1.6 电磁兼容基本名词常用单位术语
1.6.1 基本名词术语
1.电磁发射(Electromagnetic Emission)
“从源向外发出电磁能的现象。”
电磁兼容中的发射既包含传导发射,也包括辐射发射,电磁兼容中的发射常常是无意的,因而并不存在有意制造的发射部分,一些本来做其他用途的部件(如电线、电缆等)充当了发射的角色。
2.性能降低(Degradation Of Performance)
“装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。”
此种非期望偏离(向坏的方向偏离)并不意味着一定会被使用者觉察,但也应视为性能降低。例如,一个接收灵敏度指标为1μV的收音机,在可以使天线终端(即接收机输入端)获得10μV的有用信号场中工作,显然,此时收音机工作正常,若由于某种电磁干扰(如大干扰信号阻塞)使该收音机的灵敏度降至5μV,此时应视为工作性能已降低,但使用者并不会觉察到通信质量下降。这是因为其工作地点的场强足够强,使送至接收机的信号(10μV)仍大于已受干扰的、灵敏度已下降的接收机的要求(5μV)的缘故。
3.电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)
“任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。”
电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。
4.电磁干扰(Electromagnetic Interference)
“电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。”
由电磁骚扰和电磁干扰两个术语可见:电磁骚扰仅仅是电磁现象。即指客观存在的一种物理现象。它可能引起降级或损害,但不一定已经形成后果。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。
电磁骚扰还包括了无用信号,例如,对于受寻呼台干扰的电视频道而言,该寻呼台信号对寻呼系统是有用信号,但对被干扰的电视频道则为无用信号。此外电磁骚扰还包括了传播媒介自身的变化,这属于无源骚扰。例如,对短波通信而言电离层的变化;对微波通信而言空气中雨、雾的影响等。
5.电磁噪声(Electromagnetic Noise)
“一种明显不传送信息的时变电磁现象,它可能与有用信号叠加或组合。”
我们一般可以认为无线电频率是从10kHz开始向上。而“电磁”现象则包括所有的频率,除包括无线电频率之外,还包括所有的低频(包括直流)电磁现象。
6.电磁环境(Electromagnetic Environment)
“存在于给定场所的所有电磁现象的总和。”
“给定场所”即“空间”;“所有电磁现象”包括了全部“时间”与全部“频谱”。
7.无用信号(Unwanted Signal,Undesired Signal)
“可能损害有用信号接收的信号。”
8.干扰信号(Interfering Signal)
“损害有用信号接收的信号”。
比较无用信号术语,差别仅在于无用信号是“可能损害……”,而干扰信号是“损害……”。表明无用信号在某些条件下还是有用而无害的;而干扰信号任何情况下都是有害的。根据新的电磁兼容国家标准可见,信号可以是有用的,也可以是无用的;可以是无害的,也可能是有害的,这取决于它的定语。
9.对骚扰的抗扰度(Immunity To a Disturbance)
“装置、设备或系统面临电磁骚扰时降低运行性能的能力。”
10.电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility,EMS)
“在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。”
产品敏感性高,则抗扰度低。实际上,抗扰度与敏感性都反映了装置、设备或系统的抗干扰的能力,仅仅是从不同的角度而言。在国际与国内,军用标准体系常用敏感性这一术语;而民用标准体系惯用抗扰度一词。
11.时变量的电平(Level of Time Varying Quantity)
“用规定方式在规定时间间隔内求得的诸如功率或场参数等时变量的平均值或加权值。”
注:电平可用对数来表示,如相对某一参考值的分贝数。“level”一词,在强电领域习惯译为“水平”。
12.骚扰限值(允许值)(Limit of Disturbance)
“对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平。”
限值是人为制定的一个电平,在规定限值时一定要同时规定测量方法。“允许值”一词是我国过去对limit一词的译法。按照新的国家标准,应首选“限值”这一术语。
13.干扰限值(允许值)(Limit of Interference)
“电磁骚扰使装置、设备或系统最大允许的性能降低。”
干扰限值是性能降低的指标,而不是电磁现象的指标。
14.电磁兼容电平(Electromagnetic CompAtibility Level)
