( http://www.metatechcorp.com/EMC.html )

METATECH CORPORATIONP resented at EMC 2000WROCLAW Poland 26-30 June 2000

Стратегия электромагнитной cовместимости для будущего

William A. Radasky; Metatech Corporation; 358 S. Fairview Ave., Suite E; Goleta, CA 93117 USA

Способность проектировать и достигать электромагнитной совместимости становится большим оспариванием с быстрым развитием новой электронной продукции и технологий. Эта статья рассматривает определение и статус EMC сегодня, обсуждает близкие тенденции срока, которые появились, и предлагает стратегии, чтобы решить EMC проблемы будущего.

1. ВВЕДЕНИЕ

Адреса этой бумаги четыре вопроса важности сегодня и в будущем относительно проблемы Электромагнитной Совместимости (EMC) электронных систем:

- Что такое - EMC?

- Что такое - статус EMC сегодня?

- Чем являются EMC проблемы (возле) будущего?

- Что такое - наша стратегия, чтобы решить эти проблемы EMC?

Так как автор - Председатель Международного Электротехнического консультативного комитета Комиссии (МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ) на электромагнитной совместимости (ACEC), большинство из этой бумаги сосредоточится на действиях международной электротехнической КОМИССИИ. Международная электротехническая КОМИССИЯ была самим действительным залогом в развитии новых и усовершенствованного стандартов EMC над прошедшим временем 10 лет.

2. Что такое - Электромагнитная Совместимость (EMC)?

Так как большинство работников в поле понимают, электромагнитная совместимость описывает государство, когда электромагнитные антуражи, производимые естественными явлениями и, другие электрические и электронный устройства не вызывают вмешательство в электронное оборудование и системы. Конечно, чтобы достичь этого государства, необходимо сократить эмиссии от источников, которые управляются, чтобы увеличить иммунитет оборудования, на которое, возможно, воздействуют, или, чтобы сделать оба.

Важно понимать, что EMC, как определяется абсолютно не препятствует вмешательству появиться. Скорее, признают, что эмиссии от различных источников переменны (например. импульсы молнии на энергетических линиях изменяют с уровнем потока молнии и его расстояния из дома или офиса). Кроме того, иммунитет специфического куска оборудования может изменить (например. вынужденные напряжения на схемном правлении - сильные функции угла падения и поляризации поля случайной ЭМ). Эта изменчивость приводит к ситуации где баланс находится между иммунитетом и эмиссиями, чтобы специфический вид беспокойства предотвратил проблемы в большом проценте (но не все) случаев интереса. Чтобы пробовать исключить все проблемы (уменьшая эмиссии и увеличивая иммунитет далее) мог создать высокую стоимость к промышленности и быть способным препятствовать новым технологиям появиться.

Например ограничение, чтобы понизить передающую власть сотовых телефонов таким образом, что потребители могли положить свои сотовые телефоны в довершение любого куска электронного оборудования мог поставить под угрозу работу и экономическую жизнеспособность систем сотового телефона. С другой стороны, требование что все коммерческое электронное оборудование выполняются без аварийного режима в уровнях 50 V/m, разместил бы финансовое бремя на большом ряду оборудования. Хороший компромисс - предупредить потребителей разумных ограничений, несмотря на то, что специальные действия, возможно, необходимы, когда аварийные режимы могли вызвать угрозу человеческой безопасности.

3. Что такое - статус EMC сегодня?

3.1. Краткий обзор

Центр сегодняшней работы в EMC есть ясно на стандартизации -- особенно в международных организациях. Требования Мировой Торговой Организации и желания сократить во всем мире торговые ограничения привели к сильному акценту на международных стандартах. Конечно ясно, что региональные события, как например Европейская Директива на EMC, имеет сильное влияние на темп работы.

В терминах тел международных стандартов, большинство EMC работы стандартизации появление в Международную Электротехническую Комиссию (МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ), в то время как существенные сегменты работы также появления в Организацию (ISO) Международных Стандартов, и Международное Объединение Телекоммуникаций (ITU).

