如今，企業(yè)高度依賴(lài)于計算機網(wǎng)絡(luò )，事實(shí)上，如果沒(méi)有高科技電子設備，它們幾乎無(wú)法有效運轉。一旦投資購置，這些電子設備的可靠運行就變得至關(guān)重要。系統故障不但會(huì )造成業(yè)務(wù)機會(huì )喪失或生產(chǎn)效率降低等嚴重后果，而且會(huì )使用戶(hù)對系統的信心快速下滑。結果，用戶(hù)要么設法避開(kāi)網(wǎng)絡(luò )，因而無(wú)法獲得全部商業(yè)優(yōu)勢，或者，將該系統更換為更可靠性的產(chǎn)品，并由此導致額外的成本。

　　對電磁兼容性（EMC）的關(guān)注以及制定相應標準的動(dòng)力源自個(gè)人計算機、局域網(wǎng)等電子設備的快速增長(cháng)，源自這些設備持續增加的數據速率。更重要的是，便攜式電子設備的使用也出現爆發(fā)式增長(cháng)，給通信環(huán)境帶來(lái)難以預料的風(fēng)險。

　　現代電子系統多以計算機或微處理器為基礎，通常會(huì )對系統中的高頻信號產(chǎn)生有害影響，這些影響來(lái)源于另一系統接口電纜中的傳導電流或者電磁場(chǎng)導致的電磁感應。另外，采用數字電子設備的系統含有電流和電壓高速交換電路，會(huì )導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)對電磁兼容性（EMC）及相關(guān)標準的了解，并在此基礎上探討電磁兼容性（EMC）對布線(xiàn)系統的影響。

　　電磁效應

　　電磁效應可分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)指電子設備因電磁感應電壓和電流而發(fā)生故障或損壞，或對此類(lèi)故障或影響的免疫能力。第二類(lèi)與不必要的電磁噪聲的放射問(wèn)題相關(guān)。

　　現今，電子設備的應用已達到前所未有的程度，系統的可靠性及抗故障能力可能對安全、生產(chǎn)效率、可靠性等造成顯著(zhù)影響。

　　除設備或系統的電磁輻射敏感性以外，另一重點(diǎn)在于，不得產(chǎn)生顯著(zhù)超過(guò)正常信號水平的電磁放射，無(wú)論是傳導信號還是輻射信號均須如此。目前，許多國家通過(guò)嚴厲的法律手段對其進(jìn)行控制

　　什么是電磁干擾？

　　電磁干擾（EMI）的含義非常廣泛，它是造成電子系統暫時(shí)或永久故障的原因，其根源既可能是相關(guān)系統所處的自然環(huán)境或人為電磁環(huán)境，也可能是通過(guò)接口電纜從其他設備饋入的意外感應電流和電壓。

　　流經(jīng)電子系統和電氣系統的高頻電流也可能導致電磁干擾。如果系統設計上可承受操作環(huán)境中的電磁威脅，且不放射超過(guò)規定水平的電磁輻射，則該系統設計符合電磁兼容性標準。

　　若要保護每件設備，使其免受任何電磁干擾的威脅，其成本將非常高昂。弄清所需防護水平，評估設備的操作電磁環(huán)境，這是設計的第一步。

　　放射

　　時(shí)變電荷分布和電流會(huì )產(chǎn)生電磁波。所有電氣和電子設備及系統都含有支持時(shí)變電流和電壓的導線(xiàn)，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

　　導線(xiàn)的長(cháng)度

　　電壓和電流的變化速率

　　系統中導線(xiàn)相互之間及其相對于接地基準點(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）系統和甚低頻系統也可能產(chǎn)生顯著(zhù)的電磁輻射。這可能造成一種短暫的干擾源。

　　敏感性

　　為了弄清使現代電子設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(lèi)進(jìn)步，執行同樣復雜的任務(wù)所需要的功率降低了；這就意味著(zhù)，用來(lái)在設備內部和設備之間發(fā)射信號的電壓和電流也大幅降低了。不幸的是，結果相對增強了干擾信號的顯著(zhù)性。除了降低功率水平以外，小型化還拉近了設備各區域之間的距離，因而加大了干擾幾率。

