抗辐射集成电路概论十篇
时间：2023-10-30 17:58:18
抗辐射集成电路概论篇1
【关键词】高功率微波 电子对抗 电磁耦合效能 关键技术
高功率微波（High-Power Microwave， HPM）是学术界研究产生相干强电磁辐射采用的学术用语，是指峰值功率大于100MW，频率在0.1-300GHz的相干微波辐射[1-6]。通常产生这种电磁波的源是一种运行在强流相对论电子束（Intense relativistic electron beam， IREB）条件下的装置。
高功率微波作为一个相对来说比较新的研究领域，在国防、科学研究中具有巨大的应用前景。其中，高功率微波武器（HPMW）作为三大定向能武器之一，利用定向发射的高功率微波束，可以达到毁坏和干扰敌方武器系统、信息系统和通信链路中的敏感电子部件，以及杀伤敌方作战人员的作战效果。
HPMW概念最早由《美国空军2025年战略规划》提出，根据美国电子工业协会报道，美国在2006年已完成了天基HPM系统建模与仿真试验。美国近年来在HPM脉冲源的研究投资就达到数亿美元/年。此外，俄、英、法、德、日等国都竞相开展了高功率微波源和微波武器的研发工作。可以说，HPMW的提出和发展，使电子战概念从传统的以阻止或削弱敌人对电磁频谱的有效利用为目的的“软杀伤”，扩展到以电磁能量为基础的“硬杀伤”，是一种全新电子对抗形式。
1 HPM武器组成
高功率微波武器（HPMW）向外空间辐射的典型微波峰值功率可达GW量级，使用的微波频率为0.1-300GHz。 整个武器系统由初级电源、驱动源、HPM发生器、指挥控制系统、跟瞄系统、传输与发射系统组成，如图1所示。
其中，初级电源为驱动源提供能量，驱动源将电能量转变为高功率强脉冲电子束；在HPM发生器内，电子束与电磁场相互作用（束-波不稳定相互作用），产生一定频率和模式的高功率微波；跟瞄系统获得目标方位及俯仰信息，反馈给指挥控制系统；指控系统引导整个系统，将高功率微波通过传输与发射系统辐射至外部空间，完成对目标的打击。
与原有的武器系统相比，HPMW具有以下特点：全系统简单、可靠性高；系统使用费效比高，可以精简操作人员；电子对抗过程只需消耗电能，以电磁波方式打击，所以系统反应速度、打击速度（光速）快，且系统全寿命周期费用远低于常规导弹对抗系统。
2 HPM武器效能
高功率微波武器辐射强微波能量，通过高容量、高增益传输发射系统，以时域极窄的脉冲（几十ns）通过天线聚集在一个空域窄波束中。敌方电子设备受电磁辐照后，工作性能会降低甚至完全失效。当前军事武器系统中（如通信卫星、导航卫星、巡航导弹等），广泛应用的各种大规模集成电路和超高速集成电路，对于高功率微波辐射脉冲来说是十分脆弱的目标。
高功率微波能够通过敌方系统的 “前门”耦合进入电子系统，也可以通过 “后门”耦合方式进入，造成系统内部电子器件的损伤、失效甚至烧毁。对行器来说，“前门”耦合通道主要是其对地通信链路中的测控及数传天线、告警雷达天线等，以及各单机的频率综合器、上、下变频器等；“后门”耦合主要是通过系统外表面的扩散、经孔洞、缝隙的穿透、在导线和其他金属导体上激励的电流和电压的传导等。
在HPM功率和发射天线增益确定的情况下，高功率微波武器到达目标的功率密度S与HPM武器距目标距离R有关。可根据式（1）计算得出到达目标的功率密度：
（1）
式中：S为功率密度，单位为W/cm2；Pt为HPM发射功率；Gt为HPM发射天线增益；R为HPM武器与目标之间的距离（上述分析忽略了微波传输空间损耗、模式转换损耗等）。
在辐射功率Pt一定的情况下，天线增益Gt与其有效面积成正比，与工作波长平方成反比，如下式所示。
（2）
式中：λ为微波波长；Ae和A分别为天线在当前参数下辐射微波有效面积和物理面积；D为天线口面直径；η为天线辐射效率。以当前典型单支HPM产生器的辐射功率Pt=5GW，微波波长λ=3cm，HPM发射天线实际面积A=10m2（D=3.6m，η= 80%）为例，代入式（2）可得Gt= 50.5dB。
根据天线半功率波束宽度θ3dB公式
（3）
以及HPM武器系统与飞行器之间的距离R，可得目标处半功率波束尺寸
（4）
表1为在不同的距离处HPM波束尺寸和功率密度以及对应的攻击对象、效果和攻击目的。
根据上述HPM武器攻击效能表可以看出，瞬时峰值功率5 GW，发射增益50.5 dB，工作波段3cm的HPMW，在距离目标飞行器500 km处，在直径为3666.63m的覆盖面积上功率密度达到0.02W/cm2，此时HPM可使星上敏感单机受到干扰作用；在距离60 km处，在直径为439.99m覆盖面积上功率密度达到1.24W/cm2，可使飞行器GPS定位仪、导航仪受到干扰，使其出现乱码或者失效；在距离10km处，HPM功率密度达到几十至上百W/cm2，目标本体受到较强“前门”“后门”耦合，可以造成飞行器某些单机损毁，从而导致卫星系统失效和失控，偏离轨道；在距离目标大约1km处，HPM功率密度达到几十kW/cm2，强烈电磁非线性效应可能瞬间烧伤飞行器某些单机，或引爆飞行器弹药战斗部，达到烧毁或引爆目标的目的。
3 HPM武器关键技术
HPM微波武器可分为进攻性和防御性两类，下面以防御性防空HPM武器系统和进攻性空间HPM武器系统为例，分析HPM武器系统需要解决的关键技术：
3.1 防空HPM武器关键技术
3.1.1 高功率微波产生器技术
作为HPM武器系统的核心，高功率微波产生器的作用是产生高功率微波。依据HPM产生的物理原理不同，HPM源可以分为：
（1）切伦柯夫辐射HPM源，如相对论返波振荡器，相对论行波管；
（2）渡越辐射HPM源，如相对论速调管振荡器及放大器；
（3）基于空间电荷效应的HPM源，如虚阴极振荡器等。
近些年来，各种高功率微波源取得了较好的实验成果，产生微波频率从P波段到W波段，微波峰值功率达到GW量级，脉宽从十几ns到上百ns，微波脉冲能量从几十焦耳到上千焦耳。在高重频方面，RBWO和相对论磁控管在GW量级功率水平上实现了100Hz重复频率运行。此外，双频以及多频高功率微波源的出现，打破了单频HPM源追求高功率、高效率和长脉冲的常规，其在电子对抗领域有重要应用前景，是HPM领域又一个新兴的研究发展方向，如图2所示。
目前这些高功率微波产生器的体积和重量较大，微波产生效率较低；同时需要进一步优化设计在高重频工作状态下的高质量冷却散热设备和能源供应系统。
3.1.2 超宽带、超短脉冲技术
超宽带和超短脉冲技术是高功率微波武器发展的一个趋势，它的特点是短脉冲宽度（ns-ps级）、宽频谱（一般从30MHz到3GHz）、快上升时间（ps级）以及高功率（大于100MW）。它需要解决超宽带脉冲充电电源技术、超宽带电磁脉冲形成技术、亚纳秒开关技术、超宽带天线技术等难题。
3.1.3 高增益、高功率容量天线技术
HPM微波武器的发射天线必须具有高增益、窄波束，提高电子对抗能力；并需要低天线旁瓣，避免对己方和友方设备和人员的影响。同时，HPM武器系统天线要具有高功率容量，避免场致击穿和微波能量烧毁天线。在工艺上，要求天线做到高精度加工，天线面板尽量不拼接，接缝处导电处理以保证阻抗匹配、连续，不发生打火、击穿效应。
3.2 空间HPM武器关键技术
3.2.1 高功率微波驱动源技术
脉冲功率驱动源是HPMW的基础部件，其作用就是在时间上将常规的能源压缩到更高的功率，以便能为高功率微波源提供极高峰值功率和低占空系数的强流相对论电子束。脉冲功率技术是研制空间HPMW系统的难点之一。空间HPMW系统对高功率驱动源的需求主要依据高功率发生器的类型和工作参数而定，同时要结合空间平台的特殊性。原则上，要求结构节凑，可输出GW级高功率电能量，输出电压、电流稳定，能量利用率高，可重频工作。
由于地基使用的脉冲驱动源技术发展成熟，种类较多，可以对地基驱动源进行充分比较研究，分析各种类型驱动源的优势、劣势，在此基础上设计满足空间HPMW系统需求的功率源。地基中比较常见的GW级驱动源有Marx发生器、感应电压加法器、高压脉冲调制器和Tesla型脉冲功率源等， 这几类装置在原理、输出脉冲特征等方面有所区别。
以Marx发生器为例进行分析：Marx 发生器线路的工作原理可概括为“电容并联充电、串联放电”，从而使电压倍加而获得更高的脉冲电压输出。Marx发生器在高功率微波以及Z-箍缩研究领域均有应用研究。近几年，一系列改进技术（如分散电容技术等）用于设计结构紧凑、可靠性高的Marx发生器。德克萨斯大学研制的Marx发生器长度约为1.5m，主直径30cm，可在10Hz重频频率下输出脉冲电压500kV，电流5kA， 脉宽200ns。中国工程物理研究院研制了可在26Ω的负载上实现145kV，前沿39ns、脉宽80ns高压脉冲输出的Marx发生器。
紧凑型Marx发生器在向着更高的输出功率和重复频率，高可靠性、紧凑化、小型化和模块化结构运行方式等几个方向发展。下一步，其将进一步陡化输出的脉冲前沿（ns量级）和输出更高重频脉冲（100Hz）。是未来空间HPMW设计、研究需要紧密关注的有力候选驱动源类型。
3.2.2 空间环境对HPM驱动源的影响
空间环境的特殊性是空间HPM驱动源研制面临的难题之一，包括太空环境的高真空、高能粒子辐射、微重力、真空热环境等问题。
高真空对HPM驱动源在对流散热和热控设计方面产生不利影响；空间高能粒子辐射主要来源于地球辐射带、银河宇宙线和太阳宇宙线，这些高能辐射可能引起空间电子器件的单粒子效应。
所谓单粒子效应是指空间高能粒子（质子或正离子）轰击微电子器件的敏感节点，导致微电子器件逻辑功能翻转或器件损坏的事件。上世纪70-80年代之间，美国40颗卫星所发生的1589次异常记录中，70%是由空间环境所引起，而单粒子翻转有621起，占总数的39%。我国发射的“实践4号卫星”也完全记录到了单粒子事件所造成的影响，两颗风云卫星的寿命提前终止都说明此种环境效应的严重性，必须加强防护。空间微重力环境意味着HPM驱动源散热只能通过传导或辐射，这意味着散热需要采用强制循环方式。
总体来说，空间环境对HPM驱动源的影响因具体技术方案不同而有所区别，需要在空间HPM驱动源的具体设计中具体分析各种因素的影响，并采取相应的防护措施。
3.2.3 空间HPMW电磁兼容设计
空间HPMW系统包含高功率能量驱动源、HPM产生器，其复杂的电磁辐射特性会对系统以及邻近系统的测控、通信和电子探测等系统产生严重影响。其中，高功率驱动源产生的强流电子束必然在HPM发生器与HPM驱动源间形成短脉冲电流回路。因此需要分析整个系统的电磁兼容特性，建立系统级电流电路回路，利用电磁仿真软件建立模型进行仿真分析，分析对其它敏感部件影响，采取相应防护措施。
图3为相对论磁控管和Tesla型脉冲驱动源及其相应电源模块的电路模型。需要注意，依据驱动源具体设计不同，其电路模型会产生很大变化。所以，在分析中需要细化分析HPMW系统不同模块电路模型，才能得到比较真实的仿真结果；必要时，可建立等效实验平台进行实验验证。
4 结语
高功率微波武器利用定向发射的高功率微波束，达到毁坏和干扰敌方信息和通信链路敏感器件，杀伤敌方作战人员的作战效果。它使电子战概念从传统的“软杀伤”，扩展到以电磁能量为基础的“硬杀伤”，是一种全新的电子对抗形式。
高功率微波武器系统由初级电源、驱动源、HPM发生器、指挥控制系统、跟瞄系统、传输与发射系统等组成。系统具有组成简单、可靠性高，使用费效比高的特点。在HPMW武器系统实用化过程中，需要解决结构紧凑、高功率高效率HPM产生器和驱动源技术，以及高增益、高功率容量天线技术等关键技术；需要结合平台特点，分析其全系统的电磁兼容特性，研究其复杂电磁辐射对系统的通信和电子探测等系统的影响。
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作者简介
唐永福（1983-），男，河北省邯郸市人。工学博士学位。现为中国电子科技集团公司第三十八研究所工程师。主要研究方向为高功率微波、电磁场与电磁波及电子对抗。
抗辐射集成电路概论篇2
【关键词】中小型机房;电磁兼容;电磁干扰;抗扰性
1.电磁干扰的来源
产生电磁干扰的原因很多，概括起来主要有以下三类。
1.1来自电力网的干扰
大容量负荷的启停引起的电网电压波动或相间电压瞬时失衡可导致电压波形畸变及高次谐波的产生；电力开关的操作过程引起的强烈电流脉冲和短时电压跌落也可在电网上形成干扰。
1.2来自周围环境的干扰
来自周围环境的干扰源极多也较复杂，其中由雷电引起的干扰最为严重，雷击引起的冲击电流在几个微秒内就可达75A，由此感应出的浪涌电压也极高；高压输电线路及变压器也是很强的干扰源：工、科、医射频设备（如微波加热、高频焊接、高频医疗器械等）干扰频谱范围更广；此外，一些办公用电器、电动工具等也会对电网及周围空间产生干扰；甚至机动车辆在行驶时其点火装置、火花放电也会产生电磁干扰。
1.3来自计算机系统本身的干扰
