《工程電磁兼容》課件第2章

第二章電磁兼容基本概念2.1基本電磁兼容術語2.2電磁干擾的產生條件2.3常用EMC單位及換算關系

2.4電纜的功率損耗與信號源特性

2.5電磁騷擾源

2.6電磁騷擾的性質

2.7電磁環(huán)境2.8電尺寸與電磁波頻譜2.1.1一般術語

(1)設備（Equipment）：“作為一個獨立單元進行工作，并完成單一功能的任何電氣、電子或機電裝置。”

(2)分系統(tǒng)（Subsystem）：

“從電磁兼容性要求的角度考慮，下列任一狀況都可認為是分系統(tǒng):

①作為單獨整體起作用的許多裝置或設備的組合，但并不要求其中的裝置或設備獨立起作用；2.1基本電磁兼容術語②作為在一個系統(tǒng)內起主要作用并完成單項或多項功能的許多設備或分系統(tǒng)的組合。以上兩類分系統(tǒng)內的裝置或設備，在實際工作時可以分開安裝在幾個固定或移動的臺站、運載工具及系統(tǒng)中?！?/p>

(3)系統(tǒng)（System）：

“若干設備、分系統(tǒng)、專職人員及可以執(zhí)行或保障工作任務的技術組合。一個完整的系統(tǒng)，除包括有關的設施、設備、分系統(tǒng)、器材和輔助設備外，還包括在工作和保障環(huán)境中能勝任工作的操作人員?！?.1.2噪聲與干擾術語

(1)電磁噪聲（Electromagneticnoise）：

“一種明顯不傳送信息的時變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號疊加或組合?！彪姶旁肼曂ǔＪ敲}動的和隨機的，但也可以是周期的?！癊lectromagneticnoise：Atimevaryingelectromagneticphenomenaapparentlynot[JP]conveyinginformationandwhichmaybesuperimposedorcombinedwithawantedsignal.”

(2)自然噪聲（Naturalnoise）：

“由自然電磁現(xiàn)象產生的電磁噪聲?！眮碓从谧匀滑F(xiàn)象而不是由機械或其他人造裝置產生的噪聲。“Natural(atmospheric)noise：Electromagneticnoisehavingitssourceinnatural(atmospheric)phenomenaandnotgeneratedbymanmadedevices.”

(3)人為噪聲（Manmadenoise）:

“由機電或其他人造裝置產生的噪聲。”“Manmade(equipment)noise：Electromagneticnoisehavingitssourceinmanmadedevices.”

(4)無線電噪聲（Radiofrequencynoise）：

“射頻頻段內的電磁噪聲?！币话憧梢哉J為無線電頻率從10kHz開始向上，而“電磁現(xiàn)象”則包括所有的頻率，即除包括無線電頻率之外，還包括所有的低頻（含直流）電磁現(xiàn)象?！癛adiofrequencynoise：Electromagneticnoisehavingcomponentsintheradiofrequencyrange.”

(5)電磁騷擾(Electromagneticdisturbance)：

“任何可能引起裝置、設備或系統(tǒng)性能降級或對有生命或無生命物質產生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可能是電磁噪聲、無用信號或傳播媒介自身的變化。”“Electromagneticdisturbance：anyelectromagneticphenomenon[JP]thatmaydegradetheperformanceofadevice，equipment，orsystem，oradverselyaffectlivingorinertmatter.(AnElectromagneticdisturbancemaybeelectromagneticnoise，anunwantedsignalorachangeinthepropagationmediumitself.)”

(6)電磁干擾（Electromagneticinterference）：

“電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降?！彪姶膨}擾僅僅是電磁現(xiàn)象，即客觀存在的一種物理現(xiàn)象；它可能引起降級或損害，但不一定已經形成后果。而電磁干擾是由電磁騷擾引起的后果。過去在術語上并未將物理現(xiàn)象與其造成的后果劃分明確，統(tǒng)稱為干擾（interference）。只是進入20世紀90年代，IEC50（161）于1990年發(fā)布后，才明確引入了disturbance這一術語。為了明確與過去慣用的干擾一詞的區(qū)分，中譯文稱之為“騷擾”。這一標準還擴大了電磁騷擾的范疇，過去稱之為電磁干擾的常僅指電磁噪聲，現(xiàn)在電磁騷擾還包括了無用信號。例如，對于受尋呼臺干擾的電視頻道而言，該尋呼臺信號對尋呼系統(tǒng)而言是有用信號，但對被干擾的電視頻道而言則為無用信號。此外，電磁騷擾還包括了傳播媒介自身的變化，這屬于無源騷擾。例如：短波通信電離層的變化，空氣中雨、霧等對微波通信的影響?！癊lectromagneticinterference(EMI)：degradationoftheperformanceofadevice，equipment，orsystemcausedbyanelectromagneticdisturbance.”

(7)無線電干擾（Radiointerference）：

“由一個電磁騷擾所引起的，對接收有用無線電信號的損害?！薄癛adiofrequencyinterference(RFI)：Degradationofthereceptionofawantedsignalcausedbyradiofrequencydisturbance.”

(8)工業(yè)干擾：“由輸電線、電網以及各種電器和電子設備工作時引起的電磁干擾。”

（9）宇宙干擾:“由銀河系（包括太陽）的電磁輻射引起的電磁干擾?！?/p>

(10)天電干擾：“由大氣中發(fā)生的各種自然現(xiàn)象所產生的無線電噪聲引起的電磁干擾?！?/p>

(11)輻射干擾：“由任何部件、天線、電纜或連接線輻射的電磁干擾?！?/p>

(12)傳導干擾：“沿著導體附近傳輸?shù)碾姶鸥蓴_?！?/p>

(13)窄帶干擾：“一種主要能量頻譜落在測量接收機通帶之內的不希望有的發(fā)射?！?/p>

(14)寬帶干擾:

“一種能量頻譜相當寬的不希望有的發(fā)射。當測量接收機在±2個脈沖帶寬內調諧時，它對測量接收機輸出響應的影響不大于3dB?！?.1.3發(fā)射術語

(1)（電磁）發(fā)射（Electromagneticemission）：

“從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象?！奔匆暂椛浠騻鲗问綇脑窗l(fā)出的電磁能量。“Emission：radiationproducedortheproductionofradiation，byaradiotransmittingstation.(Forexample，theenergyradiatedbythelocaloscillationoraradioreceiverwouldnotbeanemissionbutaradiation.)Note：HoweverinthefieldofEMI/EMC，thetermemissionisusedtodescribetheelectromagneticinterference(bothradiatedandconducted)generatedbyanapparatusorappliance.”

