電磁兼容性(EMC)是表示一種狀態(tài)的特征,即各種電氣設(shè)備正常工作互不干擾,它們對(duì)其它電氣設(shè)備不產(chǎn)生電磁干擾,并具有抗外界電磁干擾的能力,因而同時(shí)運(yùn)行時(shí),各自的功能不受到影響,同樣也不受到自然電磁現(xiàn)象,如閃電雷擊的影響。電磁兼容性是立法部門要求執(zhí)行的狀態(tài),也是有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商必須實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)。
一、概念與定義
下述依據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4365《電工術(shù)語 電磁兼容》對(duì)電磁兼容性的相關(guān)概念與定義給以介紹。GB/T 4365是等同采用(IDT)國際電工委員會(huì)IEC的標(biāo)準(zhǔn)IEC 60050(161)《國際電工詞匯(IEV)161章 電磁兼容》而制定的。
1、電磁兼容性
電磁兼容的全稱應(yīng)為電磁兼容性(EMC,Electro Magnetic Compatibility),其定義是:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。關(guān)于電磁環(huán)境的定義詳見下表1-2中。
從該定義可知,電磁兼容性(EMC)有兩方面的含義,一方面任何設(shè)備不應(yīng)騷擾別的設(shè)備正常工作;另一方面對(duì)外來的騷擾應(yīng)有抵御能力。即電磁兼容性包含電磁騷擾和對(duì)電磁騷擾的抗擾度兩個(gè)方面。
2、電磁騷擾與抗擾度
電磁騷擾(EMD,Electromagnetic Disturbance)的定義為:任何可能引起裝置、設(shè)備、系統(tǒng)性能降低或者對(duì)生物或非生物產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象(注:電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號(hào)或傳播媒介自身的變化)。關(guān)于電磁噪聲、無用信號(hào)的定義詳見下表1-2中。
表1-2:電磁環(huán)境、電磁噪聲、無用信號(hào)的定義
這種電磁現(xiàn)象對(duì)外界形成干擾,可能造成通信質(zhì)量降低甚至通信失效等不良后果,因此電磁騷擾的產(chǎn)生必須受到限制,使通信設(shè)備與系統(tǒng)以及其他電子電氣設(shè)備能夠正常運(yùn)行。電磁現(xiàn)象包括所有的頻率,除無線電頻率(從10kHz開始向上)之外,還包括所有的低頻(含直流),即0Hz到400GHz的全頻范圍。
對(duì)電磁騷擾的抗擾度(Immunity to a Disturbance),可簡(jiǎn)稱抗擾度(Immunity),也有將抗擾度稱為抗擾性。其定義為:裝置、設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低性能的能力。
任何電子電氣設(shè)備都要有適當(dāng)?shù)目箶_度,才能在愈來愈復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作。對(duì)于通信設(shè)備的電磁抗擾度必須滿足其限值要求,才能確保其正常運(yùn)行。
3、電磁騷擾與電磁干擾
在電磁兼容性文獻(xiàn)中還常見另外一個(gè)術(shù)語,即電磁干擾(EMI,Electromagnetic Interference),其定義詳見下表1-3中。過去術(shù)語“電磁騷擾”和“電磁干擾”常混用,直到1990年國際電工委員會(huì)(IEC)發(fā)布IEC 60050(161)之后,才將二者的概念區(qū)分開來,兩者是因果關(guān)系,騷擾(Disturbance)是起因,干擾(Interference)是后果。電磁騷擾僅僅是電磁現(xiàn)象,它可能引起降級(jí)或損害,但不一定已經(jīng)形成后果。系統(tǒng)或設(shè)備的降級(jí)有時(shí)不一定會(huì)被使用者察覺,但也應(yīng)視為降低。
表1-3:電磁干擾與電磁敏感度的定義
4、抗擾度與敏感度
還有一個(gè)名詞叫電磁敏感度(EMS,Electromagnetic Susceptibility),電磁敏感度又稱電磁敏感性。其定義見表1-3中。由定義可知,抗擾度(Immunity)與敏感度(Susceptibility)是相反的關(guān)系:敏感度愈高,則抗擾度愈低;反之,敏感度愈低,則抗擾度愈高。因此,對(duì)于特定新設(shè)備或裝置欲提高其抗擾度,必須要降低其敏感度。
二、電磁騷擾的傳播方式
電磁騷擾根據(jù)能量傳輸方式的不同,分為傳導(dǎo)騷擾(Conducted Disturbance)和輻射騷擾(Radiated Disturbance)。前者是通過端子和導(dǎo)線向外傳遞能量的電磁騷擾;后者是以電磁波的形式通過空間傳播能量的電磁騷擾。傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾的定義詳見下表2-0中。
表2-0:傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾的定義
1、傳導(dǎo)騷擾
依據(jù)傳導(dǎo)騷擾(Conducted Disturbance)的定義,可以看出,傳導(dǎo)騷擾的傳輸途徑為電路形式。對(duì)于通信設(shè)備或裝置,通過導(dǎo)體傳遞應(yīng)該包括:信號(hào)線、控制線、電源線、地線等。