计算机系统内部大量电子开关电路的动作也可引起快速的脉冲电流变化。如果机房的规模较大，则计算机系统本身产生的电磁干扰也不容忽视。
2.电磁干扰的传播途径
2.1辐射
干扰源如果不是完全屏蔽的，它就要向外辐射电磁波。辐射的强度与干扰源的电流强度、辐射阻抗、发射频率有关。如果干扰的屏蔽外壳有缝隙或孔洞，辐射泄漏量与孔洞尺寸和波长的比例有关。
2.2传导
传导是电磁干扰传播的重要途径。干扰源通过与其相连的导线或通过公共阻抗耦合（如通过电源回路、接地回路、信号线、通讯线等）向外发射电磁能量。
2.3感应
干扰通过导体间的电容耦合、电感耦合、电容电感混合耦合的形式传到与其相邻的其它导线上去。
3.电磁干扰对计算机系统的主要影响
电磁干扰将会导致下列几种破坏性的后果：导致数据的丢失。如果是一些重要性数据且没有备份的话，其后果往往是灾难性的。雷击事故引起的尖峰干扰可引起逻辑电路的伪触发，严重的可能引起集成电路电气燃烧，在几秒钟内使硬件设备造成毁灭性的破坏。可能影响中央处理机的性能，使处理机性能呆滞，而且也会出现错误的后果。使输入输出逻辑出错。例如，会影响驱动器和监督程序之间读写操作的精确性。导致计算机失去瞬间记忆，在数据写入磁盘之前，电源的电涌或冲击确实能破坏暂存于中的数据。
4.我国电磁兼容问题及规范标准现状
90年代以来，欧美发达国家逐渐制订了电磁兼容标准并将其强制付诸执行。欧共体于,1996年规定电子设备（包括电器、电子仪器设备）必须进行电磁兼容性试验。1997年又规定只有通过权威认证机构严格试验并取得CE认证的电子产品，才有资格进入欧洲市场销售。而我国这方面的法规制定和实施相对滞后。但现在也已开始重视电磁兼容问题，并已经制定了一些国家标准，还有一些尚待制定颁布。已的国标中大部分参考采用或等同采用国际上IEC/CISPR标准。电磁兼容标准大致分三大类：第一类是基础标准，规定了达到电磁兼容的一般和基本的条件、规则、术语定义、电磁现象描述和分类等；第二类是环境标准，规定了一组在特定环境下对电磁兼容的最低基本要求和测量、实验程序；第三类是产品标准，根据产品的适用范围规定了不同的类别，产品标准有对环境的干扰限值和自身抗扰性两个方面。
5.电磁兼容性的测量测试
测量测试工作是对机房的电磁兼容性做出客观评价的依据。测量项目主要包括发射试验（测量向外辐射式传导发射出的电磁能量、频率等）和敏感度试验（测量抑制外界电磁干扰的能力）。测量设备主要有:电磁干扰自动测试系统(测量电磁干扰的各种参数及波形分析)；电磁干扰分析仪.对电磁干扰的幅度、发生率和持续时间进行自动分析；频谱分析仪和扫描接收机；峰值、平均值、有效值接收机；音频干扰电压表；噪声信号发生器等。如日本生产的高频噪声模拟器，可以给电源线迭加噪声干扰脉冲，对被试设备进行电源线的抗干扰试验，还可做信号线（包括通信线与控制线）的抗干扰性能试验，以及局部辐射电磁场的试验。测量电磁兼容性的辅助设备主要有：电流探头、电压探头、吸收式功率钳、天线、耦合网络等。
6.提高机房电磁兼容性的设想及实现方法
如上所述，我们一方面要确保计算机系统在复杂的电磁环境中能够正常工作，另一方面要保证计算机系统本身所产生的电磁干扰应低于一定限值。因此我们要求每一台设备的电磁干扰发射量都应在规定的限值以下，而其抗干扰能力则要高于整个系统抗扰性的下限值。机房内同一频率的干扰迭加不应超过机房内所有设备的抗干扰能力的限值。机房内电磁干扰上限和系统抗干扰能力下限之间应有一差值作为电磁兼容的冗余量。
机房在购置设备时应考虑其对周围环境的电磁干扰水平及其自身的抗扰性是否在规定的标准限值内，有关标准可参照BC国家标准或IEC/CISPR有关标准的要求。
提高系统中每一台设备的抗扰性，从而使整个系统抗扰性下限值得以提高。增强设备抗扰能力的手段很多，最常用的不外乎屏蔽、滤波、接地三种。因这三种方法平时较常采用，在此不详加论述。采取适当措施以保证机房同一频率的干扰迭加不超过一定的限值。
将机房供电系统分成主、辅两个子系统，将计算机系统连接在专用的电源线路上。如果所有的外设共用一条电源线时，应尽量降低各设备或各组件之间潜在的噪声干扰。
做好防雷工作。计算机系统受建筑物防雷系统保护，被雷直接击中的可能性很小，因此计算机系统主要是防范感应雷。防范感应雷目前较好的方法是使用专业的防雷产品，其中较经济、实用的是有防雷功能的插座。插座要具有防雷功能必须满足以下几点要求：第一，插座要有高灵敏度/能耐强电流冲击/性能稳定的防雷元件。第二，要求插座抗冲击电流的绝缘电阻的阻值较高；第三，要插座前端地线畅通。第四，具有防雷功能的插座必须通过国家防雷中心的严格检测，并给予定级，以实施不同级别的防雷。此外，一定要保证计算机系统可靠的接地，可靠的接地可以减少计算机电源本身和计算机外设所产生的噪声，抵消闪电噪声或电涌的效力，减少电压危险，保证操作人员安全。
【参考文献】
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［2］陈国强.中小型机房的管理和维护[J].科学之友(B版).2007(03).
抗辐射集成电路概论篇3
关键词： 电磁干扰； 电环控系统； 电磁辐射； 多电飞机； CST
中图分类号： TN03?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）03?0138?05
Study on emission characteristics of electromagnetic radiation for
MEA electric environmental control system
JIANG Dan， CAO Qunsheng
（College of Electronic and Information Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 210016， China）
Abstract： The three?phase PWM inverter as the main electromagnetic interference source generated from more electric aircraft （MEA） electric environmental control system is analyzed. According to the working principle of the three?phase PWM inverter circuit and its simplified circuit， the common mode current causing the electromagnetic interference is obtained by analysis. The common mode current is taken as the excitation source of the electromagnetic radiation model for the electric environmental control system to establish the electromagnetic radiation emission model of the MEA electric environmental control system. The electric environmental control system influencing on the electromagnetic environment in the cabin and electromagnetic coupling effect of the cabin cable is studied with 3D electromagnetic simulation software CST. The research results show that the electromagnetic interference generated by electric environmental control system makes the electromagnetic environment deterioration within the aircraft， increase the electric field strength of the interference in the cabin and other system crates and induced current of the cabin cable.
Keywords： electromagnetic interference； electric environmental control system； electromagnetic radiation； more electric aircraft； CST
0 引 言
在20世纪70年代已经提出了多电飞机（More Electric Aircraft，MEA）的概念，当时称为全电飞机。对于传统飞机，二次能源是液压能、气压能和电能三种混合能源模式[1]。飞机液压系统由油压驱动执行机构完成特定操纵动作，主要用于起落架、襟翼和减速板的收放，前轮转弯操纵，驱动风挡雨刷和燃油泵的液压马达，驱动副翼、升降舵和方向舵的助力器等；气压能主要来自于发动机的压气机压缩后的高压高温空气，主要用于防冰、除冰和作为飞机环境控制系统的原动力。飞机上的多种二次能源使飞机和发动机的结构变得复杂、性能降低、重量大、价格高，并且能源的使用效率降低，可靠性和生命力降低。而电能与液压能、气压能相比，具有容易输送、分配和变换以及减少设备元件重量和尺寸的优点，可以提高设备可靠性。多电飞机就是用电能代替集中式的液压能源和气压能源，使各种二次能源统一为电能，二次功率均以电的形式传输、分配。
在多电飞机上大量的高功率密度电动机、电力作动器（EMA）、多种电能变换器和其他多种用电设备给多电飞机的电磁安全带来了隐患[2]。多电系统的使用带来了更强的电磁传导和辐射，对机上电磁环境产生了严重的不良影响。由机各系统内部设备之间，各系统之间各类互连电缆多达上千条，数据表明，一架波音747大型客机的电缆总长度[3]达到274 km。导线可以认为是高效率的电磁波接收天线和电磁波辐射天线。在各种多电系统中，电环控系统的功率最高，对电能的需求最高，对其他系统的电磁影响也最显著；因此有必要重点对多电飞机中的电环控系统产生的电磁干扰源、发射和辐射对相邻线缆的影响等进行深入研究。类似方法可以用于多电系统的其他系统，如电作动系统、电防除冰系统等。
1 电环控系统中三相脉宽调制逆变器
交直流变换器（Pulse Width Modulation，PWM），即DC/AC逆变器，是电环控系统的重要组成器件，图1为DC/AC逆变器的主电路示意图。DC/AC逆变器的主要功能是完成DC 180 V至AC 115 Vrms/400 Hz交流电压的变换功能。在三相DC/AC逆变器中，各个开关管的导通和关断过程中，导致A，B和C相的端口电压[Va，][Vb，][Vc]不断发生跳变，而在电路中，电路?地间会形成寄生电容[Cp1，Cp2，Cp3，]电压[Va，Vb，Vc]通过寄生电容[Cp1，Cp2，Cp3]不断进行充?放电，因此产生了共模电流[icm1，icm2，icm3，]通过线路阻抗稳定网络（LISN）注入到逆变器的直流母线，如图1中虚线所示，对电网或其他设备产生共模传导电磁干扰（EMI）[4]。LISN也称为人工电源网络，它的作用就是为相线与地线之间和中线与地线之间提供50 Ω的恒定阻抗，为待测设备的传导干扰提供通道，并与电源上的高频干扰隔离开，还可以将干扰电压通过耦合方式输出[4]。
PWM逆变器输出端的差模干扰主要是由于输出电压中含有谐波引起的。在开关管开通、关断的瞬间，便有电流流过负载，该电流会耦合到直流端，因此导致了差模干扰的产生。
DC/AC逆换器产生的电磁干扰既有共模干扰又有差模干扰，但是在相同激励的情况下，共模干扰的幅度比差模干扰幅度大，频率比差模干扰的高，并且产生的辐射场强远远大于差模干扰产生的辐射场强[5]；此处仅对共模干扰电流产生的电磁辐射特性进行分析。
1.1 共模干扰电流分析
1.1.1 Buck电路的共模电流等效电路
如图2（a）所示为新型的交?交变频电源――Buck变换器电路[4]。
