如今，企業(yè)高度依賴于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，事實(shí)上，如果沒(méi)有高科技電子設(shè)備，它們幾乎無(wú)法有效運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦投資購(gòu)置，這些電子設(shè)備的可靠運(yùn)行就變得至關(guān)重要。系統(tǒng)故障不但會(huì)造成業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)喪失或生產(chǎn)效率降低等嚴(yán)重后果，而且會(huì)使用戶對(duì)系統(tǒng)的信心快速下滑。結(jié)果，用戶要么設(shè)法避開網(wǎng)絡(luò)，因而無(wú)法獲得全部商業(yè)優(yōu)勢(shì)，或者，將該系統(tǒng)更換為更可靠性的產(chǎn)品，并由此導(dǎo)致額外的成本。
對(duì)電磁兼容性(EMC)的關(guān)注以及制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力源自個(gè)人計(jì)算機(jī)、局域網(wǎng)等電子設(shè)備的快速增長(zhǎng)，源自這些設(shè)備持續(xù)增加的數(shù)據(jù)速率。更重要的是，便攜式電子設(shè)備的使用也出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，給通信環(huán)境帶來(lái)難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)代電子系統(tǒng)多以計(jì)算機(jī)或微處理器為基礎(chǔ)，通常會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的高頻信號(hào)產(chǎn)生有害影響，這些影響來(lái)源于另一系統(tǒng)接口電纜中的傳導(dǎo)電流或者電磁場(chǎng)導(dǎo)致的電磁感應(yīng)。另外，采用數(shù)字電子設(shè)備的系統(tǒng)含有電流和電壓高速交換電路，會(huì)導(dǎo)致較高的高頻電磁輻射。
本文以電磁兼容性（EMC）為主題，旨在增進(jìn)對(duì)電磁兼容性（EMC）及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的了解，并在此基礎(chǔ)上探討電磁兼容性（EMC）對(duì)布線系統(tǒng)的影響。
電磁效應(yīng)
電磁效應(yīng)可分為兩大類。第一類指電子設(shè)備因電磁感應(yīng)電壓和電流而發(fā)生故障或損壞,或?qū)Υ祟惞收匣蛴绊懙拿庖吣芰?。第二類與不必要的電磁噪聲的放射問(wèn)題相關(guān)。
現(xiàn)今，電子設(shè)備的應(yīng)用已達(dá)到前所未有的程度，系統(tǒng)的可靠性及抗故障能力可能對(duì)安全、生產(chǎn)效率、可靠性等造成顯著影響。
除設(shè)備或系統(tǒng)的電磁輻射敏感性以外，另一重點(diǎn)在于，不得產(chǎn)生顯著超過(guò)正常信號(hào)水平的電磁放射，無(wú)論是傳導(dǎo)信號(hào)還是輻射信號(hào)均須如此。目前，許多國(guó)家通過(guò)嚴(yán)厲的法律手段對(duì)其進(jìn)行控制
什么是電磁干擾？
電磁干擾(EMI)的含義非常廣泛，它是造成電子系統(tǒng)暫時(shí)或永久故障的原因，其根源既可能是相關(guān)系統(tǒng)所處的自然環(huán)境或人為電磁環(huán)境，也可能是通過(guò)接口電纜從其他設(shè)備饋入的意外感應(yīng)電流和電壓。
流經(jīng)電子系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的高頻電流也可能導(dǎo)致電磁干擾。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)上可承受操作環(huán)境中的電磁威脅，且不放射超過(guò)規(guī)定水平的電磁輻射，則該系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。
若要保護(hù)每件設(shè)備，使其免受任何電磁干擾的威脅，其成本將非常高昂。弄清所需防護(hù)水平，評(píng)估設(shè)備的操作電磁環(huán)境，這是設(shè)計(jì)的第一步。
放射
時(shí)變電荷分布和電流會(huì)產(chǎn)生電磁波。所有電氣和電子設(shè)備及系統(tǒng)都含有支持時(shí)變電流和電壓的導(dǎo)線，因而或多或少都會(huì)產(chǎn)生一定的電磁輻射，具體取決于以下因素：
時(shí)變電壓和電流的大小
導(dǎo)線的長(zhǎng)度
電壓和電流的變化速率
系統(tǒng)中導(dǎo)線相互之間及其相對(duì)于接地基準(zhǔn)點(diǎn)的幾何布局。
需要注意的是，由于切換操作中電流和電壓快速發(fā)生變化，所以，即使是直流(DC)系統(tǒng)和甚低頻系統(tǒng)也可能產(chǎn)生顯著的電磁輻射。這可能造成一種短暫的干擾源。
敏感性
為了弄清使現(xiàn)代電子設(shè)備敏感性不斷增加的原因，我們必須首先考慮小型化技術(shù)取得的巨大進(jìn)步。得益于此類進(jìn)步，執(zhí)行同樣復(fù)雜的任務(wù)所需要的功率降低了；這就意味著，用來(lái)在設(shè)備內(nèi)部和設(shè)備之間發(fā)射信號(hào)的電壓和電流也大幅降低了。不幸的是，結(jié)果相對(duì)增強(qiáng)了干擾信號(hào)的顯著性。除了降低功率水平以外，小型化還拉近了設(shè)備各區(qū)域之間的距離，因而加大了干擾幾率。
造成系統(tǒng)敏感性增加的另一因素是電路帶寬的增加，這是更快處理速度需求造成的結(jié)果。如前所述，這不但會(huì)產(chǎn)生無(wú)用的電磁(EM)放射，同時(shí)還會(huì)使系統(tǒng)對(duì)更為廣泛的頻率作出無(wú)用反應(yīng)。