2、輻射騷擾
依據(jù)輻射騷擾(Radiated Disturbance)的定義,可以看出,輻射騷擾的傳輸途徑為磁路形式。對(duì)于輻射騷擾最直接的一種形式稱為無線電(頻率)騷擾(Radio(Frequency)Disturbance),其定義也見表2-0中。我國國家標(biāo)準(zhǔn)將信息技術(shù)設(shè)備的無線電頻率騷擾的頻率范圍規(guī)定在0kHz~400GHz整個(gè)無線電頻段范圍。
三、騷擾或干擾控制
從上分析不難看出,電磁兼容(EMC)的三要素為騷擾源、傳播途徑和受擾體。只要消除騷擾源或切斷傳播途徑或提高受擾體的抗擾能力,都能避免電磁騷擾現(xiàn)象的發(fā)生,從而減少電磁干擾的程度,達(dá)到電磁兼容性。因此,下述介紹其騷擾或干擾控制的相關(guān)概念。
1、關(guān)于電磁騷擾的度量
電磁騷擾用電平來度量,以分貝(dB)及其參量的單位來表示。傳導(dǎo)騷擾一般用電壓(以μV為單位)作參量,輻射騷擾用離騷擾源一定距離(如10m或3m)的電場(chǎng)強(qiáng)度(以μV/m為單位)或磁場(chǎng)強(qiáng)度(以μA/m為單位)作參量,通常以1μV或1μV/m為0dB,表達(dá)為0dB(μV)或0dB(μV/m)。傳導(dǎo)騷擾電平D = 201g U,單位為dB(μV),如傳導(dǎo)騷擾電壓U=5mV,就是傳導(dǎo)騷擾電平74dB(μV)。輻射騷擾用電場(chǎng)強(qiáng)度(E)作參量時(shí),其騷擾電平D = 20lg E,單位為dB(μV/m)。
2、關(guān)于電磁騷擾的端口
為了騷擾或干擾的控制,在電磁兼容技術(shù)中提出了端口(port)的概念,即將指定設(shè)備與同外界電磁環(huán)境的特殊界面。在GB 19286《電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電磁兼容性要求及測(cè)量方法》中,將電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與外部電磁環(huán)境的特定物理界面進(jìn)行了界定,如下圖3-2-1所示,稱為外殼端口(也稱之為機(jī)箱端口),它是設(shè)備的物理界面,電磁場(chǎng)通過該邊界發(fā)射或照射。它又包括有多個(gè)端口(port),如AC電源端口、DC電源端口、接地端口、信號(hào)/控制端口和電信/網(wǎng)絡(luò)端口共5種。電源端口與接地端口從字面即可理解,對(duì)于信號(hào)/控制端口和電信/網(wǎng)絡(luò)端口的定義詳見下表3-2中。
圖3-2-1:電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口示例
表3-2:信號(hào)/控制端口、電信/網(wǎng)絡(luò)端口的含義
在GB/T 19287《電信設(shè)備的抗擾度通用要求》中,給出了電信建筑中心的端口,它界定的界面更大,其中包括了外殼端口,它是室內(nèi)信號(hào)線端口、室外信號(hào)線端口、外殼端口、直流電源端口、交流電源端口的總稱,如下圖3-2-2所示。電信建筑中心的端口是一個(gè)范圍界面,特別適用于抗擾度限值的規(guī)定。
圖3-2-2:電信建筑中心的端口的示意圖
3、關(guān)于電磁環(huán)境條件的分類
ITU建議K.34《電信設(shè)備的電磁環(huán)境條件分類》將電信設(shè)備定義了電磁環(huán)境的類別,分為1類為大電信中心、2類為小電信中心、3類為室外、4類為用戶級(jí)四類環(huán)境類別。我國的國家標(biāo)準(zhǔn)將其進(jìn)行了簡(jiǎn)化,在分析設(shè)備的電磁環(huán)境時(shí)分為電信中心和非電信中心兩類
欲詳細(xì)了解電磁環(huán)境的類別含義的請(qǐng)進(jìn)入:四類環(huán)境類別;電信中心和非電信中心
4、關(guān)于控制措施
其騷擾或干擾控制的控制措施往往從上述這些各個(gè)端口采取相應(yīng)的具體措施,包括具體的物理措施和限值要求等。具體的物理措施即使用抑制器、屏蔽等。在騷擾源端削弱或消除電磁騷擾的措施稱為騷擾抑制;在受擾體端削弱或消除電磁干擾的措施稱為干擾抑制。限值要求即對(duì)設(shè)備或裝置的騷擾限值和抗擾度限值提出要求,令騷擾及干擾限制在一定安全范圍內(nèi)。對(duì)于通信類設(shè)備我國對(duì)各通信專業(yè)設(shè)備都制定了各自的限值要求。
5、限值要求
結(jié)合圖3-2-1,通常對(duì)各端口提出下列限值要求:
對(duì)于電源端口、信號(hào)/控制端口和電信/網(wǎng)絡(luò)端口,直接提出騷擾限值和抗擾度限值要求,尤其是無線電騷擾的要求。
欲具體了解相關(guān)設(shè)備電磁騷擾限值要求的請(qǐng)進(jìn)入:ITE之騷擾限值;ITE之抗擾度限值;TNE;TPE。
對(duì)于AC電源端口的電磁兼容限值要求,又特別提出了諧波電流限值要求(分為單相額定電流≤16A和>16A);和對(duì)電壓變化、電壓波動(dòng)與閃爍限值要求的(分為單相額定電流≤16A和>16A)。
欲詳細(xì)了解相關(guān)AC電源端口限值名稱與限值要求的請(qǐng)進(jìn)入。
對(duì)于通信設(shè)備或系統(tǒng),在日益復(fù)雜的電磁環(huán)境下,努力保持其良好的電磁兼容性,使通信設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的必要保證。
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