摘要：随着电气电子技术的发展，家用电器产品日益普及和电子化，广播电视、邮电通讯和计算机及其网络的日益发达， 电磁环境日益复杂和恶化，所谓的"电磁污染"也日益严重，电气电子产品的电磁兼容性越来越受到各国政府和生产企业的重视。很多国家已经把电磁兼容性列为电器必须执行的强制标准之一加以推行。本文主要从以下4个方面介绍了现在的状况和将来可能会出现的问题。  
· 什么是EMC 
· EMC现状 
· EMC发展趋势 
· 如何解决将来可能出现的EMC问题 
关键词：电磁兼容、EMC、电子系统、标准化、辐射、干扰、国际组织 
1、EMC定义 
所谓电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其运行电磁环境中符合要求运行并且不对其环境中的任何其它设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。事实上，这里电磁兼容所描述的一种状态，在这种状态下，由自然现象以及其它电气和电子设备及系统不造成干扰。当然，为了达到这种状态，我们必须减少可控源的辐射，或者提高有可能被影响的设备的抗干扰能力，或者两者兼而有之。 
因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰（EMI）不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度， 即电磁敏感性（EMS）。 
所谓电磁干扰是指任何能使设备或系统性能降级的电磁现象。而所谓电磁敏感性是指因电磁干扰而引起的设备或系统的性能下降。习惯上说，EMC包含EMI（电磁干扰）和EMS（电磁敏感性）两个方面。 
   
重要的是，前面所定义的EMC并不能完全阻止干扰的发生。不同源所产生的辐射是不同的、变化的，例如，电源线上的放电脉冲与放电电流的等级以及它距离房间和办公室的远近有关。另外，设备上特定部件的抗干扰能力也是多种多样的，例如，电路板上的感应电压与入射电磁场（EM）的入射角度和极化方式具有密切的关系。认识到这一点，对于某种特定类型的干扰不但可以在辐射和抗干扰之间实现一种平衡，而且能够在很大程度上避免EMC问题的发生，但不可能全部。  
如果我们试图通过进一步减小辐射并且提高抗干扰能力来消除所有干扰，其结果将会导致工业成本的提高，并且还将会阻碍新技术的出现。例如，为了让用户可以将他们的移动电话搁置在任何电子装置上面，人们对移动电话的发射功率做了限制，这样就要兼顾通信系统的性能和经济寿命。另一方面，如果对所有的商用电子设备均要求能够在50V／m的环境等级中无故障地工作，将会对制造商带来沉重的经济负担。比较好的折中办法是提醒消费者合理地使用限制。 
2、EMC现状 
现在EMC领域的主要工作集中在标准化，尤其是国际组织的内部。世界贸易组织（WTO）的要求和减少全球商业壁垒的普遍愿望对国际标准的传播和执行起到了很好的推动作用。不过，区域性的发展，如欧盟EMC的标准，已经对全球标准化的进程产生了重大的影响。 
在国际标准化组织中，IEC承担了EMC标准化工作的大部分。国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）也取得了卓著的成效。  
IEC和它的两个主要的EMC委员会--国际无线电干扰特别委员会（CISPR）和第77技术委员会--已经制定并且还在不断地制定范围更广泛的基本EMC标准，确定了可靠性技术的测量和测试方法，而这些方法对于制定可靠的技术标准来说是必不可少的。在辐射标准的方面，CISPR和77A分委会正在分别制定高频电磁场和低频电源线干扰的辐射限值。ACEC协调IEC内的EMC工作并与其它标准化组织建立协作关系，以减少重复性的工作。 
ISO和ITU正在分别致力于应用于汽车和通讯系统的EMC标准。ISO的主要研究方向是汽车、航空和航天方面的EMC标准。ITU主要是新出现的通讯设备的EMC标准制定，其中包括无线和有线通讯技术。这两个组织都与IEC协作，已尽可能的减少制定出的基本的EMC标准的数量，其目的是，不至于因为相互冲突的标准而导致在工业上需要对相同或相似的设备进行重复测试和认证。 
已制定的国际标准的一个重要方面就是它们执行的自愿性。但是，商业合同或区域性的标准化组织也可能需要强制实施这些EMC标准。 
在EMC标准化方面，IEC的工作主要集中在以下4个方面， 
· 所有产品的辐射限制值； 
· 基本EMC标准，包括辐射和抗干扰的测试和测量方法； 
· 普通的EMC标准，针对辐射和抗干扰的测试设备、方法和应用于不同环境（包括住宅等）的测试等级； 
· 产品EMC标准包括家用或者产品（通常包括辐射和抗干扰）。 
