在線客服
谘詢電話 028-87838336
資訊電話
新聞搜索
新聞動態
聯係AG8亚游
  • 公司名稱:成都AG8亚游科技有限公司
  • 聯係人:餘先生
  • 聯係電話:028-87838336
  • 聯係傳真:028-87838348
  • 聯係地址:四川省成都市郫都區西區大道199號成都模具工業園D2棟西3樓
你的當前位置:
電磁兼容技術
發布者:管理員 發布時間:2013-01-11 13 : 01 : 11

電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility ,簡稱EMC。電磁兼容技術涉及的頻率範圍寬達0-400GHz,研究對象除傳統設施外,涉及芯片級,直到各型艦船、航天飛機、洲際導彈,甚至整個地球的電磁環境。本篇主要講計算機中的電磁兼容情況。
一、計算機TEMPEST技術
計算機TEMPEST技術發展至今已有40年的曆史,它是在電磁兼容(EMC)領域發展起來的一個新的研究方向。TEMPEST計劃的具體內容是針對信息設備的電磁輻射與信息泄漏問題,從信息接收和防護兩個方麵所展開的一係列研究和研製工作,包括信息接收、破譯水平、防泄漏能力與技術、相關夫範標準及管理手段等。
由於計算機係統是各種信息處理設備中最關鍵和重要的組成部分,因而也是利用信息設備的電磁發射來獲取信息情報更為及時、準確、廣泛、連續,且安全、可靠、隱蔽。正是這樣,TEMPEST防護研究一般都是針對計算機係統及其外設配置而言的。TEMPEST的研究對象還包括接收係統、電傳機、數字電話等。
信息處理設備的電磁輻射有兩方麵影響:1)對電磁環境構成汙染;2)對信息安全與信息保密會構成嚴重威脅。
已經分析表明:對於由數字電路組成的信息處理設備來說,由於輻射頻譜及諧波非常豐富,因而很容易被竊收和解譯,其信息泄漏問題更為突出一嚴重,以計自機算機視頻顯示器例,其中各種印刷電路板,各部件之間的電源。信號接口與連線、數據線接地線、驅動電路、陰極射擊線管等都可以產生程度不同的電磁輻射。在輻射頻譜中,所包含的信息也不相同,包括時鍾/數據信息頻信息等。從理論上講這些信息都是可以接收和解譯的,隻是難易程度。利用信息設備的電磁發射來獲取信息情報更為及時、準確、廣泛、連續,而且安全、可靠、隱蔽。
總之,在信息化社會,研究計算機TEMPEST技術已和研究計算機病毒一樣,被認為是涉及計算機安全的重要方麵,受到國內外學者的廣泛關注。
二、計算機印刷電路板(PCB)中的電磁兼容(EMC)問題
信息化社會的電子產品越來越趨向高速、寬帶、高靈敏度、高密集度和小型化,這種趨勢導致了EMC問題更加嚴重。計算機係統中PCB是一個典型的代表,PCB的電磁兼容(EMC)問題是目前微型計算機設計中急待解決的技術難題。
1
、印刷電路板(PCB)中帶狀線、電線、電纜間的串音和電磁耦合
印刷電路板(PCB)中帶狀線、電線、電纜間的串音是印刷電路板線路中存在的最難克服的問題之一。這裏所說的串音是較廣意義上的串音,不管其源是有用信號還中噪聲,串音用導線的互容和互感來表示。當在EMC預測和解決EMI問題時,首先應確定發射源的耦合途徑是傳導的、輻射的、還是串音。例如,當PCB上某一帶狀線上載人控製和邏輯電平,與其靠近的第二條帶狀線上載有低電平信號,當平行布線長度超過10厘米時,預期產生串音幹擾。當一長電纜載人幾組串行或並行高速數據和遙控線時,串音幹擾也成為主要問題。靠近的電線和電纜之間的串音是由電場通過互容,磁場通過互感引起的。
當考慮在PCB帶狀線、電纜中導體或靠近的電線和電纜的串音問題時,是主要的是確定電場(互容)、磁場(互感)耦合哪個是主要的。確定那種耦合模型主要取決於線路阻抗、頻率和其他因素。對線路阻抗,一個粗略的原則是:1)當源和接收器阻抗乘積小於3002時,耦合的主要是磁場;2)當源和接收器阻抗乘積大於10002時,耦合的主要是電場;3)當源和接收器阻抗乘積在3002-10002之間時,則磁場或電場都可能成為主要耦合,這時取決於線路間的配置和頻率。
然而,上述標準並不適用於所有的情況,例如在地(底)板上PCB帶狀線之間的串音,這時,PCB上帶狀線特性阻抗可能較低,而負載和源阻抗可能較高,但串音仍以電場(互容)耦合為主。