此處的“發(fā)射”與通信工程中常用的“發(fā)射”含義并不完全相同。電磁兼容中的“發(fā)射”既包含傳導發(fā)射，也包含輻射發(fā)射；而通信工程中的“發(fā)射”主要指輻射發(fā)射。電磁兼容中的“發(fā)射”常常是無意的，因而并不存在有意制作的發(fā)射部件，一些本來做其他用途的部件（例如電線、電纜等）充當了發(fā)射的角色；而通信中則是由無線發(fā)射臺產生并精心制作發(fā)射部件（例如天線等）。通信中的“發(fā)射”也使用emission，但更多的是使用transmission。

（２）(電磁)輻射(ElectromagneticRadiation)

(電磁)輻射是“由不同于傳導機理所產生的有用信號的發(fā)射或電磁騷擾的發(fā)射”。ElectromagneticRadiation：Thephenomenonbywhichenergyintheformofelectromagneticwavesemanatesfromasourceintospace.Energytransferredthroughspaceintheformofelectromag

neticwaves.)注意“發(fā)射”與“輻射”的區(qū)別，“發(fā)射”指向空間以輻射形式和沿導線以傳導形式發(fā)出的電磁能量，而“輻射”指脫離場源向空間傳播的電磁能量(Radiation：Theoutwardflowofenergyfromanysourceintheformofradiowaves)，不可將兩者混淆。

(3)輻射發(fā)射(RadiatedEmission)

輻射發(fā)射是“通過空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量”。

(4)傳導發(fā)射(ConductedEmission)

傳導發(fā)射是“沿電源、控制線或信號線傳輸?shù)碾姶拍芰俊薄?/p>

(5)寬帶發(fā)射(BroadbandEmission):

能量譜分布足夠均勻和連續(xù)的一種發(fā)射。當電磁干擾測量儀在幾倍帶寬的頻率范圍內調諧時，它們的響應無明顯變化”。(BroadbandEmission：Anemissionthathasabandwidthgreaterthanthatofaparticularmeasuringapparatusorreceiver.)

(6)窄帶發(fā)射(NarrowbandEmission)

窄帶發(fā)射是“帶寬比電磁干擾測量儀帶寬小的一種發(fā)射”。(NarrowbandEmission：Anemissionthathasabandwidthlessthanthatofaparticularmeasuringapparatusorreceiver.)

(7)亂真發(fā)射(SpuriousEmission)

亂真發(fā)射是“在必要發(fā)射帶寬以外的一個或幾個頻率上的電磁發(fā)射。這種發(fā)射電平降低時不會影響相應信息的傳輸。亂真發(fā)射包括諧波發(fā)射、寄生發(fā)射及互調制的產物，但不包括為傳輸信息而進行的調制過程在緊靠必要發(fā)射帶寬附近的發(fā)射?！?SpuriousEmission(ofatransmittingstation)：Emissiononafrequencyorfrequenciesthatareoutsidethenecessarybandwidthandthelevelofwhichmaybereducedwithoutaffectingthecorrespondingtransmissionofinformation.)

2.1.4電磁兼容性術語

(1)(性能)降低(DegradationofPerformance)

(性能)降低是“裝置、設備或系統(tǒng)的工作性能與正常性能的非期望偏離”。應注意，此種非期望偏離(向壞的方向偏離)并不意味著一定會被使用者覺察，但也應視為性能降低。(Degradation(ofPerformance)：Anundesireddepartureintheoperationalperformanceofanydevice,equipment,orsystemfromitsintendedperformance.(Thetermdegradationcanapplytotemporaryorpermanentfailure.))

(2)電磁環(huán)境(ElectromagneticEnvironment)

電磁環(huán)境是“存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和”?！敖o定場所”即“空間”；“所有電磁現(xiàn)象”包括了全部“時間”與全部“頻譜”。(ElectromagneticEnvironment：Thetotalityofelectromagneticphenomenaexistingatagivelocation.)

(3)無用信號(UnwantedSignal,UndesiredSignal)

無用信號是“可能損害有用信號接收的信號”。(UnwantedSignal；UndesiredSignal：Asignalthatmayimpairthereceptionofawantedsignal.)

(4)干擾信號(InterferingSignal)

干擾信號是“損害有用信號接收的信號”。比較術語“無用信號”和“干擾信號”可見，差別僅在于無用信號是“可能損害……”，而干擾信號是“損害……”，表明無用信號在某些條件下還是無害的，而干擾信號在任何情況下都是有害的。(InterferingSignal：Asignalthatimpairsthereceptionofawantedsignal.)

(5)(對騷擾的)抗擾度(ImmunitytoADisturbance)

(對騷擾的)抗擾度是“裝置、設備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運行性能的能力”。(Immunity(toADisturbance)：Theabilityofadevice,equipment,orsystemtoperformwithoutdegradationinthepresenceofanelectromagneticdisturbance.)

(6)抗擾度電平(ImmunityLevel):

抗擾度電平是“將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設備或系統(tǒng)而其仍能正常工作并保持所需性能等級時的最大騷擾電平”。也就是說，超過此電平，該裝置、設備或系統(tǒng)就會出現(xiàn)性能降低。而“敏感性電平”是指剛剛出現(xiàn)性能降低的騷擾電平。所以對某一裝置、設備或系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一個數(shù)值。(ImmunityLevel：Themaximumlevelofagivenelectromagneticdisturbanceincidentonaparticulardevice,equipment,orsystemforwhichitremainscapableofoperatingatarequireddegreeofperformance.)

(7)抗擾度限值(ImmunityLimit)

抗擾度限值是“規(guī)定的最小抗擾度電平”?！跋拗怠笔侨藶橐?guī)定的參數(shù)，而“電平”是裝置、設備或系統(tǒng)本身的特性。(ImmunityLimit：Thespecifiedminimumimmunitylevel.)

(8)抗擾度裕量(ImmunityMargin)

抗擾度裕量是“裝置、設備或系統(tǒng)的抗擾度限值與電磁兼容電平之間的差值”。(ImmunityMargin：Thedifferencebetweentheimmunitylimitofadevice,equipment,orsystemandtheelectromagneticcompatibilitylevel.)

(9)電磁敏感性(ElectromagneticSusceptibility,EMS)

電磁敏感性是“在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力”。實際上，抗擾度與敏感性都反映的是裝置、設備或系統(tǒng)的抗干擾能力，僅僅是從不同的角度而言。敏感性高，則抗擾度低，反之亦然。(ElectromagneticSusceptibility：Theinabilityofadevice,equipment,orsystemtoperformwithoutdegradationinthepresenceofanelectromagneticdisturbance.(susceptibilityisalackofimmunity.))

(10)輻射敏感度(RadiatedSusceptibility)

輻射敏感度是“對造成設備降級的輻射干擾場的度量”。

(11)傳導敏感度(ConductedSusceptibility)

傳導敏感度“當引起設備不希望有的響應或造成其性能降級時，對在電源、控制或信號引線上的干擾信號電流或電壓的度量”。

(12)電磁兼容電平(ElectromagneticCompatibilityLevel)

電磁兼容電平是“預期加在工作于指定條件的裝置、設備或系統(tǒng)上規(guī)定的最大電磁騷擾電平”。(ElectromagneticCompatibilityLevel：Thespecifiedmaximumelectromagneticdisturbancelevelexpectedtobeimpressedonadevice,equipment,orsystemoperatedinparticularcond-itions.)

(13)電磁兼容裕量(ElectromagneticCompatibilityMargin)

電磁兼容裕量是“裝置、設備或系統(tǒng)的抗擾度限值與騷擾源的發(fā)射限值之間的差值”。(ElectromagneticCompatibilityMargin：Theradiooftheimmunitylevelofadevice,equipment,orsystemtothereferencedisturbancelevel.)

(14)騷擾抑制(DisturbanceSuppression)

騷擾抑制是“削弱或消除電磁騷擾的措施”，是施加于電磁發(fā)射源上的措施。(DisturbanceSuppression：Actionthatreducesoreliminateselectromagneticdisturbance.)

(15)干擾抑制(InterferenceSuppression)

干擾抑制是“削弱或消除電磁干擾的措施”。(InterferenceSuppression：ActionthatreducesoreliminateselectromagneticInterference.)

