１ 電磁兼容性的提出

隨著現代電子科技的飛躍發展，電子技術和電子產品已廣泛地應用于各個行業生產領域和人門的日常生活中。尤其是微電子技術和數字計算機技術的發展使人類進入了信息技術時代。“電腦，上網，手機，智能化……”已成了人人皆知的名詞。然而，電器設備和電子產品的普及應用與發展也造成了日益嚴重的電磁污染，給我們的生產和生活帶來了不容忽視的影響，甚至造成嚴重問題。這個矛盾日益凸現，并屢見不鮮。

例如：電力設備的電位異常與諧波干擾，電動工具的電火花，都會影響通信系統和廣播電視系統的正常工作；手機、手提電腦

在飛機上使用時會干擾飛機上導航控制系統的可靠工作，甚至造成飛行事故；醫院里的心電起博器等醫療設備受移動通信裝置無線電波干擾而影響正常使用等等。在工業生產中，以微電子電路為主體的自控儀表系統的工作環境和檢測控制對象往往是高電壓大電流的，這些電子儀表設備常常會受到電磁幅射、電磁脈沖、地電位異常、雷電沖擊、靜電感應、電弧、強負荷電流沖擊、電源諧波、高頻電噪聲等等有害因素的干擾影響。這些干擾輕則會引起自控儀表裝置的工作可靠性降低，重則甚至造成自控儀表系統的誤動作或死機故障。

凡此種種都是常見的在同一電磁環境中的電子設備相互干擾而不能正常工作的現象。要解決這些問題，即如何使在同一電磁環境下工作的各種電子設備、電子系統都能互不干擾地正常工作，達到兼容狀態，這就要看電子儀表設備的電磁兼容性（ＥＭＣ）。

２ 電磁兼容的學科內容

電磁兼容性（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）是一門新興的綜合性學科。它的主要研究內容是電磁干擾和抗干擾問題。還涉及到抗雷電、靜電、太陽電磁場等自然干擾源、核電磁脈沖、無線電頻率資源的分配和管理、信息系統電磁泄漏失密、電磁環境污染與生態效應等等領域，關系到大多數現代工業部門和軍事部門。在工業環境中，主要致力于對電磁干擾源，電磁干擾傳播途徑，電子設備的抗干擾能力等幾個關鍵環節的研討。

２．１ 電磁干擾源

電磁干擾源主要有自然環境中的電磁噪聲和人為外界干擾信號。

電磁噪聲是不帶任何信息的雜散電磁場。常見的有由大氣中的雷電、太陽磁爆、風塵、地巖應力等各種原因引起的靜電積聚與放電；電力設備中的感性負荷切斷及投運時產生的瞬變脈沖噪聲；各種電器產生的電弧，電火花等。信息技術設備的工作信號都是數字脈沖信號，由頻譜分析理論可知：脈沖信號前沿越陡峭及脈沖頻率越高，其包含的高次諧波及高頻能量就越大，就會對外發射電磁能量。設備內的元器件，線路板軌線及連接線等都會對外發射電磁干擾。

無線電通信、廣播電視、雷達等系統發射出的電磁波信號，相對于外系統而言是一種無用信號，對其它電子設備也是一種干擾。

２．２ 干擾的導入途徑

電磁干擾的傳輸途徑主要有通過傳輸線路和空間輻射兩種方式。

在傳輸線路方面干擾主要通過共阻抗耦合和地線環路耦合方式產生影響。當電子設備或元件共用電源或地線時，就會通過公共阻抗產生相互干擾。電源內阻或地線自身的電阻值很小，但其包含分布電感，在高頻時其阻抗不容忽視。高頻干擾電流會在公共阻抗上產生干擾電壓，疊加到其它電路上。

