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外界電磁場對通信設(shè)備的干擾
外界電磁場對通信設(shè)備的干擾
摘要：隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，電子設(shè)備出現(xiàn)在人們生產(chǎn)和生活中的方方面面。
然而，因電子設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的電磁能量對有線通信設(shè)備產(chǎn)生干擾是一個十分普遍的現(xiàn)象，這使我們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生極大的困擾。
外接電磁場是一個無線空間，在這個環(huán)境下，涉及到的參量太多且復(fù)雜，因此很難定量預(yù)測外界電磁場對有線通信設(shè)備的干擾程度。
關(guān)鍵詞：外界電磁干擾 通信設(shè)備 電話機(jī)
1 引言
從20世紀(jì)末以來，人們對外界電磁場的認(rèn)識大幅度提高。
因此，恐怖主義、違法犯罪分子利用人為蓄意電磁干擾(IEMI)在軍事領(lǐng)域發(fā)動戰(zhàn)爭，威脅世界和平，這一現(xiàn)象已受到了科學(xué)界的高度認(rèn)識。
1999年2月的在蘇黎世舉行的電磁兼容(EMC)會議上，科學(xué)家們進(jìn)一步認(rèn)識到了IEMI的危害。
此外，國際無線電聯(lián)盟一直在加深對IEMI產(chǎn)生機(jī)理及危害的了解，以及研究采取各項措施來對抗IEMI對有線通信設(shè)備的干擾。
2 電磁場及其干擾情況概述
變化的磁場產(chǎn)生電場，反之，變化的電場也能產(chǎn)生磁場。
由此可見，磁生電，電生磁就形成了電磁場。
所以說電磁場是相互依存并非相互獨立的電場和磁場的統(tǒng)一體。
電磁波是電磁場以光速向周圍空間傳播的電磁能量。
非勻速運動的帶電粒子，強(qiáng)弱持續(xù)變化的電流均可以形成電磁場。
麥克斯韋方程組詮釋了電磁場的特征，性質(zhì)及其運動規(guī)律。
作為電磁作用的媒質(zhì)，具有動量和能量的電磁場是物質(zhì)存在的一種形式。
電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播繼而形成了電磁波。
時變電磁場是隨時間變化的電磁場，出現(xiàn)一些由于時變而產(chǎn)生的效應(yīng)。
這些效應(yīng)在電工領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，繼而推動了電工技術(shù)的發(fā)展。
人們最早發(fā)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象就是電磁干擾。
一些電氣電子容易被另外的電氣電子設(shè)備正常工作時所產(chǎn)生的電磁波形成電磁干擾，繼而引發(fā)故障或是影響信號的傳輸。
電磁干擾有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。
傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)上。
輻射干擾是指干擾源通過空間把其他信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)路。
在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線，集成電路的引腳，各類接插件等都有可能成為具有天線特性的輻射性干擾源，能發(fā)射電磁波影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)類其他子系統(tǒng)的正常工作。
電磁干擾傳播途徑一般也分為兩種，即是傳導(dǎo)方式和輻射方式。
第一種方式是通過干擾源與敏感器之間完整的電路連接，干擾現(xiàn)象就產(chǎn)生于這個連接電路的傳遞。
這個作為連接電路的傳輸路線可以是導(dǎo)線，導(dǎo)電器件，公共阻抗，供電電源，電阻，電感，電容，接地平板和互感器件等等。
第二種方式是通過介質(zhì)以電磁波的形式向外傳輸，干擾能量按電磁場的規(guī)律向周圍空間發(fā)散。
在實際工程中，兩個設(shè)備之間發(fā)生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。
正因為是多種途徑的耦合同時存在，反復(fù)交叉耦合，共同產(chǎn)生干擾，才是電磁干擾變得難以控制。
電磁干擾對人類社會的危害體現(xiàn)在我們生活中的許多方面。
其中，電磁干擾在很大程度上影響了無線電通信。
一部50W的短波電臺在五十年代的通信距離可達(dá)1000Km，然而到了八九十年代，一部250W的短波電臺的通信距離通常不到500Km。
究其根本，八九十年代的電磁干擾比五十年代嚴(yán)重很多。
21世紀(jì)以來，物質(zhì)文明發(fā)展得很快，日異月新的科技進(jìn)步帶來的電磁干擾已經(jīng)侵襲在世界的各個角落，就如大氣污染一樣籠罩著寶貴的無線電頻譜資源。
電磁干擾不僅威脅著通信需求，還給人們的日常生活造成諸多不便。