(16)(時變量的)電平(LevelofTime-varyingQuantity)

(時變量的)電平是“用規(guī)定方式在規(guī)定時間內求得的諸如功率或場參數(shù)等時變量的平均值或加權值”。

(17)騷擾限值(允許值)(LimitofDisturbance)

騷擾限值(允許值)是“對應于規(guī)定測量方法的最大電磁騷擾允許電平”。限值是人為制定的一個電平，在規(guī)定限值時一定要規(guī)定測量方法?！霸试S值”一詞是我國過去對limit一詞的譯法。按國家標準應首選“限值”這一譯名。(LimitofDisturbance：Themaximumpermissibleelectromagneticdisturbancelevel,asmeasuredinaspecifiedway.)

(18)干擾限值(允許值)(LimitofInterference)

干擾限值(允許值)是“電磁騷擾使裝置、設備或系統(tǒng)最大允許的性能降低”。干擾限值是性能降低的指標，不是電磁現(xiàn)象的指標。(LimitofInterference：Maximumpermissibledegradationoftheperformanceofadevice,equipment,orsystemduetoanelectromagneticdisturbance.)

(19)(騷擾源的)發(fā)射電平(EmissionLevelofADisturbancSource)

(騷擾源的)發(fā)射電平是“用規(guī)定的方法測得的由特定裝置、設備或系統(tǒng)發(fā)射的某給定電磁騷擾電平”。所謂“特定裝置”是根據(jù)particular一詞譯出的，實際上是指“某一個”的意思?！澳辰o定電磁騷擾電平”指的是某種電磁現(xiàn)象的量，例如功率、電壓、場強等，也包括頻率在內。

(20)(來自騷擾源的)發(fā)射限值(EmissionLimitfromADisturbanceSource)

(來自騷擾源的)發(fā)射限值是“規(guī)定電磁騷擾源的最大發(fā)射電平”。此術語應按其解釋去理解，也就是說，是人為規(guī)定的，而不是騷擾源本身的特性。所以，此術語中的“來自”二字不應譯出。

(21)試樣或受試設備(EUT)

試樣或受試設備是“待試驗或正在試驗中的裝置、設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)”。(EquipmentUnderTest(EUT)：Adeviceorsystemusedforevaluationthatisrepresentativeofaproducttobemarketed.)

(22)關鍵點

關鍵點是“分系統(tǒng)中對干擾最敏感的點，它與靈敏度、固有的敏感度、任務目標的重要性以及所處的電磁環(huán)境等因素有關。實際上這是一個電氣點，通常處于分系統(tǒng)輸出級之前”。

(23)電磁干擾測量儀

電磁干擾測量儀是“測量各種電磁發(fā)射電壓、電流或場強的儀器。它實質上是一種按規(guī)定要求專門設計的接收機”。

(24)敏感度門限

敏感度門限是“使試樣呈現(xiàn)最小可辨別的、不希望有的響應的信號電平”。

(25)電磁干擾安全系數(shù)

電磁干擾安全系數(shù)是“敏感度門限與出現(xiàn)在關鍵試驗點或信號線上的干擾之比”。

(26)電磁兼容性故障

電磁兼容性故障是“由于電磁干擾或敏感性原因，使系統(tǒng)或有關的分系統(tǒng)及設備失靈，從而導致使用壽命縮短、運載工具受損、飛機失事或系統(tǒng)效能發(fā)生不允許的永久性下降”。2.1.5相關術語之間的關系

上述相關術語之間的關系如圖2-1和圖2-2所示。

圖2-1發(fā)射設備和敏感設備的限值與電平和獨立變量(例如頻率)的關系

圖2-2各個限值、電平、裕量與獨立變量(例如頻率)的關系2.2.1電磁干擾三要素

在現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭中大量使用了電子信息裝備，顯示了信息戰(zhàn)的優(yōu)勢。信息戰(zhàn)電磁信號類型眾多、影響各異、無形無影、無處不在、變幻莫測、密集交疊、無限寬廣、密度不均、數(shù)量繁多、波形復雜。電子信息裝備不僅數(shù)量龐大、體制復雜、種類多樣，而且功率大，使得戰(zhàn)場空間的電磁信號非常密集，形成了極為復雜的電磁環(huán)境。電磁環(huán)境效應直接影響著武器裝備的戰(zhàn)斗效能發(fā)揮和戰(zhàn)場生存能力。圖2－3為戰(zhàn)斗機的電磁環(huán)境效應試驗及電子器件的電磁毀傷。2.2產生電磁干擾的條件

圖2－3電磁環(huán)境效應示例圖2－4電磁干擾源的耦合途徑一般地，電磁干擾源發(fā)出的電磁能量通過某種耦合通道傳輸至敏感設備，導致敏感設備出現(xiàn)某種形式的響應并產生效果，這一作用過程及其效果稱為電磁干擾效應。電磁干擾效應普遍存在于人們周圍，如果電磁干擾效應表現(xiàn)為設備或系統(tǒng)發(fā)生有限度的降級，這就是電磁兼容性故障。圖2-5電磁干擾源作用于敏感設備的耦合途徑

不論復雜系統(tǒng)還是簡單裝置，任何一個電磁干擾效應必須具備三個基本條件：首先應該具有電磁干擾源，即要有產生電磁能量的物體或現(xiàn)象，如日光燈的開關、汽車的點火系統(tǒng)、雷達、大功率用電設備、處理數(shù)字信息的設備、雷電放電等；其次要有傳輸干擾能量的途徑(或通道)；第三還必須有被干擾對象(敏感設備)的響應。在電磁兼容理論和實踐中，敏感設備是被干擾對象的總稱，它可以是一個很小的元件或一個電路板組件，也可以是一個單獨的用電設備，甚至可以是一個大系統(tǒng)。電磁干擾源是指產生電磁干擾的任何元件、器件、設備、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。使電磁干擾能量傳輸至敏感設備的通路或媒介則被稱為干擾傳播途徑(或耦合途徑、耦合通道)。

電磁干擾源、干擾傳播途徑和敏感設備稱為電磁干擾三要素。圖2-6是電磁干擾三要素的示意圖。如果用時間t、頻率f、距離r和方位θ的函數(shù)S(t，f，r,θ)、C(t，f，r,θ)、R(t，f，r,θ)分別依次表示電磁干擾源、電磁能量的干擾耦合、敏感設備的敏感性，則產生電磁干擾時，必須滿足如下關系：

S(t,f,r,θ)·C(t,f,r,θ)≥R(t,f,r,θ)圖2-6電磁干擾三要素的示意圖從上式可以看出，形成電磁干擾時，電磁干擾源、耦合途徑、敏感設備這三個要素缺一不可。這就是說，能產生巨大電磁能量的干擾源，如大功率雷達、核爆炸、雷電放電等，未必一定能夠形成電磁干擾，只能說它們是潛在的電磁干擾源。同樣，對電磁能量比較敏感的設備，如計算機、信息處理設備、通信接收機等，也未必一定能夠受干擾，也只能說它們是潛在的電磁敏感設備。此外，上式也表明,要想抑制電磁干擾，排除電磁干擾故障，使用電設備或系統(tǒng)在工作時電磁兼容，必須使S·C＜R。

