電磁干擾對無線電設備的影響及防范措施

于惠海

（中國人民解放軍91604部隊，山東 龍口 265700）

在現代社會當中，隨著不同電子裝置的廣泛使用，各種形式的電磁干擾（EMI）對無線電設備的影響日益嚴重，有時候直接影響系統的信號質量，降低信號的信噪比。無線電信號在傳輸過程中，需要一定的信號噪聲比，簡稱信噪比。電磁干擾越大，將越會影響無線電信號的質量，從而使信噪比下降，導致無線電設備的有效性能和技術指標下降，進而也會使無線電通信距離變短。如人們在收看電視時，由于電磁干擾的影響，使電視屏幕圖像產生抖動、扭曲、變形和出現雪花狀；人們在收聽廣播時，因電磁干擾的影響，使收音機發出嘰嘰聲，無法正常收聽。

另外，無線電設備控制系統受到電磁干擾時，可能會出現失控或誤控動作，使控制系統的可靠性和有效性降低，并危及安全。因此，如何提高系統的抗干擾能力和加強無線電設備在實際應用中對電磁干擾的防范措施則顯得尤為重要。

1 基本概念

1.1 噪聲

為電路中除所需要信號外的其他任何電氣信號或能量。但是有一點我們要認識到：電路的非線性所造成的失真，這是電路的設計問題，而不是真正的噪聲問題。不過它耦合到其他電路長，則可能被認為是該電路的噪聲。

1.2 噪聲的一般分類

一是內部噪聲，這是因元器件本身不規則變化或因為工作時間過長而產生的熱噪聲所致；二是人為噪聲，如電動機、無線電發射機等人為因素所產生的噪聲；三是自然界的天然噪聲，如打雷閃電、太陽黑子爆炸等。

1.3 電磁干擾

為噪聲所導致的異常影響，并造成不必要的結果則稱為電磁干擾。通常電磁干擾無法完全被去除，僅能將它減弱，使其無法產生干擾。

2 電磁干擾途徑

電磁干擾必須同時具備三個因素：即干擾產生源、干擾傳導途徑和受到電磁干擾的感受體，圖1為簡化的電磁干擾傳播路徑示意圖。

圖1 構成噪聲問題的三個因素

2.1 干擾源

在實際設備工作中，我們常見的干擾源大體有三種，第一種是在電子設備及控制系統外部產生的干擾源，如雷電、無線電雷達發射或接收天線所輻射的電磁能量、廣播電視系統、導航系統、正弦波信號源和電磁脈沖等產生的干擾源；第二種是電子設備及控制系統內部產生的干擾源，如由于電壓電流突變、配線阻抗、振蕩電路互聯、元件或電路的耦合等產生的干擾源；第三種是電纜或傳導線相互間的串擾。

2.2 干擾傳導路徑

電磁噪聲從干擾源傳輸到被干擾的感受體有兩種基本途徑；輻射干擾和傳導干擾。輻射干擾時指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網絡的過程。傳導干擾是指干擾源通過傳導線把信號耦合（干擾）到另一個電網絡的過程。

通過上述三種干擾源在輻射干擾的傳導路徑中將會產生9種不同組合，即天線對天線、天線對機殼、天線對傳導線、機殼對天線、機殼對機殼、機殼對傳導線、傳導線對天線、傳導線對機殼、傳導線對傳導線，這9種電磁干擾途徑所產生的影響并不完全相同，其中只有三種途徑所產生的干擾比較嚴重。一是如果設備含天線，且處理信號是以載波形式輸送，則天線對天線的輻射路徑為主要干擾途徑。二是若干擾源含天線設備，而被干擾端或接受端并沒有天線設備，則主要干擾途徑為天線對傳導線。三是若設備間的位置相當靠近，且導線間的間隔很小，則主要干擾路徑為傳導線對傳導線。

另外，傳導干擾也有可能是引起干擾的主要途徑。大體上可以分為兩類：一類是干擾源直接經實際導線干擾附近電子設備，這一類電磁干擾經常借電力供應傳輸干擾其他的儀器設備，如開關式電源供應器的高頻噪聲或電力線上的浪涌都常經電力線干擾其他的電子設備。另一類是電路或網絡間的共用阻抗或許多儀器設備的接地位置不在同一點，也會產生電磁干擾。儀器越多，安裝位置越復雜，則電磁干擾越趨于嚴重。