Международная электротехническая КОМИССИЯ и его два главных комитета горизонтальный EMC, CISPR и TC 77, развились, и продолжают развиваться, существенный ряд основных стандартов EMC, которые определяют измерение и необходимое испытательных методов для повторимых стандартов. В области эмиссий, CISPR и SC 77A также развивают пределы эмиссии для высокочастотных электромагнитных полей и низко-частотных беспокойств энергетической линии, соответственно. В пределах международной электротехнической КОМИССИИ, ACEC координирует EMC, рабочий а также координаты с другими телами стандартов, чтобы сократить дублирование на рынке.

ISO и ITU работают в их соответствующих областях, чтобы развивать стандарты, имеющие дело большей частью с перемещением транспортных средств и систем коммуникации, соответственно. В частности, ISO активно работает с самодвижущимся, авиация и космические стандарты EMC. Соглашения ITU с EMC аспектами появления оборудования телекоммуникаций, включающего как радио, так и, "связали" технологии. Обе организации координируют свою работу с международной электротехнической КОМИССИЕЙ в надеждах уменьшения числа основных стандартов EMC, которые развиваются таким образом, что требуется, чтобы промышленность не проверила и удостоверяет их оборудование к противоречивым стандартам. Один важный аспект развития международных стандартов есть, что они добровольное действие в природе, несмотря на то, что они, возможно, прикладные в коммерческих контрактах или региональными организациями стандартов за обязательной модой.

3.2. Подход международная электротехническая КОМИССИЯ EMC

Как упомянуто выше, международная электротехническая КОМИССИЯ фокусировала свою стандартизацию EMC, рабочую в четырех главных категориях. Эти включают развитие:

- пределы эмиссии для всей продукции;

- основные стандарты EMC, которые включают испытание и методы измерения для эмиссий и иммунитета;

- родовые стандарты EMC, которые конкретизируют набор "существенных" беспокойств, испытательных методов и испытательных уровней, соответствующих для класса (например. жилой) антуража для как эмиссии, так и иммунитет;

- стандарты продукта EMC, которые специализированы или к классу оборудования в стандарте семейства продукта, или к специфическому виду оборудования в стандарте продукта (эти стандарты обычно включают как эмиссии, так и предложения иммунитета).

В пределах международной электротехнической КОМИССИИ, рабочий EMC координируется в Консультативном Комитете на Электромагнитной Совместимости (ACEC). Кроме того, международная электротехническая КОМИССИЯ Ведут 107 [1], который развил ACEC, обеспечивает руководство к комитетам международной электротехнической КОМИССИИ на том, как должным образом развивать стандарты EMC и сообщения. Чтобы достичь его работы, встречи ACEC два трижды до года, чтобы рассматривать новые события в стандартизации EMC в пределах и за пределами международной электротехнической КОМИССИИ. Комитет состоит из технических экспертов в сфере EMC и представителей главных участников в развитии основы и стандартов продукта EMC. ACEC обеспечивает свои рекомендации Комитету международной электротехнической КОМИССИИ Действия для их рассмотрения после каждой встречи.

3.3. Статус Важных Проблем EMC

Одна из главных проблем сегодня в пределах процесса стандартизации - перевод пределов эмиссии и основных стандартов в стандартах продукта. Несмотря на то, что значительное усилие было сделано установить пределы высокочастотной эмиссии CISPR, было несколько случаев в стандартах продукта были пределами были проигнорированы или неподобающе обращались. К сожалению эти ошибки не всегда находятся до тех пор, пока стандарт продукта издан, и это, возможно, берет годы, чтобы исправить ошибку. ACEC развивает новую процедуру, чтобы решить эту проблему, прослеживая развитие стандартов продукта, чтобы пробовать улучшить точность предложений EMC.

Относительно новая область заботы вовлекает поколение энергетического частотного harmonics электронным оборудованием. Благодаря большому числу нового электронного оборудования с переключенным методом электропитание, эти гармоники могут быть существенны достаточно, чтобы распространять в пределах энергетической сети и вмешательства причины к другому находящемуся для потребителя в собственности оборудованию. Работа продолжается, чтобы развивать стандарты, которые балансируют потребности электронных изготовителей и энергетической пользы; однако, прогресс был медленен.