一般來說,在高頻時電容耦合是主要的,但是如果源或接收器之一或兩者采用屏蔽電纜並在屏蔽層兩端接地,則磁場耦合將是主要的。另外;低頻一般有較低的電路阻抗、電感耦合是主要的。
串音預測計算程序是計算機輔助PCB設計軟中的重要內容,通過串音預測,可以保證PCB上數字和模擬信號適當的間距。由Quantic實驗室編製的程序GREENFIELF2TMEESOF編製的 u Wave SPICKE程序可預測串音、延時和振蕩。該程序可確定幾層PCB布置的電壓和脈衝上升時間表格。
電磁耦合預測:當導體之間或信號導體與返回導體(可以是地平麵)之間的距離較大時,采用電流元和電流環的發射和接收特性進行耦合預測更為精確。例如PCB上帶狀線端接高阻抗並遠離地平麵時,用電流元模擬電場和磁場的發射特性更為方便。當帶狀線形成環路時,無論是圓形還是矩形,都可用環的接收和發射特性模擬。當兩環在同塊PCB表麵時,則為共麵耦合。當一環在一塊PCB上麵,另一環在附近PCB上時,則為共軸耦合。
2
、數字PCB的采用使計算機的電磁輻射加重
計算機等電子設備的電路一般都是由數字PCB實現的,在很多情況下,數字PCB產生的輻射問題要比模擬PCB更為嚴重。
由於數字電路的驅動電流較大,致使輻射的強度也較大;而高速時鍾脈衝和數字信號又使得輻射他的帶加寬,由於時鍾電路產生的信號一般都是周期方波,春諧波分量都是以基頻為倍頻的分立頻譜,因而,時鍾電路的輻射頻譜也都是分立的。而數字化的信息信號一般都是非周期信號,其輻射頻譜將是窄帶與寬帶兩種輻射的疊加,頻率可從幾兆到數字百兆赫茲,如此寬的輻射頻率範圍,不可避免地會引起一係列EMITEMPEST問題。
PCB
電磁輻射分兩種基本類型:差模輻射與共模輻射。差模輻射的特點取決於閉合環路中電流特性;共模輻射由對地的幹擾(噪聲)電壓引起。目前的文獻中對共模輻射討論較少,但實際PCB或電路並非都是由單根或回路軌跡組成,而且即使是並行電路軌跡是的電漢也並非相等反向,所以在分析輻射問題時,隻考慮差模電漢的作用遠遠不夠,必須考慮軌跡中所有電流的作用,同時因為差模電流的輻射是相減的,盡管不完全抵消,而共模電流的輻射則是相加的。所以共模電流即使比差模的電流小很多,也會產生相當程度的輻射電場。
電磁輻射主要表現在:對周圍的電子係統構成窄帶與寬帶幹擾;另一方麵造成潛在的信息泄漏問題。
影響PCB電磁輻射的因素主要是PCB的結構的激勵因素:PCB的結構不同,其輻射效果也不同,傳輸帶的長度、回路麵積、地線走向、整體布局等都會影響到輻射效果。除結構因純潔外,激勵因不比如幅值、周期、脈衝寬度、上升與下降時間、頻率等,也都是影響輻射效果及頻率特征的重要因素。顯然,PCB的布局設計,將直接關係到整機電磁輻射的強弱。在確定的激勵狀態下,整機係統輻射水平的抑製和降低,必須從PCB的輻射分析及布局的優化設計著手。
目前有不少文獻對PCB的輻射問題進行討論,提出PCB輻射的簡化計算方法和測試手段。然而,由於結構參數與激勵參數的差異,PCB的輻射問題不可能象其他用電路那樣,用一種模型就可以分析解決。比如:電偶極子和磁偶極子的輻射模型隻有在電路線度過錯小於波長和測試點距離的情況下才能適用。另外,對一塊PCB來說,眾多的線路和回路是潛在的輻射源。所以PCB的整體輻射效果應是各輻射單元輻射效果的疊加,總體輻射作用的大小主要與頻率、輻射源長度或麵積、激勵強度、方位等因素有關;此外,布線結構的合理設計對降低PCB輻射也具有關鍵的作用。
消除輻射幹擾最有效的方法是采取屏蔽,屏蔽噪聲源或屏蔽敏感電路。除屏蔽方法外,還可以通過改變電路設計來提高係統的抗幹擾能力。
TEMPEST意義上講,凡與串行數據和信息相關的PCB,其輻射水平都應設法降低到最低點,對並行數據的PCB,則相應放寬限製,但應注意避免通過耦合作用為串行信息提供通路。
為了抑製PCB電磁輻,除了采用相應的技術措施外,CISPRCENELECFCCVDE等國際組織先後頒布了有關數字電子設備電磁輻射的約束規範。目前輻射標準覆蓋的頻率從30兆赫到1吉赫,在不久的將來會擴展到5-40吉赫。

網站首頁 |公司簡介 |產品展示 |新聞動態 |資質證書 |資料下載 |聯係AG8亚游 |人才招聘