電磁兼容與電磁防護相關研究進展

楊偉 張丹

摘要：從本質內涵上來看，電磁兼容與電磁防護基本上可以視為一個有機的整體。在研究方向與重點方面均是以電磁環(huán)境對設備以及系統(tǒng)所產(chǎn)生的作用機理以及能量耦合途徑等內容為主?？梢哉f，電磁兼容與電磁防護本質內涵方面都是以強化設備在預定電磁環(huán)境中生存能力與運行質量為主。針對于此，本文主要以電磁兼容與電磁防護為重點研究對象，針對二者涉及到的研究進展問題進行總結與歸納，以期可以給同行業(yè)人員提供一定的參考價值。

關鍵詞：電磁兼容;電磁防護;電磁干擾;研究進展

前言：近些年來，關于電磁兼容與電磁防護的研究工作主要圍繞仿真建模、實驗測試以及防護措施等內容進行合理開展。其中，不少研究人員針對日益復雜的電磁環(huán)境以及高度集成的電子設備對電磁兼容以及電磁防護產(chǎn)生的影響作用進行了重點研究與分析。要求行業(yè)內部應該在原有電磁兼容預測模型的基礎上，建立規(guī)模更大、系統(tǒng)更加復雜的電磁兼容預測模型，實現(xiàn)對電磁兼容與電磁防護問題的研究與分析。研究人員利用電磁能量主要耦合途徑分析方法，針對電磁環(huán)境效應在多物理場聯(lián)合建模中的技術問題進行了重點研究與分析。并相繼提出電磁防護新技術以及新材料等應用問題，進一步推動了電磁兼容與電磁防護的研究進程。

1 電磁兼容與電磁防護的本質內涵與內在聯(lián)系分析

1.1 本質內涵

一般來說，電磁兼容與電磁防護基本上可以視為電磁環(huán)境效應的重要表現(xiàn)。所謂的電磁環(huán)境效應主要是指構成電磁環(huán)境的總體或者某個因素，對設備或者生物體產(chǎn)生了一定的作用效果。其中，所產(chǎn)生的作用效果就可以分為電磁兼容、電磁防護以及電磁騷擾等現(xiàn)象問題[1]。

電磁兼容主要是指設備與分析統(tǒng)在共同電磁環(huán)境中可以保證同時且獨立運行的狀態(tài)。在功能應用方面主要以下述兩個方面為主：一方面，設備以及分系統(tǒng)在預定電磁環(huán)境中運行時，按照安全裕度實現(xiàn)對設備工作性能的全面優(yōu)化。并針對電磁干擾受損問題進行針對性處理，以確保設備運行安全合理。一方面，設備系統(tǒng)在預定的電磁環(huán)境中可以保持正常運行狀態(tài)，一般不會給周邊環(huán)境或者其他設備帶來不必要的電磁干擾問題。

電磁防護主要是指在設計與研制生產(chǎn)期間，所使用的設備往往都具備抗電磁干擾能力、抵消電磁毀傷所帶來的不良影響而采取的一種措施手段。按照功能作用進行劃分，我們一般可以將電磁防護分為消除電磁環(huán)境對電爆裝置、其他相關技術措施等[2]。

1.2 內在聯(lián)系

從上述內容不難看出，電磁兼容與電磁防護無論是在本質內涵還是在外延作用方面，都可以理解為一個有機的整體。且二者在研究重點方面都是以電磁環(huán)境對設備或者作用所產(chǎn)生的作用機理等問題為主，也就是我們常說的電磁環(huán)境效應。同時，在功能目的方面主要以保障設備或者系統(tǒng)運行能力與生存能力。足以見得，電磁兼容與電磁防護之間可以呈現(xiàn)出相輔相成、相互促進的作用關系。

2 電磁干擾源研究進展

近些年來，隨著電子系統(tǒng)集成度以及復雜度的不斷提升，系統(tǒng)級電磁干擾發(fā)射問題所造成的不利影響日益凸顯。在這樣的發(fā)展態(tài)勢下，行業(yè)內部對建模預測需求越來越迫切。根據(jù)目前研究情況來看，國內外針對這一方面的研究工作也顯得比較重視。其中，相關研究人員重點針對如何獲取并整合電子系統(tǒng)各組成部分的電磁干擾發(fā)射模型問題，進行了統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。并積極從建立系統(tǒng)級電磁干擾發(fā)射模型方面入手，針對電子系統(tǒng)各組成部分的電磁干擾發(fā)射問題進行研究與分析[3]。