Buck变换器是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。当开关管T通断时，变换器的[P]点对参考地的电位不停的发生变化，而开关管对地之间存在寄生电容，因此变化的电位会对该寄生电容进行充放电，形成共模电流[Icm。]共模电流[Icm]流过寄生电容[Cp，]然后经过散热器到达参考地，再通过LISN的50 Ω和0.25 μF的电容回到直流侧，分成了两路电流[I1]和[I2，]如图2（a）中带箭头虚线所示。[I1]直接通过直流母线正极的连接线回到开关管的集电极，而[I2]则通过直流母线的负极经电解电容后回到开关管的集电极，这两条电流[I1]和[I2]的不同在于[I2]通过了直流母线上的电解电容。电解电容有一定的等效串联电感和等效串联电阻。假设它的等效串联电感为[Le、]等效串联电阻为[Re，]并且[Le]的数量级一般为nH级；[Re]一般为0.1 Ω左右；假设共模电流回路中导线的寄生电感为[Lp，Lp]的数量级一般为μH级；显然，电感[Le]远小于电感[Lp，]电阻[4][Re]远小于50 Ω。因此电解电容的等效串联电阻和等效串联电感的影响通常可以忽略，[I1]和[I2]流过的通路就是一样的，并且[I1]和[I2]为共模电流[Icm]的[12。]
图2（b）为Buck电路的共模电流等效电路。图中电压源[V]表示开关管T两端的电压，直流电源被认为是短路；[Lcm]代表散热器与参考地的连接线的等效电感；[Lcab]代表从LISN到直流电容的等效电感；[Rin]代表从LISN到直流电容的等效电阻；[Cp]是开关管发射极对参考地的等效寄生电容；[Cn]是电解电容之后的直流母线正负极对参考地的等效寄生电容[4]。当图2（a）中开关管T与二极管D的位置调换后，此时Buck电路的共模等效电路模型与图2（b）中电路完全一样。
1.1.2 共模电流的等效电路
考虑图1中三相PWM逆变器的共模电流时，可以把A，B，C三相桥臂分开来分析。以A相桥臂为例，它产生的共模电流可以采用Buck变换器等效分析的方法，A相桥臂中的开关管T1两端电压用电压源[V1]等效。B相桥臂、C相桥臂也类似，开关管T3和T5两端电压分别可用电压源[V2]和[V3]代替。三个桥臂产生的共模电流的和，即为三相PWM逆变器的共模电流。对于每个桥臂，它们的物理特性是一样的，都只是由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）组成的，也就是说，每个桥臂中点对地的寄生电容[Cp]的大小是一样的。三相PWM逆变器中的其他无源器件的等效电路变换，与Buck电路中的一样。由以上分析可得，PWM逆变器共模电流的等效电路如图3所示 [6]。
在建立三相PWM逆变器的共模电流等效电路时虽然采用了与Buck变换器等效电路一样的分析方法，但是与Buck变换器也存在差异，PWM逆变器桥臂中点对地的寄生电容是上下管叠加以后合成的，所以在开关管完全一样的条件下，逆变器的寄生电容[Cp]要比Buck电路的寄生电容[Cp]大；同样，三相PWM逆变器中直流母线正负极对地的寄生电容[Cn]也是由三个桥臂合成的，它也比Buck电路的寄生电容大一些。
利用戴维南等效原理，再对图3的电路进行简化，电压[V1+V2+V3]简化为电压源[V，]同时，[Lcab2+Lcm]简化为电感[L，]25 Ω和[Rin]的等效电阻简化为电阻[R，]因此得到的简化电路如图4所示[6]，简化后的等效电路是一个二阶RLC电路。与图3相比，可以看出图4中并没有考虑0.5 μF的电容，原因是[Cp]和[Cn]都是pF级的，它与0.5 μF的电容串联后几乎还是等于
由于共模电流是由[dvdt]引起的，求解共模电流的实际波形可以等同为求二阶电路的零状态响应。逆变器每个桥臂在进行开关动作的过程中都会引起共模电流，因此对于三相逆变器，只需要得出一个桥臂的时域波形，另外两个桥臂的时域波形也可以用类似的方法求解。当[dvdt]非常大时，电压源可以近似用阶跃函数表示。
根据图4以及基尔霍夫定理，可得到阶跃响应的电流表达式为：
式中：[ω0=1LC]是谐振电路的谐振角频率；[ζ=][R2CL]是谐振电路的衰减系数；[Z0=LC]是谐振电路的特征阻抗。
当[ζ2?1]时，谐振电路的电流可表示如下：
文献[6]中采用LCR电桥测量的实验方法，直流母线电压为180 V，测得等效电路中无源器件参数[R，][Lcab，][Lcm，][Cp]和[Cn]分别为25 Ω，4.8 μH，2.8 μH，300 pF和1 200 pF，所以该三相逆变器的共模电流的表达式为：
1.2 三相PWM逆变器的电磁辐射模型
三相PWM逆变器的共模辐射可以用一个接地平面上长度[λ4]的短单极天线进行等效[5]，如图5所示。
图5中DC/AC变换器电源线上的共模电流可以采用式（3）的形式作为天线等效模型的激励源，天线本身视为电源线，所产生的电磁能量以电磁波的形式向周围空间传播，形成电磁辐射干扰。
2 多电飞机电环控系统电磁效应的仿真模型
在三维电磁仿真软件CST中建立B737?300整机电磁模型，该型号客机[7]总长为33.4 m，翼展28.9 m，最大高度4.01 m。由机的机翼、尾翼等结构对电环控系统电磁辐射覆盖和线缆的耦合几乎没有影响，综合考虑仿真系统和和计算时间的限制，在实际仿真中将机翼、尾翼外部结构不在计算范围之内。在仿真过程中，设置飞机外壳、前后门、安全门材料为导体材料；舷窗、驾驶舷窗为相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.03的介质材料；客机中椅子、行李架以及地板为相对介电常数为3.14，损耗角正切为0.035的介质材料。
一般电环控系统采取双环控调节器，分别安装在机翼下方的电子设备舱中，根据电环控系统在客机中的位置以及1.2节中分析得到的电环控系统电磁干扰源DC/AC逆变器的电磁辐射模型，在简化的机身仿真模型中建立该系统的电磁辐射模型作为电磁干扰源。
在客舱地板下方与货舱上隔板之间创建两根穿舱线缆，分别从客舱前部直至后设备舱尾部，总长为21 m，线与线之间的间隔为40 cm，该线距远大于HB 6524?91《飞机电线、电缆电磁兼容性分类及布线要求》中规定的各类电线布线的间距[8]。线缆类型分别采用单线和同轴线。单线的内半径为1 mm，两端接有50 Ω的负载，同轴线采用RG58型，两端同样接有50 Ω的负载。线缆两端分别连接两个铝制机箱，两机箱的外尺寸分别为：800 mm×400 mm×500 mm，厚度为1.3 mm，两机箱侧面分别开有通风孔。
图6所示的为飞机内部模型，显示了飞机内部地板、座椅、前后门、安全门、舷窗、驾驶舷窗等部件以及飞机内电环控系统辐射模型、穿舱线缆、机箱。
以及穿舱线缆、机箱的位置
在整个客机中，设置4个电场探针，如图7所示，图中[p1，p2，p3]分别为客舱内不同位置电场强度的探针，[p4]为穿舱线缆一端机箱内中心点电场强度的探针位置，该探针位于地板的下方。
3 多电飞机电环控系统电磁效应的仿真结果分析
在CST中采用传输线矩阵法（TLM）进行时域仿真[9]。仿真频率范围设置为0～150 MHz，仿真时间设置为10 μs。进行电磁仿真时，将该共模干扰电流信号作为激励源。仿真结果如图8～图10所示。
图8为客舱内不同位置探针的电场强度随时间的变化曲线。探针[p1，p2]和[p3]处的电场强度峰值分别为0.94 V/m，15 V/m和0.14 V/m。从图8中可以明显看出，探针[p2，][p1]和[p3]处电场强度依次减小，说明客舱内不同位置处受到的电环控系统对外辐射的电场强度不同，并且客舱内离电环控系统的位置越近，受到的电磁干扰的电场越强。
图9为穿舱线缆一端机箱内中心点的电场强度随频率的变化曲线，反映出系统间的电磁辐射干扰。此处，电环控系统作为干扰源，对设备舱内其他机箱内的系统会产生一定的电磁干扰。机箱内中心点处的电场强度还与机箱的谐振频率（机箱的尺寸）、机箱通风孔的形状及大小等因素有关。
图10为穿舱线缆单线和同轴线内导体上的感应电流随频率的变化曲线，单线上的感应电流的峰值约为6.18×10?7 mA（-180 dBA），出现在频率为1.8 MHz时。图10中表明，单线上的感应电流要远高于同轴线内导体上的感应电流值，表明同轴线对电磁辐射具有一定的屏蔽作用，屏蔽效果明显优于单线。按照RTCA/DO?160G中对射频敏感性的规定[10]，此类连接敏感设备的穿舱线缆所处电磁环境属于S类，S类所对应的传导敏感性测试水平电流最高为1.5 mA（-56.48 dBA）。显然，电环控系统产生的电磁辐射场通过穿舱线缆耦合从而对敏感设备造成的干扰较小，但是当多电系统的数目增多会使得线缆上的感应电流明显增大。
4 结 语
本文提出了一种多电飞机电环控系统的电磁辐射简化模型，通过理论分析确定了电磁建模的结构，并利用了三维电磁仿真软件CST对其进行了系统的电磁仿真。同时，仿真得出客舱内不同位置处、电子设备机箱内部受到的干扰电磁辐射的电场强度和穿舱线缆上的感应电流。仿真结果表明，电环控系统的引入会导致客舱内的干扰电场的增加，对人员和设备会产生一定的危害，而且该系统的电磁辐射对其他系统机箱内的电子设备也会产生一定的电磁干扰。随着多电系统的增加，穿舱线缆上的感应电流增加，都会影响到电缆本身以及外接的电子设备，因此有必要对多电飞机中电环控系统的辐射发射特性进行研究，这对多电飞机的概念设计阶段具有实际的指导意义。
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抗辐射集成电路概论篇4
论文关键词:计算机 电磁辐射 信息安全 TEMPEST
论文摘要:利用电磁学的方法分析了计算机电磁信息辐射的原理?引入偶极子分析计算了计算机电磁信息辐射场的频谱与场强;研究了计算机电磁信息辐射接收机的接收原理?进一步定量分析了辐射场强与接收机带宽、噪声系数、接收天线定向性和增益之间的数值关系;阐述了计算机电磁信息泄露的方式和途径?概括了基于实际的军队计算机应用中电磁信息安全与防护的主要手段。
随着信息技术的发展和微型计算机的普及应要处理、传输、存储的军事机密的安全构成了严重的用?计算机已成为目前最关键、应用最广泛的信息处威胁?给国家和军队造成重大损失。理、传输和存储的电子设备。军队指挥自动化、国防为了确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存工程的通讯与指挥、现代化的武器装备以及智能化储更安全有效?就必须重视军用计算机的电磁信息的信息技术产品等无不与计算机有关。由于计算机安全与防护?研制、开发和使用防信息泄漏的计算的特殊构造方式?它在工作时?会向周围空间辐射电机。在计算机信息安全领域?电磁信息辐射的研究磁波?这些电磁辐射信号包含丰富的频谱资源?携带属于TEMPEST(Transient ElectroMagnetic Pluse Em-大量有用信息?一旦被敌方接收并破译?就对计算机anationStandard)的研究范围。
1电磁信息泄露原理
1。1计算机辐射原理
麦克斯韦于1846年归纳出了麦克斯韦方程组。根据麦克斯韦方程组(方程组(1))可知?电路中只要有电流的变化就会有电磁波的产生?任何时变电磁场都会向四周空间辐射电磁信号?任何载有时变电磁信号的导体都可作为发射天线向周围空间辐射电磁信号。
由公式(2)、()3可以看出?偶极子所载信号幅度越大?频率越高;功率越大?辐射场强越强;信号波形越尖锐?其频谱越宽;高频分量越丰富?其辐射场强越强。
计算机系统的主要硬件有主机、显示器、键盘、鼠标、打印机和其他外设备?电源线、主机与外设备间的互连线缆(信号线、数据线和控制线)?连接主机、外设备与互连线缆的连接器。计算机电路组成复杂?各个部件以及各种时钟电路都存在电磁辐射?产生携带大量信息的辐射电磁波。这些电磁波就通过计算机的主机、外设备、线缆和连接器向周围空间辐射?产生的电磁信息泄漏伴随计算机对信息的接收、处理和发送的全过程。
从信息种类来分?计算机电磁辐射信息包括视频信息、键盘输人信息、磁盘读写信息等。从辐射部件来分?计算机的电磁辐射可以分为处理器的辐射、通信线路的辐射、转换设备的辐射、输出设备的辐射等。
从辐射方式来分?还可以分为一次泄漏和二次泄漏。对于处于复杂电磁环境中的计算机?周围的电磁波接收和发射装置有可能成为计算机二次泄漏辐射的载体。如果计算机辐射信号以某种形式藕合到计算机周围的发射电路中?它以两种形式二次发射出去:辐射信号藕合在放大器的前级?被放大器直接放大发射出去;辐射信号藕合在混频器前级?与发射机内的本振经混频器混频再经放大器发射出去。二次泄露辐射的强度可能超过一次泄漏的辐射强度?降低了计算机设备的防护等级?增加了信号泄露的危险。
1.2计算机辐射信息的接收
计算机工作时产生的极其丰富的谐波资源可达兆赫兹(GHz)以上?电磁辐射最强的频带范围一般在20~so Hz之间?计算机的串口、并口、线缆和连接器?其信息泄露的带宽一般较低?约在01 MH:?只要接收机的带宽大于01 MHz?就能有效地接收计算机的辐射信息。计算机视频信息的电磁辐射较为严重?随着显示器的分辨率越来越高?辐射的频率范围也越来越宽?辐射强度也不断增加?被接收还原的可能性也不断增大。1958年?vna.Eck在论文中提出?可以在1仪x〕m处接收还原视频信息?20世纪90年代英国人称可以在160 m接收还原视频信号。其余部件的辐射?在满足接收机条件的情况下?
