电磁干扰

从早期的无线电通信开始，人们就已经感受到有意的和无意的传输干扰的负面影响，因此，管理无线电频谱的必要性也变得显而易见。

1933年，国际电工委员会(IEC)在巴黎召开会议，建议成立国际无线电干扰特别委员会(CISPR)来处理新兴的电磁干扰问题。CISPR随后出版了涵盖测量和测试技术以及排放和抗扰度限值的技术出版物。这些已经发展了几十年，构成了当今世界许多EMC法规的基础。

1979年，美国联邦通信委员会对所有数字设备的电磁辐射施加了法律限制，以应对越来越多的数字系统对有线和无线电通信的干扰。尽管类似的限制已经在欧洲部分地区实施，但是测试方法和限制是基于CISPR出版物的。

1980年代中期，欧洲联盟成员国通过了一些“新方法”指令，旨在使产品的技术要求标准化，以消除欧共体内部的贸易壁垒。其中之一是《电磁兼容性指令》(89/336/EC)^[3] ，它适用于所有投放市场或已投入使用的设备。其范围涵盖“容易引起电磁干扰或其性能容易受到电磁干扰影响”的所有设备。

这是第一次针对普通人群的设备排放有豁免权的法律要求。虽然某些产品可能需要额外的成本才能获得已知水平的抗扰度，但这提高了它们的感知质量，因为它们能够与现代复杂电磁环境中的设备共存，并且产生较少的问题。

现在许多国家为了满足某种程度的电磁兼容性(电磁兼容)法规都会对产品有类似的要求。

电磁干扰可分为以下几类:

• 窄带电磁干扰或射频干扰通常来自预定的传输，如电台和电视台或移动电话。
• 宽带电磁干扰或射频干扰是来自电源(如输电线路)的无意辐射。^[4][5][6]

传导电磁干扰是由导体的物理接触引起的，而辐射电磁干扰是由感应引起的(导体没有物理接触)。导体电磁场中的电磁干扰将不再局限于导体表面，而是从导体表面辐射出去。这种现象在所有导体中都存在，两个辐射电磁场之间的互感会导致电磁干扰。

根据国际电信联盟(ITU)无线电条例(RR)第1.166条，电磁干扰(简称:电磁干扰|射频干扰)的含义被^[7] 定义为《由于发射、辐射或感应的一种或多种组合而产生的无用能量对无线电通信系统接收的影响，表现为性能下降、误解或在没有无用能量的情况下可以提取的信息的丢失》 。

频率管理局也使用这个定义来为无线电台或系统提供频率分配和频道分配，以及用来分析无线通信服务之间电磁兼容性。

根据国际电联RR(第1条)，干扰的变化分类如下:

• 容许干扰
• 可接受的干扰
• 有害干扰

传导电磁干扰是由导体的物理接触引起的，而辐射电磁干扰是由感应引起的(导体没有物理接触)。

对于较低频率，电磁干扰由传导引起，而对于较高频率，电磁干扰则由辐射引起。

在电气设备中通过地线的电磁干扰也很常见。

传统的无线电技术(如模拟调幅，无法将不想要的带内信号与预期信号区分开来)和广播系统中使用的全向天线往往会带来更大的干扰。较新的无线电系统结合了几项提高选择性的改进。在无线网络等数字无线电系统中，可以使用纠错技术。扩频和跳频技术可用于模拟和数字信令，以提高抗干扰能力。高定向接收机，例如抛物面天线或分集接收器，可以用来在空间中选择一个信号而排除其他信号。

迄今为止，数字扩频信令的最极端的例子是超宽带（UWB），它提出在低振幅时使用大量的无线电频谱来传输高带宽的数字数据。如果仅使用超宽带将能够非常有效地使用频谱，但是非超宽带技术的用户还未准备好与新系统共享频谱，因为这会对他们的接收机造成干扰。