同時，在電磁兼容問題的排查與整改過程當中，研究人員針對電磁干擾溯源問題進行了積極研究。研究表明，當大型復雜系統(tǒng)出現(xiàn)多處電磁干擾源問題時，研究人員可以通過從電磁干擾，信號分離以及定位等方面對電磁干擾問題進行全面整改。一般來說，電磁干擾溯源研究問題主要是以電磁干擾測試技術與相關處理技術的原理基礎上，對電磁干擾溯源問題進行研究與分析。但是隨著系統(tǒng)級電磁兼容問題的不斷顯現(xiàn)，操作方法已經(jīng)難以滿足當前需求。針對于此，建議行業(yè)內部研究人員應該立足于智能化與精度化的標準上，對電磁干擾溯源問題進行全方位升級與優(yōu)化。

3 電磁敏感對象的研究進展

目前所應用的建模方法雖然可以實現(xiàn)在較寬頻率范圍內的精準仿真預測功能，但是在實現(xiàn)過程中，往往需要大幅增加模型復雜度才可以完成預測分析過程。如此一來，不僅會加大系統(tǒng)級仿真建模的難度，同時還容易引發(fā)干擾問題。因此，如何實現(xiàn)簡潔高效的電磁敏感度寬帶建模方法儼然成為當下行業(yè)研究領域亟待解決的問題[4]。

尤其體現(xiàn)在如何獲取與整合電子系統(tǒng)各組成部分方面。除此之外，對于敏感對象而言，除了會誘發(fā)電磁干擾問題之外，還存在其他危害形式。如不良電磁危害源等會對電子器件以及集成電路造成風險隱患影響，同時還容易對電爆裝置產(chǎn)生危害影響。針對于此，建議研究人員應該借助多物理聯(lián)合分析功能，將電磁效應與熱力學效應進行有機結合，實現(xiàn)對多種電磁環(huán)境效應的研究與分析，盡可能地從多個方面加強對電磁干擾問題的抵御能力。

4 電磁能量耦合途徑的研究進展

近些年來，研究人員對長線耦合以及孔縫耦合等表現(xiàn)形式研究問題予以了高度重視，同時相關建模與分析技術的研究也趨于成熟化發(fā)展。但是對于艦船以及飛機等復雜系統(tǒng)而言，有限空間內所能集成的電子設備比且電磁能量耦合途徑要比一般的系統(tǒng)更加復雜。要求研究人員應該從多個方面針對這一問題進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理研究。其中，應該重點針對系統(tǒng)級電磁能量耦合規(guī)律的研究問題予以高度重視。最好可以從準確建模與分析方面入手，針對電磁兼容分析預測問題進行全方位研究。與此同時，結合大型復雜系統(tǒng)電磁能量耦合規(guī)律表現(xiàn)，確定電磁能量主要耦合途徑。

并根據(jù)耦合途徑的不同形式采取針對性防護措施，以確保電磁兼容整改效果得以到預期。另外，在電磁防護領域研究當中，研究人員可以適當開發(fā)新技術以及新材料，目的在于及時抑制電磁干擾源以及敏感對象之間所產(chǎn)生的不良作用，主要是電磁能量耦合問題。雖然從客觀角度上來看，當前很多電磁防護新技術以及新材料仍舊處于初步研究階段，甚至部分技術內容還有待原理驗證，離工程化應用還存在一定的時間距離。但是從整體角度上來看，隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，對于電磁兼容與電磁防護的研究將會不斷加強。如此一來，電磁防護新技術以及新材料勢必可以得到全方位推廣應用[5]。

結論：近些年來，隨著我國新型設備以及新型系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其對外部電磁環(huán)境提出了更高、更緊迫的要求。針對于此，建議行業(yè)領域在電磁兼容與電磁防護研究方面應該從以下方面進行重點關注與實行。

（1）研究人員應該針對電磁環(huán)境效應問題進行大力研究，全方位提升設備與系統(tǒng)電磁兼容水平以及電磁防護能力。

（2）立足于當前研究現(xiàn)狀，針對大型復雜系統(tǒng)電磁仿真軟件問題進行積極開發(fā)與研究。并適當加強對設備及以及系統(tǒng)級電磁兼容與電磁防護數(shù)據(jù)積累問題的高度重視。

（3）適當加強學科交叉基礎研究力度，不斷整合新理論與新方法，以確保電磁兼容與電磁防護體系得以實現(xiàn)三位一體目標。

參考文獻：

[1]劉尚合，劉衛(wèi)東. 電磁兼容與電磁防護相關研究進展[J]. 高電壓技術，2014，40（06）：1605-1613.

[2]譚志良，李亞南，宋培姣. 射頻前端強電磁脈沖防護研究進展[J]. 北京理工大學學報，2020，40（03）：231-242.

[3]何錦濤. 航空發(fā)動機電子控制器電磁防護設計研究[D].南京航空航天大學，2019.

[4]曹亮杰. 關于電磁兼容與電磁防護相關研究探討[J]. 中國新通信，2016，18（08）：133.

[5]包家立，朱朝陽. 電磁兼容與電磁防護相關研究進展[J]. 高電壓技術，2017，43（08）：2433-2441.