事實上，任何一臺用電設備，既可能是電磁干擾源，又可能是電磁敏感設備。在電磁兼容性設計中，電磁兼容性工程師通常對電磁干擾源的特性、電磁敏感設備的性能提出具體的電磁兼容技術要求，由器件、設備供應商考慮這些電磁兼容性技術要求，并按要求提供器件、設備。電磁干擾耦合的分析、預測，系統(tǒng)的電磁兼容性，則主要由電磁兼容性工程師依據(jù)系統(tǒng)的組成、布局和系統(tǒng)的電磁兼容性技術要求，從總體上進行系統(tǒng)設計。

1.電磁干擾安全系數(shù)

為了說明電磁騷擾源是否對敏感設備造成干擾，人們引入了電磁干擾安全系數(shù)M，它被定義為敏感度門限與出現(xiàn)在關鍵試驗點或信號線上的干擾電平之比。設I表示出現(xiàn)在關鍵試驗點或信號線上的干擾電平，N表示敏感設備的噪聲電平(因為只有外來信號或騷擾電平超過其噪聲電平時，敏感設備才能有響應，因此N一般可看成受感設備的靈敏度或敏感度門限值)，所以電磁干擾安全系數(shù)(安全裕量)可寫為2.2.2敏感設備顯然，當I＞N時，M＜1,表示存在潛在電磁干擾；當I＜N時，M＞1，表示電磁兼容；當I＝N時，M＝1，表示處于臨界狀態(tài)。

電磁兼容工程中，通常采用分貝(dB)表示電磁干擾安全系數(shù)，即

M(dB)＝N(dB)－I(dB)

M<0dB，表示存在潛在電磁干擾；M>0dB，表示電磁兼容；M＝0dB，表示處于臨界狀態(tài)。為了保證設備、系統(tǒng)的電磁兼容性，一般取M＝3～6dB，對于軍用設備還需提出更高的要求。值得注意的是，不能認為只要M>0dB，設備或系統(tǒng)就能兼容地工作，而是M大于一定數(shù)值時，設備或系統(tǒng)就會以一定概率兼容地工作。M值越大，設備或系統(tǒng)兼容工作的概率就越大。

2.模擬電路的敏感度

模擬電路的敏感度通常表示為

式中：SU為以電壓表示的模擬電路敏感度；NU為熱噪聲電壓；B為模擬電路的頻帶寬度；K為與干擾有關的比例系數(shù)。

為了比較各類敏感設備的相對敏感性能，取K＝1，這樣

模擬電路的敏感度與頻帶寬度B的依賴關系f(B)，隨干擾源的性質不同而不同。當干擾源的干擾信號特性在相鄰的頻率分量間做有規(guī)則的相位和幅度變化時(例如瞬變電壓或脈沖信號等)，模擬電路的敏感度與頻帶寬度B的依賴關系f(B)是線性關系。設f(B)＝B，則有

當干擾源的干擾信號特性在相鄰的頻率分量間的相位和幅度變化是無規(guī)則的隨機變化時(例如熱噪聲、非調制的電弧放電等)，模擬電路的敏感度與頻帶寬度B成正比。設 ,則有

模擬電路的靈敏度GU與熱噪聲NU之間常有依賴關系NU＝2GU，因此，常用靈敏度表示敏感度：

或

模擬電路的敏感度還可以用功率表示，記為SP,它與以電壓表示的敏感度SU成平方關系，即

由于以電壓度量的熱噪聲NU可以轉換成以功率表示的熱噪聲NP，所以上式可以表示為

式中 R是模擬電路的輸入阻抗。

3.數(shù)字電路的敏感度

數(shù)字電路的敏感度通?？梢员硎緸?/p>

式中：Sd為數(shù)字電路的敏感度；B為數(shù)字電路的頻帶寬度；Ndl為數(shù)字電路的最小觸發(fā)電平。一般地，數(shù)字電路的最小觸發(fā)電平遠比模擬電路的噪聲電平大得多，因此數(shù)字電路的敏感度值比模擬電路的敏感度值要小得多，這表明數(shù)字電路具有較強的抗干擾能力。

在電磁兼容工程中，敏感度常常以分貝(dB)表示，這樣，模擬電路與數(shù)字電路的敏感度還可以依次表示為

2.3常用EMC單位及換算關系

測量單位的特殊性是電磁兼容學科的主要特點之一。在電磁兼容測量中，常用不同的單位表示測量值的大小。EMC問題中人們主要感興趣的量是傳導發(fā)射（電壓，以伏特（V）為單位；電流，以安培（A）為單位）和輻射發(fā)射（電場，以伏特每米（V/m）為單位；磁場，以安培每米（A/m）為單位）。與電壓、電流、電場和磁場相聯(lián)系的就是以瓦特（W）為單位的功率和以瓦特每平方米（W/m2）為單位的功率密度。EMC領域中這些量的取值范圍相當大。例如，電場可以從1μV/m到200V/m，這意味著電場幅值的動態(tài)范圍達到了8個數(shù)量級（108）。因為EMC領域中以V、A、V/m、A/m、W和W/m2為單位表示的量的范圍相當大，所以EMC單位常采用分貝（dB）來表示。數(shù)量以分貝（dB）表示的單位，不是它的絕對單位，它具有能夠將較大的數(shù)量壓縮成較小數(shù)量的特性。為了在EMC領域中變換、理解和使用以dB表示的單位，回顧對數(shù)運算是非常必要的。

以m為底的對數(shù)運算定義為（2－1）A為以m為底的n次冪，即（2－2）其他對數(shù)運算的主要特性為（2－3）（2－4）（2－5）注意:

分貝起初是為了描述電話機電路中的噪聲影響而引入，因為人的聽力趨于對數(shù)形式，所以很自然地以dB為單位來描述噪聲影響?？紤]如圖2-7所示的放大器電路，開路電壓VS和源電阻RS組成信號源，信號源發(fā)送一個信號通過放大器傳送到負載RL。圖2－7分貝定義和使用舉例

放大器的輸入電阻用Rin表示，信號源傳送到放大器輸入端的功率為（2－6）式中,輸入電壓表示為有效值（均方根(RMS)），不同于正弦電壓的峰值Upeak，。

有兩種表示電壓和電流的方法：峰值和有效值。如果將正弦電壓表示為u=Usin(ωt+?)，那么其波形的最大值或者峰值為U。如果該電壓施加于電阻R兩端，那么饋給電阻的平均功率為Pav=(1/2)·（U2/R)；另一方面，測量設備幾乎都以有效值（RMS）來校準，而不是以峰值來校準。這種情況下，饋給電阻的平均功率為Pav=U2RMS/R，不需要因子1/2。放大器的輸出功率，即負載上獲得的功率為(2－7)則放大器的功率增益GP為（2－8）以dB表示的功率增益GP（dB)定義為（2－9）類似地，放大器的電壓增益GU、電流增益GI分別定義為（2－10）（2－11）以dB為單位定義的GU(dB)、GI（dB)分別為（2－12）（2－13）顯然，如果放大器的輸入電阻等于輸出電阻，即Rin=RL，那么式（2－8）變?yōu)椋?－14）對應的以dB為單位的功率增益為（2－15）2.3.1功率