在美国，1982年第97-259号公法允许联邦通信委员会（FCC）管理消费电子设备的易感性。^[8][9]

射频干扰和电磁干扰的潜在来源包括:^[10] 各种类型的发射机、门铃变压器、烤面包机烤箱、电热毯、超声波虫害防治设备、电虫灭菌器、加热垫和触摸控制灯。由于显像管的电磁特性，尤其是当其中一个去测量线圈被激活时，多个阴极射线管计算机显示器或电视机靠得太近，有时会在彼此之间产生“抖动”效应。

802.11b和802.11g无线设备、蓝牙设备、婴儿监视器和无绳电话、视频发送器和微波炉可能会导致2.4 GHz的电磁干扰。

开关负载(电感、电容和电阻)，如电动机、变压器、加热器、灯、镇流器、电源等。通常用于抑制电磁干扰的方法是在一对触点之间连接一个缓冲网络，一个电阻与一个电容串联。虽然这可以在非常低的电流下提供适度的电磁干扰降低，但对于机电触点，缓冲器不能在超过2 A的电流下工作。^[11][12]

抑制电磁干扰的另一种方法是使用铁氧体磁芯噪声抑制器，这种抑制器价格低廉，并且可以夹在违规设备或受损设备的电源线上。

开关电源可能是电磁干扰的来源之一，但随着设计技术的改进，如集成功率因数校正，它已不再是一个问题。

大多数国家都有强制电磁兼容性的法律要求:电子和电气硬件在受到一定量的电磁干扰时仍必须正常工作，并且不应发射电磁干扰，因为电磁干扰可能会干扰其他设备(如收音机)。

随着频谱变得越来越拥挤，射频信号质量在整个21世纪每年下降约1分贝。这给手机行业带来了“Red Queen”的竞争，因为公司被迫架设更多的蜂窝基站(在新的频率上)，因而造成更多的干扰，从而要求提供商加大投资，并频繁升级手机以与之匹配。^[13]

国际无线电干扰特别委员会(CISPR)是国际电工委员会的一个委员会，为辐射和传导电磁干扰制定国际标准。这些是国内、商业、工业和汽车行业的民用标准。这些标准构成了其他国家或地区标准的基础，尤其是欧洲电工标准化委员会(CENELEC)编写的欧洲规范。美国的组织包括电气和电子工程师协会（IEEE）、美国国家标准协会（ANSI）和美国军方(MILSTD)。

集成电路通常是电磁干扰的一个来源，但它们通常必须将其能量耦合到较大的物体，如散热器、电路板平面和电缆，才能产生显著的辐射。^[14]

在集成电路中，降低电磁干扰的重要手段有:在每个有源器件上使用旁路或去耦电容(连接在电源两端，尽可能靠近器件)，使用串联电阻控制高速信号的上升时间，^[15] 以及集成电路电源引脚滤波。屏蔽通常是其他技术失败后的最后手段，因为屏蔽组件(如导电垫片)会增加费用。

辐射效率取决于接地层或电源层上方的高度(在射频中两者有着同样好的效果)以及导体长度与信号分量波长的关系(基频、谐波或瞬变，如过冲、下冲或振铃)。在较低频率下，例如133兆赫，辐射几乎完全通过输入/输出电缆进行；射频噪声进入电源层，并通过VCC和GND引脚耦合到线路驱动器。射频然后作为共模噪声通过线路驱动器耦合到电缆。因为噪声是共模的，所以即使是差分对其屏蔽效果也很小。射频能量从信号对电容耦合到屏蔽，屏蔽体本身进行辐射。对此的一种解决方法是使用编织断路器或扼流圈来降低共模信号。

在较高频率下，通常高于500 MHz，走线在平面上方变得越来越长。在这些频率下使用两种技术:用串联电阻整形波形和在两个平面之间嵌入走线。如果所有这些措施仍然留下太多的电磁干扰，可以使用屏蔽，如射频垫片和铜带。大多数数字设备都是用金属或导电涂层塑料外壳设计的。

