（接上期）
1.5 电磁环境与电磁骚扰源
在进行电磁兼容设计之前，必须分析预期的电磁环境，确定电磁环境电平；并从分析电磁骚扰源、耦合途径和设备着手，做好电磁兼容设计的前期工作。
1.5.1 电磁环境
电磁环境是提出和确定设备或系统电磁兼容性指标要求，实施电磁兼容的前提。只有首先明确和依据预期的电磁环境，确定和遵循正确的设计、研制、试验、生产、安装、使用和维修的要求和步骤，并在整个寿命期内采取充分的管理保障措施，才能最佳地达到所希望的水平。
电磁环境由各种电磁骚扰源产生。因此，电磁环境即设备、分系统或系统在执行规定任务时，可能遇到的各种电磁骚扰源的数量、种类、分布以及在不同频率范围内功率或场强随时间的分布等有关电磁作用状态的总和。此外，在分析电磁环境的时候还应考虑骚扰脉冲的重复频率、脉冲宽度、频谱覆盖范围、骚扰源天线主瓣和副瓣以及极化等因素。
电磁环境的有害影响主要表现为：
① 接收机等敏感设备性能降级；
② 机电设备、电子线路、元器件等误动作；
③ 烧毁或击穿元器件；
④ 电爆装置、易燃材料等意外触发或点燃等。
电磁环境产生有害影响的基本途径是：预期和非预期发射通过敏感设备的接收通道，如天线、传输线等进入系统，以及对非预期能量的响应或由于非预期响应而进入系统。消除这种有害影响的方法主要是设备或系统的EMC设计以及频谱管理等组织措施和技术措施。
电磁环境分析主要是分析骚扰源、骚扰特性和类型、综合电磁环境的电平危害等级、区分导致性能降级的环境电平和造成永久性损坏的电平，特别是估计最恶劣的环境电平。
1.5.2 电磁骚扰的特性
电磁骚扰的特性可以由以下参数描述：
(1) 规定带宽条件下的发射电平
长期以来，一直延用宽带或窄带发射的概念，也就是将大于参考带宽的骚扰或信号认为是宽带的，而将小于参考带宽的骚扰或信号认为是窄带的。这里，参考带宽即测量仪器的带宽或分辨率带宽。但由于人们对这个概念的理解很不一致，因而出现操作不一致的现象。为了避免因此而引发的问题，逐渐倾向于取消宽带和窄带的概念，而规定固定带宽，并将所有频域极限值用正弦波等效均方根值(RMS)表示，对所有发射极限值进行鉴定。因此，规定带宽条件下的发射电平就成为电磁骚扰的重要特性。
(2) 频谱宽度
按照电磁骚扰能量的频率分布特性，可以确定其频谱宽度。连续波骚扰中，交流声骚扰的频谱宽度最窄，而脉冲骚扰中，单位脉冲函数的频谱宽度最宽。
(3) 波形
电磁骚扰有各种不同的波形。波形是决定电磁骚扰频谱宽度的一个重要因素。以脉冲波形为例，由于脉冲频谱中的低频含量主要取决于脉冲的面积，而高频含量与脉冲前后沿的陡度有关，前后沿越陡，所占频谱宽度就越宽。因此，从减小骚扰的角度考虑，脉冲前后沿应尽可能缓慢。
(4) 出现率
电磁骚扰场强或功率随时间的分布与电磁骚扰的出现率有关，按电磁骚扰的出现率可氛围周期性骚扰、非周期性骚扰和随机骚扰三种类型。周期性骚扰是指在确定的时间间隔内能重复出现的骚扰；非周期性骚扰虽然不能在确定的周期内重复出现，但其出现时间是确定的，而且是可以预测的；随机性骚扰则以不能按预测的方式出现和变化，它一般采用概率论的统计方法进行描述。周期性骚扰和非周期性骚扰一般都是功能性的，即为了用于某种特定的目的而产生的骚扰，如电源产生的交流声骚扰，指令脉冲产生的骚扰等；随机骚扰可能是一种冲击噪声，如内燃机点火系统、马达电刷产生的电火花等，也可能是热噪声或热噪声与冲击噪声的组合。
(5) 骚扰的极化特性