電磁兼容測量中，干擾的幅度可用功率來表述。功率的基本單位為瓦(W)，即焦耳/秒(J/s)。對于變化范圍很寬的數(shù)值關系，常常應用兩個相同量比值的常用對數(shù)(以“貝爾”(B)為單位）來表示。但是貝爾是一個較大的值，為使用方便，常以貝爾的1/10，即分貝(dB)為單位，這樣功率可用分貝(dB)表示為(2－16)式中P1和P2應采用相同的單位。必須明確分貝僅為兩個量的比值，是無量綱的。隨著分貝表示式中的基準參考量的單位的不同，分貝在形式上也帶有某種量綱。比如基準參考量P1為1W，則P2/P1是相對于1W的比值，即以1W為0dB。此時是以帶有功率量綱的分貝dBW表示P2的，所以有（2－17）式中：PW是實際測量值，以W為單位；PdBW是用dBW表示的測量值。功率測量單位通常用分貝毫瓦(dBmW)來表示，更常用dBm來表示。它是以1mW為基準參考量，即以1mW為0dBm，即（2－18)顯然（2－19）類似地，以1μW作為基準參考量，表示0dBμW，稱為分貝微瓦。dBW、dBm、dBμW與W的換算關系為（2-20）因為可以將功率值通過10lg運算變換為dBW（相對于1W的dB值），然后加上30得到dBm值。電磁兼容工程中，除了功率習慣用分貝單位表示外，電壓、電流和場強也都常用分貝單位表示。2.3.2電壓

電壓的分貝單位表示為

（2－21）電壓以V為單位和以dBV、dBmV、dBμV為單位的換算關系為（2－22）功率與電壓間的單位換算需要考慮測量設備的輸入阻抗，對于純電阻有式中：P表示功率，單位為W；

U表示電壓，單位為V；R表示電阻，單位為Ω。若以分貝表示，上式可以寫為（2－23）式(2－23)中右端的第一項為電壓分貝值，通常以dBμV為單位。顯然，0dBμV=-120dBV?？紤]到式（2－23），則有關系：（2－24）式中表示以Ω為單位的電阻值。對于50Ω的系統(tǒng)，則滿足下式：（2－25）2.3.3電流

電流常以dBμA為單位，即（2－26）式中,IμA表示以μA為單位的電流；

IdBμA表示以dBμA為單位的電流。2.3.4功率密度

有時用功率密度表示空間的電磁場強度。功率密度定義為垂直通過單位面積的電磁功率，即坡印廷矢量S的模。坡印廷矢量表示電場強度矢量E、磁場強度矢量H之間的關系，即（2－27）式中：S表示坡印廷矢量，以W/m2為單位；E表示電場強度矢量，以V/m為單位；H表示磁場強度矢量，以A/m為單位。而空間任意一點的電場強度與磁場強度的幅度關系可用波阻抗描述為（2－28）電壓以V為單位和以dBV、dBmV、dBμV為單位的換算關系為（2－22）功率與電壓間的單位換算需要考慮測量設備的輸入阻抗，對于純電阻有式中：P表示功率，單位為W；

U表示電壓，單位為V；R表示電阻，單位為Ω。若以分貝表示，上式可以寫為（2－23）式(2－23)中右端的第一項為電壓分貝值，通常以dBμV為單位。顯然，0dBμV=-120dBV?？紤]到式（2－23），則有關系：（2－24）式中,RΩ表示以Ω為單位的電阻值。對于50Ω的系統(tǒng)，應滿足下式:（2－25）2.3.3電流

電流常以dBμA為單位，即（2－26）式中,IμA表示以μA為單位的電流；

IdBμA表示以dBμA為單位的電流。2.3.4功率密度

有時用功率密度表示空間的電磁場強度。功率密度定義為垂直通過單位面積的電磁功率，即坡印廷矢量S的模。坡印廷矢量表示電場強度矢量E、磁場強度矢量H之間的關系，即（2－27）式中：S表示坡印廷矢量，以W/m2為單位；E表示電場強度矢量，以V/m為單位；H

表示磁場強度矢量，以A/m為單位。而空間任意一點的電場強度與磁場強度的幅度關系可用波阻抗描述為（2－28）式中,Z表示波阻抗，以Ω為單位。但對于滿足遠場條件的平面波(TEM波)，電場強度矢量與磁場強度矢量在空間上相互垂直，其波阻抗在自由空間為此時，S=E2/Z0。功率密度的基本單位為W/m2，常用單位為mW/cm2或μW/cm2。這些功率單位之間的關系為（2－29）采用分貝表示時，對于滿足遠場條件的平面波有即2.3.5電場強度與磁場強度

電場強度的單位有V/m、mV/m、μV/m，采用dB表示時，有顯然磁場強度雖然在電磁兼容領域中經常使用，但它并非國際單位制中的具有專門名稱的導出單位，導出單位是磁感應強度B（磁通密度）。磁感應強度與磁場強度的關系為式中：B表示磁感應強度矢量，以特斯拉（T）為單位，1T=1Wb/m2；H表示磁場強度矢量，以A/m為單位；μ表示介質的絕對磁導率，以H/m為單位。磁場強度的單位還有mA/m、μA/m，采用分貝表示時,有顯然對于實際EMC工程應用而言，以dB表示的單位的變換和使用很重要。下面討論如何將以dB為單位的值轉換為絕對單位值?！纠?－1】將108dBμV變換為相應的絕對單位值。

【解】以dB為單位的值定義為常見的轉換式為：轉換步驟為：

（1）將以dB為單位的值除以20（電壓或電流）或者10（功率）。

（2）求以10為底的冪值。

（3）對于dBμV和dBμW，將結果乘以10-6；對于dBmV和dBmW，將結果乘以10-3。同樣的規(guī)則適用于以dBμV/m、dBmV/m為單位的電場量和以dBμA/m、dBmA/m為單位的磁場量。例如：表2－1分貝轉換

表2－1中最有用的數(shù)是2和3。比值為2的電壓/電流的以dB為單位的值近似為6dB，而相同比值的功率以dB為單位的值近似為3dB；類似地，比值為3的電壓/電流的以dB為單位的值近似為10dB，而相同比值的功率以dB為單位的值近似為5dB；把（絕對）數(shù)值寫成10的冪次方與數(shù)字2、3和10的乘積，就可以不使用計算器，合理地精確估計某個量以dB為單位的值。例如:其精確值在式末括弧內給出。同樣的例子如下：利用dB表示EMC單位，可以使系統(tǒng)中功率的計算變得簡單。這里用圖2－8舉例說明。圖2－8使用分貝計算系統(tǒng)中功率的傳輸放大器的功率增益GP定義為輸出功率與輸入功率的比值，即給定放大器輸入功率時，其輸出功率為對上式兩邊取10倍的以10為底的對數(shù)可得（2－31）將Pout和Pin轉換為dB（PoutdB和PindB）時所用的參考量可選擇任何方便的基準量，所以式（2－31）可以寫成多種形式，如（2－32a）（2－32b）注意，這兩種情況下以dB為單位的增益是相同的。它是兩個功率的比值，只要兩個功率用相同的單位（比如dBμW、dBm等）表示，以dB為單位的增益就是不變的。因為信號源的輸出通常用功率形式來表示，典型地以dBm給出，所以這使得系統(tǒng)中功率的計算變簡單了。

【例2－2】某放大器的功率增益為60dB，輸入功率是-30dBm，求其輸出功率。

【解】依題意，由式（2－32a）得同樣地，當傳輸函數(shù)用dB表示時，傳輸函數(shù)的乘積就轉換成了求和。在圖2－7中，當Rin=RL時，傳輸函數(shù)是兩個電壓或兩個電流的比值，或者是電壓與電流的比值。雖然定義dB的方式不一樣（功率用10lg，電壓和電流用20lg），但輸出與輸入都可以簡單地通過以dB為單位的增益相聯(lián)系，如（2－33a）（2-33b）（2－33c）