例如生活中，飛機(jī)起降會使下面居民的電視圖像抖動，電子防盜報警系統(tǒng)開關(guān)電源是會使附近閑置在家的人無法收聽到收音機(jī)，病房內(nèi)使用手機(jī)會使電子心臟起搏器誤作。
3 外屆電磁場對有線通信設(shè)備的干擾情況
電磁干擾對電子裝置的危害也不容忽視。
其在話音系統(tǒng)，圖像顯示系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的危害尤為突出。
電磁干擾不僅對無線通信造成干擾，更使得有線電話受到干擾后使信號發(fā)生嚴(yán)重失真，甚至可嚴(yán)重到完全被電磁干擾淹沒，進(jìn)而使語音質(zhì)量下降。
大量的實驗結(jié)果表明，電磁干擾越強(qiáng)，信噪比越小，語音清晰度越差。
圖像顯示系統(tǒng)，如雷達(dá)顯示器，傳真，電視等也會因為電磁干擾而變得不清晰而且出現(xiàn)差錯。
就算是輕微的干擾也會使圖像質(zhì)量下降。
要是嚴(yán)重干擾的話，根本看不清圖像。
對信息的正確性要求頗高的數(shù)字系統(tǒng)來說，電磁干擾會增大系統(tǒng)的誤碼率，信息的可靠性降低，嚴(yán)重時信息的丟失都是很有可能發(fā)生的事。
自動控制系統(tǒng)在受到電磁干擾時，可能出現(xiàn)的失控，誤控以及誤動作會大大降低控制系統(tǒng)的可靠性和有效性，甚至?xí)＜鞍踩?/p>
此外，控制系統(tǒng)中的靈敏電機(jī)，電器，如微型電機(jī)，繼電器等也如靈敏電子裝置一般對電磁干擾很是敏感而成為其接收器。
電磁干擾降低系統(tǒng)或是設(shè)備的技術(shù)性能指標(biāo)也是一個極為普遍的現(xiàn)象。
在人們的日常生活中，最容易成為電磁干擾接收器的就是電視機(jī)和收音機(jī)了。
但是電磁干擾是及時效應(yīng)，當(dāng)干擾源一旦不存在，其干擾癥狀立即消失。
此類現(xiàn)象叫做“電磁兼容性故障”。
前面提到的手機(jī)產(chǎn)生的電磁干擾造成心臟起搏器誤作，強(qiáng)電磁干擾使無線電接收機(jī)前置電路無法正常工作，以及核電站因為移動電話的電磁輻射而誤關(guān)閉等都是屬于電磁兼容性故障。
由此我們可以看到電磁兼容性故障會給國防，交通運輸，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)造成極大地負(fù)擔(dān)并且累及生命財產(chǎn)安全。
4 應(yīng)對外界電磁場對有線通信設(shè)備干擾的措施
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，通信設(shè)備的抗干擾技術(shù)，無論是硬件還是軟件，都在不斷的進(jìn)步和發(fā)展。
對于無線電抗干擾的問題，最需要克服的就是鄰近波道干擾，即是說盡量隔離開兩部異頻工作而相差一個波道的電臺，這樣的就不會影響周圍通信設(shè)備的正常通信。
在硬件抗干擾方面也可以采用多種措施來抗干擾。
其一是加抗干擾電源，這是因為不管是通信設(shè)備，自控設(shè)備還是計算機(jī)設(shè)備的電源都會產(chǎn)生強(qiáng)大的線路干擾。
所以，一個有效的措施是在無線電接收機(jī)的輸入端加電源濾波器，或是對電源進(jìn)行變壓器隔離加屏蔽層，這樣可以防范干擾從電源處進(jìn)入。
其二是采用過壓過流保護(hù)電路。
在通信設(shè)備的正常工作中，此電路可以有效防止由于設(shè)備的過壓過流導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升高，從而造成系統(tǒng)頻率偏移，不穩(wěn)定甚至損壞設(shè)備，這樣可以有效地確保系統(tǒng)的安全。
其三是高溫散熱，高溫狀態(tài)下的電路元件工作在非線性狀態(tài)，損傷設(shè)備。
因此，在通信設(shè)備里加上散熱片就能有效制止高溫對設(shè)備的影響。
其四是設(shè)計光電隔離電路在通信設(shè)備中。
出于對整個電路穩(wěn)定性的考慮，現(xiàn)代的通信設(shè)備大多采用了光電隔離的方式來解決設(shè)備中因為采用了單片機(jī)控制方式帶來的干擾。
討論完硬件層面的抗干擾技術(shù)，我們也能從軟件層面大致使用一下幾種抗干擾技術(shù)：設(shè)置看門狗，可使CPU現(xiàn)場的重要參數(shù)得到保護(hù)。
CPU的防干擾措施，一般在設(shè)計程序時，一小小時延的方式來防止接收信號時出現(xiàn)的嚴(yán)重邏輯錯誤。
另外，在設(shè)計程序軟件時，可以連續(xù)寫幾個NOP語句來控制干擾對單片機(jī)的影響。
5 結(jié)束語
綜上所述，消除外界電磁場對通信設(shè)備的干擾顯得非常必要。
但是要消除此種干擾，既是要解決好硬件抗干擾的技術(shù)問題，又要處理好軟件抗干擾的問題。
所以，為了保證好質(zhì)量的通信以及對通信設(shè)備的保護(hù)，我們應(yīng)該從實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，研究出更多抗干擾的措施并應(yīng)用于實際生活中，使我們的通信更加順暢。
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