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電磁兼容—必須突破的技術壁壘

日期:2022-08-16 02:20
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摘要:
                                                          電磁兼容—必須突破的技術壁壘 

一個傳導干擾就令70%的國產PC步入不合格產品行列,而傳導干擾只是電子產品電磁兼容的一個指標。電磁兼容已經成為制約我國電子產品出口的一個技術壁壘。
   
    電磁傳導——曾令70%的中小企業在質檢中落馬
   
   早在1996年9月,國家技術監督局會同原電子工業部對國產微機產品質量進行了一次抽樣檢查,結果不容樂觀,PC的合格率僅為61.5%。在7大類27個項目的**檢查中,傳導干擾不合格成為*突出的問題。
   
   傳導干擾是電子產品電磁兼容性檢驗的一個項目,這次抽查不合格的企業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定為不合格產品,沒有任何商量的余地。
   
   令70%企業“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品在運行過程中對整個電網發送電子干擾信號大小的一個概念。所有的電子產品在用電時都會對電網發出干擾信號,如果干擾信號過大,就會影響整個電網的用電質量,從而干擾到其他電器的正常運行。因此,大多數國家對電子產品的傳導干擾指標都有硬性的規定,禁止傳導干擾過大產品的生產和銷售。
   
    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*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。那么什么是電磁干擾呢?
   
   電磁干擾(ElectromagneticInterference-EMI)是指電子設備或系統發出的雜散能量或外部進入該電子設備或系統的雜散能量,如在筆記本電腦和測試設備之間、打印機和臺式電腦之間以及蜂窩電話和醫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,廣泛地用于信息技術產品中,如汽車、通信、計算機、家電等產品,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備或系統以及周圍的環境,給設備或系統甚至生態帶來了越來越嚴重的危害。
   
   信息技術設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展,系統已是含有多種元器件和許多分系統的低壓傳輸信息的復雜設備。高速和高密會使系統的輻射加重,低壓、高靈敏度會使系統的抗擾度降低。因此,電磁環境的干擾和系統內部的相互竄擾,嚴重地威脅著計算機和數字系統工作的穩定性、可靠性和安全性。
   
   在家庭、商業、工廠和交通工具中微處理器使用的程度在不斷加大。將來,在多種電子設備房間內會有更多的發射和敏感設備,相應的問題也就隨之而來。
   
   現在,隨著藍牙技術的出現,在幾乎所有的電子設備中都可能出現這種新的發射裝置。藍牙是一種使用2.4GHzISM(工業、科學和醫藥設備)頻段,在范圍大致為30m內的電子設備間自動進行通信的無線跳頻技術規范。世界范圍內超過1200家公司已經接受了藍牙的操作規范。到2004年,將有4億臺設備使用藍牙。顯然,當暴露在入射無線信號下時,采用藍牙技術的設備應該可以正常工作。但我們不能夠確定的是,臨近的其他非藍牙設計的設備能否不受干擾地工作。
   
   信息技術設備的電磁泄漏威脅著信息安全。在網絡時代,信息泄漏被認為是對網絡安全的*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現象。更**的定義是指電子信息設備通過電磁能量發射產生了信息的泄漏。
   
   美國曾有人在紐約做過試驗,將輻射信號截獲設備“數據掃描器”裝在汽車上,從曼哈頓南端的貝特利公園,沿華爾街緩行,對沿途的海關大樓、聯邦儲備銀行、世界貿易中心、市政廳、警察總局、紐約電話局以及聯合國總部等單位正在工作的計算機進行輻射信號監測。結果驚奇地發現,紐約是一個巨大的信息庫。
   
   電磁干擾對人體有危害。當今,許多醫療設備都采用了先進的電子和信息技術。這些設備的抗擾度如何,直接關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,使其功能發生變化。據說,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療設備而對人體造成了間接危害。
   
    電磁兼容——飛速發展的邊緣學科
   
   IEC為電磁兼容性所下的定義為:“電磁兼容性是電子設備的一種功能,電子設備在電磁環境中能完成其功能,而不產生不能容忍的干擾。”電磁兼容(EMC)技術是一門迅速發展的綜合性邊緣學科。它以電磁場和無線電技術的基本理論為基礎,并涉及許多新的技術領域,如微波技術、微電子技術、計算機技術、通信和網絡技術以及新材料等。電磁兼容技術研究的范圍很廣,幾乎涉及所有現代化工業領域。
   
   電磁兼容性包括設備內電路模塊之間的相容性、設備之間的相容性以及系統之間的相容性。電路之間的干擾是設備性能下降的主要原因之一。數字設備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波,因此會產生很強的輻射。實際上數字電路普及后,電磁干擾的問題才日益突出。設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生干擾,所以在設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;深入研究系統內及系統間的電磁兼容性。
   
   電磁兼容的工程方法有測試修改法,在設計的過程中盡量采用電磁兼容設計規范,樣機完成后進行測試,若發現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備,但開發成本較高;系統設計法,在產品的設計過程中仔細預測各種可能發生的電磁兼容問題,從設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品完成之前解決80%的電磁兼容問題。
   
    EMC——國產電子設備必須突破的一個技術壁壘
   
   20世紀90年代以來,許多國家都相繼頒布了相關法令、管理規范及標準等,并對電工電子設備的生產和市場流通,以及從事有電磁輻射活動的臺站和企業的建立,實行**管理與監督,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。
   
   隨著市場經濟的發展,我國要參與世界技術市場的競爭,進出口的電子產品都必須通過EMC檢驗。因此,我國政府和相關部門越來越關注EMC問題,不斷制定有關的強制性標準。各部門和**中也都開始研究并建立了不同規模的EMC實驗室和檢測中心。
   
   但是必須正視的一個事實是,我國電子產品的電磁兼容性與世界發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品的EMC設計,并且許多國家對電子產品的電磁兼容標準是強制執行的,所以EMC問題已經成為制約我國電子產品出口的一個技術壁壘。

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