Другая область заботы вовлекает необходимость развивать основные испытательные методы, которые применимы, чтобы проверить частоты выше 1 ГГц. Это реальная забота благодаря развитию еще и еще коммерческой продукции, действующей в высших частотах. Новые испытательные методы как например реверберационная палата имеют преимущества в высших частотах в терминах лучшего охвата углов падения и поляризации, сокращая испытательное время. Международная электротехническая КОМИССИЯ работает, чтобы развивать основной стандарт, 61000-4-21 [2], это обеспечит выбор к тем интересовал в альтернативном испытательном методе.

4. Чем являются EMC проблемы (возле) будущего?

Несколько важных тенденций в технологии дорожные сегодня это, вероятно, продолжается в будущем. Самый очевидный - увеличение в плотности микропроцессоров в домах, бизнес-структурах, фабриках и транспортных средствах. Ради ясности, это обсуждение будет отделено в двух частях -- исправленные и мобильный микропроцессоры.

В области исправленных микропроцессоров, ясно, что многие из наших электрических бытовых приборов становятся "резкими" с дополнением микропроцессоров. Сейчас возможно купить рефрижератор, который имеет строится из компьютера. Есть планирует развивать этот бытовой прибор к пункту, что это будет знать, когда последняя бутылка горчицы была использована, и это закажет замену вас через Интернет. Несмотря на то, что это, возможно, кажется, не является проблемой, если один считает, что EMC основан, в части, на физических расстояниях между излучателями и "жертвами", факт, что будут еще больше излучателей и "жертвы" в таком же пространстве, поднимает заботу. Потребитель будет знать, что отделение установленного оборудования может сократить интерференционные проблемы?

Несмотря на то, что проблема исправленных микропроцессоров, возможно, разрешима, что случается, когда большой ряд мобильных отправителей вводятся в исправленное пространство? Конечно есть сотовый телефон, который будет продолжать развиваться, так как это проходит от одного поколения к следующему. Однако, есть сейчас возможность нового набора отправителей, которые могли быть размещены в почти каждом куске электроники -- Технология Bluetooth. Bluetooth - спецификация радио- для частотно-прыгающей технологии, которая использует неупорядоченный группа 2.4 УЧЕНИЯ ГГц, чтобы связаться автоматически между электронными устройствами в пределах ряда приблизительно 30 метров. Оперативную спецификацию для Bluetooth сейчас приняло свыше 1200 компаний во всем мире, и проектируют, что 400 миллионов устройств будет использовать Bluetooth к 2004 [3]. В то время как очевидно, что устройства, проектирующиеся, чтобы использовать Bluetooth, должны работать должным образом, когда подвергнуто случайному радиосигналу, это неясно, будут ли другие устройства, не проектируемые для Bluetooth, действовать без вмешательства.

Другой аспект будущих проблем - непрерывное увеличение в частоте действия новой продукции. В то время как технология сотового телефона простерлась выше 1 ГГц и Bluetooth будет действовать в 2.4 ГГц, другая продукция вовлекает связь через спутник возле 10 ГГц и автомобильных радаров, действующих выше 40 ГГц. В то время как новые частоты в себя не - обязательно забота, один специфический аспект этого увеличения мог быть проблемой. В частности, высшие частоты имеют более маленькие длины волны и могут проникнуть швы замыкания оборудования и апертуры легче, чем низшие частоты. Например, длина волны 100 мгц составляет 3 метра, 1 ГГц составляет 30 см и 10 ГГц составляет 3 см. Для 2-см долго 1-мм шва повсюду в металлическом замыкании, истощение каждого эти поля 3 см сзади апертуры составляет 79, 59, и 39 dB, соответственно. В добавление к этому увеличению в тревожащем антураже с увеличением частоты, развитие новых микропроцессоров, действующих в тактовых частотах 1 ГГц сегодня, позволяет возможность больше прямого вмешательства в действие электронных систем от как иммунитет, так и эмиссии указывают вида.