電磁場(chǎng)中的磁性元件與電子系統(tǒng)中的環(huán)路結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，此外，與電場(chǎng)元件對(duì)齊的導(dǎo)線或者電場(chǎng)元件中的正常導(dǎo)線，如達(dá)到一定長(zhǎng)度，將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。對(duì)于操作信號(hào)水平達(dá)幾伏特且/或操作電流達(dá)幾微安培的系統(tǒng)，若不采取預(yù)防措施，則極易受到電磁場(chǎng)的干擾。用于避免敏感性問(wèn)題的諸多措施同時(shí)也能降低電磁放射。
電磁干擾問(wèn)題的解決辦法
如前所述，對(duì)電磁干擾問(wèn)題的全方位解決方案取決于設(shè)備以及需要遵循的抗擾度規(guī)范的性質(zhì)。
設(shè)計(jì)的各個(gè)方面均須納入考慮范圍，從電路板到連接器，從機(jī)柜到電源和接口電纜。
以下即是有助于增強(qiáng)系統(tǒng)整體性能的所有設(shè)計(jì)因素，有源電子器件和布線系統(tǒng)均是如此：
印刷電路板設(shè)計(jì)
機(jī)柜設(shè)計(jì)
連接器技術(shù)
電源和接口電纜
本文討論的是接口電纜的設(shè)計(jì)。
電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)
以下為四類電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)：
基本標(biāo)準(zhǔn)
通用標(biāo)準(zhǔn)
產(chǎn)品系列標(biāo)準(zhǔn)
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品系列標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試方法方面須參考基本標(biāo)準(zhǔn)。以下是與局域網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備的測(cè)試及合規(guī)性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：
放射標(biāo)準(zhǔn)
IEC CISPR 22或EN 55022 － 關(guān)于信息技術(shù)設(shè)備射頻干擾特性的限制和測(cè)量方法
IEC/EN 61000-6-3 － 通用放射標(biāo)準(zhǔn)第一部分：住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境
IEC/EN 61000-6-4 － 通用放射標(biāo)準(zhǔn)第二部分：工業(yè)環(huán)境
抗擾度標(biāo)準(zhǔn)
IEC CISPR 24或EN 55024 － 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：信息技術(shù)設(shè)備抗擾度
IEC/EN 61000-6-1 － 通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)第一部分：住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境
IEC/EN 61000-6-2 － 通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)第二部分：工業(yè)環(huán)境
IEC 61000-4 － 基本電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)系列
第二部分：靜電放電(ESD)抗擾度測(cè)試
第三部分：輻射場(chǎng)抗擾度測(cè)試
第四部分：電快速瞬變脈沖群(EFT)/猝發(fā)抗擾度測(cè)試
第五部分：電涌抗擾度測(cè)試
第六部分：導(dǎo)電場(chǎng)抗擾度測(cè)試
第八部分：電頻磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試
最常見的局域網(wǎng)硬件和結(jié)構(gòu)化布線放射及抗擾度標(biāo)準(zhǔn)分別為EN 55022 (IEC CISPR 22)和EN 55024 (IEC CISPR 24)。EN 55022對(duì)A類和B類環(huán)境中的輻射放射和傳導(dǎo)放射要求作了規(guī)定。 A類 對(duì)應(yīng)于商業(yè)環(huán)境； B類 則為住宅環(huán)境。
電磁兼容性和客戶樓宇布線
由于多數(shù)電纜安裝方安裝的是無(wú)源系統(tǒng)（如電纜、連接器、配線架和插座），因此，要對(duì)已裝布線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電磁兼容性測(cè)試存在一些問(wèn)題。計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備通常由網(wǎng)絡(luò)所有人連接到已安裝的布線系統(tǒng)上，不是由布線安裝方直接控制。電磁兼容性主要由聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的制造商負(fù)責(zé)。網(wǎng)絡(luò)布線有著明確的規(guī)定（如5e類和6類電纜），因此，計(jì)算機(jī)設(shè)備制造商需要處理的連接環(huán)境也非常明確。
可按以下方式考慮布線系統(tǒng)的電磁兼容性能：
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電子設(shè)備/系統(tǒng)制造商考慮到電磁兼容性認(rèn)證相關(guān)布線規(guī)范。然后針對(duì)連接不同類型電纜（如5e類或6類UTP）的情況，確定其產(chǎn)品說(shuō)明
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由提供 系統(tǒng)集成 服務(wù)（并保證系統(tǒng)整體性能）的布線系統(tǒng)供應(yīng)商負(fù)責(zé)
所有布線標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)將繼續(xù)對(duì)布線系統(tǒng)的電磁性能進(jìn)行調(diào)查?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的新版本和未來(lái)版本將納入性能要求和參數(shù)，以獲得出色的電磁性能。
四個(gè)潛在領(lǐng)域?yàn)椋?