兩設備之間的地電位不同時，就會產生地環路干擾。傳輸線路分布范圍較大的儀表控制系統均應注意防止這類干擾。

空間輻射干擾多是通過高頻電磁場傳播的，儀表設備內部的電路之間和設備系統之間相互間都會產生這類干擾。

３ 電磁兼容的技術標準制定和認證工作

電磁兼容涉及的內容十分廣泛，實用性極強。工業、民用、軍用等幾乎所有的生產、生活領域都需解決電磁兼容問題。世界上一些發達國家，如美國、歐洲共同體國家、日本等，在２０世紀６０年代就開始重視與發展這門學科，目前已形成了一整套完整的電磁兼容體系。這些國家已制定了完整的電磁兼容標準和規范，設立了能有效地對軍用和民用產品進行電磁兼容檢測和管理的機構，配備有高精度的電磁兼容測試系統設備。還研制了很多關于電磁兼容預測、分析和設計的程序軟件。不斷推出用于電磁兼容對策技術的新材料、新器件、新工藝。這些完善而周密的體系可以有效地保證電器設備從設計、制造、進入市場和檢測驗證的全過程得到控制，最終實現全面的電磁兼容。

電磁兼容問題幾乎在各個工作領域中普遍存在，影響面極廣。因而，制定完善的科技管理法規就勢在必行。世界上工業發達的國家都設有電磁兼容（ＥＭＣ）標準制定工作的專業委員會，并逐步走向國際統一標準。目前，國際上具有權威性的電磁兼容標準有：國際電工委員會的ＣＩＳＰＲ標準和ＩＥＣ標準；歐洲共同體的ＥＮ標準；德國的ＶＤＥ標準；美國的ＦＣＣ標準和軍用標準ＭＩＬ－ＳＴＤ。

我國過去經濟及科技基礎比較薄弱，電子技術工業落后，電子儀表產品應用較少，電磁兼容的矛盾不突出，所以在電磁兼容領域起步較晚，與國外的差距很大。我國對電磁兼容的重視始于２０世紀７０年代的軍工產業。至８０年代才成立了“全國無線電干擾標準化技術委員會”，研發并制定了一些電磁兼容標準。９０年代初的海灣戰爭震驚了國人，交戰中一方施放的電磁干擾竟能使對方的防空指揮系統陷于癱瘓失靈，使我們看到了電磁干擾與抗干擾在現代戰爭中的威力，象制空權、制海權一樣，電子戰的實質其實是爭奪制電磁權。

接著，歐共體頒布的電磁兼容指令８９／３３６／ＥＥＣ使民用企業也感受到了對電磁兼容技術認同的迫切性。該指令規定自１９９６年１月１日起，凡不符合電磁兼容標準的產品一律不準進入歐洲市場，這給我國的民用電子產品的出口造成了很大壓力。在此背景下，目前國內生產的個人電腦ＰＣ機出廠時，都已標注了抗干擾電磁兼容的等級標志。

今年我國已加入ＷＴＯ而根據ＷＴＯ／ＴＢＴ協議（貿易技術壁壘協議）如果我國自身沒有對產品進行電磁兼容認證的技術標準及要求則國外的不符合電磁兼容要求的“拉圾”產品就會大舉入侵我國。令人遺憾的現象是：目前國內市場上銷售的各類進口電子儀表系統及產品幾乎都沒有標示出電磁兼容的技術指標參數這一重要性能內容沒有引起人們足夠重視。建設和完善我國自己的電磁兼容標準體系已是刻不容緩的事情。

經過廣大科技工作者和政府主管部門的努力，近年來我國也已陸續制定了約７０多種電磁兼容標準。例如：國標ＧＢ／Ｔ１７６１８－１９９８《信息技術設備抗擾度限值和測量方法》和國標ＧＢ４３４３．２－１９９９《電磁兼容家用電器電動工具和類似器具的要求：抗擾度》等等。

這些標準規定了各種類型的電氣電子設備在各個頻段的電磁干擾發射值限值和抗擾度限值，并規定了相應的試驗方法、儀器設備和試驗場地。２０００年我國成立了“中國電磁兼容認證委員會”，并建立了認證機構--中國電磁兼容認證中心。目前又公布了首批進行強制性電磁兼容認證的產品細化目錄和檢測項目，涉及到１０個產品類別的約８０多種產品。國家出入境檢驗檢疫局也對六種進口電子產品實施電磁兼容強制性檢驗。我國的電磁兼容認證工作正在逐步地全面開展并開始與國際接軌。