EMC процесс стандартизации был очень хорошим в создании испытательных методов, чтобы оценить приемлемость оборудования и маленьких систем, построенных изготовителями. С другой стороны, трудно развивать стандартные методы, чтобы оценить иммунитет большого оборудования или систем, которые устанавливаются вместе впервые. Размер - очень важный фактор с тех пор, как испытательные средства дороги для строительства, и иммунитет, проверяющий в открытом поле, требует большие испытательные генераторы и "угрозы" продукции другому оборудованию, это не под испытанием. Даже в случае эмиссий, проверяющих, может быть трудно установить уровень эмиссий от специфического куска оборудования после того, как это было установлено в операционной фабрике.

Другая новая область соглашений заботы с безопасными аспектами электромагнитных полей; есть как минимум две области, в которые это обращается. Первый - так называемая область ЭДС (очень бедный акроним для электромагнитных полей, которые в данном случае подразумевают заботу полей ЭМ на здоровье humans). Наиболее недавно, ЭДС действия в ICNIRP (Международная Комиссия по Не ионизирующему Радиационному Полису) и КТО (Мировая Оздоровительная Организация) привел к инициативе в международной электротехнической КОМИССИИ, чтобы поддерживать те организации, развивая стандарты измерения. Г-н Goldberg был председателем этих действий координации международной электротехнической КОМИССИИ и будет рассматривать эту работу в этой конференции и слушаниях [4]. Секунду связанная область интереса - возможность электромагнитных беспокойств, вызывающих электронные системы к аварийному режиму, и вызывают безопасный риск (например сотовый телефон в фабрике, заставляющей индустриального робота повредить работника). Снова международная электротехническая КОМИССИЯ активна в этой области, и г-н Goldberg также рассматривает эту тему в своей бумаге [4].

В терминах "структурных" аспектов стандартизации EMC, несколько проблем warrant упоминание. В EMC процессе стандартизации, поскольку отметил раньше в этой бумаге, балансирование работы, чтобы получить EMC между излучателями (сокращая пределы эмиссии) и потенциальными жертвами (увеличивая уровни иммунитета), - непрерывная проблема. Этот процесс был сделан труднее благодаря быстрому изменению технологии и очень короткого времени от понятия продукта, к развитию, к производству, и до конца продолжительности продукта жизни. Это результаты в очень короткий период времени, чтобы EMC тела стандартизации оценили столкновение новых технологий для того, чтобы поддерживать EMC. Когда циклы продукта становятся короче, чем время, требуемое для развития стандарта, проблема, возможно, происходит. Кроме того, когда компании, развивающие новую электронную продукцию и технологии, не участвуют в процессе стандартизации, есть увеличенная вероятность конфликта EMC.

Наконец, есть структурные проблемы в стандартизации обрабатывают себя, это, вероятно, создает трудности в ближайшем будущем. Для начала есть проблема пригодности экспертов EMC во всех областях от разработки изделий к стандартизации. Те вовлекли в дисциплину electromagnetics знают, что меньшие инженеры получают высшее образование с этими удостоверениями личности. Соревнование и награды в промышленности для компьютерных программистов и Интернетовских экспертов. Много, кто работал в поле приближаются к отставке, и некоторые не имеют поддержки их управления работать в поле стандартизации. Вторая проблема лежит с телами стандартизации непосредственно. С цифровой революцией, каждый хочет цифровую копию самого последнего стандарта. Из-за финансовых рассмотрений, международной электротехнической КОМИССИИ и их национальных комитетов нужны фонды от продажи стандартов, чтобы держать их организации, действующие. Альтернатива - удерживать национальные комитеты высшим годовым вознаграждением за действие, но есть существенное сопротивление этой идее. Фактически в соединенных штатах, рецензенты стандартов недавно попросились заплатить годовой денежный сбор, чтобы участвовать в USNC; это приводило к ущербу участников, кто предлагал их личное время, чтобы рассматривать стандарты EMC, которые под развитием.