极化特性指在空间给定点上，骚扰场强矢量的方向随时间变化的特性，取决于天线的极化特性。当骚扰源天线和敏感设备天线极化特性相同时，辐射骚扰在设备输入端产生的感应电压最强。
(6) 辐射骚扰的方向特性
骚扰源朝空间各个方向辐射电磁骚扰，或敏感设备接收来自各个方向的电磁骚扰的能力是不同的，描述这种辐射能力或接收能力的参数称为方向特性。
(7) 天线有效面积
这是表征敏感设备接收骚扰场强能力的参数，显然，天线有效面积越大，敏感设备接收电磁骚扰的能力也越强。
1.5.3 电磁骚扰的分类
前已指出，任何可能引起装置、设备或系统性能降低，或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象，均称之为电磁骚扰。
按电磁骚扰的来源分类，可分为自然骚扰和人为骚扰两类。自然骚扰以其发生源不可控制为特点，例如电子噪声、天电噪声、地球外噪声、沉积静电等。人为骚扰以其发生源可知并且可控为特点，例如各种发射机产生的杂散辐射等无线电骚扰，工业、科学、医疗设备产生的无线电骚扰等。
按电磁骚扰的性质分类，可分为脉冲骚扰和平滑骚扰两类。当电磁骚扰通过谐振回路时，在回路中将产生衰减振荡，如果其峰值比平均值大三至四倍以上，而且衰减振荡在下一个骚扰脉冲到来之前早已消失，因此互不交迭，具有这种特征的电磁骚扰称为脉冲骚扰。当电磁骚扰通过谐振回路时所产生的衰减振荡尚未消失，下一个骚扰脉冲已经到来，各骚扰脉冲几乎交迭在一起，例如随机骚扰，则称为平滑骚扰。
按电磁骚扰的作用时间分类，可分为连续骚扰、间歇骚扰和瞬变骚扰。连续骚扰是长期起作用的电磁骚扰；间歇骚扰是短期起作用的电磁骚扰；瞬变骚扰为作用时间很短，而且为非周期性的电磁骚扰。
按电磁骚扰源的功能性和非功能性可分为功能性骚扰和非功能性骚扰。前者是指某系统正常工作的同时，又直接构成对其它系统的骚扰，如无线电台、工业、科学、医疗设备等产生的骚扰；后者指某系统正常工作时的“副产品”，如大功率开关、继电器等产生的骚扰。
按电磁骚扰传播的途径可以分为辐射骚扰和传导骚扰，或两者的组合。
电磁骚扰还可以按其它方式分类，这里不再一一叙述。
1.5.4 自然骚扰源
自然骚扰源根据其不同的起因和物理性质可分为电子噪声、天电噪声、地球外噪声以及沉积静电等其它自然噪声共四类。它们所产生的电磁骚扰，其统计特性变化很大，有时呈频谱平坦的高斯分布，有时又呈现偶尔发生的脉冲骚扰。这类骚扰是一种客观存在，只有掌握其分布及变化规律，才能提供电磁环境电平。
(1) 电子噪声源
电子噪声主要来自设备内部的元器件，是决定接收机噪声系数的重要因素，常见的电子噪声源包括热噪声、散弹噪声、分配噪声、I/f噪声和天线噪声等。热噪声具有极宽的频谱，能量随温度而变化，温度越低，噪声越小。绝对温度为零度时，热噪声为零。散弹噪声出现于遵循泊松统计分布的任何粒子流过程中，是一种频率范围很宽的噪声。分配噪声是由于电子电器各电极之间电流分配的随机起伏所造成。I/f噪声是晶体管在低频段产生的一种噪声，与功率成反比关系。天线周围的介质微粒处于热运动状态，它产生的电磁波被天线接收后又辐射出去，当天线处于热平衡状态时，产生的热噪声即天线噪声。
(2) 天电噪声
天电噪声是大气层中发生的各种自然现象，包括雷电等，所产生的无线电噪声能引起电磁骚扰，是30MHz以下占优势的自然骚扰源，对无线电通信影响很大。
地球上平均每秒发生100次左右雷电冲击，每次都产生强烈的电磁骚扰，并传播到很远。雷电冲击还常常伤害人员，损坏设备。除雷电冲击外，在大气中如能形成满足电荷和储存条件时，也会产生天电噪声，如风雪、暴雨、冰雹、沙暴等。