（2-33d）【例2－3】某系統(tǒng)中的放大電路由放大器A和放大器B級聯(lián)構成，放大器A的輸入電壓為20dBμV、電壓增益為30dB，放大器B的電壓增益為60dB，求此放大電路的輸出電壓。

【解】依題意，放大電路的輸出電壓為

2.4電纜的功率損耗與信號源特性

2.4.1電纜的功率損耗

開始長連接電纜功率損耗的討論之前，首先需要簡要回顧傳輸線理論?？紤]如圖2－9所示的長度為L的傳輸線。傳輸線通常用其特性阻抗Zc和傳輸線上波的傳播速度v來表征其特性。雖然這里感興趣的是當給傳輸線施加任意的時域脈沖時傳輸線呈現(xiàn)的特性，但是人們常常關注其正弦穩(wěn)態(tài)特性，也就是當所有瞬態(tài)現(xiàn)象消失后，傳輸線對單一頻率的正弦激勵的響應特性。^圖2－9傳輸線符號定義

正弦穩(wěn)態(tài)激勵下，傳輸線上坐標z處的電壓和電流方程如下：（2－34a）（2－34b）（2－35a）（2－35b）式中（2－36a）（2－36b）傳輸線上坐標z處的電壓和電流方程的相量式（2－35）可以轉換成對應的時域形式：（2－37a）（2－37b）通常將電壓反射系數(shù)Γ(z)定義為反向電壓相量與正向電壓相量的比值，即^（2－38）（2－39）

傳輸線上任意位置處的反射系數(shù)與負載端的反射系數(shù)相關，即（2－40）可用反射系數(shù)表示傳輸線上任意位置處的電壓和電流相量方程（2－34）：（2－41a）（2－41b）傳輸線上任意位置處的輸入阻抗可由電壓與電流相量的比值得到，即（2－42）（2－43a）（2-43b）匹配傳輸線上任意位置處的輸入阻抗為（2－44）傳輸線上任意位置z處 向負載方向傳輸?shù)钠骄β蕿椋?－45）式中,星號“*”表示共軛復數(shù)運算。式（2－45）引出了用于測量儀器之間相互連接的電纜上的功率損耗的概念和特性。典型的連接電纜是同軸電纜，由位于內部軸心處的內導體和圓柱形屏蔽層構成，波在整個屏蔽層的內部空間傳輸，這個空間通常充滿用相對介電常數(shù)εr和相對磁導率μr=1表征的介質。同軸電纜內部傳輸?shù)碾妷翰ê碗娏鞑ǖ乃俣葹椋?－46）電纜生產商通常給出以下同軸電纜的以下特性參數(shù)：①假設損耗很小的特性阻抗的幅值（如同軸電纜RG58U，內部填充的是聚四氟乙烯，εr=2.1,Zc=50Ω;②作為自由空間傳播速度百分比的傳播速度（對于RG58U，v=0.69v0）；③給定頻率上每100ft(1ft=0.3048m)電纜的損耗（例如，100MHz時，RG58U同軸電纜的損耗為4.5dB/100ft）。傳輸線的損耗是傳輸線導體的損耗及其周圍介質的損耗。常用頻率范圍內的主要損耗是傳輸線導體的損耗。由于集膚效應，導體的阻抗以正比于f的速率增加，所以必須在每個感興趣的頻率上規(guī)定電纜損耗。通常，電纜生產商會在幾個選定的頻率上規(guī)定電纜損耗，規(guī)定損耗時假設電纜是匹配的（ ）。匹配傳輸線上的反射系數(shù)為零，只存在正向行波，將式（2－43）代入式（2－45），可得傳輸線上任意位置z處向負載方向傳輸?shù)钠骄β蕿椋?－47）電纜的輸入功率為（2－48）傳輸?shù)截撦d端的功率為（2－49）因此，電纜的功率損耗定義為（2－50）電纜生產商不是像式（2－50）那樣描述電纜損耗的，而是將電纜損耗定義為電纜輸入功率與輸出功率的比值，即（2－51）

電纜生產商通常以dB/長度為單位給出電纜損耗，這意味著（2－52）式中,L選擇為某些長度，如100ft。通過測量傳輸?shù)皆撻L度電纜上的功率和匹配負載上的功率可以獲得電纜損耗，所以將式（2－51）轉換成以dB為單位的值可得式中,dBx表示參考某種基準電平的功率，典型地用dBm。已知生產商規(guī)定的電纜損耗，由式（2－52）可以獲得該頻率上的衰減常數(shù)為式中的L是生產商用來規(guī)定電纜損耗時采用的長度。例如規(guī)定100MHz時，RG58U同軸電纜的損耗為4.5dB/100ft，所以在100MHz時的衰減常數(shù)為2.4.2信號源特性

信號源（脈沖或者正弦）可以用圖2－10所示的戴維南等效電路來描述，UOC是開路電壓，RS是源阻抗。實際上，現(xiàn)在所有的信號源都是RS=50Ω。而且用來測量信號的大部分儀器的輸入阻抗也都是50Ω，其特性可以用如圖2－11所示的等效電路來描述。圖中，Cin=0,Rin=50Ω。信號測量儀的等效電路有些例外，特別是電壓表和某些示波器。一般地，如果測量儀的輸入阻抗不能設計為50Ω，那么將被設計為非常大，并且輸入電路一般可以用一個電容和一個大電阻并聯(lián)來表示。要確定一臺特定信號測量儀輸入端的特性是很容易的，因為生產商都明確給出了輸入連接器附近的參數(shù)。例如，用來顯示信號頻譜的典型頻譜分析儀，其Cin=0，Rin=50Ω；示波器的高輸入阻抗，典型的是Cin=47pF，Rin=1MΩ，但是也有其他的輸入端參數(shù)為Cin=0，Rin=50Ω的示波器。圖2－10用戴維南等效電路表示的信號源圖2－11信號測量儀輸入端的等效電路圖2－12信號源阻抗、測量儀輸入阻抗和連接電纜阻抗均為50Ω的測量電路（2－53）圖2－13信號源輸出電平計算一般地，假設信號源與其負載匹配，即RS=RL=50Ω,傳送到負載RL=50Ω上的功率以dBm為單位給出，則有（2－54）式中,Uout表示負載電壓有效值（RMS值）。傳送到負載RL=50Ω上的輸出功率通過測量儀以dBm為單位讀出如下：（2－55）

【例2－4】如果負載RL=50Ω上的電壓Uout=120μV=41.48dBμV，求這個負載上的功率。

【解】依題意得負載上的功率為

【例2－5】假設測量儀讀數(shù)給出的輸出功率(假設為50Ω負載)為-37dBm，求負載上的電壓有效值。

【解】依題意得負載上的電壓有效值為因此有如果與信號源相連的負載不是50Ω，那么測量儀的讀數(shù)不會給出該負載上的輸出功率。但是，可以從測量儀的讀數(shù)求出信號源實際的輸出電壓，只不過需要進行一些計算。求解實際輸出電壓的最簡單方法是：