当确定了接收机的带宽B、接收机的噪声系数凡、接收机天线的定向性D(或者增益G)?便可以确定接收机能接收到的最低场强?只要大于最低接收场强的计算机电磁辐射信号均可以被接收机接收。
2安全与防护
为了降低计算机电磁辐射信息泄露的危险?确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存储更安全有效?必须采取安全防护措施。目前的计算机防电磁信息泄露所采取的措施主要有3种?即信号干扰技术、电磁屏蔽技术和TEMPEST技术。
2.1信号千扰技术
信号干扰技术是指利用相关原理?将能够产生噪声的干扰机放在计算机旁?把干扰机发射出来的噪声电磁波和计算机辐射出来的信息电磁波混在一起?通过不同技术途径实现与计算机辐射信息的相关联?并产生了大量与计算机相同频谱特性的伪随机干扰信号?使干扰信号与计算机设备的信息辐射混合在一起向外辐射?所以能破坏原辐射信号的形态?降低辐射信息被接收后还原的可能。它具有造价低廉、移动方便、体积小、质量轻等特点?是目前国际上应用最广泛的一种防泄漏措施。
信号干扰技术主要是针对计算机的视频辐射信息泄漏采取的一种防护措施?缺点是干扰机的干扰噪声(白噪声)和计算机的辐射信号(主要是视频信号)的特性是不同的?可以被接收者区分开?提取到其中的有用信息。而且?信号干扰技术多采用覆盖式干扰信号?容易造成电磁污染和防护对象单一。
2.2电磁屏蔽技术
电磁屏蔽技术是利用电磁屏蔽原理?将计算机关键部分用特殊材料包起来?抑制近场感应和远场辐射、中断电磁辐射沿空间的传播途径?是解决电磁信息泄漏的重要手段。
电磁屏蔽有双重作用:减小电磁辐射泄漏;防止外界电磁干扰。屏蔽方法有多种?根据不同需要可以采用整体屏蔽、部件屏蔽和元器件屏蔽。如:屏蔽电缆、屏蔽电路、屏蔽机柜、屏蔽室等。屏蔽效果与材料性能、辐射频率、屏蔽体结构和辐射源的距离等有关。屏蔽体都需与大地相连?为屏蔽体上的电荷提供一条低阻抗的电气泄放通路。电磁屏蔽的效果与屏蔽体接地的好坏密切相关?一般屏蔽体的接地电阻都要求。从使用的效果来看?屏蔽室更理想?好的屏蔽室可使信号衰减60一140dB?缺点是造价高。采用电磁屏蔽的方法防止电磁辐射泄漏时?并不是所有的设备和元器件都能完全封闭在屏蔽室?内。比如?电源线、信号线等均与外界有联系?辐射电磁波可以通过传导方式传到屏蔽室外造成信息泄漏。
2.3 TEMPEST技术
TEMPEST技术即低辐射技术?是指在设计和生产计算机设备时?对可能产生电磁辐射的元器件、集成电路、连接线、显示器等采取防辐射措施?从而达到减少计算机信息泄漏的目的。前景较好的是红、黑设备分离技术。采用红黑分离技术制造红黑分离式计算机?是指在系统设计中引人红黑工程概念?将计算机设备上的信号分为红黑两种信号?红信号是指能被接收破译?并复现出有用信息的信号;黑信号是指即使被接收到?也不能复现出有用信息的信号。把红信号与黑信号完全隔离开来?然后对隔离后的红信号采取特殊处理措施?使其达到防电磁信息泄漏极限值的要求。在计算机设备中?相应地也定义了红设备、黑设备等概念。红设备是处理保密数据信息的设备?黑设备是处理非保密数据信息的设备。
红黑设备之间是不允许进行数据传输的。通常是在两者之间建立红黑隔离界面?仅仅实现黑到红设备之间的单向信息传输。
软件TEMPEST技术191是国外近年发展起来的新的电磁防护技术?基本原理是通过给视频字符添加高频“噪声”并伴随发射伪字符?使敌方无法正确还原真实信息?而我方可正常显示。它替代了过去由硬件完成的抑制干扰功能?成本较低。采用TEM-PEST技术的防护型TEMPEST计算机?使用软件来控制计算机辐射信号的发射?同时加入了专用的攻击程序?当有人企图截获信息时系统能自动保护并进行自卫反击。
抗辐射集成电路概论篇5
【关键词】干扰来源；特点；处理方法；处理效果
1.引言
当前的工程应用中，越来越重视动态测量及其数据处理。在测量压力、位移、振动、速度、温度等参量时，由于在动态测量过程中存在各方面的干扰，而且仪器输入量和测试结果（数据或信号）是随时间而变化的，它们对动态测量系统的稳定度和精确度产生直接或间接的影响，严重时即可使动态测量系统不能正常工作。因此，动态测量系统的设计、制造、安装和使用等各个方面都需要考虑抗干扰的问题。
2.动态测量过程中干扰的来源及其特点
由于各种测试系统和测试过程以及其所在的环境因素千变万化、层出不穷，因此几乎没有两个系统的干扰情况完全相同，即使是在同一系统中，干扰现象在不同时刻产生的影响也不尽相同。在动态测量系统测试过程中，经常遇到的干扰主要有人为的或其他客观存在的（如辐射、磁场等）等外部因素引起的，也有测量仪器内部元器件等产生的。但是综合起来考虑，则主要存在的干扰有：人为因素、空间辐射、磁场、电磁感应、信号通道干扰、电源干扰和数字电路不稳定性等。
人为因素主要是在手动操作的测量中不正确人为操作或人为误差引起的，可消除性大，但对系统的影响也大，严重时可导致错误结果。空间辐射、磁场电磁感应干扰主要由于测量系统在周围环境中受到电磁辐射和磁场的影响，很难消除干扰源，只能从系统自身着手解决。信号通道干扰是由于传感器和测试系统信号处理器之间距离长，传输信号很容易扰，同时也存在多对信号电缆相互干扰，干扰信号进入系统重要途径就是I/O通道。系统一般由工业用电网络供电，当系统与其它经常变动的大负载（大功率电机的启停）共用电源时，很可能引起测量系统电源欠压、浪涌、下陷或产生尖峰干扰。另外当电源引线较长时，产生电压降、感应电势等也会对系统产生严重的干扰，这些干扰常给高精度系统带来麻烦。
数字集成电路引出的直流电流虽然只有mA级，但当电路处在快速开关时，就会形成较大的干扰。例如TTL门电路在导通状态下从直流电源引出5mA左右，截至状态下为1mA，在5ns的时间内其电流变化为4mA，若配电线上有0.5μH电感，当状态改变时，配电线上将产生0.4V噪声电压，而这种门电路的供电电压仅为5V，如果把这个值乘上典型系统的大量门电路数值，其所引起的干扰将是非常严重的。
3.干扰处理方法及处理效果
干扰处理方法概括有三项基本原则：防止干扰窜入、远离干扰源、消除干扰源。动态测量系统的抑制干扰方法主要有隔离与耦合、滤波和屏蔽、优化布线、软件消除、系统接地等。正确的接地和屏蔽结合起来能够很好地抑制干扰，如限制和降低干扰噪声电平、旁路杂散辐射能量和防止系统遭受干扰，还可以保护操作人员人身安全和设备安全。接地处理一般可以采取多种方法，如一点接地和多点接地、交流地和信号地、浮地与接地，各种接地应按正确方法进行，如埋设铜板法、接地棒法和网状接地法等。
平行导线之间存在着互感和分布电容，进行信息传送时会产生串扰，影响系统工作可靠性，如功率线、载流线与小信号线平行走线，电位线与脉冲线平行走线，电力线与信号线平行走线等都会引起串扰，因此布线时应按一定的走线原则进行布线。对于元器件空余输入端应采取一定的处理方法，如并联输入端、接高电平或悬空后利用反相器接地；对于数字电路可采取设置高频去耦合电容，并进行良好接地。软件抗干扰起着非常重要的作用，在硬件基础完善后，必须采取更有效的软件抗干扰措施。常用的软件抗干扰方法主要有：采用数字滤波方法既能剔除干扰数据，又可消除系统误差；设置睡眠模式可以降低功耗，减少干扰对CPU的影响；利用看门狗定时器可使得CPU不至于失去控制；在程序中加入冗余指令，防止程序跑飞。
3.1 人为操作因素干扰
对于此类干扰，动态测量过程的操作人员都应经过一定的培训来保证仪器操作以及测试数据结果的正确性，要坚持原则性，严格按照系统工作方式进行操作运行。
3.2 空间辐射干扰、强磁场电磁感应干扰
对于空间辐射干扰和强磁场电磁感应干扰，动态测量系统通常采取屏蔽和滤波技术抑制干扰。
屏蔽主要以金属等其他材料构成的可以防止干扰的屏蔽体，且能有效地抑制辐射、电磁波、磁场等干扰源产生的干扰。屏蔽体主要以反射或吸收的方式来削弱这些干扰，从而形成对干扰的屏蔽，良好地保证动态测量过程的正常进行。其中对电磁波和磁场产生的干扰的最有效方法就是选用高导磁材料制作的屏蔽体，使电磁波经屏蔽体壁的低磁阻磁路通过，而不影响屏蔽体内的电路；对屏蔽电场或辐射场时，则选用铜、铝等电阻率小的金属材料作屏蔽体屏蔽低频磁场时，选磁钢、铁氧体等磁导率高的材料；在屏蔽高频磁场时，选择铜、铝等电阻率小的材料，如：在两导线间插入一接地导体，进行静电蔽体。对静电蔽体，加一块金属板就起能作用，而对电磁屏蔽，板壁过簿时就会无效，同时抗干扰性能与屏蔽体的外部形状也有关，但是注意如板壁过厚，将产生一定的涡流电流，而涡流电流会形成反磁场，阻碍磁通进入屏蔽板。
为了有效发挥屏蔽体的屏蔽作用，消除屏蔽体与内部电路的寄生电容，屏蔽体应按“一点接地”的原则接地。利用抗电磁干扰能力和抗静电干扰强的光纤传输和传感技术的抗干扰方法也能很有效的抑制干扰。
3.3 电源干扰
要正确处理电源干扰，就必须了解当前所使用的动态测量系统电源干扰的特点及主要来源，从而对系统电源进行持续不断的监控和测试，通常我们可以通过电源干扰测试仪来实现对电源干扰的监控和测试。电源干扰测试仪能够实时地监测电源上出现的各种干扰和波动，一旦出现干扰，它能及时地记录各种干扰发生的时间及大小并进行统计，给以后测试系统排除电源干扰提供重要依据，同时它还能提供相应的电源干扰抑制相关途径，保证动态测量过程的顺利进行。
3.4 信号通道干扰
干扰信号进入微机测试系统的一个重要途径就是I/O通道，尤其是当变送器远离测试系统时，这些干扰包括共模干扰和电磁感应干扰，在多对的信号电缆中还会相互干扰，通常采取的措施有如下几点。
3.4.1 硬件滤波
在信号加入到输入通道之前，可采用硬件低通滤波器来滤除交流干扰，常用的低通滤波器有：RC滤波器、LC滤波器和有源滤波器。
RC滤波器结构简单，成本也低，且不需要调整，但它的串模抑制比不够高，一般需2～3级才能达到滤波要求。LC滤波器的串模抑制较高，但电感成本高、体积大。有源滤波器对低频干扰具有很好的抑制作用，其原理是产生一个与干扰信号幅值相等、相位相反的反馈信号，在滤波器的输入端进行叠加，从而将干扰信号消除。
3.4.2 采用差动方式传送信号
其原理是差动放大器只对差动信号起放大作用，而对共模电压起不到放大作用，因此能够有效地抑制共模噪声的干扰，性能也比较好。
3.4.3 采用双绞屏蔽线传送信号
把两根导线相互扭绞，电流流过两根导线时产生的磁场以相互扭绞时最小，扭绞越大，节距就越小，对串模干扰的抑制比就越高，抗干扰性能就越好。在精度要求高、干扰严重的场所，应当采用双绞屏蔽信号线，可使电场屏蔽和电磁屏蔽作用大大加强，抗干扰性能也会大大加强。
3.4.4 信号线的敷设
信号线若敷设不合理，不仅达不到抗干扰的效果，反而会引入新的干扰。因此信号线的铺设要注意以下几点：信号电缆与电源电缆必须分开，绝对避免信号线与电源线合用同一股电缆；屏蔽层要一端接地，避免多点接地；尽量远离干扰源，如避免把信号线敷设在大容量变压器或大功率电动机等设备附近。
3.4.5 数字电路干扰
该方法主要是提高动态测量系统中敏感元器件的抗干扰性能，即尽量减少对干扰噪声的拾取，并从不正常状态尽快恢复。主要有效措施有：电路板布线时尽量减少回路环的面积，从而降低感应噪声，同时电源线和接地线要尽量粗，降低耦合噪声和减小压降；单片机电路尽量使用电源监控和系统保护电路，空余单片机I/O接口要接地或接电源，不能悬空，其它IC闲置端在不改变系统逻辑下也应接地或接电源；IC器件应直接焊接在电路板上，尽量的减少IC插座。
3.4.6 软件抗干扰
该方法主要有利用数字滤波器等来滤除干扰，采用看门狗软件、多次采样技术、定时刷新输出口等抑制干扰。
4.结论
