193-5605-3033
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人類活動的不斷拓展，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了社會生活的方方面面，大量技術(shù)含量高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電工、電子產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，使之日益信息化和電磁敏感化。復(fù)雜電磁環(huán)境對人類產(chǎn)生的影響越來越引起人們的關(guān)注。因此，研究電磁的耦合作用機(jī)理具有重要的意義。
一、電磁環(huán)境相關(guān)概念
電磁環(huán)境是指存在于空間電磁現(xiàn)象的總和。各種人為電磁輻射和自然電磁輻射構(gòu)成了復(fù)雜的電磁環(huán)境，其中人為電磁輻射包括移動電話機(jī)、無線電對話機(jī)、廣播電視電臺發(fā)射機(jī)、衛(wèi)星、雷達(dá)等等，雷電、靜電、地磁場、太陽黑子活動、宇宙射線等構(gòu)成了自然電磁輻射源。
電磁輻射作用的形成需要同時具備以下三個要素：
電磁波源，指產(chǎn)生電磁波的元器件、設(shè)備、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象；
耦合通道，指把能量從波源耦合或傳播到敏感設(shè)備上，并使該設(shè)備產(chǎn)生響應(yīng)的通道或媒介；
敏感設(shè)備，指對電磁波發(fā)生響應(yīng)的設(shè)備。
通常將這三個要素稱為電磁耦合的三要素。
二、電磁輻射的耦合方式
（一）天線耦合
全體暴露于電磁場的金屬導(dǎo)體均可認(rèn)為是天線，“前門”耦合（“front-door”coupling）就是指電磁脈沖或微波能量通過目標(biāo)上的天線耦合到電子系統(tǒng)內(nèi)。因此，可以按天線的設(shè)計特性計算耦合強(qiáng)度，當(dāng)電磁波頻率與天線設(shè)計頻率相等時，耦合達(dá)到峰值。
（二）孔縫耦合
一般情況下，電子設(shè)備封裝在由傳導(dǎo)材料構(gòu)成的容器中。由于設(shè)備散熱通風(fēng)、缺口、裂縫以及饋電、信號傳輸?shù)男枰?，容器不可能密封，存在著不同類型的孔縫，這就為電磁輻射提供了耦合途徑。“后門”耦合（“back-door”coupling）就是高能電磁脈沖能量通過目標(biāo)上的孔洞、縫隙耦合進(jìn)入系統(tǒng)，干擾或毀壞電子設(shè)備。當(dāng)波長小于孔縫尺寸時，電磁波將毫無阻擋地進(jìn)入屏蔽體內(nèi)；當(dāng)波長大于孔縫尺寸時，電磁波將被阻擋；當(dāng)存在尺寸和電磁波長相比擬的孔縫時，電磁波的耦合就很嚴(yán)重，將產(chǎn)生共振。
?。ㄈ╇娫淳€、傳輸線的耦合
電源線是暴露在系統(tǒng)外面的長線，易受到電磁能量的攻擊，既可接收干擾能量也可傳送干擾能量。若有電源線或信號傳輸線從屏蔽殼體連接至系統(tǒng)內(nèi)部，則接收、感應(yīng)的電流將沿線傳播進(jìn)入屏蔽體。一般傳播的是微波脈沖電流，即使電流不是從傳輸電纜芯線的引頭引進(jìn)，而是在外屏蔽層上感應(yīng)，通過轉(zhuǎn)移阻抗也會耦合至芯線，直接進(jìn)入電子系統(tǒng)。對于微波，屏蔽電纜的轉(zhuǎn)移阻抗也比射頻大得多，因此微波可以通過電源線、傳輸線的編織屏蔽層進(jìn)入芯線。
?。ㄋ模┙饘贇んw的趨膚效應(yīng)
電磁波對金屬殼體的穿透是通過趨膚效應(yīng)實現(xiàn)的，電磁波在材料中的趨膚深度為
式中f為電磁波的頻率，和分別為金屬殼體材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率。對于2GHz的微波信號，它在銅（ =5.5×107S/m）和鋁（=3.2×107S/m）中的趨膚深度分別為1.52 和2.82。而對于更高頻率的微波信號，趨膚深度的值更小。
三、電磁能量的作用機(jī)理
電磁危害源對高新技術(shù)裝備的影響，主要通過能量的傳導(dǎo)耦合、輻射耦合發(fā)生作用的，其作用機(jī)理可以概括為以下四個方面：
?。ㄒ唬嵝?yīng)
靜電放電和高功率電磁脈沖產(chǎn)生的熱效應(yīng)一般是在納秒或微秒量級完成的，是一種絕熱過程。作為點火源和引爆源，瞬時引起易燃、易爆氣體或電火工品爆炸，也可使系統(tǒng)中的微電子器件、電磁敏感電路過熱，造成局部熱損傷，電路性能變壞或失效，甚至導(dǎo)致庫存物資燃燒爆炸。
?。ǘ┥漕l干擾和“浪涌”效應(yīng)
電磁輻射引起的射頻干擾，對信息化設(shè)備造成電噪聲、電磁干擾，使其產(chǎn)生誤動作或功能失效。強(qiáng)電磁脈沖及其“浪涌”效應(yīng)對系統(tǒng)還會造成硬損傷，既可使器件或電路的性能參數(shù)劣化或失效，也可形成累積效應(yīng)，埋下潛在的危害，使電路或設(shè)備的使用性降低。
?。ㄈ?qiáng)電場效應(yīng)
電磁危害產(chǎn)生的強(qiáng)電場（特別是靜電場）不僅可使MOS電路的柵氧化層擊穿或金屬線間介質(zhì)擊穿，致使電路失效，而且會形成潛在性損傷，對系統(tǒng)自檢儀器和敏感器件的工作造成影響。
（四）磁效應(yīng)
靜電放電、雷擊閃電及類似的電磁脈沖引起的強(qiáng)電流可產(chǎn)生強(qiáng)磁場，使電磁能量直接耦合到系統(tǒng)內(nèi)部，干擾電子設(shè)備的正常工作。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉尚合、武占成:電磁環(huán)境與高新技術(shù)武器裝備[J].現(xiàn)代軍事,2001.
[2]鄔雄:電場、磁場和電磁場的環(huán)境問題[J].電力環(huán)境保護(hù),2007,(4).
[3]高巖、于博:復(fù)雜電磁環(huán)境特性[J].四川兵工學(xué)報,2008,(1).
[4]高斌、唐曉斌:復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)研究初探[J].中國電子科學(xué)研究院學(xué)報,2008,(4).
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