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旨在控制射頻放射的差分到共模轉(zhuǎn)換限制（相反則為抗擾度控制）
屏蔽系統(tǒng)的屏蔽效果（電纜加連接器加連接硬件產(chǎn)生的耦合衰減和/或傳輸阻抗）
屏蔽系統(tǒng)的完整性
屏蔽布線的接地規(guī)范
除此類標(biāo)準(zhǔn)以外，用戶還應(yīng)確保以下各項(xiàng)：
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有源產(chǎn)品與無(wú)源產(chǎn)品之間的電磁兼容性
電纜、連接器和連接硬件之間的兼容性
布線須符合相關(guān)設(shè)計(jì)和安裝標(biāo)準(zhǔn)
克服電磁兼容性的方法
局域網(wǎng)的一個(gè)特有問(wèn)題就是與多種布線系統(tǒng)的互聯(lián)問(wèn)題。就電磁信號(hào)而言，電纜只不過(guò)是一種能有效發(fā)射其中出現(xiàn)的共模信號(hào)的天線，因此，局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)一定是對(duì)這種信號(hào)進(jìn)行有效的限制。
有兩種常見方法可為通信鏈路（不包括同軸電纜和光纜）提供電磁兼容性能保障 即屏蔽雙絞線(FTP/STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)。
原則上，由于屏蔽系統(tǒng)將整個(gè)鏈路封存于金屬屏蔽體之中，因而似乎可提供最佳電磁兼容性控制。在這種方案下，外部噪聲使電流在屏蔽體中流動(dòng)，結(jié)果在信號(hào)導(dǎo)線中產(chǎn)生極性相反的等效電流。這種電流流過(guò)導(dǎo)線和屏蔽體的阻抗，產(chǎn)生噪聲電壓。當(dāng)在整個(gè)環(huán)路（包括屏蔽體的接地連接）中匯集時(shí)，導(dǎo)線上的噪聲電壓將抵消屏蔽體上的電壓。不幸的是，要發(fā)揮屏蔽布線系統(tǒng)的效用，屏蔽體必須在各端正確接地，而這通常會(huì)違反安全或其他要求。另外，對(duì)于復(fù)雜的安裝系統(tǒng)，要確保其屏蔽完整性持續(xù)不變也存在一定的難度。屏蔽法采用的是 法拉第筒 模式：將一個(gè)導(dǎo)電屏蔽體安放在導(dǎo)線及所有相關(guān)接口的周圍。但是，這種模式在很大程度上取決于導(dǎo)電屏蔽體的完整性以及屏蔽體的接地方式和接地位置。需要記住的是，屏蔽體同時(shí)也是導(dǎo)體，如果未能當(dāng)作屏蔽體正確處理，也會(huì)像任何其他導(dǎo)體一樣傳輸信號(hào)、發(fā)射或接受噪聲?？紤]屏蔽樓宇布線系統(tǒng)時(shí)必須滿足以下條件：
電纜屏蔽設(shè)計(jì)正確
連接器設(shè)計(jì)正確
連接器處的電纜包皮端接正確
安裝程序細(xì)致周全
有干凈電源可用
有良好的接地系統(tǒng)可用
有良好的接地程序
使接地阻抗保持低水平
UTP電纜的有效性取決于電纜本身的平衡性，更重要的是接口電路的平衡性。差分信號(hào)置于發(fā)射器端的一對(duì)線纜上，線對(duì)中的兩條線纜相互絞繞，在整個(gè)鏈路中都保持高度匹配。使用這種技術(shù)時(shí)，任何外部噪聲都會(huì)對(duì)線對(duì)中的兩條線纜產(chǎn)生相同的影響（稱為共模噪聲）。在接收器端，線對(duì)中的差分信號(hào)被解釋為數(shù)據(jù)，而大部分共模噪聲則可以被抵消，或者被過(guò)濾掉并予以忽略。該因素在接口端電路的設(shè)計(jì)中加以考慮，因?yàn)檫@是有用差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)向無(wú)用共模（輻射）信號(hào)轉(zhuǎn)換的地方。