(3) 地球外噪声
即来自地球外层空间的噪声，主要噪声源包括太阳、天空背景辐射和分布在银河系的宇宙源。银河系的辐射峰值出现的频段为150~200MHz，会引起航天器异常，造成通信和遥测中断等。处于静止期的太阳所辐射的太阳噪声能覆盖整个无线电频段。在高于30GHz频段，则被太阳表面产生的黑体辐射所覆盖。处于活动期的太阳能产生大于静止期60dB的辐射，能导致无线电通信中断。
(4) 沉积静电等其它自然噪声
由飞行器放出的静电所造成的电磁骚扰称为沉积静电，是一个重要的自然骚扰源，它引起的电磁骚扰会直接影响整个飞行器的效能和安全。飞行器表面静电荷累积和由此引起的电晕放电和流光放电所产生的骚扰，其频谱分布在几赫至几百赫的范围内，严重影响高频、甚高频和超高频段的无线电通信和导航。大自然中还存在一些其它自然噪声，也应引起注意。
1.5.5 人为骚扰源
前已指出，人为骚扰可分为无线电骚扰和非无线电骚扰两大类。人为骚扰源的典型例子有连续波骚扰源、瞬态骚扰源、以及各种非线性现象等。
(1) 连续波骚扰源
连续波骚扰源产生的电磁骚扰主要是纯的或窄带信号调制的正弦波，以及高重复频率的周期性信号。这种骚扰源有以下几种：
① 发射机：所产生的电磁骚扰包括有意发射信号、谐波发射信号以及乱真发射信号。有意发射信号的的带宽由有用信号特征和所用调制方法决定。乱真信号指有意发射信号带宽之外的发射信号，包括发射机基频的谐波、主控振荡器产生的乱真信号、乱真寄生振荡、以及上述各种信号的互调产物等。它们能以天线主瓣、旁瓣进行发射，或以发射组件的壳体、天线馈线和电源线作为辐射源进行发射，壳体的接缝、网孔、输入输出连接器也不能忽视。
② 本机振荡器：接收机本振所产生的基波和谐波可经过电源线传导，然后从机壳或天线直接辐射。
③ 交流声：是由进入系统的周期性低频信号所引起的连续波骚扰。其频率可能是输入电源频率、电源谐波、同步频率、扫描和搜索频率、时标频率等。通常这些信号以低电平进入，然后被逐级放大。
(2) 瞬态骚扰源
工业、科学和医用设备（ISM）、车辆、机动船和火花点火发动机装置、家用电器、便携式电动工具和类似电器、荧光灯和照明装置，以及信息技术设备是主要的瞬态骚扰源。它们产生电磁骚扰起因于：手动开关和继电器的单次性开关转换动作，以及旋转设备、气体放电、自动点火和半导体开关等的重复性转换工作方式引起电流或电压的突然改变，并有时在触点间形成电弧。
① 开关转换动作
带触点的开关设备断开时，在开关两触点之间的距离由零过渡到断开的瞬间，将产生火花放电而形成骚扰。由于电流迅速从一定值减小到零，di/dt很大，在带有电感线圈的开关设备中会产生幅值很高的瞬时电压脉冲。利用火花放电进行工作的设备，例如高频电弧焊机，由电源线传输到配电线的传导骚扰比辐射骚扰大得多。如果开关设备的触点很小，而电流很大，还将产生弧光放电。弧光放电是最危险的骚扰源之一，它所产生的0.15~150MHz的辐射骚扰可传播至很远距离。当开关闭合时，同样回产生电压或电流的剧变而造成骚扰。
② 在各种电机中，含有整流子和电刷的旋转电机所产生的骚扰最大。这是因为当电刷将相邻的整流片短接时，在与整流片相连接的电机转子绕组中有短路电流流过，紧接着电刷很快地转入断开状态，在此瞬间将产生火花放电骚扰，这个过程是一个重复转换过程，产生的骚扰具有很宽的频带。通常，在电机的接线端子上，传导骚扰电压可达几十微伏至几百毫伏，对于非金属壳体的电机，在1m距离处引起的感应电压可达3000~5000微伏。