由于动态测量系统使用环境不同，其干扰源也不同，处理方式更显得多种多样，综合考虑应用软硬件技术和具体问题具体分析的方法来解决和排除干扰，消除误差，提高测量结果的准确性，保证测量系统的正常运行。抗干扰设计中虽然需要很强的理论指导，但更主要还是靠在实践中不断地摸索和积累抗干扰经验，才能把对系统的干扰降低到最低限度内，使系统能够完善正常的工作。
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抗辐射集成电路概论篇6
关键词 红外干扰；面源干扰；点源干扰；目标特性
中图分类号TN97 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）71-0103-02
0 引言
为检验新型舰空导弹导引头的抗干扰性能指标，某型靶弹拟加装舰载红外干扰设备。弹载红外干扰设备能在靶弹起飞后的特定时间段内，按一定的投弹序列，连续投放红外干扰弹，在靶弹周围形成与靶弹红外辐射特征的相似的红外辐射源，对舰空导弹的红外导引头进行干扰。干扰设备主要用于投放面源红外干扰弹和点源红外干扰弹，也根据试验需要，投放满足特定外形尺寸要求的箔条干扰弹。本文对弹载红外干扰技术的作用机理、实现途径等问题进行分析讨论，通过对搭载平台的红外特性、作战对象红外制导性能的分析比较，详细论证了面源红外干扰弹的主要技术指标。
1 红外干扰技术分析
根据干扰弹的不同类别，红外干扰可分为点源干扰、多点源干扰和面源干扰三种形式。点源干扰是第一代干扰红外干扰，技术上已落后，目前红外干扰技术研究的重点是多点源干扰和面源干扰。多点源红外干扰弹是将多个烟火型燃烧材料装在诱饵筒内，投放后干扰弹在空中引爆形成多个燃烧点。当采用多发齐射或多方位齐射等战术投放方式时，多点源干扰弹可迅速在一定空域形成红外高辐射区，并在导引头瞬时视场内形成持续的多个干扰源，将目标信号淹没，导引头就必须处理多组脉冲信号，降低了导引头检测目标的概率，红外导引头即使启动了抗干扰措施，但因探测器的噪声几何级数增大，而难以提取有效的制导信号，从而起到保护载机的作用。多点源干扰本质上属于烟火型诱饵，干扰机制仍然是一种压制干扰，与导弹特性仍有较大差异多点源红外干扰弹的，当面对具有光谱鉴别能力或具有强度抑制鉴别能力的先进红外导引头时，其干扰效果将受到较大影响。
面源红外干扰弹则在辐射强度、光谱分布、空间分布等特征方面进行改进，与目标特征较为相似，当采用单发或连续投放的战术方式时，可以持续诱骗先进的红外导引头；采用多发、多方位投放的战术方式时，可在空间形成大面积的发热云团，通过改变导引头视场内的目标特征，增大识别与跟踪难度，达到干扰目的。其干扰方式更为灵活，干扰手段更为有效。面源红外干扰弹连续投放后，在靶弹附近形成与靶弹目标特征相似的面源红外干扰源，干扰源的辐射强度与目标接近（约1倍～3倍）、光谱分布与目标相似，且具有连续向前运动的特征，能抑制导弹的光谱鉴别（双波段制导）、强度阈值鉴别及动力学特性鉴别等多种复杂的抗干扰措施，且与目标同处于来袭导弹导引头的视场内，持续时间长于来袭导弹的制导时间。面源红外干扰源可掩盖和歪曲红外成像制导系统所要观察的目标、征候及信号特征，以混淆目标的大小、位置和数量，从而降低其探测、识别与跟踪能力。面源红外干扰弹采用大量燃烧温度在导弹目标温度范围内的特殊自燃材料作为干扰载荷，通过改进诱饵的辐射强度、光谱分布、空间散布等特征，在红外制导导弹的探测波段形成与靶弹目标红外信号相似的干扰源，并通过连续投放模拟靶弹的运动特征，使先进红外制导导弹的抗干扰措施失效，并能有效破坏制导系统的正常跟踪，从而增强靶弹面临红外制导导弹威胁时的生存能力。
2 面源红外干扰弹的主要技术指标
2.1 搭载平台的红外特性
某型靶弹长约6m，弹径54cm，当在海拔20m高度巡航飞行时，据估算，具有较高温度（在700K以上）的尾焰长度不超过10m，不考虑翼展投影面时，靶弹在飞行中的最大投影散布尺度约为16m×0.54m，尾焰羽流的最大投影散布尺度约为10m×0.54m。对于来袭的红外成像型舰空导弹，具备根据目标物的面目标特征进行真假目标鉴别的能力，因此，靶弹飞行中在红外成像型舰空导弹导引头探测器上呈现出类似的面目标轮廓。
2.2 作战对象的红外制导性能
下面以美制“拉姆”导弹为例研究典型舰空导弹的红外制导特性。RIM-116A（Block 0）型“拉姆”导弹专用于对付辐射无线电频率的反舰巡航导弹，采用双模制导，飞行中段采用被动射频制导，飞行末段采用被动中波红外制导。发射后，弹载射频导引头迅即指引导弹飞向目标，并使红外导引头转向目标方向；在飞行末段，一旦探测到目标的红外信号，弹载控制逻辑电路即自动将射频制导转变为红外制导，以便最终锁定目标。
为了对付日益先进（红外特征弱、采用多模制导、不辐射或间歇辐射射频信号、具有干扰能力）的反舰导弹，美、德两国海军对RIM-116A（Block 0）“拉姆”导弹进行升级改进，开发RIM-116B（Block 1）“拉姆”导弹。Block 1继承了Block 0的全部优势性能和成熟技术外，对红外制导信息要素的采集获取和处理进行了全面升级，使之仅用红外制导方式就可以完成制导拦截来袭目标。Block 1上配装了新型红外成像扫描寻的器和智能型数字信号处理器，红外寻的导引被分为红外（IR）和双模红外（IRDM）（光谱）两种方式，实现了全程红外制导，拥有了对无射频辐射反舰导弹的攻击和摧毁能力。
2.3 面源干扰弹的性能指标分析
1）工作波段
拉姆导弹的红外制导系统来自“尾刺”地空导弹，工作在4.1μm～4.4μm波段，因此，针对拉姆导弹的无源干扰设备（面源红外干扰弹）的工作波段范围确定为3μm～5μm。
抗辐射集成电路概论篇7
为了提高锁相频率合成器抗电磁干扰的能力，通过对锁相频率合成器电磁干扰三要素（电磁干扰源、传输途径和敏感设备）的分析，从限制干扰源的电磁发射、控制电磁干扰的传播及增强敏感设备的抗干扰能力三条途径开展锁相频率合成器的电磁兼容设计研究并提出锁相频率合成器电磁兼容设计原则。
【关键词】电磁兼容 电磁干扰 锁相频率合成器 电磁兼容设计
随着电子信息技术的飞速发展，众多功能各异的电子设备被设计生产出来并投入使用。这些电子设备在给人们带来工作和生活便利的同时也使得人类生存空间的电磁环境愈加复杂，电磁能量也日趋增强，现今电磁干扰已经成为人类生存面临的几大危害之一。
频率合成器是采用频率合成技术以一个或几个具有高精度、高稳定度的信号作为基准信号运用混频、倍频和分频等方法产生一系列频率各异但同样具备高精确度和高稳定度信号的设备。作为整个电子设备的“心脏”，频率合成器的性能将直接影响整个电子设备性能的好坏，为了确保电子设备在复杂电磁环境中的工作正常，工程中开展频率合成器的电磁兼容设计研究是十分必要且必须的。
1 电子设备电磁兼容设计概述
1.1 电磁兼容概念
电磁兼容（EMC，Electro Magnetic Compatibility），顾名思义就是在共同的电磁环境中功能不同的电子设备、系统正常工作互不干扰，保持“兼容”的状态。因此开展电磁兼容设计的目的就是抑制设备或系统内外存在的各种电磁干扰，增强自身抗电磁干扰能力。
根据电磁干扰传播途径电磁干扰可分为沿着导体传播的传导干扰和通过空间以电磁波形式传播的辐射干扰。
通过对电磁干扰产生原因的分析，总结出引起电磁干扰的三要素分别是电磁干扰源、传输途径和敏感设备，三要素的共同作用将会产生电磁干扰，三者缺一不可。因此抑制电磁干扰，提高电子设备或系统的电磁兼容性将从限制干扰源的电磁发射、控制电磁干扰的传播途径及增强敏感设备的抗干扰能力三方面着手开展研究。
1.2 工程中电子设备电磁兼容设计方法概述
工程中开展电子设备电磁兼容设计的目的就是抑制电磁干扰。前面已经指出干扰源、传播途径和敏感设备是电磁干扰产生的三要素，为了能够有效的抑制电磁干扰，在进行电磁兼容设计前应首先完成对电子设备潜在的电磁干扰三要素的确认，然后针对性的以限制干扰源的电磁发射、控制电磁干扰的传播途径和增强敏感设备的抗干扰能力为目的开展电子设备的电磁兼容设计。
2 锁相频率合成技术简述
2.1 频率合成技术分类
根据合成方法的不同，频率合成技术可分为直接频率合成技术、间接频率合成技术和直接数字合成技术。
2.1.1 直接频率合成技术
以一个或几个高精度高稳定度信号为基准信号，经过倍频、分频、混频等方式直接产生一系列离散频率信号。直接频率合成技术具有频率稳定度高，变频时间短的优点，但同时也有杂散频率多，抑制难度大，结构复杂的缺点。
2.1.2 间接频率合成技术
以锁相频率合成技术为代表，一个或几个参考信号通过谐波发生器、混频或分频等产生大量谐波或组合频率，使用锁相环（PLL，Phase Locked Loop）电路将压控振荡器输出频率锁定在某特定频率上，压控振荡器间接产生需要的频率信号。该方法具有频率稳定度高，杂散抑制好等优点，缺点是变频时间长，相位噪声差。
2.1.3 直接数字频率合成技术
基于数字采样和存储技术的直接数字频率合成技术具有变频时间短，频率分辨率高，相对带宽宽，可编程，易于单片集成等许多优点，但是也存在杂散差，调谐带宽窄，输出功率低等缺点。
在进行频率合成器设计时，需要根据对频率合成器的不同使用要求选择适合的设计方案开展设计。对于要求输出信号频率稳定度高，杂散抑制好，对结构有严格限制的频率合成器一般选用锁相频率合成技术。
2.2 锁相频率合成技术工作原理
PLL电路用于产生与输入信号相位同步的新的信号，锁相频率合成技术就是采用PLL方式的频率合成技术。
图1是一种采用锁相频率合成技术的频率合成器的组成框图。其中，鉴相器用于检测两个输入信号的相位差；环路滤波器将鉴相器输出的含有纹波的直流信号平均化，将其变为交流成分少的直流信号。压控振荡器是由输入的直流信号控制振荡频率，是一种频率可变的振荡器。
3 锁相频率合成器的电磁兼容设计研究
图2可以看到即使是简单的电子设备也是由各种功能电路模块构成的，电子设备能够在复杂的电磁环境中正常工作的前提就是确保这些功能电路模块不受电磁干扰正常工作，这就要求：
（1）功能电路模块内部各PCB电路工作正常，互不干扰；
（2）功能电路模块不会受到外部电路干扰，这中间既包括电子设备内部的其他功能电路模块，也包含其他电子设备。
因此在进行锁相频率合成器的电磁兼容设计时需要考虑以下两方面内容：
（1）锁相频率合成器内部各功能电路之间的电磁兼容设计；
（2）锁相频率合成器与外部电路之间的电磁兼容设计。
前面已经介绍过抑制电磁干扰的三种方法分别是：限制干扰源的电磁发射、控制电磁干扰的传播途径和增强敏感设备的抗干扰能力。要进行锁相频率合成器的电磁兼容设计需从这三方面开展针对性的设计。
3.1 锁相频率合成器内部各功能电路之间的电磁兼容设计
3.1.1 锁相频率合成器内部各功能电路之间的电磁兼容分析
为了能够更方便的开展电磁兼容设计，首先需要明确锁相频率合成器内部各功能电路在电磁干扰三要素中所扮演的角色。
第二章中已经介绍过锁相频率合成器主要包括鉴相器，环路滤波器和VCO三部分电路，通过对这三部分电路在整个电路中需完成的功能可以确定：相较于在低频频段工作的鉴相器和环路滤波器，VCO的工作频段最高，随着工作频率的升高，近场辐射越大，对周围电路及元器件的影响也越大，因此可将VCO看作“干扰源”；鉴相器和环路滤波器为“敏感设备”；VCO的控制电压VT和鉴相器的反馈信号传输线则可能成为“电磁干扰的传播途径”。
3.1.2 锁相频率合成器内部各功能电路之间的电磁兼容设计原则
通过对锁相频率合成器内部各功能电路之间的电磁兼容分析，综合工程设计经验的锁相频率合成器的电磁兼容设计应遵循以下原则：