5. Что такое - наша стратегия, чтобы решить эти проблемы EMC?

Одна главная стратегия, чтобы решить EMC проблемы будущего - продолжаться и даже расширяют центр стандартов EMC в пределах международной электротехнической КОМИССИИ. Это усилие должно вовлечь даже более близкую кооперацию с ISO и ITU для того, чтобы использовать ограниченные опытные ресурсы EMC в самой эффективной форме. Главное усилие должно должен развивать единственный набор эмиссии и основных испытательных стандартов EMC, которые могут использовать изготовители. Кроме того, приложение международной электротехнической КОМИССИИ Ведут 107 в пределах ISO и ITU улучшил бы последовательность стандартов EMC во всех трех организациях.

Вторая стратегия, чтобы инженеры EMC и ученые оценили появляющиеся технологии, которые, возможно, имеют столкновения EMC. Это включает обзор популярной и научного литературы, так как новые идеи сформулированы. Когда необходимо, обзорные группы как например ACEC в международной электротехнической КОМИССИИ или другие тела стандартизации должны организовать встречи или семинары, чтобы учиться потенциальных конфликтов действия. Также компании, вовлеченные в развитие новых технологий, нужно поощрять контактировать с телами стандартов для совета относительно того, как минимизировать вмешательство к другим системам.

Другая область для активной работы - развитие стандартизированных испытательных методов для высших частотных беспокойств (выше 1 ГГц). Работа должна продолжать быстро, чтобы полностью развивать метод реверберационного испытания, TEM испытательный метод ячейки и подчиненные стандарты для сенсорных калибрований. Текущую работу в международной электротехнической КОМИССИИ нужно ускорить, чтобы ответить быстрому развитию в новой продукции.

Больше внимания нужно сконцентрировать на сложных функциональных проблемах, вызванных беспокойствами ЭМ, которые, возможно, приводят к потере безопасного действия. В то время как это, возможно, кажется, является классической безопасной проблемой, способность электромагнитных полей к интермедии в сложном пути, с системами, которые обменивают электронные данные в реальном времени, требует внимание экспертов EMC. Одна из трудностей есть, что пункты входа беспокойства ЭМ, возможно, широко распространяются повсюду в система. Для этого классический подход ограждения внешних влияний и доверия на сильную тестовую программу EMC необходимы. Г-н Goldberg - рабочий организатор группы собраний на призывной спецификации международной электротехнической КОМИССИИ 61000-1-2 [5] это обращается ко многим из этих проблем.

Относительно проблемы испытания больших систем и кусков оборудования, международной электротехнической КОМИССИИ и других организаций стандартов нужно потратить больше ресурсов, чтобы развивать стандартизированные процедуры для будущего. Было некоторое усилие в этом направлении теми работа с испытанием к высотному электромагнитному антуражу пульса (ГАШИШ). Поскольку много военных систем в прошлом были часто сами крупно, большой TEM и, излучая симулянтов были построены (посмотрите призывную международную электротехническую КОМИССИЮ 61000-4-32 [6] для примеров). Многие из этих симулянтов во всем мире доступны для испытания объектов, которые являются transportable. Также многие из этих симулянтов могут быть приспособлены к другим формам волны и частотам. Другой выбор, используемый КОНОПЛЯНЫМ обществом, - иллюминировать системы с низкоуровневыми мчится сигналами CW для того, чтобы измерить функции преобразования типа к потенциально уязвимым пунктам в пределах системы. Эти виды испытания выборов описываются в международной электротехнической КОМИССИИ 61000-4-23 [7].

Другая стратегия нужна относительно перевода пределов эмиссии и основных испытательных стандартов EMC в стандартах продукта EMC. Один подход, планируемый в пределах международной электротехнической КОМИССИИ, - организовать группу рецензентов, чтобы проверить последовательность всех стандартов продукта относительно их лечения EMC. Задача - найти проблемы в ранней стадии в развитии документа таким образом, что усовершенствования могут быть сделаны без замедления развития стандартов. Другое предложение - развивать дополнительные родовые стандарты, которые минимизируют потребность в комитетах продукта оттранслировать основные стандарты EMC к специфическим приложениям. Этот подход мог быть успешен, если комитеты продукта чувствуют, что родовые стандартные антуражи подходящие для своего оборудования.

