且線(xiàn)路形式、長(cháng)度、阻抗、布線(xiàn)方式等等因數受現場(chǎng)使用條件限制，很難統一。因而，傳輸線(xiàn)路成了最有效的接收電磁干擾的天線(xiàn)。

　　AnyWay的前端數字化產(chǎn)品，正是通過(guò)消除這一天線(xiàn)，截斷電磁波的主要傳播途徑，有效抑制電磁干擾。

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