电磁环境监测及其技术探析

作者：王琨

来源：《科技资讯》 2011年第15期

王琨

(郑州市环境保护监测中心站 郑州 450007)

摘 要:随着科技的发展,无线电事业迅速发展起来,这给人们的生活带来了极大的方便,同时也使人们处于极大的复杂的电磁环境之中,电磁环境严重的影响到了人们的生活。在此背景之下,本文试图通过对电磁环境监测及其技术的初步探索,以增强人们的相关知识。

关键词:电磁环境 检测技术 电磁环境监测

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0156-01

1 电磁环境及其现状

所谓电磁环境其基本含义是指存在于一定的场所范围之内的一切电磁现象总和。电磁环境同时拥有时间、频谱和空间三个要素。可以简单的认为是电磁场现象。即环境中普遍存在的电磁感应、干扰现象。它包括自然界和人造两种情况。电磁环境的好坏直接影响到无线电设备的工作效率,恶劣的电磁环境往往容易对无线电设备造成噪音干扰,使无线电设备信息中断。

如今,随着科技的发展,无线电事业也不断取得新成就,这主要表现在无线电通讯技术上的日新月异和无线电台数量的急剧增多等方面。然而由于电台数量的增多,使得卫星轨道和电台频率的资源变得紧张,电磁干扰增加,电磁环境受到污染也随之日益恶化。电磁环境污染有两种表现形式,其一是两种无线电业务之间的干扰,即电磁干扰。还有一种就是因电磁波的应用使一些频段出现大量的背景噪音,严重者将会影响到整个频段的电磁环境。造成电磁环境污染的电磁污染源有些是天然的,有些是人为的。比如,火山喷发、雷电现象产生的电磁辐射就是自然的。人为的电磁污染源包括人制造的一切电子设备和电器。按其频段的差异这些电磁辐射又可分为射频辐射和工频辐射而射频辐射是目前主要的污染电磁环境的因素。

2 电磁环境检测及工作原理

在无线电事业迅速发展的今天,影响电磁环境形成的电磁源十分广泛。它可以是自然界的雷电噪音,也可以是我们所使用的各种电子设备和电器发出的干扰噪音。因此在我们肉眼看不到的空间范围内,电磁波用它所特有的方式在广阔的大地上形成了一个复杂的网络系统。这个网络跨过了山川、河流,遍布到乡村、城市的各个角落。这使得我们在使用电子设备和电器时进行电磁环境的检测变得十分必要。同时电磁环境监测是重要的。电磁环境监测是电磁环境构建体系的重要组成部分。实行电磁环境监测有助于为电磁环境的调节提供准确的数字和依据,有助于电磁环境的检测和评估。

电磁环境监测体系是由电磁环境的监测仪及用户终端共同组成。它的工作原理是:在实际的工作中,由电磁环境的监测仪进行电磁环境检测,迅速测量出短波的波段频谱,然后结合干扰电的平时测量值以及信道的占有率进行一些必要的计算和登记,如干扰的重心段的计算,安静频率的记载,最终把监测结果存入到电磁环境的数据库。这样,用户端对电磁环境的检测仪可以实现遥控操作。并通过此种方式,用户端可以修改检测仪的监测参数,获得监测结果,同时还可以随时查询数据库中的一些历史数据。在无线电的测量方法上,要注意对监测频段的扫描速率以及对测量

的精确性的把握。比如:用HP—12监测与测向设备对电磁环境进行测量。首先,要启动新信号的搜索功能,设置相对应的设备参数以及统计参数,包括选择灵敏度、步进等参数。然后,再根据所要求精度要求和噪声温度设定统计的次数,记录全过程监测的数据作为分析的基本原始数据。最后,分析处理原始数据得出我们所需要的信息。

3 电磁环境检测的主要技术探析

3.1 信号处理技术

对信号的处理有多种技术,比如数字信号技术、信号时频分析技术。数字信号处理指将信号用数字的方式表示和处理。数字信号处理技术是组建电磁环境监测系统的重要技术。其目的是对一些连续的模拟信号进行测量和滤波。所以处理之前往往需要把信号从模拟域转到数字域,这主要是由模数转换器来实现。然而对于数字信号输出有时也需要转换到模拟域,这又是由数模转换器来实现的。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点,这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。所以这项技术在电磁环境监测中运用较广泛。信号时频分析技术是近年来用以对信息进行处理的重要技术。时频分析的主要内容是:设计出时间和频率的链接函数,用它来描述信号在不同的时间和频率中的能量密度及强度。这种函数又称时频分布。通过这一函数来分析信号,可以给出各个不同时间的瞬时频率和幅值,而且可以进行对时频滤波及时变信号的研究。

3.2 数据库技术

数据库技术是电磁环境监测体系建立的一项重要计算机技术,是信息系统的核心技术,是在计算机帮助下进行数据管理的方法。它主要是研究如何获取、组织、储存和处理数据。通过研究数据库相关的理论和应用方法,来分析理解数据库中的那些数据,并对其进行处理。数据库技术是组成现代信息科学技术的重要部分,是计算机进行数据处理和信息管理的核心。数据库技术的研究和管理对象是数据,因此数据库技术所包括的内容有:对数据进行一定的组织和管理后建立相应数据库;分析、处理、修改、删除数据库中的一些数据,建立数据挖掘的应用系统;利用建立的应用管理系统来最终实现对数据的处理和理解。由于建立电磁环境监测体系需要记录、分析和处理大量电磁信息和数据,这就需要用到数据库庞大的数据管理功能。

3.3 电磁的兼容性技术

鉴于电磁环境的恶化,电磁的兼容性受到越来越多的关注。电磁的兼容包括以下几层含义。首先,要求电磁设备或系统不应对周围其他设备造成不能承受的“污染”或干扰。其次,电磁设备或系统对于外来的“污染”应当具有“兼容性”。只有同时具备了以上两种能力的设备才能正常使用。然而我们应当如何实现电磁的兼容呢？这就要从电磁骚扰的三个基本要素即,电磁骚扰源、敏感设备以及耦合途径等方面入手,采取必要措施消除骚扰源,断绝耦合途径和减轻设备的敏感度。同时制定一整套标准和规范,进行频谱的合理分配,以促进实现电磁的兼容性。

参考文献

[1] 白同云.电磁兼容设计[M],北京:北京邮电大学出版社,2001.

[2] 夏跃兵.无线电磁环境监测与分析[M],中国无线电,2006,6.

[3] 谈电磁环境对人体健康的危害效应.中国电机工程学会电磁干扰委员会三亚学术会议,2004,11.