正如前面所提到的，ACEC和国际电工委员会（IEC）相互协调，并取得了显著的成果。由咨询委员会拟定IEC 107指南，指导IEC委员会的EMC标准制定工作。为了完成这一工作，ACEC每年都不止一次的商讨IEC关于EMC标准化的进展。每次会议之后，都会向IEC提出相应的改进意见。ACEC成员是由EMC领域的专家和制定基本、产品EMC标准的IEC主要委员会的代表组成的。 
在EMC标准设定过程中所面临的挑战是辐射限制和基本标准如何体现为产品标准。尽管CISPR已经在高频辐射限制方面做出了努力，但是相应的产品标准中的很多情况都被忽视或者不正确的应用。更不幸的是，这种错误在产品标准出版之前并没有被察觉，因此，这有可能需要花费几年的时间来改正。目前，ACEC正在对此设计新的标准，通过追踪正处于研究开发阶段的产品标准，来提高其中EMC条款的准确性。 
这种标准涉及到了新的领域--电子设备产生的工频谐波（harmonics），由于采用了大量的开关电源模式的电子设备，产生的谐波通常比较大，并且可以通过电源网络进行传播，导致了和其他的设备之间的干扰。目前，关于这方面的标准正在开发，主要是用来均衡电子设备生产商和动力需求之间的矛盾。 
对应用于超过1GHz频率的基本测试方法的同样也成为我们比较关注的一个内容，因为现在所用到设备比先前的设备的工作频率更高。新的测试方法如混响室（reverberation chamber），在高频方面显示了很大的优势：提供了更好的入射角覆盖范围和偏振（polarization），而且减少了测试所用的时间。IEC为此开发了一种61000-4-21的基本标准，准备将混响室定为可供选择的测试方法之一。 
3、技术发展趋势 
现在在技术方面有一些重要的发展趋势，并且这些技术在将来由很好的前景，最显而易见的一点是微处理器在家用、商业、工厂和汽车等的应用越来越广泛。 
3、1 微控制器的应用 
大量微控制器在电子设备中的应用提高了这些设备的智能化，现在所购买的电冰箱可能会有一款内置的计算机，更不用提汽车了。但是这些智能产品的应用引发了兼容性问题，尤其是EMC。很显然，移动电话将会继续的应用，设备的数量还将会不断的增加，并且，带有蓝牙技术的产品也将不断的扩大应用范围。尽管微控制器所引发的问题可以解决，但是当一定数量的发射装置安装在一个固定的空间时就会使问题变得更加复杂化。 
蓝牙是一种极其先进的大容量近距离无线数字通信的技术标准，其目标是实现最高数据传输速度1Mbps，最大传输距离为10厘米到10米，通过增加发射功率可以达到100。其使用的发射器使用2.4 GHz的ISM（工业、科学、医学）频带。全球超过1200家公司已经接收了这种标准，而2004年超过4亿台设备引用了这种技术。 
当完全的暴露在无线信号环境时，采用蓝牙技术的设备应该可以正常工作，但其它的不具有蓝牙设计的设备在这种环境下能否正常运行而不受干扰目前还不确定。另外，蓝牙设计本身也将会受到不同的微波的影响，尽管这种微波的强度在设计时已经考虑到。 
3、2更高的工作频率 
技术领域的另一种趋势就是推向市场的产品的工作频率在持续不断的提高。移动电话的工作频率已经超过了1GHz，而蓝牙在2.4GHz的频段运行，其它的产品如卫星通讯的频率是10GHz，汽车雷达系统的频率超过了40GHz。 
这些新的频率不仅仅涉及到他们自身，更重要的时对其他设备的影响。频率越高，波长越短，这样就会比低频更容易穿透设备机箱的缝隙与开孔。100MHz频率的波长是3米，1GHz是30厘米，10GHz时就只有3厘米了，对于一个2厘米长、1毫米宽的金属机箱上的窄缝，通过这种窄缝区域每3厘米后场的衰减分别为79、59和39dB。随着频率的增高，还将会大大增加对环境的干扰。时钟频率为1GHz的新型微处理器的发展在电子系统运行中还造成了直接干扰的可能，包括辐射和抗扰两方面。 
3、3大型设备和系统 
EMC标准化进程在评定小设备和系统的合格率的测试方法上已经取得了成功。 
但对于制定大型设备和初次安装系统的抗干扰度的标准方法却比较困难，尤其是当这些设备安装在一起。首先，尺寸就是一个比较大的问题：大型的测试工具价格造价昂贵，并且开阔场地的抗扰度测试会影响其它的非受试设备。  
这种情况在辐射测试中也会发生，当待测单元模块安装好之后，由于同时会受到来自其它未测设备的辐射影响，确定该设备特别区域的辐射大小将变得比较困难。 
3、4人身健康和EM场 
另外涉及到的一个方面是电磁场的安全问题，这在以下两个领域表现得更为突出： 
首先就是EM场对人身安全产生的直接影响。危害人身健康的因素之一就是电动势（EMF），非电离辐射政策国际委员会和世界卫生组织最近的EMF活动已经使得IEC主动制定测量标准支持这些组织。ACEC特别工作组主席G.Goldberg负责辅助确立IEC建立106技术委员会来研究EMF的测量方法。与此相关，电磁场的干扰可能造成电子系统的故障，带来安全隐患，例如，在工厂里打移动电话可能会引起工业机器人的误动作，伤害到工人。IEC在这方面也开始有所作为。 
