1.2 各种各样的“干扰”
使用吹风机时收音机会出现“啪啦,啪啦”的噪声,原因是吹风机的电机产生的微弱(低强度高频的)电压/电流变化通过电源线传递进入收音机,以噪声的形式表现出来。这种由一个设备中产生的电压/电流通过电源线、信号线传导并影响其他设备时,将这个电压/电流的变化称为“传导干扰”。“对付”这种干扰通常采用给干扰源及被干扰设备的电源线等安装滤波器,阻止传导干扰的传输。当信号线上出现噪声时,可将信号线改为光纤,这样也能隔断传输途径。
在使用手机时,旁边的电视机CRT图像会出现抖动,扬声器中也会发出“嘟嘟嘟”的噪声,这是因为手机工作时的信号通过空间以电磁场的形式传输到电视机内部。当汽车从附近道路经过时,电视会出现雪花状干扰,这是因为汽车点火装置的脉冲电流产生了电磁波,传到空间再传到附近的电视天线、电路上,产生了干扰电压/电流。像这种通过空间传播,并且对其他设备电路产生无用电压/电流,造成危害的干扰称为“辐射干扰”。辐射现象的产生必然有天线与源存在。像这种传播途径是空间的干扰,可以通过屏蔽的手段来解决。
通过上述内容不难看出,电磁干扰的根源其实就是电压/电流产生不必要的变化。这种变化通过电缆(电源线或信号线)直接传递给其他设备,造成危害,称为“传导干扰”。另外,由于电压/电流变化而产生的电磁波通过空间传播到其他设备中,在其导线或电路上产生不必要的电压/电流,并造成危害的干扰称为“辐射干扰”。在实际中干扰类型的区分并不是这样简单。
某些数字视听设备(例如液晶电视等)的干扰源,虽然是在设备内部电路上流动的数字信号的电压/电流,但这些干扰以传导干扰的方式通过电源线或信号线泄漏,直接传递给其他设备。同时这些导线产生的电磁波以辐射干扰的形式危及附近的设备。而且数字视听设备本身内部电路也产生电磁波,以辐射的形式危及其他设备。
辐射干扰现象的产生和天线是紧密相连的,根据天线理论,如果导线的长度与波长相等,就容易产生电磁波。例如,数米长的电源线就会产生30~300MHz频带的辐射发射。比此频率低的频段,因波长较长,当电源线中流过同样的电流时,不会辐射很强的电磁波。所以在30MHz以下的低频段主要是传导干扰。辐射干扰是比传导干扰还要严重的问题,因为在30~300MHz宽带内电源线泄漏的干扰可以转变成电磁波发射到空间。在比此更高的频率上,比电源线尺寸更小的设备内部电路会产生辐射干扰,对其他设备造成危害。
综合起来就是当设备和导线的长度比波长短时,主要问题是传导干扰,当它们的尺寸比波长长时,主要问题是辐射干扰。图1-1所示为各种电子干扰的现象。
图1-1 各种电子干扰
环境中还存在着一些短暂的高能量脉冲干扰,这些干扰对电子设备的危害很大,这种干扰一般称为瞬态干扰。瞬态干扰既可以通过电缆(包括电源线和信号线)进入设备,也可以以宽带辐射干扰的形式对设备造成影响。例如,汽车点火装置和直流电动机电刷产生的电火花对收音机的干扰。在现实环境中,雷电、静电放电、电力线上的负载通断(特别是感性负载)、核电磁脉冲等都是产生瞬态干扰的原因。可见瞬态干扰是指时间很短但幅度较大的电磁干扰。设备需要通过测试验证的瞬态干扰抗扰度有三种:各类电快速瞬变脉冲(EFT)、各类浪涌(SURGE)、静电放电(ESD)。图1-2所示为常见干扰源。
图1-2 常见干扰源