电磁兼容技术的发展与特性

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  电磁兼容(Electromagnetic Compatibility，EMC)是从过去的“电磁干扰”发展起来的，这项研究可上溯到19世纪。20世纪40年代为了解决飞机通信系统受到电磁干扰造成飞机事故的问题，科学家和技术专家们开始较为系统地进行电磁兼容技术的研究。
美国自1945年开始，颁布了一系列电磁兼容方面的军用标准和设计规范，并不断地加以充实和完善，使得电磁兼容技术步入一个划时期的阶段。
自20世纪60年代以来，现代科学技术向高频、高速、高灵敏度、高集成化、高可靠性、高安装密度方向发展，尤其是信息网络和高速计算机技术已经越来越多地成为人类社会生产和生活的主导技术，这都使得EMC获得了空前跃进的大好时机。
电磁兼容是以电磁场理论为基础，包括信息、电工、电子、通信、材料、结构等学科的边缘科学；也是一门研究在有限的空间、时间和频率资源条件下，各种电工、电子设备或系统在同一电磁环境中可以相互兼容，而不致引起其性能降低的应用科学技术。
电磁干扰的范围是相当大的，从探测不到的微弱干扰到高强度干扰，大体可分作三级：
(1)轻微干扰电动剃须刀或食物搅拌机对收音机或电视机产生的干扰就属于此类；
(2)灾难性干扰雷达辐射的电波可能引爆航空母舰上的武器弹药，来自指挥塔上的无线电信息受到干扰会造成机毁人亡的惨剧；
(3)中等强度干扰大多数电磁干扰一般都介于上述两者之间，属于中等强度干扰。闪电对测控设备或工业过程控制形成的干扰，静电放电对点钞机或银行终端形成的干扰，便携式发射机辐射对计算机形成的干扰。
有资料显示，干扰引起的计算机事故占计算机总事故的90%左右。因为近年来有十几例计算机被雷击而被破坏的例子。同时计算机作为高速运行的电子设备，又不可避免地向外辐射电磁干扰，对环境中的人体、设备产生干扰成损伤。正因为如此研究计算机与电磁环境的兼容性是电磁兼容领域里的重要内容。
随着计算机应用的日益普及，使计算机的电磁兼容问题尤为突出。加上高速化、高灵敏化、高集成化带来宽带噪声，使原可忽略的弱小噪声不可忽略，内部耦合干扰的剧增使电磁环境更加复杂，电磁干扰更为恶化。
1999年5月，中国赛宝（总部）实验室受广东省技术监督局委托，对国内外20个品牌的微型计算机进行了监督抽查，在检验的20种计算机中，有8种合格，12种计算机电磁干扰测试不合格，合格率为40%。上次计算机监督抽查在1998年7月进行，监督抽查电磁干扰测试合格率为45.5%。
由此可见，计算机的电磁兼容问题的深层次研究，刻不容缓。
世界各国都在研究和探索计算机电磁兼容的特殊性因为计算机作为一个相当复杂的电子系统，是一个含有多种元器件和许多子系统的数字系统，外来电磁辐射，内部元件之间、子系统之间、各传输通道间的相互干扰对计算机及其数据信息所产生的干扰与破坏，严重地威胁着计算机工作的可靠性、稳定性和安全性。计算机以高速运行及传送数字逻辑信号为2大特征，因而在电磁兼容问题的研究中与其他电子设备相比，具有不少特殊的属性。例如脉冲干扰是计算机电磁兼容研究的重点课题。因为计算机是以识别二进制码为基础，其组成以数字电路为主，数字电路传送的是脉冲信号，当然也对脉冲干扰显得敏感。以开关模式工作的开关及开关电源变化频率高达几十万赫兹，容易在计算机内部外部产生脉冲干扰。
再如，“计算机病毒”是计算机特有的另一种干扰。他是一种预先估计不到的干扰程序或干扰指令，其特点是具有隐蔽性（进入数据文件）、潜伏性（可高达几年）、可自我复制性（占有很大的存储单元）、可激发性、可传染性、多品种、无法理解及巨大的危害性。
2计算机电磁兼容的热点问题
(1) 国际上一致认为光纤电路抗电磁脉冲是最理想的途径。众所周知，光束传输信号和处理信号是利用了现代光技术所具有的高密度传送信息和不受电磁感应噪声影响的2大特性。导体上感应的以电压或电流形式出现的脉冲都不能通过光纤进行传输，光信号的频率与电磁脉冲的频率又相差甚远，互相不会发生干扰。发达国家的科学家、技术专家把提高计算机容量和速度寄希望于光计算机，其速度将是超级电子计算机的1 000倍以上，光存储器每平方毫米上可存储100万位1或0的信息，是超大规模集成电路无法相比的。可以肯定光计算机的研究必将使计算机的电磁兼容性提高到一个前所未有的新阶段。
(2) 技术专家们注意到集成电路的封装材料中含有微量的天然放射性同位素钍和铀，他们的原子裂变将产生α射线，致使计算机存储器误动作。因此要从集成电路的制造技术、制造工艺、制造材料诸多方面考虑电磁兼容的设计问题。在MOS、A/D等芯片及印制电路板的接头上做静电涂覆，在计算机抗静电干扰措施中取得显著效果。
(3) 软件抑制噪声、软件抗击干扰愈来愈被人们普遍关注。软件抗干扰技术是当系统受干扰后使系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪求真的一种方法，例如利用软件手段检查并纠正错误，是抑制进入系统后的干扰的危害和切断干扰的强有力手段。在软件设计中，利用冗余技术、容错技术、标志技术、数字滤波技术都是行之有效的抗干扰方法。
(4) 对于由数字电路组成的信息处理设备，例如计算机，由于辐射频谱及谐波非常丰富，因而很容易被窃取和解译，其信息泄漏问题更为突出和严重。以计算机视频显示器为例，其中各种印刷电路板、各元器件间的电源、信号接口与连线、数据线、接地线、驱动电路等都可以产生程度不同的电磁辐射。在这些辐射频谱中，所包含的信息包括数据信息、视频信息，从理论上讲都可以接收和解译。因此利用信息设备的电磁发射获取信息情报更为及时、准确、广泛、连续，而且安全、可靠、隐蔽。