第三个方面是故意的EMI。比较大的EM暂态对电子系统可能产生直接的影响，使设备不能正常运转。如果犯罪分子或者恐怖分子将目标定准飞机或者汽车，就有可能威胁到公众的人身安全。IEC 77C分委员会正在对这方面进行研究，打算建立起严格的标准或方法保护设备和系统不受人为EM干扰。 
3、5产品寿命 
上面提到的大多数的技术发展趋势都与EMC标准化工作的结构侧重相适应。如前面所提到的，通过在干扰源和敏感设备间寻找平衡的办法（降低发射限值，提升抗扰等级）来获得EMC，一直都会是EMC标准化进程中的一个问题。 
随着技术领域里的飞速发展，从产品概念的提出、开发生产，甚至产品的生存寿命，这一系列的时间都大大地缩短，这都对标准的制定工作带来了更多的困难。新技术的突飞猛进使得EMC标准化组织用于评定新技术EMC性能的时间越来越紧迫。当产品周期比对这项产品制定标准需要的时间还短的时候，不稳定的因素就出现了。另外，当公司只开发新的电子产品和工艺技术而不参与标准化工作，设备之间的干扰同样地增多起来。 
3、6 EMC从业人员少 
最后，在标准化过程中的机构问题本身可能是形成将来各种问题的来源。从产品研发到标准化标准制定的高效的EMC的专家是将来最大的问题。目前来看，只有很少的一部分人可以胜任这种工作。现代工业中的竞争机制和薪酬情况明显的有利于从事编程和互联网的人才的发展，EMC领域许多工程师正面临着退休，而另外一些希望从事标准化工作的工程师又得不到上司的支持 
第二个方面在于标准化制度本身，随着数字革命的发展，人们都想拥有最新标准的数字拷贝。但出于商业目的，IEC和其国际委员会需要通过出售标准来获得利润，以维持部门的正常运作，这一矛盾该如何解决目前还没有达成共识。 
4、将来EMC解决方案 
将来EMC问题如何解决？目前人们已经提出了很多种方法，并且其中一些已经开始实施。 
4、1标准的一致性 
在IEC组织，一个主要的策略就是继续甚至强化EMC标准制定工作。这项工作应该更紧密地与ISO和ITU进行合作，以便于最有效地利用有限的EMC人力资源。主要目的是制定可以被所有生产厂家使用的简明的辐射以及基本的EMC测试标准。另外，在ISO及ITU内IEC 107指南的应用能够帮助这三个组织提高其制定的EMC标准的一致性。 
4、2新技术预测 
第二个途径是EMC工程师和科学家对将来可能产生EMC影响的技术进行预测，包括对目前流行和刚形成雏形的技术进行评估。必要时，标准化小组如IEC和EMC咨询委员会应组织会议或者研讨会共同探讨标准化过程中潜在的问题。并且企业在开发新产品的过程中也应该考虑到如何通过最小化新产品对其它系统的干扰以满足国际标准。 
4、3高频的标准测试 
另外一个多产的领域可能是高频干扰的标准测试方法的研究，如超过1GHz的频段。混响室测试法、横向电磁(TEM) 单元测试方法和传感器校准的辅助标准等的研究工作应当发展的更快。IEC组织应当对快速发展的新产品开发做出积极的反应。 
4、4 EM干扰和设备的功能安全 
对于由电磁干扰引发的综合问题应当给与足够的重视，这有可能会影响整个系统的安全操作。这是一个典型的安全问题，EMC 专家应当对EM场和需要即时电子数据交换的系统高度关注，因为EM会通过网络产生更广范围的干扰。因此，采用对外界影响的屏蔽保护和严格的EMC测试是必需的。  
4、5大型系统的测试 
考虑到在大系统和对设备部分测试时所遇到的困难，IEC和其它的标准组织需要花费更多的资源来深入研究将来的标准化程序。在这一方面，有关于高强度电磁脉冲（HEMP）环境测试已经取得了一些成就。因为军用电子系统过去通常都比较庞大，所以人们建立了TEM和辐射模拟器（见IEC 61000-4-32）。很多的这种测试用模拟器是可以全球通用的，并且大部分设备可以用于其它的波形和频率的测量。另外HEMP行业还可以利用低电压连续波扫频信号照射系统，确定系统内潜在的易受干扰的点。IEC 61000-4-23中可以看到对此的详细描述。 
4、6 建立产品EMC标准 
这里需要提到的另外一个新的策略是将辐射限制和基本EMC测试标准转化为产品EMC标准。IEC正在组织一批专家修订涉及到EMC的产品的标准。这样做的目的就是在文档起草阶段早期发现问题所在，以便及时改进标准而不延缓产品的开发进程。另外的提议就是研究附加的通用标准，以减小产品委员会对采用EMC标准特殊应用的需求。无论何时，只要产品委员会认为给定的通用标准中规定的环境适于设备工作，这种方法就是有效的。 
4、7 EM防护指南 
尽管IEC和其它标准组织的大部分标准集中在了测试方法上，但是如果在EM防护方法上再多作出点成绩来的话，就可以获取更多效益。适当的EM屏蔽和电缆滤波在很多电磁干扰问题中将仍可以发挥重要的作用。其中的一种策略是准备出一套EM通用的防护指南，而另一套用于特殊种类设备的EM防护。当然，这样做的阻碍在于需要EMC专家的卓著贡献，而相关人员（尤其是在标准化领域内）却是严重匮乏的。 
