移动通信对仪表系统产生干扰的研究

　　0　引言

　　移动通信是指个人移动电话、无绳电话、无线寻呼、对讲机、汽车调度通信以及卫星移动通信等。近年来,随着电子技术的迅速发展,移动通信越来越趋于高速高频化和高速数字化,如手机的工作频段已由1.8GHz扩展到现在的3GHz。但移动通信传输速率和频率的不断提高也致使电磁干扰日益加剧。

　　移动通信产生的电磁干扰不仅对人们的身体直接产生影响,产生所谓的电磁波生物效应;同时,也会对各种电子设备的工作产生影响,使其性能降低,甚至破坏其正常工作。特别是在化工生产装置中,对于近距离的仪表系统来说,移动通信产生的电磁场强非常大,其电磁辐射干扰会使仪表系统误动作或死机,从而影响生产装置稳定运行。

　　1　电磁干扰产生原因

　　在通信过程中,移动通信、无线电广播、电视、雷达等通过天线发射强烈的电磁波,并通过天线接收电磁波信号(电磁波是电磁场的一种运动形态)。变化的电场可以产生磁场,而变化的磁场可以产生电场,变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场。变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波,电磁波通过交变的电场和交变的磁场相互感应而传播。电磁波传播过程如图1所示。

　　图1　电磁波传播过程示意图

　　Fig. 1　The propagation of electromagnetic wave

　　图1中,感应场是最靠近干扰源(天线)的区域,感应场分量占主导地位,R1<0.62(D3/λ)1/2,其中,λ为电波波长,D为天线的最大尺寸;辐射近场区介于感应场区和辐射远场区之间;辐射近场区之外就是辐射远场区,它是天线实际使用的区域,R2>2D2/λ[ 1 ]。电磁波在传播过程中会产生电磁辐射,电磁辐射所衍生的能量取决于频率的高低,频率越高,能量越大。电磁“频谱”包括形形色色的电磁辐射,即从极低频的电磁辐射到极高频的电磁辐射。电磁频谱中的射频部分是指频率约为3 kHz~300GHz的辐射[1],无线电波波段划分如表1所示。其中,米波、分米波、厘米波、毫米波又统称为超短波。

　　无线电广播和通信使用中波和短波,电视、雷达、对讲机和手机使用微波。以MOTOROLA型GP338对讲机为例,其频率范围为136 ~ 174 MHz/330 ~400MHz/403~470MHz/450~527MHz,功率为5W。我国移动通信使用频段的规定与国际上的规定基本一致,其频段包括150MHz、350MHz、450MHz、800MHz、900MHz以及1. 8GHz。图2所示为日常生活中使用的频率范围[2]。

　　图2　日常生活中所使用的频率范围

　　Fig. 2　Frequency range used in daily life

　　由图2可以看出,移动通信工作频段在甚高频,因此,其产生的电磁发射能量大,产生的电磁辐射噪声也比较大。这种电磁辐射干扰波通过空间传播,会使仪表系统受到干扰。