（1）假設負載為50Ω的情況下確定信號源的UOC（假定測試儀的讀數(shù)已經過校準）。

（2）計算給定負載情況下該負載上的實際輸出電壓Uout。50Ω負載上的電壓為

【例2－6】假設一個信號源（源阻抗為50Ω）將輸出設置為-26dBm，且端接150Ω的負載，求該負載上的電壓。

【解】（1）信號源輸出設置為-26dBm時，在其端接50Ω負載情況下，50Ω負載上的功率為所以，信號源的開路電壓（假設RS=RL=50Ω）為（2）現(xiàn)在依據(jù)RS=50Ω和RL=150Ω，利用分壓公式和圖2－13計算150Ω負載上的實際電壓（信號源的實際輸出電壓）：當負載是50Ω時，將信號源（源阻抗為50Ω）輸出電壓翻一番能夠直接得到開路電壓，即因此，信號源實際輸出電壓為同樣，一臺50Ω的信號發(fā)生器與輸入阻抗為25Ω的信號測量儀相連，信號發(fā)生器指示的輸出電平為-20dBm，求信號測量儀的輸入電壓。以dBμV為單位,其答案為83.47dBμV。大多數(shù)信號測量儀（頻譜分析儀、EMI測量接收機）也規(guī)定了輸入阻抗為50Ω時它們的響應。例如，-25dBm的電平意味著信號測量儀50Ω輸入阻抗上消耗的功率是-25dBm。假設負載阻抗為50Ω，將其兩端以dBm為單位的功率轉換為以dBμV為單位的電壓為以1μV為基準，對上式兩邊取20lg運算得：因此，消耗-25dBm功率的50Ω負載兩端的電壓就是107-25=82dBμV。給定某一頻率上電纜損耗和信號源指示計上的輸出讀數(shù)，可以利用上述原理來計算圖2－12（信號源阻抗、測量儀輸入阻抗和連接電纜阻抗均為50Ω）中的信號測量儀所測得的信號電平。如果信號源阻抗、測量儀輸入阻抗和連接電纜阻抗不是50Ω，下面所述沒有意義，而且由信號測量儀測得的實際信號電平難以確定或者根本無法確定（不做其他測試）。假設信號源指示計顯示在100MHz時輸出-30dBm的信號電平，電纜（RG58U）的長度是150ft，同軸電纜的損耗為4.5dBm/100ft，則接收功率為（2－57）對上式兩邊取10lg得（2－58）由式（2－56）得注意，dB定義為功率比值的10lg，電壓和電流比值的20lg，所以可以將電纜損耗（功率比值）的dB值轉換為電壓，其前提是Rin=RL（如圖2－7所示），所以在功率損耗轉換為電壓時需要如圖2－12所示的匹配負載。

【例2－7】一臺50Ω的信號源與30ft長的RG58U電纜相連，信號源調諧于100MHz時，其指示計的輸出電平為-15dBm，求信號測量儀的輸入電壓，以dBμV為單位。【解】信號測量儀的輸入電壓為78.5dBμV。過程省略。 2.5電磁騷擾源

2.5.1電磁騷擾源的分類

一般來說，依據(jù)騷擾的來源分類，電磁騷擾源分為兩大類：自然騷擾源和人為騷擾源，見圖2－14。

自然騷擾源主要來源于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲、沉積靜電噪聲以及熱噪聲。天電噪聲、宇宙噪聲、沉積靜電噪聲既是地球電磁環(huán)境的基本要素的組成部分，又是對無線電通信、空間技術造成干擾的干擾源。人為騷擾源包括功能性騷擾源和非功能性騷擾源。功能性騷擾源指設備、系統(tǒng)在實現(xiàn)自身功能的過程中所產生的有用電磁能量對其他設備、系統(tǒng)造成干擾的用電裝置。例如，各種無線電設備發(fā)射的電磁能量對其他設備的干擾。非功能性騷擾源指設備、系統(tǒng)在實現(xiàn)自身功能的過程中所產生的無用電磁能量對其他設備、系統(tǒng)造成干擾的用電裝置。無用的電磁能量可能是自然現(xiàn)象產生的，也可能是某些設備、系統(tǒng)工作時所產生的副產品，例如開關閉合或斷開產生的電弧放電干擾。圖2－14電磁騷擾源分類騷擾源的分類方法很多，除了上述分類以外，還可根據(jù)電磁騷擾的耦合途徑、性質、方式、頻譜寬度、頻率范圍等進行分類。從電磁騷擾的耦合途徑可將騷擾源分為傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾是指通過導體傳輸?shù)母蓴_，而輻射干擾是指通過媒介以電磁場的形式傳播的干擾。有的電磁騷擾源產生的電磁干擾既可以用傳導干擾方式傳輸又可以用輻射干擾方式輻射，所以它既是傳導干擾源，又是輻射干擾源。根據(jù)干擾場的性質可將騷擾源分為電場干擾、磁場干擾和電磁場干擾；根據(jù)干擾波形可將騷擾源分為連續(xù)波、周期脈沖波和非周期脈沖波；根據(jù)干擾的頻譜寬度可將騷擾源分為寬帶干擾和窄帶干擾。依據(jù)實施干擾者的主觀意向可將騷擾源分為有意干擾源和無意干擾源；根據(jù)干擾頻率范圍的分類見表2－2。表2－2電磁騷擾的頻率范圍分類2.5.2自然電磁騷擾源

自然電磁騷擾源主要分為宇宙干擾、大氣干擾、熱噪聲和沉積靜電干擾。

從太陽、月亮、恒星、行星和星系發(fā)出的宇宙干擾，是來自太陽系、銀河系的電磁騷擾。宇宙干擾包括太空背景噪聲、太陽無線電噪聲以及月亮、木星和仙后座A等發(fā)射的無線電噪聲。太空背景噪聲是由電離層和各種射線組成的；太陽無線電噪聲則隨著太陽的活動，特別是太陽黑子的發(fā)生而顯著增加。太陽的干擾頻率從10MHz到幾十吉赫茲。太陽黑子會導致地球表面的磁暴。在磁暴期間，地球不同地點的地電位會出現(xiàn)變化，并且會在通信線路中感應電磁噪聲。太陽黑子的大量出現(xiàn)也會影響電離層，從而可能會干擾短波的傳播。宇宙干擾在20～500MHz的頻率范圍內的干擾相當明顯。其干擾的主要對象是通過衛(wèi)星傳送的通信和廣播、航天飛行器等。大氣干擾主要是由夏季本地雷電和冬季熱帶地區(qū)雷電所產生的。地球上平均每秒鐘發(fā)生100次左右的雷擊放電。雷電是一連串的干擾脈沖，其電磁發(fā)射借助電離層的傳輸可傳播到幾千千米以外的地方。大氣干擾的頻譜主要在30MHz以下，對地球上20MHz以下的無線電通信影響很大。大氣層中的其他自然現(xiàn)象也會形成較強烈的電磁噪聲源，例如沙暴、雨霧等。

熱噪聲是指處于一定熱力學狀態(tài)下的導體中所出現(xiàn)的無規(guī)則電起伏，它是由導體中自由電子的無規(guī)則運動引起的，例如電阻熱噪聲、氣體放電噪聲、有源器件的散彈噪聲等。沉積靜電干擾是指大氣中的塵埃、雨點、雪花、冰雹等微粒在高速通過飛機、飛船表面時，由于相對摩擦運動而產生電荷遷移從而沉積靜電，當電勢升高到1000kV時，就發(fā)生火花放電、電暈放電，這種放電產生的寬帶射頻噪聲頻譜分布在幾赫茲到幾千赫茲的范圍內，嚴重影響高頻、甚高頻和超高頻頻段的無線電通信和導航。2.5.3人為電磁騷擾源