4、8教育 
加强对EMC问题认识的另一个措施是教育，这可通过面向技术和标准化的研讨会和研究会进行。电子电气工程师协会的EMC分会对其成员在EMC复杂性方面的教育工作上做出了显著的成绩。IEC最近举办了一系列的研讨会，旨在向工业领域介绍它的EMC标准化现状和发展计划。这种研讨会预计将一直办下去。同时，应该鼓励大学开设EMC方面的课程，并且聘请有现场经验的人员担任教师。 
4、9行业参与 
这里很重要的一点就是分享国际化标准对工业生产有着极为重要的作用，很显然国际贸易在将来会更频繁。企业参与制定EMC标准有助于公司产品取得领先，快速的实现国际化，并冲击竞争对手。并且，如果没有业内企业的参与，制定的标准在测试方法可能是不实用的，而且成本较高。 
IEC和各国际委员会在行业中将继续推广标准化工作，需要指出的一点是，所谓的初步标准将会从工业规范中快速的发展起来。 
最后，必须要建立新的标准化研发资金筹措模式，这样将更有利于标准的出版和全球的自由发布。而相关的专业人士需要协调已有的标准，并制定高质量的新标准。因此，IEC的各委员会面临着这样的抉择：怎样在不影响工作质量的前提下对标准化工作的盈利行为进行变革。 
5、结论 
电子设备发展的趋势明显的表现了一点，就是将来的产品必须可以在更复杂的电磁环境中生存。EMC工程师和科学家们正在面临着巨大的压力和和挑战。 
  

参考资料 
1. Electromagnetic Compatibility: Guide to the Drafting of Electromagnetic Compatibility Publications， IEC Guide 107 (Geneva: International Electrotechnical Commission， 1997).  
2. Electromagnetic Compatibility (EMC)， Part 4: Testing and Measurement Techniques， Section 21: Reverberation Chambers， Draft IEC 61000-4-21 (Geneva: International Electrotechnical Commission， 1999).  
3. R Schneiderman， "Bluetooth Projections Push Product Development，" Wireless Systems Design Supplement (Winter 1999): 9-14.  
4. G Goldberg， "EM Phenomena and Implications for Standardization: EMC-Safety-Human Exposure，" in Proceedings of the 15th International Wroclaw Symposium on EMC (Wroclaw， Poland: National Institute of Telecommunications， 2001)， 31-38.  
5. Electromagnetic Compatibility (EMC)， Part 1: General， Section 2: Methodology for the Achievement of Functional Safety of Electrical and Electronic Equipment with Regard to Electromagnetic Phenomena， Draft IEC 61000-1-2 (Geneva: International Electrotechnical Commission， 1999).  
6. Electromagnetic Compatibility (EMC)， Part 4: Testing and Measurement Techniques， Section 32: HEMP Simulator Compendium， Draft IEC 61000-4-32 (Geneva: International Electrotechnical Commission， 2002).  
7. Electromagnetic Compatibility (EMC)， Part 4: Testing and Measurement Techniques， Section 23: Test Methods for Protective Devices for HEMP and Other Radiated Disturbances， IEC 61000-4-23 (Geneva: International Electrotechnical Commission， 1999).