（1）根据锁相频率合成器的使用环境和使用平台选择适合的元器件和连接器。
（2）在进行PCB电路布局时，根据电路功能和工作频段进行分区布局，为了能够做好“干扰源（VCO）”和“敏感设备（鉴相器和环路滤波器）”的有效隔离，可将“干扰源”和“敏感设备”分别设计成各自独立的PCB电路并装入屏蔽盒体的不同腔内，使其保持相互隔离，避免干扰。
（3）在进行PCB电路布线时，作为可能成为“电磁干扰传播途径”的VCO的控制电压VT和鉴相器的反馈信号传输线应避免与其他传输线构成平行走线，形成电磁干扰。如平行走线确实无法避免，则平行走线应尽量短，走线间距尽量大。当设计受到其他条件制约时，可在VCO的VT引脚端布置滤波电容，电容越靠近引脚越好。在鉴相器的反馈信号传输线的适合位置布置滤波器，抑制干扰。
（4）PCB电路接地层与屏蔽盒体应充分接触，确保PCB电路接地良好，同时避免鉴相器与VCO共点接地。
（5）若控制电压VT传输线和反馈信号传输线因为盒体屏蔽效果不好而引入电磁干扰，可选择添加吸波材料的方式来抑制电磁干扰。
3.2 锁相频率合成器与外部电路之间的电磁兼容设计
3.2.1 锁相频率合成器与外部电路之间的电磁兼容分析
从锁相频率合成器的工作原理可以看出锁相频率合成器实际是将低频信号倍频产生一个高频信号，这种倍频的次数可能高达几百次，因此输入信号带来的即使是很轻微的电磁干扰，在经过锁相频率合成器倍频后都可能恶化为严重的电磁干扰，使通过锁相频率合成器产生的信号无法满足使用要求，更严重时甚至造成整个电子设备无法正常工作。因此锁相频率合成器在整个电子设备中既是“敏感设备”同时也是“干扰源”。
3.2.2 锁相频率合成器与外部电路之间的电磁兼容设计原则
前面已经提到电磁干扰主要分为传导干扰和辐射干扰。工程设计中，锁相频率合成器的结构设计通常采用功能电路模块化的结构形式，这种结构形式对抑制辐射干扰有良好的效果。
通过对传导干扰产生原因的分析，传导干扰主要通过输入输出信号传输线、为锁相频率合成器供电的电源线和提供控制信号的控制线对锁相频率合成器和外部电路进行干扰，为了降低传导干扰的影响，在进行工程设计时应开展针对性的电磁兼容设计，其设计原则如下：
（1）输入输出信号传输线需选用屏蔽效果好的射频电缆，锁相频率合成器供电的电源线和提供控制信号的控制线可选用双绞线。必要时，可在连接器和传输线连接处、射频电缆、电源线和控制线外部加屏蔽套。
（2）完成锁相频率合成器与外部电路之间电源线、控制线和输入输出射频电缆的合理布线，为避免互相干扰，射频电缆、电源线和控制线应分区布线。
（3）设计时需保证射频电缆、电源线和控制线就近接地，以减少回路面积抑制共模干扰。
（4）锁相频率合成器的供电电源最好选用电磁干扰较小的线性电源。若因为电子设备体积、重量的限制需要供电电源选用开关电源时，则开关电源对自身产生的射频干扰信号的抑制应满足锁相频率合成器正常工作需要。并在锁相频率合成器的电源输入端放置带有滤波特性的元器件有针对性的对这种射频干扰进行抑制。
（5）必要时，可在锁相频率合成器的输入输出信号传输线上加入滤波器抑制干扰信号。
4 总结
在复杂的电磁环境中为了保证电子设备的正常工作需要在工程设计同时进行电磁兼容设计，基于锁相频率合成器工作特点和工程经验总结的锁相频率合成器电磁兼容设计原则可有效地指导锁相频率合成器的电磁兼容设计，使锁相频率合成器的电磁兼容性能得到提高，满足整个电子设备的使用需求。
参考文献
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作者简介
熊娜（1982-），女，甘肃省兰州市人。大学本科学历。现为中国电子科技集团第三十八研究所工程师。主要研究方向为接收系统和频率源设计。
抗辐射集成电路概论篇8
1.量子通信的基本原理及发展
量子是对原子、电子、光子等物质基本单元的统称。量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式，是量子论和信息论相结合的新研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。
1.1量子通信的起源
量子通信起源于19世纪20年代的“量子纠缠”。在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化，就能立即影响到另外一个粒子，即两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和影响对方的状态，类似于人类的“心灵感应”。值得一提的是，尽管爱因斯坦最早注意到微观世界中这一现象的存在，却不愿意接受它，并把它斥之为“幽灵般的超距作用（spooky action at a distance）”，认为在量子力学的诠释背后一定有着更根本的规律，它们才能正确、全面地解释量子现象。
1.2量子通信的雏形
量子通信的概念是美国科学家贝内特（C.H.Bennett）于1993年提出，即是由量子态携带信息的通信方式，利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信的概念提出后，有6位来自不同国家的科学家基于量子纠缠理论，提出了利用卫星网络、光纤网络等传统信道与量子纠缠技术相结合的方法，实现量子隐形传送的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。
1.3量子通信的现状
目前对量子通信的理论方案和实验研究，主要集中于利用光纤信道和点对点的陆地无线光信道。在标准光纤信道中，2007年6月，一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组，在量子通信研究中创造了通信距离144公里的纪录。在点对点通信上，2008年，在《新物理学》（New Journal of Physics）杂志上，一支意大利和奥地利科学家小组宣布，他们首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子，实现了太空绝密传输量子信息的重大突破。在多点通信上，2009年9月，中国科学技术大学潘建伟教授领衔的科研团队，建成了3节点链状16公里的自由空间量子信道，并在此基础上建成了世界上首个全通型量子通信网络，首次实现了实时语音量子保密通信，在23km的自由空间信道中，实现了基于单光子的量子密钥分配；在600m的自由空间中实现了基于纠缠光子对的量子密钥分配实验。如果按照这种速度发展下去，量子通信预计在2020年之前就可以进入实用。
2.量子通信的主要特点
量子通信与成熟的传统通信技术相比，具有以下主要特点：一是保密性强。量子密码通信其实不在于密码通信本身，量子密码技术不是用于传输密文，而是用于建立传输密码本。根据海森伯不确定性原理和量子不可克隆的特点，信息的量子比特或量子位一经检测，就会产生不可还原的改变，用量子位传递加密信息，若在到达预定接收者途中被窃取，预定接收者肯定能够发现。再加上量子通信采用的是“一次一密”的加密方式，且绝对不会重复使用，确保了通信的保密安全。
二是隐蔽性高。量子通信利用单量子纠缠现象，使光子、电子甚至是原子之间能相互影响（制约），从而传递信息。当其中的一个量子发送信息时，它本身并不移动，也不用借助其他媒介，另一个相关量子自然会接收到这个信息，空间距离和中间介质将不再成为通信的障碍。由于量子通信过程不存在任何电磁辐射，无论现有的无线电探测系统性能如何先进，对量子通信这种完全无“电磁”的通信目标，也是无能为力的。
三是应用性广。由于量子通信过程与传播媒质无关，传递的过程不会被任何障碍阻隔，甚至量子隐形传态过程中可穿越大气层，所以说量子通信的应用非常广泛，它既可以在太空中进行通信，又可以在海底等恶劣条件下通信，还可以在光纤等介质中进行信息“传递”。应用到卫星通信、深海通信、太空通信和光纤通信等领域的前景广阔。
四是时效性高。由于量子通信时延为零，可以实现超光速通信，将极大地提高通信速度；量子通信具有空间远距离、大容量、易组网等特点，可以用来构筑高速、大容量的通信网络，用于高清晰度图像、大容量、超高速数据的传输，便于建立量子因特网。
3.量子通信的应用前景
3.1建立全新卫星通信网
由于单光子在现在的硅光纤和陆上自由空间中的传输距离受到了限制，使量子通信的距离目前只有百余公里，无法实现全球范围意义上的量子通信。现在已经得到广泛应用的卫星通信和空间技术，给全球范围的量子通信提供了一种新的解决方案。即可以通过量子存储技术与量子纠缠交换和纯化技术的结合，做成量子中继器，突破光纤和陆上自由空间链路通信距离短的限制，延伸量子通信距离，实现真正意义上的全球量子通信。
3.2构建超光速信息网络
随着量子通信技术的研究突破和日趋成熟，可以利用量子隐形传态以及超大信道容量、超高通信速率和信息高效率等特点，建立有特殊需求的超光速量子通信网络。利用量子通信网络可实现大容量、高速率信息传输处理及按需共享，满足信息综合分析及辅助决策的需求。
3.3用于深海通信
目前岸基与深海之间的通信是采用长波通信方式，不仅系统庞大、设备造价高、抗毁性差，而且仅能实现海水下百米左右的通信。量子通信不同于传统的“波”通信，在同等条件下，量子通信获得可靠通信所需的信噪比，要比其他现有通信手段低30～40dB，加之量子通信的光量子隐形传态与传播媒质无关，这为深海通信开辟了一条崭新的途径。
3.4用于隐蔽保密通信网
通信隐身的关键之一是要降低电磁辐射，而目前的无线电通信都要依靠电磁波传输信号，特别是远程无线电通信需要辐射很强的电磁波，即使是激光通信，也要辐射很强的光波，而量子通信既无电磁波辐射，也无强光波辐射，且采用“一次一密”的加密方式，密码具有“不可破特性”和“窃听可知性”，从而确保了信息传输的安全，提高了信息保护和信息对抗能力。
抗辐射集成电路概论篇9
生物超弱发光(Ultraweak or Superweak bioluminescence)，简称超弱发光，又叫超弱光子辐射（Ultraweak Photon emission）、自发光（Spontaneous Luminescence）、超弱化学发光（Ultraweak or superweak Chemiluminescence）[1]。超弱发光是一种低水平的化学发光，发光强度极其微弱，仅为100-103hv/(s.cm2)，量子效率也很低，约为10-14-10-9，波长范围为200-800nm[2-6]。实际上超弱发光早已为人所知，早在1923年，前苏联科学家G.Gurwitsh在有名的“洋葱试验”中就已发现了超弱发光现象[7]。但是，由于仪器条件的限制，直到1954年意大利人Colli等利用装有光电倍增管的仪器才首次科学地证明了超弱发光现象[8]。到了六十年代，前苏联科学家对超弱发光进行了大量研究，Mamedov[9]对90余种生物的测定发现，除蓝藻和原生动物外，所有生物都有不同程度的发光，证明了超弱发光的普遍性。Slawinska等更进一步，提出任何生命物质都存在着超弱发光现象[10]。到目前为止，人们已对于超弱发光的机理及应用开展了大量研究工作，取得了可喜成绩，但都还有待进一步深入[3]。