В то время как большинство из усилия стандартизации в международной электротехнической КОМИССИИ и других стандартных организациях концентрируется на испытательных методах, существенные выгоды могли быть сделаны, если больше усилия было прикладным к методам защиты ЭМ. Надлежащая ЭМ, защищающая и, кабельное фильтрование могло идти длинный путь к решению многих проблем EMI. Одна стратегия должна бы развивать общий набор гидов защиты ЭМ и второй набор, который специализирован к специфическим видам оборудования. Конечно одна трудность есть, что этот подход требовал бы существенное усилие экспертами EMC, которые находятся уже внезапно гибко, особенно в арене стандартизации.

Другая стратегия для продвижения понимания этой проблемы осуществляется через технический и цеха стандартов и семинары. Общество IEEE EMC является самим действительным залогом в эту область и делало превосходную работу в воспитании его членства относительно сложности согласия EMC. Международная электротехническая КОМИССИЯ недавно инициировала серии цехов, нацеленных на воспитание промышленности относительно статуса и планов стандартизации EMC в пределах международной электротехнической КОМИССИИ. Надеются, что эти цеха будут продолжаться в будущем. Также университеты нужно поощрять предложить курсы в дисциплине EMC, чтобы включать инструкторов от промышленности.

Другая стратегия важности - воспитать промышленность важности участия в развитии международных стандартов. Ясно, что международная торговля - здесь остаться и будет продолжать расширяться в будущем. Компании, которые могут помочь, развивают новые стандарты EMC будет иметь преимущество относительно их соревнования в этом они будут иметь "Главное начало", чтобы развивать уступчивую продукцию. Без участия промышленности, есть возможность, что развиваемые стандарты не будут практичны относительно испытательных методов и затрат согласия. Международная электротехническая КОМИССИЯ и его национальные комитеты всегда пробуют воспитать промышленность к преимуществам стандартизации. Есть также новые пути развивать "pre-standards" в быстром пути, начинающемся со спецификаций промышленности.

Наконец, должны найти, что новые подходы финансируют развитие стандартов, которые позволят дешевое (или свободно) распространение стандартов во всем мире. Ясно, что компетентный штат нужен, чтобы производить последовательные и высококачественный стандарты. Это есть поэтому слева к национальным комитетам международной электротехнической КОМИССИИ, чтобы решить, как эти изменения могут быть опытны без принесения в жертву качества работы.

6. ССЫЛКИ

6.1. "Electromagnetic Compatibility -- Guide to the Drafting of Electromagnetic Compatibility Publications," IEC Guide 107, 1997.

6.2. "Electromagnetic Compatibility (EMC) -- Part 4–21: Testing and Measurement Techniques -- Reverberation Chambers," Draft IEC 61000-4-21, 1999.

6.3. R. Schneiderman, "Bluetooth Projections Push Product Development," Wireless Systems Design Supplement, Winter Issue, 1999, pp. 9-14.

6.4. G. Goldberg, "EM Phenomena and Implications for Standardization: EMC -- Safety -- Human Exposure," Proceedings of the 15th International Wroclaw Symposium on EMC, 2000.

6.5. "Electromagnetic Compatibility (EMC) -- Part 1-2: General -- Methodology for the Achievement of Functional Safety of Electrical and Electronic Equipment with Regard to Electromagnetic Phenomena," Draft IEC 61000-1-2, 1999.

6.6. "Electromagnetic Compatibility (EMC) -- Part 4–32: Testing and Measurement Techniques -- HEMP Simulator Compendium," Draft IEC 61000-4-32, 2000.

6.7. "Electromagnetic Compatibility (EMC) -- Part 4–23: Testing and Measurement Techniques -- Test Methods for Protective Devices for HEMP and Other Radiated Disturbance," Draft IEC 61000-4-23, 1999.