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外界電磁場(chǎng)對(duì)通信設(shè)備的干擾
外界電磁場(chǎng)對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的電磁能量對(duì)有線通信設(shè)備產(chǎn)生干擾是一個(gè)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(chǎng)是一個(gè)無(wú)線空間，在這個(gè)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(cè)外界電磁場(chǎng)對(duì)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(lái)，人們對(duì)外界電磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)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(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)，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(shí)。
1999年2月的在蘇黎世舉行的電磁兼容(EMC)會(huì)議上，科學(xué)家們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到了IEMI的危害。
此外，國(guó)際無(wú)線電聯(lián)盟一直在加深對(duì)IEMI產(chǎn)生機(jī)理及危害的了解，以及研究采取各項(xiàng)措施來(lái)對(duì)抗IEMI對(duì)有線通信設(shè)備的干擾。
2 電磁場(chǎng)及其干擾情況概述
變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，反之，變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。
由此可見(jiàn)，磁生電，電生磁就形成了電磁場(chǎng)。
所以說(shuō)電磁場(chǎng)是相互依存并非相互獨(dú)立的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)一體。
電磁波是電磁場(chǎng)以光速向周圍空間傳播的電磁能量。
非勻速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，強(qiáng)弱持續(xù)變化的電流均可以形成電磁場(chǎng)。
麥克斯韋方程組詮釋了電磁場(chǎng)的特征，性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
作為電磁作用的媒質(zhì)，具有動(dòng)量和能量的電磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。
電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播繼而形成了電磁波。
時(shí)變電磁場(chǎng)是隨時(shí)間變化的電磁場(chǎng)，出現(xiàn)一些由于時(shí)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(dòng)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(shí)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(hào)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(guò)導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上。
輻射干擾是指干擾源通過(guò)空間把其他信號(hào)耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)路。
在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號(hào)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(guò)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(gè)連接電路的傳遞。
這個(gè)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(guò)介質(zhì)以電磁波的形式向外傳輸，干擾能量按電磁場(chǎng)的規(guī)律向周圍空間發(fā)散。
在實(shí)際工程中，兩個(gè)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?yàn)槭嵌喾N途徑的耦合同時(shí)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(duì)人類社會(huì)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(wú)線電通信。
一部50W的短波電臺(tái)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(tái)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(lái)，物質(zhì)文明發(fā)展得很快，日異月新的科技進(jìn)步帶來(lái)的電磁干擾已經(jīng)侵襲在世界的各個(gè)角落，就如大氣污染一樣籠罩著寶貴的無(wú)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(huì)使下面居民的電視圖像抖動(dòng)，電子防盜報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源是會(huì)使附近閑置在家的人無(wú)法收聽(tīng)到收音機(jī)，病房?jī)?nèi)使用手機(jī)會(huì)使電子心臟起搏器誤作。
3 外屆電磁場(chǎng)對(duì)有線通信設(shè)備的干擾情況
電磁干擾對(duì)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(duì)無(wú)線通信造成干擾，更使得有線電話受到干擾后使信號(hào)發(fā)生嚴(yán)重失真，甚至可嚴(yán)重到完全被電磁干擾淹沒(méi)，進(jìn)而使語(yǔ)音質(zhì)量下降。
大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電磁干擾越強(qiáng)，信噪比越小，語(yǔ)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(huì)因?yàn)殡姶鸥蓴_而變得不清晰而且出現(xiàn)差錯(cuò)。
就算是輕微的干擾也會(huì)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(duì)信息的正確性要求頗高的數(shù)字系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電磁干擾會(huì)增大系統(tǒng)的誤碼率，信息的可靠性降低，嚴(yán)重時(shí)信息的丟失都是很有可能發(fā)生的事。
自動(dòng)控制系統(tǒng)在受到電磁干擾時(shí)，可能出現(xiàn)的失控，誤控以及誤動(dòng)作會(huì)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(duì)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(gè)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(shí)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(wú)線電接收機(jī)前置電路無(wú)法正常工作，以及核電站因?yàn)橐苿?dòng)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(huì)給國(guó)防，交通運(yùn)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(cái)產(chǎn)安全。
4 應(yīng)對(duì)外界電磁場(chǎng)對(duì)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(wú)論是硬件還是軟件，都在不斷的進(jìn)步和發(fā)展。
對(duì)于無(wú)線電抗干擾的問(wèn)題，最需要克服的就是鄰近波道干擾，即是說(shuō)盡量隔離開(kāi)兩部異頻工作而相差一個(gè)波道的電臺(tái)，這樣的就不會(huì)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(lái)抗干擾。
其一是加抗干擾電源，這是因?yàn)椴还苁峭ㄐ旁O(shè)備，自控設(shè)備還是計(jì)算機(jī)設(shè)備的電源都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的線路干擾。
所以，一個(gè)有效的措施是在無(wú)線電接收機(jī)的輸入端加電源濾波器，或是對(duì)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(guò)壓過(guò)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(guò)壓過(guò)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(duì)設(shè)備的影響。
其四是設(shè)計(jì)光電隔離電路在通信設(shè)備中。
出于對(duì)整個(gè)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(lái)解決設(shè)備中因?yàn)椴捎昧藛纹瑱C(jī)控制方式帶來(lái)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(chǎng)的重要參數(shù)得到保護(hù)。
CPU的防干擾措施，一般在設(shè)計(jì)程序時(shí)，一小小時(shí)延的方式來(lái)防止接收信號(hào)時(shí)出現(xiàn)的嚴(yán)重邏輯錯(cuò)誤。
另外，在設(shè)計(jì)程序軟件時(shí)，可以連續(xù)寫幾個(gè)NOP語(yǔ)句來(lái)控制干擾對(duì)單片機(jī)的影響。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，消除外界電磁場(chǎng)對(duì)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(wèn)題，又要處理好軟件抗干擾的問(wèn)題。
所以，為了保證好質(zhì)量的通信以及對(duì)通信設(shè)備的保護(hù)，我們應(yīng)該從實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究出更多抗干擾的措施并應(yīng)用于實(shí)際生活中，使我們的通信更加順暢。
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