191-0969-0471
隨著科學技術的不斷發(fā)展和人類活動的不斷拓展，微電子技術、計算機技術應用到了社會生活的方方面面，大量技術含量高、內部結構復雜的電工、電子產品得到廣泛應用，使之日益信息化和電磁敏感化。復雜電磁環(huán)境對人類產生的影響越來越引起人們的關注。因此，研究電磁的耦合作用機理具有重要的意義。
一、電磁環(huán)境相關概念
電磁環(huán)境是指存在于空間電磁現象的總和。各種人為電磁輻射和自然電磁輻射構成了復雜的電磁環(huán)境，其中人為電磁輻射包括移動電話機、無線電對話機、廣播電視電臺發(fā)射機、衛(wèi)星、雷達等等，雷電、靜電、地磁場、太陽黑子活動、宇宙射線等構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，指產生電磁波的元器件、設備、系統(tǒng)或自然現象；
耦合通道，指把能量從波源耦合或傳播到敏感設備上，并使該設備產生響應的通道或媒介；
敏感設備，指對電磁波發(fā)生響應的設備。
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體均可認為是天線，“前門”耦合（“front-door”coupling）就是指電磁脈沖或微波能量通過目標上的天線耦合到電子系統(tǒng)內。因此，可以按天線的設計特性計算耦合強度，當電磁波頻率與天線設計頻率相等時，耦合達到峰值。
?。ǘ┛卓p耦合
一般情況下，電子設備封裝在由傳導材料構成的容器中。由于設備散熱通風、缺口、裂縫以及饋電、信號傳輸的需要，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上的孔洞、縫隙耦合進入系統(tǒng)，干擾或毀壞電子設備。當波長小于孔縫尺寸時，電磁波將毫無阻擋地進入屏蔽體內；當波長大于孔縫尺寸時，電磁波將被阻擋；當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重，將產生共振。
（三）電源線、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)內部，則接收、感應的電流將沿線傳播進入屏蔽體。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，而是在外屏蔽層上感應，通過轉移阻抗也會耦合至芯線，直接進入電子系統(tǒng)。對于微波，屏蔽電纜的轉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入芯線。
?。ㄋ模┙饘贇んw的趨膚效應
電磁波對金屬殼體的穿透是通過趨膚效應實現的，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率和電導率。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、電磁能量的作用機理
電磁危害源對高新技術裝備的影響，主要通過能量的傳導耦合、輻射耦合發(fā)生作用的，其作用機理可以概括為以下四個方面：
?。ㄒ唬嵝?br /> 靜電放電和高功率電磁脈沖產生的熱效應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，甚至導致庫存物資燃燒爆炸。
?。ǘ┥漕l干擾和“浪涌”效應
電磁輻射引起的射頻干擾，對信息化設備造成電噪聲、電磁干擾，使其產生誤動作或功能失效。強電磁脈沖及其“浪涌”效應對系統(tǒng)還會造成硬損傷，既可使器件或電路的性能參數劣化或失效，也可形成累積效應，埋下潛在的危害，使電路或設備的使用性降低。
（三）強電場效應
電磁危害產生的強電場（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。
?。ㄋ模┐判?br /> 靜電放電、雷擊閃電及類似的電磁脈沖引起的強電流可產生強磁場，使電磁能量直接耦合到系統(tǒng)內部，干擾電子設備的正常工作。
參考文獻：
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