我国超弱发光研究起步较晚，主要在应用研究上开展了一些工作。中国科学院生物物理研究所等单位在人和动物上进行了大量有益的研究[11-23]。七十年代末以来，甘肃农业大学等单位在农作物、豆科牧草、沙生植物和水果的抗生（尤其是抗旱性）鉴定上[24-43]进行了大量探讨，农作物已涉及小麦、玉米、大豆等8种，其中对小麦、玉米研究最多。理化因子如稀土、特定电磁辐射、电离辐射、氧化剂及代谢抑制剂等对超弱发光的影响也已涉及[28、40、44、49]。纵观这些年来我国超弱发光研究的历程，总的来说取得了一定的进展和成绩，但也存在着一些不足。这里仅就超弱发光的机理、测量、理化影响因素，及其在我国农业和医学中的应用研究加以概括和总结，以便对过去的工作有一个总的了解和回顾，并为今后进一步研究提供有益参考。
1 超弱发光的机理
代谢和核酸合成是生物超弱发光的两主要来源，萌发绿豆中这两者和约为96%[44]。代谢发光又主要来源于氧化还原等代谢过程，如脂肪酸氧化[50、51]、酚的醛的氧化、H2O2的酶解、花生四烯酸的氧化、儿茶酚胺和单宁的过氧化，醌的氧化裂解[4]、蛋白质和氨基酸的氧化[52]等。氧化剂D2O明显增强血红素蛋白的发光强度[49]、呼吸抑制剂NaN3对萌发绿豆超弱发光的抑制达72%[44]等都是极好的例证。关于代谢发光的机理，Valadimirov曾提出过酶反应机制学说，认为它来源于代谢产生的过氧化物的酶解；但现在一般认为代谢发光是不饱和脂肪酸氧化产生的过氧化自由基复合后形成的三重态过氧化物退激所致[4]Wright.J.R等研究发现，脂肪酸的最大发光值提取物对超弱发光和脂肪酸氧化酶相似的抑制作用；脂肪酸氧化酶抑制剂Co2+、Mn2+、Hg2+和EDTA同样也抑制超弱发光[53]，证明脂肪酸氧化是超弱发光的主要来源之一。核酸DNA和RNA的合成反应是超弱发光的另一个来源，它在绿豆种胚超弱发光中约占24%[44]。关于核酸的超弱发光，Popp等提出过DNA光子贮存假说和分化的物理模型[54，55]。Rattemeyer等根据溴化忆锭对超弱发光的影响，也初步证明了DNA是一个超弱发光源[56]。马文建等还对DNA发光特异性进行了研究[57]，结果表明在所有碱基中只有鸟嘌呤能够发光，且发光强度与浓度（亦即DNA浓度）成正相线性关系。该研究还发现，鸟嘌呤衍生物发光强度因取代基不同而不同，鸟嘌呤＜鸟嘌呤核苷＜脱氧鸟嘌呤核苷＜一磷酸鸟苷＜三磷酸鸟苷＜脱氧一磷酸鸟苷＜脱氧三磷酸鸟苷；甲基化对发光有抑制作用，O6甲基化和N7甲基化鸟嘌呤核苷酸的发光强度仅为正常核苷酸的15%，毛大璋等研究了核酸代谢抑制剂对萌发绿豆超弱发光的影响[44]。他们发现，虽然蛋白合成抑制剂环已亚胺通过抑制蛋白质合成中的移位酶迅速阻断了细胞质中的全部蛋白质合成反应，但并没有对超弱发光产生影响。因此，蛋白质合成过程对超弱发光没贡献。并由此推断出，核酸代谢抑制剂放线菌素D之所以抑制超弱发光是因为它抑制了DNA发光和/RDA合成。因此，DNA和/RNA合成是超弱发光的一个来源。关于物理因素引起的超弱发光，Sapezhinskii等认为，是这些环境因素作用下生物体内产生的各种自由基（尤其是过氧自由基）经过一系列反应后生成的单线态氧和激发态羟基退激发光[58]。
2 我国农业中的超弱发光应用研究
2.1作物的超弱发光特征
作物幼苗不同器官间超弱发光强度有差异，根（或胚根）发光最强[28，33，38，39]，因为种子萌发后细胞分裂活动主要集中在胚根的分生区[24]。于这一点，国外有类似报道，对小麦、菜豆、扁豆和玉米的研究显示，根的发光强度是茎的的10多倍[8]。但也有例外，在玉米根、芽、胚、种中，芽的发光强度最大[31]。对大豆的研究显示，子叶的发光强度高于真叶[61]，究其原因，子叶是苗期养分的主要来源，而真叶才刚开始生长。作物萌发过程中，超弱发光的动脉变化呈现单峰曲线[31，32，35，58]，中期发光强度萌发比前期和后期高出2-3倍[32]，发光量在总发光量中占绝大部分[35]。但有的研究也显示萌发过程中发光强度呈双峰曲线；并认为第一峰主要与营养物质的分解代谢（主要是不饱和脂肪酸的氧化）有关，第二峰主要与有丝分裂有关，两者同行并存；但峰值出现的早晚因作物种类而不同[28，60]。不同物物间超弱发光强度有所不同，比如苗期发光强度大麦＞小麦＞玉米，反映了它们在干旱适应性上的差异[37]。种子超弱发光强度与某些物质的含量有关，豆科牧草种子萌动之初，超弱发光强度与干种子中饱和脂肪酸C014-18、棕榈酸、ATP含量呈负相关，和双健不饱和脂肪酸C1-318-24含量成正相关[38，39]，这和一些沙生植物是一致的[41]。作物籽粒的发光强度与成熟度及着生部位有关，对玉米的研究表明，成熟度小的籽粒高于成熟度大的籽粒[61]。其原因在于，授粉初期籽粒主要器官分化，细胞分裂和呼吸作用强；进入完熟期后，籽粒新陈代谢和细胞分裂减弱，超弱发光也相应减弱。此外，不同着生部位的籽粒超弱发光强度也有所不同，授粉48天后的玉米果穗，上部籽粒＜中粒籽粒＜下部籽粒；采后贮存30天的果穗，发光趋势正好相反，前者反映了果穗的发育和成熟过程，后者则反映了玉米是穗收获后穗部营养物质转运和累积的规律。
2.2缺失体和种子活力
三种大豆脂肪酸氧化酶同工酶缺失体Lox1、Lox2、Lox3及其组合缺失体的子叶和真叶有相同的发光规律，双缺失体 ＞单缺失体＞正常品种，表明缺失体苗期叶片的超弱发光与脂肪酸氧化酶的基因型有关，这也许可以成为鉴别脂肪酸氧化酶同工酶缺失体的指标[59]。国外对这三种缺失体也有研究，据Jinye wang等报道，三者及组合的组织匀浆中，Lox1+Lox3的发光强度最低[61]。种子超弱发光强度的高低能在一定程度上反映种子活力的大小，马铃薯整种子及其粉碎后的提取液超弱发光强度均与发芽率和发芽指数呈显著或极显著正相关关系[25]。用超弱发光强度鉴定种子活力，样品量少又不破坏种子，对于种子量少的珍贵品种极其有益。
2.3抗生研究
2.3.1抗穗发芽能力、抗冷性、抗盐碱 不同抗穗发芽能力小麦品种完熟期贮藏幼苗的超弱发光强度有相同趋势，休眠期短的品种（易带穗发芽）＞中抗品种＞抗性品种[26]。因此，籽粒超弱发光强度可作为鉴定和筛选抗穗发芽品种的依据。只要把品种按发光值和统计结果排列，即可把抗性品种和抗性差的品种分开，而且条件单一，不需模拟逆境。
低温能降低超弱发光强度，低温下萌动7-8天的玉米籽粒[24]发光强度不及室温下的三分之一；且同样的低温，抗寒品种发光强度显著高于不抗寒品种，这种低温萌动时品种间发光强度的差异性品种抗冷性一致的表现，为筛选抗寒品种提供了一种简捷的鉴定方法。稀土有利于提高根系活力和发光强度[40]。但稀土只是在作物自身抗寒基础上发挥效力。随着温度的下降可能出现类似“闪光”的现象，比如冬天小麦在（40C-O0C-40C）降温过程中，根系活力随之下降，根系超弱发光强度好反而有所提高。水果对低温的反应和萌发强度却反而有所提高。水果对低温的反应和萌发种子有所不同，将葡萄和金拮分别贮藏在低温和室温下，结果，在贮藏过程中发光强度没有显著变化，而且两种处理亦无显著差异[42]。
用NaCI溶液对种子进行盐分胁迫处理，结果显示，高抗盐品种的发芽率和超弱发光强度均高于敏感品种[28，40，43，60]，耐盐苜蓿的发光值、代谢和生长速率无大的变化，敏感品种则有显著改变[60]。盐分胁迫将降低超弱发光强度，用0.5% naCI溶液萌发的大麦发光强度显著低于对照无显著差异，大豆则差异明显，这是因为小麦属中抗盐作物，而大豆属不抗盐作物[43]。稀土能提高作物耐盐能力，稀土溶液浸种能减弱盐胁迫引起的春、冬小麦发光强度降低的程度，且冬小麦比春小麦效果更明显[40]。
2.3.1抗旱性 作物籽粒和幼苗超弱发光都能在一定程度上反映品种间抗旱性差异。不同抗旱性小麦品种籽料的发光强度各有一定的范围，且抗旱性越超弱发光值也越高[30]，这与冬小麦和荞麦幼苗的试验结果是一致的[32，36]。用籽粒的超弱发光强度来鉴定作物的抗旱性有许多优点，简单易行，速度快，样品量少，又不破坏种子，对种子量少的珍贵品种尤其适宜。但是，仅仅根据超弱发光值的方差分析结果来对品种进行抗旱性分类，则无论用LSR0.05还是用LSR0.01作为分类标准，其中都有可属于抗旱性中等的中间类型[30]。
荞麦幼苗的发光强度抗旱品种大于不抗旱品种[36]。玉米抗旱自交系根的超弱发光积分值高于不抗旱自交系；根芽、根胚、根种超弱发光积分值的比值，萌发前期抗旱自交系大于不抗旱自交系（超弱发光积分优值与总积分值的比值亦如此）；后期则相反[31]，大麦超弱发光的最高峰值亦有类似规律[35]。冬小麦抗旱品种萌发过程五个龄期的的超弱发光总值比不抗旱品种大（大麦[35]也是这样），超弱发光持续不衰时间也比不抗旱品种长[32]。芝麻幼苗根茎，根叶超弱发光的的比值，抗旱性品种比不抗旱品种高[33]。（辣椒[34]、小麦[40]）萎蔫后的复水能力与超弱发光强度呈正样关系，这在评价品种抗旱能力方面有实际意义[40]。不同抗旱性品种在萌发过程中有不同的发光动态，（小麦、大麦[37]）抗旱品种萌发初期芽和根的超弱发光都很强，第二叶比第一叶发光水平更高，且在整个萌发过程中根的发光长盛不衰；不抗旱品种第一、二叶的发光水平都比较低，虽然萌动之初根的发光值占极大比重，但短时间内又很快下降；中抗品种则介于两者之间。这种发光部位动态过程的不同，有可能成为快速鉴定、早期筛选抗性品种的一种简便方法。
此外，人们还对水分胁迫和模拟干旱条件下作物幼苗的发光情况进行了研究。小麦萌发过程中用20%聚乙二醇进行水分胁迫处理，2小时后发光值有所下降，此后一直趋于较低水平，并且无明显的峰值出现[28]。（小麦、大豆和玉米等[27，29]）作物种子萌发时用蔗糖模拟干旱（简称模拟干旱），超弱发光强度有所降低；但不抗旱品种降低程度显著大于抗旱品种。在模拟干旱条件下萌发时，发光强度抗旱品种显著高于普通品种与蒸馏中萌发情况相反[29]。
2.4理化因素对超弱发光的影响
超弱发光强度与环境因素有关，理化因子，如特定电磁波（简称PDP）、氧化剂、代谢抑制剂、稀土和电离辐射等，都可以改变发光强度。经TDP辐照的大豆干种子，在整个萌发过程中，超弱发光值始终高于未辐射种子[45]，这与TDP辐射能提高种子活力，促进种子萌发，促进幼苗生长，增强萌发种子的代谢活动是一致的。（水稻、陆稻、小麦、玉米和萝卜等[48]）作物种子刚经TDP辐照完时，发光强度较高，但不稳定；照后放置24小时此现象即可消除。TDP也对精子的超弱发光有影响[46]，家兔精子经TDP辐照后孵育，结果，发光值均高于对照，其中8分钟对照组与对照组差异极显著。
加氧化剂是增强发光的又一方法。小麦种子[28]萌发过程中，分别于6小时和72小时用1%KMnO4溶液处理，发光强度可分别增加10.8%倍和2.5倍，增强幅度随萌发时间的延长而减小，这是因为，代谢的氧化底物随着萌发时间的推移而减少。在血红素蛋白研究中也发现了氧化剂对发光的增强作用，D2O2能明显增强血红素蛋白的发光强度；自由基清除剂则产生相反的作用一抑制超弱发光，但不同自由基清除剂间有差别，B-Car，对血红素蛋白的发光有很大的抑制作用，而甘露醇和苯甲酸钠则无甚功效[49]。稀土能提高（液体培养的玉米、冬小麦、辣椒和甜菜等[40]）根的超北发光强度和活力，但稀土只在一定范围内起作用，遗传特征是发光特征及根系活力的决定因素。
（紫外线[47]、X-射线、r射线[63]等）电离辐射也能提高超弱发光的强度。经X-射线照射后V70细胞发光强度明显增强，累积照射26.5GY，超弱发光总超弱发光峰值出现的位置，辐射细胞和未辐射细胞的发光峰均在634.6nm出现。用X射线或r-射线照射CHO细胞和V79细胞，当辐射剂量小于26.5GY时，超弱发光强度与辐射剂量性相关。辐射增敏剂Misonidazole能增加X-射线和r-射线诱发的发光强度，但不变发光强度一辐射剂量间的线性关系；另，仅含Misonidazole的培养液的发光有受辐射因素的影响。紫外线对超弱发光具有促进和抑制两种可能作用，经紫外线照射10分钟的大豆种子萌发后光峰值和发光均值都比对照高将近两倍，而照射60分钟的大豆种子反而明显低于对照；加入冷光剂后发光作用得到了加强，但发光趋势不变[47]。