４ 電磁兼容控制技術

智能建筑弱電系統的主體設備是采用信息技術的各種電子設備。提高智能建筑弱電系統的抗干擾性能必須采用多方面的綜合抑制措施才能獲得滿意效果。對于弱電系統而言應從電子設備的內部結構、電源回路、信號傳輸線路等幾個方面來考慮抗干擾措施。

４．１ 弱電設備內部結構的抗干擾措施

弱電設備的外殼、機箱（柜）應采用金屬材料，或在塑料外殼內噴涂一層金屬膜作為屏蔽層。弱電電子設備外殼的通風孔、進出線孔、連接縫隙等要足夠小（ｄ＜λ／２０）。機箱的接縫處可使用導電襯墊，通風窗可使用波導管，面板顯示窗可使用屏蔽玻璃材料。這些措施可用于切斷通過空間輻射傳播的電磁干擾。

弱電電子設備內部的電路板之間電路板與電源板之間電路板上射頻元件區域都應使用厚度不小于０．７ｍｍ的鍍鋅鐵板予以電磁屏蔽。屏蔽鐵板應采用鍍銀銅線與外殼地連接。

弱電電子設備的輸入、輸出端接口電路設計中應設置消除雷電影響的抗電涌抑制器（ＳＰＤ）、高低頻濾波器、光電耦合器等電路，并盡量設法采用平衡傳輸制式，可有效抑制地環路干擾。

盡可能減小電路板中的相互電磁干擾。可采用多層電路板以減少引線；布線盡量短粗以減小環路電阻；布線轉角處要圓滑，以利于阻抗匹配；不同類型的電路單元要分路接地等等。

電磁兼容控制技術極大地依賴于新材料、新器件、新工藝的發展。如廣泛采用的表面貼裝工藝（ＳＭＴ）；近年來迅速涌現的“電磁干擾對策元件”系列（ＥＭＩ）已獲得普遍應用。如：電感類ＥＭＩ元件、三引線電容器、饋通電容器、壓敏電阻、平面變壓器、片式ＥＭＩ濾波器、固態繼電器、固態開關、導體絲網、導體薄膜，以及形形色色的ＥＭＩ接插件、纜線、涂料、編織物等等。這些新器件、新技術的應用大大提高了電子設備的抗干擾性能。

電子設備內部的抗干擾措施主要應由弱電電子設備制造廠商去致力研究，但是作為智能建筑弱電系統設計的工程師，了解些這方面的知識，對于判斷及選擇優良品質的弱電設備是大有好處的。

４．２ 電源裝置的抗干擾措施

電源裝置是弱電電子系統的動力源電源的穩定可靠與否對弱電系統的影響極大。有資料表明：電子系統設備的故障有１／２～１／３是來自電源部分。對電源的干擾來源主要有雷電沖擊電流；大容量感性負載投運或切斷時造成的欠壓或浪涌電壓干擾電網中的高次諧波干擾等。

為抑制浪涌電流干擾可在電源的輸入、輸出端裝設瞬變電壓抑制器（ＴＶＰ）；在電源輸入端隔離變壓器的一次側與二次側之間加入接地的金屬屏蔽層這對降低高能量的瞬時脈沖干擾十分有效。在電源單元的設計中應采用有隔離作用的寬工作電壓范圍（交流８５Ｖ～２６５Ｖ）開關電源，可大為提高電源抗電網電壓跌落的能力。

在電源輸入端加裝ＬＣ濾波電路是消除對電源環節造成影響的高頻干擾和共模干擾的有效辦法。在電源與負載之間串接“電磁干擾對策元件”--鐵氧體磁環，可以很經濟方便地抑制高頻干擾，同時還能減小電子設備通過電源對電網中其它設備的干擾。

４．３ 傳輸信號線路的抗干擾措施

這個方面是從事智能建筑弱電系統工程設計的工程師們可以充分發揮主動性的領域，在做綜合布線系統以及大面積區域或長距離的計算機數據網絡、閉路電視系統、樓宇設備自控系統的布線設計時尤其應認真考慮這些問題。

