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浅谈通信网线电磁兼容EMC的三要素及提高EMC性能措施
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日期:2019-10-29 10:26:46来源:物联中国 作者: 收藏

首先,要了解电磁兼容,我们得先了解下一个概念,电磁干扰。

所谓电磁干扰是指任何能使设备或系统性能降级的电磁现象。而所谓电磁敏感性是指因电磁干扰而引起的设备或系统的性能下降。

为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。

下面我们来了解下什么是电磁兼容EMC?

电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。

EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。

我们倡导坚持EMC规律,趁早考虑和解决EMC问题-进行EMC设计。下面我们认识以下EMC领域的三个要素:

EMC问题三要素:

系统要发生电磁兼容性问题,必须存在三个因素,即电磁骚扰源、耦合途径、敏感设备。所以,在遇到电磁兼容问题时,要从这三个因素入手,对症下药,消除其中某一个因素,就能解决电磁兼容问题。

1.电磁骚扰源

任何形式的自然或电能装置所发射的电磁能量,能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害,或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害,导致性能降级或失效,即称为电磁骚扰源。一般说来电磁干扰源分为两大类:自然干扰源与和人为干扰源。

(一)自然干扰源

主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。他们既是地球电磁环境的基本要素组成部分,同时又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源。自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰,也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。

(二)人为干扰源

是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰,其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置,如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备,称为有意发射干扰源。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射,如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。因此这部分又成为无意发射干扰源。

2.耦合途径

即传输骚扰的通路或媒介。电磁干扰传播途径一般也分为两种:即传导耦合方式和辐射耦合方式。

任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径(或传输通道)。通常认为电磁干扰传输有两种方式:一种是传导传输方式;另一种是辐射传输方式。因此从被干扰的敏感器来看,干扰耦合可分为传导耦合和辐射耦合两大类。

(一)传导耦合

传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接,干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器,发生干扰现象。这个传输电路可包括导线,设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件等。

(二)辐射耦合

辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播,干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种:1.甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受,称为天线对天线耦合;2.空间电磁场经导线感应而耦合,称为场对线的耦合;3.两根平行导线之间的高频信号感应,称为线对线的感应耦合。

在实际工程中,两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合。正因为多种途径的耦合同时存在,反复交叉耦合,共同产生干扰,才使电磁干扰变得难以控制。

3.敏感设备

敏感设备(Victim),是指当受到电磁骚扰源所发出的电磁能量的作用时,会受到伤害的人或其它生物,以及会发生电磁危害,导致性能降级或失效的器件、设备、分系统或系统。许多器件、设备、分系统或系统既是电磁骚扰源又是敏感设备。敏感设备是对干扰对象总称,它可以是一个很小的元件或一个电路板组件,也可以是一个单独的用电设备甚至可以是一个大型系统。


提高电磁兼容性的措施

抑制电磁污染的首要措施是找出污染源;其次是判断污染侵入的路途,主要有传导和辐射两种方式,工作重点是确定干扰量。解决电磁兼容问题应从产品的开发阶段开始,并贯穿于整个产品或系统的开发、生产全过程。

电磁兼容设计的关键技术是对电磁干扰源的研究,从电磁干扰源处控制其电磁发射是治本的方法。控制干扰源的发射,除了从电磁干扰源产生的机理着手降低其产生电磁噪声的电平外,还需广泛地应用屏蔽(包括隔离)、滤波和接地技术。

网线在保证电磁兼容性方面,一般主要采用屏蔽的方式。屏蔽主要运用各种导电材料,制造成各种壳体并与大地连接,以切断通过空间的静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径,隔离主要运用继电器、隔离变压器或光电隔离器等器件来切断电磁噪声以传导形式的传播途径,其特点是将两部分电路的地线系统分隔开来,切断通过阻抗进行耦合的可能。

网线一般使用完善的屏蔽体(多以铝箔屏蔽为主)防止外部辐射进入本系统,也可防止本系统的干扰能量向外辐射。网线的铝箔屏蔽体应保持完整性,对必不可少的铝箔搭边处等须妥善处理,还要有可靠的地线接地。

目前,国内还是主要以超五类、六类UTP非屏蔽结构为主,屏蔽线使用场景相对非屏蔽线还是要少很多,屏蔽线主要在机场、数据中心、银行、行政机关、军事领域、复杂工业环境等电磁干扰较大的环境使用。屏蔽线主要以CAT6A、CAT7、CAT7A、CAT8类为主,有U/FTP、F/UTP单屏蔽结构,还有S/FTP、F/FTP等双屏蔽结构。国内在屏蔽线领域比较具有代表性当属嘉兴海棠电子,嘉兴海棠电子是一家早年以出口欧美市场为主,得益于此嘉兴海棠电子对屏蔽网线造诣颇深,嘉兴海棠电子囊括了CAT5E、CAT6、CAT6A、CAT7、CAT7A、CAT8类全系列屏蔽网线,品种十分齐全。


出处:物联中国作者:Semiconductor Engineering(责任编辑:zy)
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