2.3 感受體

感受體是指電磁干擾危害的對象。有了干擾，還必須要有干擾感受體（即被干擾的對象），才能造成干擾源的危害。如果沒有感受體，也就不存在所謂的干擾影響、干擾危害。

因此，我們在分析電磁噪聲對設備造成的干擾問題時，要首先針對上面所談到的三個因素：了解電磁干擾源是什么，傳導途徑有哪些，而哪些能算是電磁干擾的感受體。然后才能將電磁干擾問題進行分段解決：

（1）盡量把電磁干擾抑制在干擾源附近。

（2）降低感受體對電磁干擾的反應。

（3）減少傳導路徑對電磁的傳輸量。

3 電磁干擾的防范措施

無線電設備及控制系統在進行電磁兼容性設計時，需要研究分析設備可能產生干擾的部位，可能傳輸干擾的途徑和可能接受干擾的敏感元件，并有針對性地采取抑制電磁干擾的方法。

經研究分析抗電磁干擾的防范措施主要有三種方式，即濾波、屏蔽、接地。

3.1 濾波

濾波可以抑制電磁的傳導干擾。敏感電子設備通過電源線、電話線、控制線和信號線等線路傳導電磁干擾信號。對于傳導干擾常采用低通濾波器濾波，可以得到有效的抑制。但在進行電磁兼容設計時，必須考慮濾波的特性，如頻率特性、阻抗特性、額定電壓及電壓損耗、額定電流、漏電電流、絕緣電阻、溫度、可靠性和外觀尺寸等。

通常采用無源集中參數元件濾波器和同軸吸收濾波器作低通濾波器。無源集中參數元件濾波器則采用電感線圈和電容組成電容式、電感式、T型、L型、C型濾波器，它可以有效地抑制低頻、中頻電磁干擾，其抑制的頻率可達300MHZ。同軸吸收濾波器作低通濾波器則在電源進出線所穿的鋼管中填充吸收介質，如鐵氧體材料，或在電源線上穿上磁鐵、磁管等損耗型鐵氧體，把瞬變能量轉換成熱能量消耗掉，從而達到抑制干擾的作用。

3.2 屏蔽

屏蔽是用來減少電磁場向外或向內穿透的措施，一般常用于隔離和衰減輻射干擾。屏蔽按其原理分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽三種。靜電屏蔽的作用是消除兩個電路之間由于分布電容耦合產生的電磁干擾，屏蔽體采用低電阻的金屬材料制成，屏蔽體必須接地；電磁屏蔽的作用是防止高頻電磁場的干擾，屏蔽體采用低電阻的金屬材料制成，利用屏蔽金屬對電磁場產生吸收和反射以達到屏蔽的目的；磁屏蔽的作用是防止低頻磁場的干擾，屏蔽體采用高導磁、高飽和的磁性材料來吸收或損耗電磁場以達到屏蔽的目的。

電磁干擾的影響與距離關系非常密切，距干擾源越近，干擾場強越大，影響越大。在無線電設備中，電子元件的布置常受體積限制，常采用低電阻金屬材料或磁性材料制成封閉體，把防護間距不夠的元件或部位隔離起來，以減少或防止靜電或電磁的干擾。

3.3 接地

在無線電設備或裝置中，接地是為了使設備或裝置本身產生的干擾電流經接地線導入大地，一般常用于對傳導干擾的抑制。理想的接地是一個零電位、零阻抗的物理實體，作為各有關電路中所有信號電平的參考點，任何不需要的電流通過它都不產生電壓降。這種理想的接地實體實際上是近似的。

4 結束語

對于不同無線電設備，對其電磁兼容性要求有相應的標準，在進行設計的時候，對不同的干擾源，應采用相應的干擾抑制措施，使無線電設備本身的性能在其電磁環境下中能正常工作，同時對周圍的事物又不造成電磁干擾。

［1］王定華.電磁兼容性原理與設計[M].電子科技大學出版社.

［2］林國榮.電磁干擾及控制[M].電子工業出版社.