“预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最大电磁骚扰电平。”
实际上电磁兼容电平并非绝对最大值,而可能以小概率超出。
15.骚扰源的发射电平(Emission Level of aDisturbance Source)
“用规定的方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平。”
所谓“特定装置……”实际上是指“某一个”的意思。“某给定电磁骚扰”指的是某种电磁场的量,例如,功率、电压、场强等,也包括频率在内。
16.来自骚扰源的发射限值(Emission Limit From a Disturb Source)
“规定电磁骚扰源的最大发射电平。”
此术语应按其解释去理解,也就是说,是人为规定的,而不是骚扰源本身的特性。
17.发射裕量(Emission Margin)
“装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。”
18.抗扰度电平(Immunity Level)
“将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统,而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。”
也就是说超过此电平,该装置、设备或系统就会导致性能降低。而敏感性电平是指刚刚开始出现性能降低的电平。所以对某一装置、设备或系统而言,扰抗性电平与敏感性电平是同一个数值。
19.抗扰度限值(Immunity Limit)
“规定的最小抗扰度电平。”
“限值”是指人为规定的参数。
20.抗扰度裕量(Immunity Margin)
“装置、设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。”
21.电磁兼容裕量(Electromagnetic Compatibility Margin)
“装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值。”
22.骚扰抑制(Disturbance Suppression)
“削弱或消除电磁骚扰的措施。”
骚扰抑制是加于电磁发射器(源)上的措施。
23.干扰抑制(Interference Suppression)
“削弱或消除电磁干扰的措施。”
干扰抑制是加于敏感设备(被干扰对象)上的措施。
几个术语之间的相互关系如图1-1所示。
图1-1 几个术语之间的相互关系
1.6.2 电磁兼容测试中常用单位
由于在电磁兼容测量中常用不同的量纲,因此单位也不尽相同。
1.功率
功率的基本单位为瓦(W),即焦耳/秒(J/s)。为了表示宽的量程范围,常常引用两个相同量比值的常用对数,以“贝尔”(B)为单位,其表示式为
但贝尔是个较大的值。为了使用方便,采用贝尔的1/10,即分贝(dB)为单位,即
式中,P2与P1应采用相同的单位。应该明确dB仅为两个量的比值,是无量纲的。随着dB表示式中的参考量的单位不同,dB在形式上也可带有某种量纲。例如,P1为1W,P2/P1是相对于1W的比值,即以1W为0dB。此时,是以带有功率量纲的dB表示P2,则
PdBW=10·lg(PW/1W)
若以1mW为0dB,则此时的P2也应以mW为单位,其表示式为
PdBm=10·lg(PmW/1mW)
dBmW通常省略为dBm,显然0dBm=-30dBW。
频谱分析仪常以分贝毫瓦(dBm)表示其输入电平。
2.电压
对于纯阻性负载
P=V2/R
式中:
P——功率,单位为W;
V——降在电阻R上的电压,单位为V;
R——电阻,单位为Ω。
若以分贝(dB)表示,上式可写为
式中,右端的第一项即为电压的分贝值。在电磁兼容领域中,电压常用μV为单位。
此时若V1=1μV,即dBμ以1μV为0dB(dBμV通常省略为dBμ),则得到下式
式中:
VμV——以μV为单位的电压值。
显然,0dBμ=-120dBV
dBμ与dBm之间的关系为
PdBm-30=VdBμ-120-10·lg(R/1)
式中:
R——以Ω为单位的电阻值。
对于50Ω的系统
PdBm=VdBμ-120-16.99+30=VdBμ-107dB
3.电流
常以dB为单位,即
IdBμA=20·lg(IμA/1μA)
式中:
IμA——以μA为单位的电流。
4.磁场强度与电场强度
HA/m=EV/m/ZΩ
HμA/m=EμV/m/ZΩ
当Z=Z0=120π时,写为分贝形式
HdB(μA/m)=EdB(μV/m)-51.5dB
5.功率密度与电场强度
有时用空间的功率密度S表示电磁场强度,尤其是在微波波段。因为在微波波段,测量功率比测量电压容易,而且也具有实际意义。功率密度的基本单位为W/m2。常用的单位为mW/cm2或W/cm2。它们之间的关系为
除需要进行场强换算外,一般功率密度不再转换为分贝形式。如需要转换时,则为
Z0为自由空间波阻抗,即Z0=120π。
则在自由空间,功率密度S与电场强度E的关系为
S=E2/Z0
化为分贝,即