　　造成系統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 )使系統對更為廣泛的頻率作出無(wú)用反應。

　　電磁場(chǎng)中的磁性元件與電子系統中的環(huán)路結合后會(huì )產(chǎn)生感應電壓，此外，與電場(chǎng)元件對齊的導線(xiàn)或者電場(chǎng)元件中的正常導線(xiàn)，如達到一定長(cháng)度，將會(huì )產(chǎn)生感應電流。對于操作信號水平達幾伏特且/或操作電流達幾微安培的系統，若不采取預防措施，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，對電磁干擾問(wèn)題的全方位解決方案取決于設備以及需要遵循的抗擾度規范的性質(zhì)。

　　設計的各個(gè)方面均須納入考慮范圍，從電路板到連接器，從機柜到電源和接口電纜。

　　以下即是有助于增強系統整體性能的所有設計因素，有源電子器件和布線(xiàn)系統均是如此：

　　印刷電路板設計

　　機柜設計

　　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計。

　　電磁兼容性標準

　　以下為四類(lèi)電磁兼容性標準：

　　基本標準

　　通用標準

　　產(chǎn)品系列標準

　　產(chǎn)品標準

　　通用標準、產(chǎn)品系列標準和產(chǎn)品標準在測試方法方面須參考基本標準。以下是與局域網(wǎng)和相關(guān)設備的測試及合規性相關(guān)標準：

　　放射標準

　　IECCISPR22或EN55022－關(guān)于信息技術(shù)設備射頻干擾特性的限制和測量方法

　　IEC/EN61000-6-3－通用放射標準第一部分：住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境

　　IEC/EN61000-6-4－通用放射標準第二部分：工業(yè)環(huán)境

　　抗擾度標準

　　IECCISPR24或EN55024－產(chǎn)品標準：信息技術(shù)設備抗擾度

　　IEC/EN61000-6-1－通用抗擾度標準第一部分：住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境

　　IEC/EN61000-6-2－通用抗擾度標準第二部分：工業(yè)環(huán)境

　　IEC61000-4－基本電磁兼容性標準系列

　　第二部分：靜電放電（ESD）抗擾度測試

　　第三部分：輻射場(chǎng)抗擾度測試

　　第四部分：電快速瞬變脈沖群（EFT）/猝發(fā)抗擾度測試

　　第五部分：電涌抗擾度測試

　　第六部分：導電場(chǎng)抗擾度測試

　　第八部分：電頻磁場(chǎng)抗擾度測試

　　最常見(jiàn)的局域網(wǎng)硬件和結構化布線(xiàn)放射及抗擾度標準分別為EN55022（IECCISPR22）和EN55024（IECCISPR24）。EN55022對A類(lèi)和B類(lèi)環(huán)境中的輻射放射和傳導放射要求作了規定。“A類(lèi)”對應于商業(yè)環(huán)境：“B類(lèi)”則為住宅環(huán)境。

　　電磁兼容性和客戶(hù)樓宇布線(xiàn)

　　由于多數電纜安裝方安裝的是無(wú)源系統（如電纜、連接器、配線(xiàn)架和插座），因此，要對已裝布線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行電磁兼容性測試存在一些問(wèn)題。計算機和通信設備通常由網(wǎng)絡(luò )所有人連接到已安裝的布線(xiàn)系統上，不是由布線(xiàn)安裝方直接控制。電磁兼容性主要由聯(lián)網(wǎng)計算機和通信設備的制造商負責。網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)有著(zhù)明確的規定（如5e類(lèi)和6類(lèi)電纜），因此，計算機設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(xiàn)系統的電磁兼容性能：

　　電子設備/系統制造商考慮到電磁兼容性認證相關(guān)布線(xiàn)規范。然后針對連接不同類(lèi)型電纜（如5e類(lèi)或6類(lèi)UTP）的情況，確定其產(chǎn)品說(shuō)明？