对萌发绿豆的研究显示，不同代谢抑制剂对超弱发光有不同的影响[44]。NaN3抑制大部分与氧化有关的发光，放线菌素D（AD）则抑制与核酸合成有关的发光。呼吸受抑制引起的ATP等的缺乏必然会降低核酸的合成速度，因此，AD和NaN3对超弱发光的抑制既各不相同，又相互影响部位不同。EB是插入DNA分子使DNA双螺旋结构解开从而引起超弱发光增强；AD则主要是通过抑制RNA的合成抑制超弱发光。此外，EB能消除AD对发光的抑制，但不影响NaN3和AD联合处理对发光的抑制。
3 超弱发光在人体和运行研究中的应用
人体体表不同部位超弱发光强度有差异，手指＞手心＞面颊[13]，仅就手而言，指尖＞手心＞虎口＞手背[11]。人体体表有14条高发光线，其中92.97%与《灵枢经》中描绘的人体十四经的体表经穴、经线的高发光生物物理特性。病人某些部位的发光强度不对称，如单侧颜面神经麻痹和面肌痉挛者的左右商阳穴[11]。不同刺激剂对人外周血多形核白细胞（PMN）发光的刺激作用有别[15]，酵母多糖（OZ）和伴刀豆球蛋白刺激效率低，持续时间短；佛发波醇刺激效率高，低浓度即能使PMN稳定发光达6小时。另外，测量体系中血含量也对PMN受激发光有影响，105左右含血量最佳。针刺能增加动物某些穴位发光强度，对家兔的研究[12]显示，电针刺外关穴前后同侧耳部发光强度有显著差异；而针刺非经穴部位，未见明显变化，验证了祖国医学外穴与耳部位存在特殊的三焦经经络通路的论述，以及经穴对机体生命活动特有的调整作用。该研究还发现，用药物封闭周围神经通路后，电针刺激不能明显改变发光强度，证明在经络激动剂和抑制剂对超弱发光有相反的作用。fMLP、A2387等均可刺激大鼠腹腔中性粒细胞和次黄嘌呤一黄嘌呤氧化酶系统发光[23]。超弱发光在癌症研究中也得到了应用，畸胎癌组织抽提液的发光峰值603nm和651nm与原卟淋IX标准样品基本吻合，证明畸胎癌组织中有卟啉[21]。另一项研究还发现，卟淋和白蛋白复合物的发光特性与临床诊断中选择的癌固有特征峰或患者血清特征峰相吻合[22]。超弱发光在国内经络研究上应用较多，目前已在循经感传与经穴发光的定量关系、人体体表冷光变化与针刺对人体的调节作用、以及喻穴、特定穴、交会穴、子母穴的冷光特性等研究中取得初步进展，部分验证了祖国医学的有关经络学说[12]。
兔和大鼠[16，17]油酸肺损伤时H2O2能显著提高发光值和降低发光衰减系数。经H2O2处理的兔血浆发光强度明显高于全血和红细胞悬液；但溶血后三者的发光值均显著增加，其中全血和红细胞悬液发光值分别增加了15.5倍和6.1倍。白细胞降低90%后油酸性肺损伤发光值的升高程度显著减小，支气管肺泡藻洗液中蛋白含量和化学发光水平也显著降低，表明白细胞在肺内聚集将加重肺损伤程度。离体的不同发育时期的鸡胚神经细胞的发光有很大差异[19]，9天以后的鸡胚神经细胞有明显的特征曲线，该曲线的产生与外界的温度、氧、电场作用和光照等因子有关。温度由410C降到370C过程中，发光强度亦降低，同时最大峰位置后移，但当温度低于370C时，则特征曲线变得不明显；外界电场和光照能使发光迅速增加，但不能改变发光曲线的特征，且移去外电场后，能迅速恢复到原发光水平。苯对水介质中鲤肝微粒体的发光有增强作用，但需要适量过渡金属离子F2+或Cu2+存在；F2+诱导活力比Cu2+大，所用剂量仅为Cu2+的1/6，且两者的作用方式也有区别，F2+所刺激的肝微粒体发光是陡升陡落，Cu2+则是缓升缓降[19]。超弱发光与许多生理生化反应有关，对绵羊精子的研究发现，发光强度与活力、呼吸、果糖酵解、磷酸肌酸呈正相关，这种发光与活力和能量代谢间的内在联系，反映了精子能量转化过程，是评价精液品质很有价值的指标[20]。
4 超弱发光的测量
现在简要谈一下检测方法和检测系统[4]。超弱发光的测定主要是基于光电倍增管的检测方法，共有测量输出电流（DC法）、测量输出电流中的交流成分（AC法）、单光子计数（SPC法）和同步单光子计数（SSPC法）等四种方法，其优越性为DC法＜AC法＜SPC法＜SSPC法，但现在常用的主要是后两种。常用的检测系统有，BCL发光测定仪、Beckman公司生产的LS-5801、LS-9800液体闪烁计数器的单光子计数装置，以及EM19789QB型、EM19635QB型、GDB-52型等光电倍增管装配的仪器。
抗辐射集成电路概论篇10
[关键词]动车组 EMC 屏蔽 接地
中图分类号：D215 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0278-02
0、引言
最近时期，关于高速动车组电磁辐射是否会对人体产生伤害的话题在社会上造成一定影响。针对此问题的种种揣测，我们从设计角度分析了动车组内部各种电磁辐射的处理方式以及防护措施，以打消人们的顾虑。
1 、高速动车组EMC指标量化的理论依据
1.1 低频电场的耦合
时变的电场与人体之间的相互作用可以导致电荷流动（电流）、束缚电荷极化（形成电偶极子）以及组织中的电偶极子重新定向。身体外部的电场可以在身体上感应出表面电荷，进而会在体内感应出电流，电流的分布则取决于暴露条件、人体的尺寸和形状以及身于场中的位置。
1.2 低频磁场的耦合
时变磁场与人体之间的相互作用可以产生感应电场以及循环电流。人体内任何部位所产生的感应电流的实际路径和大小都取决于组织的导电率。
1.3 从电磁场吸收能量
暴露于低频电场和磁场之中导致的身体能量吸收和体温升高一般可以忽略不计。然而，暴露于频率超过100 kHz的电磁场可以产生明显的能量吸收和温度升高。
在人体吸收能量方面，电磁场可以划分为四个范围：
* 从大约100 kHz到低于20 MHz的频率范围，躯干对能量的吸收作用随频率的降低快速减弱，明显的能量吸收出现在颈部和腿部。
* 从大约20 MHz到300 MHz的频率范围，全身吸收的能量相对较多，如果考虑身体局部（如头部）的共振，所吸收的能量会更高。
* 从大约300 MHz到几GHz的频率范围，能量吸收会出现较明显的局部性和不均匀特征。
* 超过10 GHz的频率范围，能量吸收主要发生在体表。
车内不同频率范围的基本照射限值利用了不同的科学根据：
* 在l Hz - l0 MHz频率范围内，基本限值主要是电流密度，以防止对神经系统功能造成影响。
* 在100 kHz-l0 GHz频率范围内，基本限值主要是人体组织反应（SAR），以防止全身发热和局部组织过热；
* 在l00 kHz -l0 MHz频率范围内，基本限值包括电流密度和人体组织反应（SAR）；
* 在10 -300GHz频率范围内，基本限值主要是功率密度，以防止身体表面组织或附近组织过热。
出于安全考虑，对于4 Hz - 1 kHz的频率范围而言，职业暴露应限制为感应电流密度低于10 mAm-2的场，即安全系数为10。对于公共限制而言，采用额外的安全系数5，基本照射限值为2 mAm-2。对于4 Hz以下以及l kHz以上的频率而言，感应电流密度基本限值逐渐提高，同时与这些频率范围相关的神经剌激阈值也相应提高。
在多频场同时照射的情况下，确定这些照射效应是否是累加性的是非常重要的。热剌激和电刺激效应需分别对其累加性进行检查，而且应满足下面的基本限值。下面的等式适用于实际照射情况下的相关频率。
对电剌激而言，在低于10 MHz的频率下，感应电流密度应按照下面这个公式进行计算： （1）
对于热效应而言，在超过100 kHz的频率下，SAR和功率密度值应按照下面这个公式进行计算： （2）
其中：
Ji为频率i下的感应电流密度
JL，I是在表4中规定频率i下的感应电流密度限值
SARi是在频率i下的照射SAR
SARL为表4中规定的SAR限值
SL为表5中规定的功率密度
Si为在频率i下的功率密度
依据以上理论数据支持，以及参考国际标准《BS_EN_45502_2_1_2003活性可植入的医疗装置.第2部分用于治疗缓慢性心率失常的活性可植入医疗装置（心脏起搏器）的特殊要求―针对特殊人群的考虑》。我们建议实施：在动车组车内地板与地板以上1.5m的磁通量密度不应超过1Mt（毫特，磁场强度单位）；地板面以上1dm的直流磁场应控制在1Mt以内。
将EMC指标进行量化处理，为动车组电磁辐射数据的收集与分析，提供了一定的参考意义。
2 、高速动车组EMC处理方式
2.1 对电磁设备进行区域约束
高速动车组在开始概念设计阶段，需要重点定义出电气设备或者电子元件的高度敏感区域、一般敏感区域、中性区域、一般干扰区域以及高度干扰区域等空间区域。下图1展示了区域约束的原理。
我们按照区域分类等级，利用金属箱体进行区域约束，车内各电控柜的箱体结构设计就是很好的电磁兼容性区域约束应用实例。
可见金属壳体是解决电磁辐射的很好的处理方式，高速动车组的整体铝合金车体结构设计隔绝了车内与车底的电磁辐射的联系，大大降低车底高压设备，牵引电机对车内人体和车内系统部件的辐射影响。
2.2 电磁兼容性接地处理
电磁兼容接地是动车组细节设计阶段，在电磁兼容设计上而实施的接地。其目的是为了防止电路之间由于寄生电容存在产生相互干扰、电路辐射电场或对外界电场敏感，必须进行必要的隔离和屏蔽，这些隔离和屏蔽的金属必须接地。
动车组内部电气设备的噪声和干扰抑制是对内部噪声和外部干扰的控制，需要设备或系统上的许多点与地相连，从而为干扰信号提供“最低阻抗”的通道。并且现车条件允许，要求实现多点接地，尽可能减少接地线长度，使高频阻抗减至最小。
接地接触面严禁有漆膜等绝缘物等的要求，要符合动车组功能性接地或者保护性接地标准要求，符合EN50153关于电气危险性的相关防护规定。
下图2直观展示了EMC双端接地以及多点接地的处理方式。
2.3 各种线缆屏蔽处理方式
为保证电磁兼容性接地需要，屏蔽电缆应选择特性阻抗符合需求的电缆。 通常情况下，电缆屏蔽两端均应接地；特殊情况下，允许单端接地。我们一般建议屏蔽电缆敷设过程中不能中断，以保证屏蔽层的连续性，信号电缆（尤其是同轴电缆）端部的屏蔽层最好是360°环形屏蔽连接。
高速动车组内部广泛采用如图3所示的各种规格屏蔽电缆、屏蔽插头以及消磁连接件等。
以上几种是高速动车组内部集中采用的EMC处理方式，例如：利用线槽隔栅对不同电压等级的线缆进行分别敷设；利用金属编织网管对高度敏感区域线缆进行屏蔽保护；广泛应用带消除应力的EMC管接头等。
类似的种种应用都体现在高速动车组的设计细节当中，以保证将动车组内部电磁辐射对人体伤害以及电气设备之间的干扰降到最低。
真正做到，把保护健康和安全视作一项基本的社会责任，制造出让社会放心的安全列车。
3、结论语
高速动车组在系统集成技术方面已经达到了世界先进水平，我们根据电磁兼容相关标准要求，对各个系统提出了严格的指标，所有车载电气设备都需要通过电磁兼容（EMC）试验。
同时对动车组内部布线采取了严格的屏蔽措施，在型式试验、调查试验过程中对动车组车厢、司机室等进行系统监测，其电场、磁场强度均符合国家相关标准，确保高速动车组内部电磁辐射对人体伤害以及电气设备之间的干扰降到最低。
参考文献
[1] EN50121-1 轨道交通电磁兼容 通则；
[2] EN50153：2002 铁路应用 机车车辆电气隐患防护的规定；
[3] BS_EN_45502_2_1_2003活性可植入的医疗装置 第2部分用于治疗缓慢性心率失常的活性可植入医疗装置（心脏起搏器）的特殊要求―针对特殊人群的考虑.