电磁兼容原理和抑制技术（四）

1.5 电磁环境与电磁骚扰源
在进行电磁兼容设计之前，必须分析预期的电磁环境，确定电磁环境电平；并从分析电磁骚扰源、耦合途径和设备着手，做好电磁兼容设计的前期工作。

1.5.1 电磁环境
电磁环境是提出和确定设备或系统电磁兼容性指标要求，实施电磁兼容的前提。只有首先明确和依据预期的电磁环境，确定和遵循正确的设计、研制、试验、生产、安装、使用和维修的要求和步骤，并在整个寿命期内采取充分的管理保障措施，才能最佳地达到所希望的水平。

电磁环境由各种电磁骚扰源产生。因此，电磁环境即设备、分系统或系统在执行规定任务时，可能遇到的各种电磁骚扰源的数量、种类、分布以及在不同频率范围内功率或场强随时间的分布等有关电磁作用状态的总和。此外，在分析电磁环境的时候还应考虑骚扰脉冲的重复频率、脉冲宽度、频谱覆盖范围、骚扰源天线主瓣和副瓣以及极化等因素。
电磁环境的有害影响主要表现为：
① 接收机等敏感设备性能降级；
② 机电设备、电子线路、元器件等误动作；
③ 烧毁或击穿元器件；
④ 电爆装置、易燃材料等意外触发或点燃等。
电磁环境产生有害影响的基本途径是：预期和非预期发射通过敏感设备的接收通道，如天线、传输线等进入系统，以及对非预期能量的响应或由于非预期响应而进入系统。消除这种有害影响的方法主要是设备或系统的EMC设计以及频谱管理等组织措施和技术措施。
电磁环境分析主要是分析骚扰源、骚扰特性和类型、综合电磁环境的电平危害等级、区分导致性能降级的环境电平和造成永久性损坏的电平，特别是估计最恶劣的环境电平。

1.5.2 电磁骚扰的特性
电磁骚扰的特性可以由以下参数描述：
(1) 规定带宽条件下的发射电平
长期以来，一直延用宽带或窄带发射的概念，也就是将大于参考带宽的骚扰或信号认为是宽带的，而将小于参考带宽的骚扰或信号认为是窄带的。这里，参考带宽即测量仪器的带宽或分辨率带宽。但由于人们对这个概念的理解很不一致，因而出现操作不一致的现象。为了避免因此而引发的问题，逐渐倾向于取消宽带和窄带的概念，而规定固定带宽，并将所有频域极限值用正弦波等效均方根值(RMS)表示，对所有发射极限值进行鉴定。因此，规定带宽条件下的发射电平就成为电磁骚扰的重要特性。
(2) 频谱宽度
按照电磁骚扰能量的频率分布特性，可以确定其频谱宽度。连续波骚扰中，交流声骚扰的频谱宽度最窄，而脉冲骚扰中，单位脉冲函数的频谱宽度最宽。
(3) 波形
电磁骚扰有各种不同的波形。波形是决定电磁骚扰频谱宽度的一个重要因素。以脉冲波形为例，由于脉冲频谱中的低频含量主要取决于脉冲的面积，而高频含量与脉冲前后沿的陡度有关，前后沿越陡，所占频谱宽度就越宽。因此，从减小骚扰的角度考虑，脉冲前后沿应尽可能缓慢。
(4) 出现率
电磁骚扰场强或功率随时间的分布与电磁骚扰的出现率有关，按电磁骚扰的出现率可氛围周期性骚扰、非周期性骚扰和随机骚扰三种类型。周期性骚扰是指在确定的时间间隔内能重复出现的骚扰；非周期性骚扰虽然不能在确定的周期内重复出现，但其出现时间是确定的，而且是可以预测的；随机性骚扰则以不能按预测的方式出现和变化，它一般采用概率论的统计方法进行描述。周期性骚扰和非周期性骚扰一般都是功能性的，即为了用于某种特定的目的而产生的骚扰，如电源产生的交流声骚扰，指令脉冲产生的骚扰等；随机骚扰可能是一种冲击噪声，如内燃机点火系统、马达电刷产生的电火花等，也可能是热噪声或热噪声与冲击噪声的组合。
(5) 骚扰的极化特性
极化特性指在空间给定点上，骚扰场强矢量的方向随时间变化的特性，取决于天线的极化特性。当骚扰源天线和敏感设备天线极化特性相同时，辐射骚扰在设备输入端产生的感应电压最强。
(6) 辐射骚扰的方向特性
骚扰源朝空间各个方向辐射电磁骚扰，或敏感设备接收来自各个方向的电磁骚扰的能力是不同的，描述这种辐射能力或接收能力的参数称为方向特性。
(7) 天线有效面积
这是表征敏感设备接收骚扰场强能力的参数，显然，天线有效面积越大，敏感设备接收电磁骚扰的能力也越强。