8.1 射频抗扰度和测试

任何未屏蔽的半导体(例如集成电路)都可以充当在家庭环境(例如移动电话)中常见的那些无线电信号的检测器。^[16] 这种检测器可以解调高频移动电话载波(例如，GSM850和GSM1900、GSM900和GSM1800)，并产生低频(例如，217赫兹)解调信号。^[17] 这种解调表现为例如麦克风放大器、扬声器放大器、汽车收音机、电话等音频设备中不想要的嗡嗡声。添加板载电磁干扰滤波器或特殊布局技术有助于绕过电磁干扰或提高射频抗扰度。^[18] 一些集成电路(如LMV831-LMV834、^[19] MAX9724^[20])设计为集成射频滤波器或特殊设计，有助于减少高频载波的解调。

设计人员通常需要对系统中使用的部件进行特殊的射频抗扰度测试。这些测试通常在具有受控射频环境的消声室内进行，其中测试向量产生的射频场类似于实际环境中产生的射频场。^[17]

射电天文学中的干扰，通常被称为射频干扰，是除天体源本身之外的观测频带内的任何传输源。因为地球上及其周围的发射器可能比感兴趣的天文信号强很多倍，所以射频干扰是进行射电天文学的主要关注点。自然干扰源，如闪电和太阳，也经常被称为射频干扰。

一些对射电天文学非常重要的频带，如1420兆赫的21厘米高的HI线，受到法规的保护。这叫做频谱管理。然而，像VLA、LOFAR和ALMA这样的现代射电天文观测台有很大的带宽可供观测。由于无线电频率的频谱空间有限，这些频带不能完全分配给射电天文学。因此，观测站需要在其观测中处理射频干扰。

处理射频干扰的技术有硬件中的滤波器和软件中的高级算法。对付强发射机的一种方法是彻底滤除信号源的频率。例如，LOFAR天文台过滤掉90-110兆赫之间的调频广播电台。尽快消除这种强干扰源很重要，因为它们可能会使高灵敏度接收机(放大器和模数转换器)“饱和”，这意味着接收到的信号比接收机能够处理的信号更强。然而，滤除一个频带意味着这些频率永远无法用仪器观察到。

在观察到的频率带宽内处理射频干扰的一种常见技术是在软件中使用射频干扰检测。这种软件可以在时间、频率或时频空间中找到被干扰源污染的样本。这些样本随后在对观察数据的进一步分析中被忽略。这个过程通常被称为数据标记。因为大多数发射机带宽很小，并且不像闪电或民用波段无线电设备那样连续出现，所以大部分数据仍可用于天文分析。然而，数据标记不能解决像风车、数字视频或数字音频发射机连续宽带发射机的问题。

管理射频干扰的另一种方法是建立一个无线电静默区(RQZ)。RQZ是一个明确界定的接收机周围区域，有特殊规定来减少射频干扰，以利于该区域内的射电天文学观测。这些法规可能包括对频谱和功率通量或功率通量密度限制的特殊管理。区域内的控制可以覆盖除无线电发射机或无线电设备之外的元件。这些控制包括飞机控制和对工业、科学和医疗设备、车辆和电力线等无意辐射源控制。第一个射电天文学RQZ是1958年建立的美国国家无线电静默区（NRQZ）。^[21]

相邻波段上的传输会对被动遥感（如气象卫星）使用的波段造成干扰（有时干扰很大）。^[22] 人们担心，采用监管不足的5G可能会产生重大干扰问题。重大干扰会严重影响数值天气预报的性能，并对经济和公共安全造成实质性的负面影响。^[23][24][25] 这些担忧导致美国商务部长威尔伯·罗斯(Wilbur Ross)和美国宇航局局长吉姆·布赖登斯廷(Jim Bridenstine)在2019年2月敦促联邦通信委员会取消被否决的频谱拍卖提议。^[26]