1．工業(yè)、科學、醫(yī)療設備（ISM）

工業(yè)、科學、醫(yī)療設備是指有意產生無線電頻率的電磁能量，對其加以利用并不希望產生電磁騷擾的設備。

工業(yè)設備中的射頻（RF）氦弧焊機、射頻加熱器等是較強的人為電磁騷擾源。

典型的氦弧焊應用基本頻率為2.6MHz的射頻電弧進行焊接，其頻率范圍為3kHz～120MHz。值得注意的是,它含有低于2.6MHz的騷擾頻率。測試表明某一穩(wěn)定的射頻（RF）氦弧焊機在305m處所測得的輻射電平如表2－3所示。表2－3某一穩(wěn)定的射頻(RF)氦弧焊機

在305m處測得的輻射電平當然，距離越近，所測得的值越大，比如2m距離、30MHz頻率時測得的輻射電平為124dBμV/（m·MHz）。射頻（RF）氦弧焊是一種較強的人為電磁騷擾源，它對無線電接收機的電磁干擾效應是一種“油炸”噪聲。射頻加熱器主要有感應加熱器和介質加熱器。感應加熱器主要用于鍛造、冶煉、淬火、焊接和退火等工藝，其加工對象是電導體或半導體，工作頻率較低，在1kHz～1MHz范圍，應用較多的是數(shù)百千赫茲。而介質加熱設備，例如高頻塑料熱合機、三夾板干燥機等，其加工對象是電介質，工作頻率較高，在13MHz～5.8GHz范圍。這些加熱設備都使用單一頻率的電磁能量，由國家指配了專用的頻點。它們是窄帶電磁騷擾源，但其諧波次數(shù)往往可以高達9次以上，因而可以在很寬的頻率范圍內發(fā)射強的電磁噪聲。對4個不同工廠生產的10種不同型號的介質加熱器進行測試的結果表明，基頻為27MHz、距離為30m時，輻射電平是75～98.8dBμV/(m·MHz)，但其6次諧波的輻射電平降低為38～84dBμV/(m·MHz)。射頻加熱器雖然功率強大，但只要進行良好的EMC控制，其電磁騷擾是不足為害的。用于科學研究的射頻設備在我國不是主要的電磁騷擾源。

隨著科學技術的發(fā)展，醫(yī)療射頻設備逐漸成為一個重要的電磁騷擾源，醫(yī)院內的電磁干擾問題與日俱增，主要的電磁騷擾源包括從短波到微波的各種電療設備、外科用高頻手術刀等。

2.高壓電力系統(tǒng)

作為電磁騷擾源的高壓電力系統(tǒng)包括架空高壓送電線路與高壓設備。其電磁騷擾源主要來自以下三方面：

（1）導線或其他金屬配件表面對空氣的電暈放電。

（2）絕緣子的非正常放電。

（3）接觸不良處的火花。

4.靜電放電

靜電放電也是一種有害的電磁騷擾源。當兩種介電常數(shù)不同的材料發(fā)生接觸，特別是發(fā)生相互摩擦時，兩者之間會發(fā)生電荷的轉移，而使各自成為帶有不同電荷的物體。當電荷積累到一定程度時，就會產生高電壓，此時帶電物體與其他物體接近時就會產生電暈放電或火花放電，形成靜電騷擾。

靜電騷擾最為危險的是可能引起火災，導致易燃、易爆物引爆，可能使測量、控制系統(tǒng)失靈或發(fā)生故障，也可能使計算機程序出錯、集成電路芯片損壞。

5.無線電發(fā)射設備

通信、廣播、電視、雷達、導航等大功率無線電發(fā)射設備發(fā)射的電磁能量都是帶有信息的，對于其本身的系統(tǒng)來說是有用信號，而對其他系統(tǒng)就可能成為無用信號而造成干擾，并且其強功率也可能對其周圍的生物體產生危害。

大功率的中、短波廣播電臺或通信發(fā)射臺的功率以數(shù)十千瓦、百千瓦計。這些大功率發(fā)射設備的載波均經過合法指配，一般不會形成電磁騷擾源。但是，一旦發(fā)射機除了發(fā)射工作頻帶內的基波信號外，還伴隨有諧波信號和非諧波信號發(fā)射，它們將對有限的頻譜資源產生污染。

6.家用電器、電動工具與電氣照明

這是一批種類繁多、騷擾源特性復雜的一大類裝置或設備。按其產生電磁騷擾的原因，大致可以將這類設備劃分如下：

(1)由于頻繁開關動作而產生的所謂“喀嚦聲”騷擾。這是一類在時域上有明確定義的電磁噪聲。這一類設備有電冰箱、洗衣機等。

(2)帶有換向器的電動機旋轉時，由電刷與換向器間的火花形成的電磁騷擾源設備，如電鉆、電動剃須刀等。

(3)可能引起低壓配電網各項指標下降的騷擾源，如空調機、感性負載等。

(4)各種氣體放電燈,如熒光燈等。

7.內燃機點火系統(tǒng)

發(fā)動機點火系統(tǒng)是最強的寬帶干擾源之一。產生干擾最主要的原因是電流的突變和電弧現(xiàn)象。點火時將產生波形前沿陡峭的火花電流脈沖群和電弧，火花電流峰值可達幾千安培，并且具有振蕩性質，振蕩頻率為20kHz～1MHz，其頻譜包括基波及其諧波。點火騷擾的干擾場對環(huán)境影響很大。

8.電牽引系統(tǒng)

電牽引系統(tǒng)包括電氣化鐵路、輕軌鐵道、城市有軌與無軌電車等，它們的共同特點是從線路上獲取電流，而不是自身攜帶電源。它們的導電弓裝置因跳動、抖動而產生周期性的隨機脈沖騷擾，脈沖電流一方面沿導線進入電網形成傳導干擾，另一方面向空間發(fā)射電磁波。

9.核電磁脈沖（NEMP）

核爆炸時會產生極強的電磁脈沖，其強度可達105V/m以上，分布的范圍極廣。高空核爆炸的影響半徑可達數(shù)千千米。核電磁脈沖對武器、航天飛行器、艦船、地面無線電指揮系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、電力電子設備等都會造成嚴重的干擾和破壞。

上面簡單介紹了一些常見電磁騷擾源的基本性質及其危害。電磁騷擾源的詳細性質、騷擾方式等需要在實際研究中繼續(xù)深入了解。 2.6電磁騷擾的性質

1.頻譜寬度

電磁騷擾按其頻譜寬度可以分為窄帶騷擾和寬帶騷擾。騷擾的基本頻譜能量處于所用電磁干擾測量儀的通頻帶以內，則稱之為窄帶騷擾；騷擾具有足夠寬的頻譜能量分布，以致所用的電磁干擾測量儀在正負兩個脈沖帶寬內調諧時，其輸出響應變化不大于3dB，則稱之為寬帶騷擾。所謂騷擾帶寬的“窄”和“寬”,是相對于所用電磁干擾測量儀的帶寬而言的。因此，窄帶騷擾的測量與測量儀本身的帶寬無關，若電磁干擾測量儀調諧正確，可以認為在其一個調諧位置