　　由提供“系統集成”服務(wù)（并保證系統整體性能）的布線(xiàn)系統供應商負責

　　所有布線(xiàn)標準委員會(huì )將繼續對布線(xiàn)系統的電磁性能進(jìn)行調查�，F行標準的新版本和未來(lái)版本將納入性能要求和參數，以獲得出色的電磁性能。

　　四個(gè)潛在領(lǐng)域為：

　　旨在控制射頻放射的差分到共模轉換限制（相反則為抗擾度控制）

　　屏蔽系統的屏蔽效果（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）

　　屏蔽系統的完整性

　　屏蔽布線(xiàn)的接地規范

　　除此類(lèi)標準以外，用戶(hù)還應確保以下各項：

　　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(xiàn)須符合相關(guān)設計和安裝標準

　　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(xiàn)系統的互聯(lián)問(wèn)題。就電磁信號而言，電纜只不過(guò)是一種能有效發(fā)射其中出現的共模信號的天線(xiàn)，因此，局域網(wǎng)設計的主要目標一定是對這種信號進(jìn)行有效的限制。

　　有兩種常見(jiàn)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(xiàn)（FTP/STP）和非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP）。

　　原則上，由于屏蔽系統將整個(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)，結果在信號導線(xiàn)中產(chǎn)生極性相反的等效電流。這種電流流過(guò)導線(xiàn)和屏蔽體的阻抗，產(chǎn)生噪聲電壓。當在整個(gè)環(huán)路（包括屏蔽體的接地連接）中匯集時(shí)，導線(xiàn)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(xiàn)系統的效用，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，對于復雜的安裝系統，要確保其屏蔽完整性持續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)導電屏蔽體安放在導線(xiàn)及所有相關(guān)接口的周?chē)�。但是，這種模式在很大程度上取決于導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)也是導體，如果未能當作屏蔽體正確處理，也會(huì )像任何其他導體一樣傳輸信號、發(fā)射或接受噪聲�？紤]屏蔽樓宇布線(xiàn)系統時(shí)必須滿(mǎn)足以下條件：

　　電纜屏蔽設計正確

　　連接器設計正確

　　連接器處的電纜包皮端接正確

　　安裝程序細致周全

　　有干凈電源可用

　　有良好的接地系統可用

　　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。差分信號置于發(fā)射器端的一對線(xiàn)纜上，線(xiàn)對中的兩條線(xiàn)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 )對線(xiàn)對中的兩條線(xiàn)纜產(chǎn)生相同的影響（稱(chēng)為共模噪聲）。在接收器端，線(xiàn)對中的差分信號被解釋為數據，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計中加以考慮，因為這是有用差分數據信號向無(wú)用共模（輻射）信號轉換的地方。

　　平衡傳輸的目的在于確保在雙絞導線(xiàn)上產(chǎn)生極性相反的等效信號。這些信號會(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，結果使雙絞線(xiàn)上的放射為零。另外，平衡傳輸使兩條導線(xiàn)上的噪聲影響相等，結果，不會(huì )將凈噪聲信號傳遞至接收器接口。一般而言，系統平衡性越出色，其放射量越少，抗噪能力越強。作為一種具有成本優(yōu)勢的電磁兼容性能改善方法，“平衡”法常常被忽視。對于接口處未使用的線(xiàn)對，通常在電子設備中以共模端接技術(shù)進(jìn)行端接。其目的是為線(xiàn)對提供恰到好處的共模接地阻抗，以減少共模信號的環(huán)路（天線(xiàn)）區并使未用線(xiàn)對保持平衡。事實(shí)表明，這種端接方法可極大地改善系統的電磁兼容性能。同時(shí)也是局域網(wǎng)標準委員會(huì )為所有高速應用推薦的端接法。