气体放电灯、荧光灯等照明装置是基于辉光放电或弧光放电原理发光的，也具有重复转换的过程。以荧光灯为例，在其工作时，阴极和板极间会产生高频振荡，其频率为几kHz左右。由此在电源端子上引起的传导骚扰电压可达几十至几千微伏。同时，荧光灯本身及连接荧光灯的电源线均会产生辐射骚扰。
③ 点火装置
车辆、船舶等采用的内燃机驱动设备中，装有火花点火装置。当所储存的电荷通过火花塞进行火花放电时，放电电流的峰值约200安，放电时间在微秒以内，峰值电压高达10千伏以上。因此，点火装置是最强的瞬态骚扰源之一，它所产生的前沿很陡的骚扰脉冲，在10兆赫至100兆赫以上的频率范围内，形成相当大的骚扰。
④ 高压输电线
输电线所产生的辐射骚扰有两种类型：间隙击穿和电晕放电。间隙击穿发生在高压输电线上两个互相靠近、电位不等的尖端之间。间隙击穿时，放电电流产生很宽的辐射频谱，一直延伸到特高频段。电晕放电是由高达几万到几十万伏的电压产生很强的电场，引起周围粒子激烈的惯性碰撞过程，形成的骚扰具有随机骚扰特征，其频谱在数兆赫以下。
(3) 非线性现象
几乎所有电磁骚扰都与非线性有关。非线性现象有下列几种：
① 非线性失真
当不同电平的输入信号被不相等放大时，便出现非线性失真，当输入信号幅度超过动态范围时，放大器进入饱和或截止区，引起大量谐波出现，形成电磁骚扰。
② 开关瞬态
除前面的开关转换状态外，整流滤波器、检波器、可控硅电路和晶体管脉冲电路都利用开关工作状态，输出信号具有电平突变的特点，能产生与机械开关类似的电磁骚扰。
③ 调制
由于非线性元器件的存在，射频信号常常会被一些无用信号所调制形成电磁骚扰。
④ 互调
两个以上频率集中作用于非线性器件时，能通过互调产生许多新的频率而产生骚扰。
1.5.6 综合电磁环境
如果电磁环境是由多个电磁骚扰源构成，为了准确的描述电磁环境，有关综合电磁环境的计算和测量都是必不可少的。
根据频谱线性叠加原理，如函数f1(t)的频谱是s1(w)，函数f2(t)的频谱是s2(w)，则函数
f(t)=f1(t)+f2(t)                                (1)
的频谱为
                  

(2)
线性叠加原理可同时用于时域和频域。函数线性相加后的频谱是它们频谱的线性和。
设电磁环境中有N个电磁骚扰源，在频率f1频率点，在敏感设备所在位置上，综合电磁环境骚扰场强值为
       (μν/m)                   (3) 
式中， Eo为编号N的电磁骚扰源在f1频率点，在敏感设备所在位置上的场强值，N为电磁骚扰源的编号，从1到N。在其它需要的频率点上，也可按式(3)分别计算。
如果N个骚扰源在敏感设备所在位置所得的骚扰场强值基本相等，则综合电磁环境骚扰场强值为
    (μν/m)                       (4)
如果某个骚扰源在敏感设备所在位置所测得的骚扰场强值比其它骚扰源大得多，则综合环境骚扰场强值近似等于该位置所测得的骚扰场强值。通常，总有2至3个骚扰源，测得的骚扰场强值相当，且对综合电磁环境骚扰场强值起决定作用，则可在最大骚扰场强值上加6dB，作为综合环境骚扰场强值：
E0(f1)=Max[En(f1)]+6dB                          (5)
式中骚扰场强的单位为dBμν/m。

（下期待续）