平衡傳輸?shù)哪康脑谟诖_保在雙絞導(dǎo)線上產(chǎn)生極性相反的等效信號(hào)。這些信號(hào)會(huì)產(chǎn)生極性相反的等效電磁場(chǎng)，而這些磁場(chǎng)則會(huì)相互抵消，結(jié)果使雙絞線上的放射為零。另外，平衡傳輸使兩條導(dǎo)線上的噪聲影響相等，結(jié)果，不會(huì)將凈噪聲信號(hào)傳遞至接收器接口。一般而言，系統(tǒng)平衡性越出色，其放射量越少，抗噪能力越強(qiáng)。作為一種具有成本優(yōu)勢(shì)的電磁兼容性能改善方法， 平衡 法常常被忽視。對(duì)于接口處未使用的線對(duì)，通常在電子設(shè)備中以共模端接技術(shù)進(jìn)行端接。其目的是為線對(duì)提供恰到好處的共模接地阻抗，以減少共模信號(hào)的環(huán)路（天線）區(qū)并使未用線對(duì)保持平衡。事實(shí)表明，這種端接方法可極大地改善系統(tǒng)的電磁兼容性能。同時(shí)也是局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)為所有高速應(yīng)用推薦的端接法。
實(shí)際上，使系統(tǒng)達(dá)到完美屏蔽或完美平衡狀態(tài)是不可能的。就如大多數(shù)技術(shù)問(wèn)題一樣，這里同樣存在一個(gè)工程上的折衷問(wèn)題，必須進(jìn)行審慎評(píng)估，以便為一系列既定條件找到最佳答案。平衡UTP系統(tǒng)將取得可接受抗擾度的最大籌碼押在接口電子元件和布線元件（電纜、連接器和互聯(lián)硬件）的設(shè)計(jì)上，而電子設(shè)計(jì)師確保使設(shè)備取得最佳電磁兼容性能的做法已成為標(biāo)準(zhǔn)慣例。得益于這種時(shí)下盛行的設(shè)計(jì)模式，UTP系統(tǒng)安裝和維護(hù)起來(lái)更加方便、成本更低。另一方面，F(xiàn)TP/STP系統(tǒng)在端點(diǎn)處則依賴于信號(hào)通道本身。從發(fā)射器到接收器（包括端點(diǎn)電子元件），必須維持鏈路的屏蔽性能；否則，屏蔽效果將大打折扣。安裝方必須對(duì)各個(gè)鏈路的系統(tǒng)缺陷進(jìn)行評(píng)估。在安裝中，驗(yàn)證屏蔽的完整性極其困難，因此，難以發(fā)現(xiàn)或糾正缺陷。另外，屏蔽體的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)也對(duì)布線元件和安裝的性能及成本有一定的決定作用。
總而言之，對(duì)于希望確保其網(wǎng)絡(luò)符合電磁兼容性要求的用戶，我們特提出以下建議。導(dǎo)致放射的主要因素為與局域網(wǎng)布線系統(tǒng)相連的設(shè)備，如收發(fā)器、集線器、個(gè)人計(jì)算機(jī)等。這些設(shè)備必須經(jīng)過(guò)測(cè)試且符合相應(yīng)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，擁有CE標(biāo)志（一種歐盟合規(guī)標(biāo)記），安裝正確并用于預(yù)期目的。有源系統(tǒng)必須符合電磁兼容性規(guī)范，無(wú)論電纜屬于哪種類型（UTP、FTP或STP），只要與布線系統(tǒng)相連的設(shè)備設(shè)計(jì)用于連接此類電纜并經(jīng)過(guò)認(rèn)證即可。相關(guān)布線系統(tǒng)的安裝應(yīng)以制造商指南及/或國(guó)際、美國(guó)和歐盟布線標(biāo)準(zhǔn)的推薦意見為依據(jù)。需要注意的是，布線系統(tǒng)的電磁兼容性能受系統(tǒng)安裝方式的影響，F(xiàn)TP/STP布線系統(tǒng)尤其如此。盡管每位用戶的要求各具特色，但是，選用能提供端到端性能擔(dān)保的供應(yīng)商的系統(tǒng)顯得非常重要。這種擔(dān)保還應(yīng)有詳盡的設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試和產(chǎn)品文檔的支持。