　　實(shí)際上，使系統達到完美屏蔽或完美平衡狀態(tài)是不可能的。就如大多數技術(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)行審慎評估，以便為一系列既定條件找到最佳答案。平衡UTP系統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(xiàn)元件（電纜、連接器和互聯(lián)硬件）的設計上，而電子設計師確保使設備取得最佳電磁兼容性能的做法已成為標準慣例。得益于這種時(shí)下盛行的設計模式，UTP系統安裝和維護起來(lái)更加方便、成本更低。另一方面，FTP/STP系統在端點(diǎn)處則依賴(lài)于信號通道本身。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。安裝方必須對各個(gè)鏈路的系統缺陷進(jìn)行評估。在安裝中，驗證屏蔽的完整性極其困難，因此，難以發(fā)現或糾正缺陷。另外，屏蔽體的設計和結構也對布線(xiàn)元件和安裝的性能及成本有一定的決定作用。

　　電磁兼容性和美國康普解決方案

　　與美國康普布線(xiàn)系統配合使用時(shí)，設計得當、制造精良、安裝到位的IT設備將符合電磁兼容性要求。盡管在受控實(shí)驗室環(huán)境中進(jìn)行的放射測試不一定能考慮到現場(chǎng)遇到的所有變量，但康普的布線(xiàn)系統已被成功地安裝到許多最?lèi)毫拥纳虡I(yè)和工業(yè)環(huán)境之中，展現出良好的外部噪聲抗擾性能，并且沒(méi)有造成任何干擾問(wèn)題。

　　美國康普對其布線(xiàn)系統進(jìn)行了全面的獨立測試。電纜和連接器均經(jīng)過(guò)獨立驗證，符合現行國際布線(xiàn)標準。雖然多數電磁兼容性標準并不直接適用于布線(xiàn)系統，但康普進(jìn)行的廣泛測試提供了一種基準，使有源電子元件制造商可以專(zhuān)注于其設備的合規條件。

　　為了解決電磁兼容性問(wèn)題，也是為了確保美國康普SYSTIMAX布線(xiàn)系統符合當時(shí)及后來(lái)的電磁兼容性要求，我們在1990年啟動(dòng)了一項美國康普SYSTIMAX電磁兼容性測試計劃。自此以來(lái)，我們對ISO8802-310BASE-T、100BASE-T、1000BASE-T、ISO8802-516Mb/s令牌環(huán)、ISO9314（ANSIX3.263）100Mb/sTP-PMD局域網(wǎng)以及兼容ATMForum的155Mb/s局域網(wǎng)進(jìn)行了測試。測試表明，康普SYSTIMAX用戶(hù)完全可以免除后顧之憂(yōu)，因為他們的布線(xiàn)系統符合所有標準的要求。

　　美國康普發(fā)布了信道性能保證、設計與安裝文檔以及現場(chǎng)測試指南文檔，為其解決方案提供了堅強后盾。這些文檔是必不可少的，若要使固定設備符合歐盟現行電磁兼容性指令（2004/108/EC），更是如此。另外，康普在其SYSTIMAX應用擔保計劃中已包含了電磁兼容性合規要求。

　　總而言之，對于希望確保其網(wǎng)絡(luò )符合電磁兼容性要求的用戶(hù)，我們特提出以下建議。導致放射的主要因素為與局域網(wǎng)布線(xiàn)系統相連的設備，如收發(fā)器、集線(xiàn)器、個(gè)人計算機等。這些設備必須經(jīng)過(guò)測試且符合相應的電磁兼容性標準，擁有CE標志（一種歐盟合規標記），安裝正確并用于預期目的。有源系統必須符合電磁兼容性規范，無(wú)論電纜屬于哪種類(lèi)型（UTP、FTP或STP），只要與布線(xiàn)系統相連的設備設計用于連接此類(lèi)電纜并經(jīng)過(guò)認證即可。相關(guān)布線(xiàn)系統的安裝應以制造商指南及/或國際、美國和歐盟布線(xiàn)標準的推薦意見(jiàn)為依據。需要注意的是，布線(xiàn)系統的電磁兼容性能受系統安裝方式的影響，FTP/STP布線(xiàn)系統尤其如此。盡管每位用戶(hù)的要求各具特色，但是，選用能提供端到端性能擔保的供應商的系統顯得非常重要。這種擔保還應有詳盡的設計、安裝、測試和產(chǎn)品文檔的支持。