（１）從現場測控器件至總控制室之間的長距離傳輸信號線宜采用雙絞線，并選用小節距的雙絞線。當多根雙絞線在一起敷設時，最好采用不同節距的雙絞線；當兩對雙絞線長距離平行敷設時，每隔一段距離應做一次位置交叉，以抑制噪聲。傳輸線中應盡可能避免使用接插件等不連續連接的接插件。長距離傳輸線的終端應并聯一阻抗器件進行阻抗匹配。

（２）關于智能建筑弱電系統的接地問題，過去往往要求弱電系統設置單獨的接地系統，不與其它電氣系統接地網共用。然而，近些年來一些引進的國外建筑工程設計和學習國外技術的建設項目中，采用大建筑面積的建筑物以及建筑群日益普遍。弱電系統要設置單獨的接地體，實施起來常有困難。隨著現代建筑技術的發展，目前，建筑物基礎一般都采用“大底板”結構。把所有的樁基、地面基礎、柱梁內的鋼筋結構都聯接成一體，作為接地體。其接地電阻往往非常小。弱電系統的接地宜考慮利用建筑物基礎作接地體。

按照現代電磁兼容技術理論，電子儀表系統和電氣系統的接地實質上都是一種“等電位聯結”，用以消除外界電磁干擾和安全保護。根據這些理論研究進展，近年來，國內外的有關設計技術規范也都有所修訂與調整。例如：我國在參考了國際電工委員會“ＩＥＣ６０３６４－４－４４３：１９９５”，“ＩＥＣ６０３６４－５－５３４：１９９７”等文件后，于２０００年修訂出版的強制性國家標準《建筑物防雷設計規范》ＧＢ５００５７－９４（２０００年修訂版）中，就新做了以下規定：

第（３．３．４）條：--防直接雷接地宜和防雷電感應，電氣設備，信息系統等接地共用同一接地裝置，并宜與埋地金屬管道相連；

第（６．３．３）條：--每棟建筑物本身應采用共用接地系統其原則構成示于圖（６．３．３）（圖中把包括信息系統在內的所有電氣設備的接地母線均連接在同一接地體上）。

按照上述國家標準的規定，弱電系統的接地可與其它電氣系統共用接地裝置。

（３）采用有屏蔽層的傳輸電纜是減少電磁干擾的一項基本措施。過去有些設計規定要求：信號傳輸電纜的屏蔽層，一般應在控制室的接地匯流排處接地，不應浮空或重復接地。即采用單端接地方式，但這種接地方式存在缺陷。

傳輸電纜屏蔽層僅一端做接地而另一端懸浮時，它只能防靜電感應，防不了因磁場強度變化所感應的干擾電壓。為減少屏蔽層內芯線上的感應電壓，在有些弱電設備的技術要求屏蔽層僅一端做了接地連接的情況下，應采用有絕緣層隔開的雙層屏蔽電纜，其外層屏蔽層至少應在兩端做接地連接。這樣，外屏蔽層與其它同樣做了接地連接的導體構成環路，感應出一電流，因此產生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應的電壓。最新修訂的國家標準ＧＢ５００５７－２０００版，第（６．３．１）條中已肯定了這種做法：“當系統要求只在一端做等電位聯結時，應采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。”

（４）在傳輸線路的終端裝設電涌保護器（ＳＰＤ），可有效抑制瞬時電脈沖干擾。采用光電耦合隔離可消除一次元件與控制系統之間因地電位差產生的共模電壓干擾對測控系統內部電路的影響。

５ 結束語

抑制電磁干擾應從各個環節著手，采用綜合治理方法，從全系統的立場上來全面考慮電磁兼容問題。對于從事智能建筑弱電系統設計的工程師來說，應從對弱電設備的考察、選型（對電子設備內部構造的了解、挑選）開始，對弱電系統的組成配置、現場電纜管線的布置設計、現場安裝施工、系統調校時分析干擾性質及來源等全過程都采取有效措施，才能確保整個弱電系統的電磁兼容性滿足要求。