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外界電磁場對通信設備的干擾
外界電磁場對通信設備的干擾
摘要：隨著科學技術和經濟水平的飛速發展，電子設備出現在人們生產和生活中的方方面面。
然而，因電子設備的正常運轉而產生的電磁能量對有線通信設備產生干擾是一個十分普遍的現象，這使我們的生產和生活產生極大的困擾。
外接電磁場是一個無線空間，在這個環境下，涉及到的參量太多且復雜，因此很難定量預測外界電磁場對有線通信設備的干擾程度。
關鍵詞：外界電磁干擾 通信設備 電話機
1 引言
從20世紀末以來，人們對外界電磁場的認識大幅度提高。
因此，恐怖主義、違法犯罪分子利用人為蓄意電磁干擾(IEMI)在軍事領域發動戰爭，威脅世界和平，這一現象已受到了科學界的高度認識。
1999年2月的在蘇黎世舉行的電磁兼容(EMC)會議上，科學家們進一步認識到了IEMI的危害。
此外，國際無線電聯盟一直在加深對IEMI產生機理及危害的了解，以及研究采取各項措施來對抗IEMI對有線通信設備的干擾。
2 電磁場及其干擾情況概述
變化的磁場產生電場，反之，變化的電場也能產生磁場。
由此可見，磁生電，電生磁就形成了電磁場。
所以說電磁場是相互依存并非相互獨立的電場和磁場的統一體。
電磁波是電磁場以光速向周圍空間傳播的電磁能量。
非勻速運動的帶電粒子，強弱持續變化的電流均可以形成電磁場。
麥克斯韋方程組詮釋了電磁場的特征，性質及其運動規律。
作為電磁作用的媒質，具有動量和能量的電磁場是物質存在的一種形式。
電磁場由近及遠的傳播繼而形成了電磁波。
時變電磁場是隨時間變化的電磁場，出現一些由于時變而產生的效應。
這些效應在電工領域有重要的應用，繼而推動了電工技術的發展。
人們最早發現的電磁現象就是電磁干擾。
一些電氣電子容易被另外的電氣電子設備正常工作時所產生的電磁波形成電磁干擾，繼而引發故障或是影響信號的傳輸。
電磁干擾有傳導干擾和輻射干擾兩種。
傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡上。
輻射干擾是指干擾源通過空間把其他信號耦合(干擾)到另一個電網路。
在高速PCB及系統設計中，高頻信號線，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，能發射電磁波影響其他系統或本系統類其他子系統的正常工作。
電磁干擾傳播途徑一般也分為兩種，即是傳導方式和輻射方式。
第一種方式是通過干擾源與敏感器之間完整的電路連接，干擾現象就產生于這個連接電路的傳遞。
這個作為連接電路的傳輸路線可以是導線，導電器件，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。
第二種方式是通過介質以電磁波的形式向外傳輸，干擾能量按電磁場的規律向周圍空間發散。
在實際工程中，兩個設備之間發生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。
正因為是多種途徑的耦合同時存在，反復交叉耦合，共同產生干擾，才是電磁干擾變得難以控制。
電磁干擾對人類社會的危害體現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線電通信。
一部50W的短波電臺在五十年代的通信距離可達1000Km，然而到了八九十年代，一部250W的短波電臺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重很多。
21世紀以來，物質文明發展得很快，日異月新的科技進步帶來的電磁干擾已經侵襲在世界的各個角落，就如大氣污染一樣籠罩著寶貴的無線電頻譜資源。
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，飛機起降會使下面居民的電視圖像抖動，電子防盜報警系統開關電源是會使附近閑置在家的人無法收聽到收音機，病房內使用手機會使電子心臟起搏器誤作。
3 外屆電磁場對有線通信設備的干擾情況
電磁干擾對電子裝置的危害也不容忽視。
其在話音系統，圖像顯示系統，數字系統，控制系統的危害尤為突出。
電磁干擾不僅對無線通信造成干擾，更使得有線電話受到干擾后使信號發生嚴重失真，甚至可嚴重到完全被電磁干擾淹沒，進而使語音質量下降。
大量的實驗結果表明，電磁干擾越強，信噪比越小，語音清晰度越差。
圖像顯示系統，如雷達顯示器，傳真，電視等也會因為電磁干擾而變得不清晰而且出現差錯。
就算是輕微的干擾也會使圖像質量下降。
要是嚴重干擾的話，根本看不清圖像。
對信息的正確性要求頗高的數字系統來說，電磁干擾會增大系統的誤碼率，信息的可靠性降低，嚴重時信息的丟失都是很有可能發生的事。
自動控制系統在受到電磁干擾時，可能出現的失控，誤控以及誤動作會大大降低控制系統的可靠性和有效性，甚至會危及安全。
此外，控制系統中的靈敏電機，電器，如微型電機，繼電器等也如靈敏電子裝置一般對電磁干擾很是敏感而成為其接收器。
電磁干擾降低系統或是設備的技術性能指標也是一個極為普遍的現象。
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和收音機了。
但是電磁干擾是及時效應，當干擾源一旦不存在，其干擾癥狀立即消失。
此類現象叫做“電磁兼容性故障”。
前面提到的手機產生的電磁干擾造成心臟起搏器誤作，強電磁干擾使無線電接收機前置電路無法正常工作，以及核電站因為移動電話的電磁輻射而誤關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給國防，交通運輸，醫療，工業生產造成極大地負擔并且累及生命財產安全。
4 應對外界電磁場對有線通信設備干擾的措施
隨著電子技術的高速發展，通信設備的抗干擾技術，無論是硬件還是軟件，都在不斷的進步和發展。
對于無線電抗干擾的問題，最需要克服的就是鄰近波道干擾，即是說盡量隔離開兩部異頻工作而相差一個波道的電臺，這樣的就不會影響周圍通信設備的正常通信。
在硬件抗干擾方面也可以采用多種措施來抗干擾。
其一是加抗干擾電源，這是因為不管是通信設備，自控設備還是計算機設備的電源都會產生強大的線路干擾。
所以，一個有效的措施是在無線電接收機的輸入端加電源濾波器，或是對電源進行變壓器隔離加屏蔽層，這樣可以防范干擾從電源處進入。
其二是采用過壓過流保護電路。
在通信設備的正常工作中，此電路可以有效防止由于設備的過壓過流導致系統溫度升高，從而造成系統頻率偏移，不穩定甚至損壞設備，這樣可以有效地確保系統的安全。
其三是高溫散熱，高溫狀態下的電路元件工作在非線性狀態，損傷設備。
因此，在通信設備里加上散熱片就能有效制止高溫對設備的影響。
其四是設計光電隔離電路在通信設備中。
出于對整個電路穩定性的考慮，現代的通信設備大多采用了光電隔離的方式來解決設備中因為采用了單片機控制方式帶來的干擾。
討論完硬件層面的抗干擾技術，我們也能從軟件層面大致使用一下幾種抗干擾技術：設置看門狗，可使CPU現場的重要參數得到保護。
CPU的防干擾措施，一般在設計程序時，一小小時延的方式來防止接收信號時出現的嚴重邏輯錯誤。
另外，在設計程序軟件時，可以連續寫幾個NOP語句來控制干擾對單片機的影響。
5 結束語
綜上所述，消除外界電磁場對通信設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問題，又要處理好軟件抗干擾的問題。
所以，為了保證好質量的通信以及對通信設備的保護，我們應該從實踐中不斷總結經驗，研究出更多抗干擾的措施并應用于實際生活中，使我們的通信更加順暢。
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