頻譜利用及潛在的干擾分析

日常生活中常用的頻率范圍，包括交流電源頻率、音頻、長、中、短波收音機占有的頻段、調頻及電視廣播、蜂窩電話常用的900MHz 及1.8GHz。但實際的頻譜遠比這擁擠得多，9KHz 以上的頻段幾乎都被用于特定的場合。隨著微波技術廣泛應用于日常生活，該圖中所示的頻率也很快將擴展至10GHz（甚至100GHz）。圖15 在圖14 上覆蓋了一些大家不太熟悉的頻譜，這些頻譜是普通電氣及電子設備所發射的。

圖 15 疊加我們產生的干擾后的頻譜
交流電源整流器件在基頻至相當高的諧波頻率范圍內均可發射開關噪聲，具體情況取決于這些器件的功率。5 千伏安左右的電源（線性或開關模式）由于其50 或60Hz 橋式整流所產生的開關噪聲，通常在數MHz 頻率以下不能滿足傳導發射的限制要求。可控硅直流電機驅動裝置及交流移相控制系統所產生的噪聲也大致如此。這些噪聲極易干擾中長波和部分短波廣播。
開關電源的工作基頻一般在2kHz 至500kHz 之間。開關電源在其工作頻率1000 倍的頻率處仍具有很強的發射是常見的。圖15 給出了個人計算機中常用的頻率為70kHz 的開關電源的發射頻譜。這將干擾包括調頻廣播在內的廣播通信。圖15 中還給出了由16MHz 時鐘微處理器或微控制器產生的典型發射頻譜。這些器件的發射通常會在200MHz 甚至更高的頻率超過發射極限值。目前，由于個人計算機采用400MHz 甚至1GHz 以上的時鐘頻率，因此數字技術必然會對高端頻譜產生干擾。
之所以會發生以上各種現象，是因為所有導體都是天線。它們把傳輸的電能轉變成電磁場，然后泄漏到廣闊的環境中。同時，它們也能把其周圍的電磁場轉變成傳導電信號。這是放之四海而皆準的真理。因此，導體是信號產生輻射發射的主要原因，也是外來場使信號受到污染的原因（敏感度和抗擾度）。

2.2 導體的泄漏與天線效應
電場（E）由導體上的電壓產生，磁場（M）由環路中流動的電流產生。導體上的各種電信號均可產生磁場和電場，因此，所有導體都可將其上的電信號泄漏至外部環境中，同時也將外部場導入信號中。

在遠大于所關心頻率的波長（λ）的1/6 處，電場和磁場匯合成包含電場和磁場的完整電磁場（平面波）。例如：對于30MHz，平面波的轉折點在1.5m；對于300MHz，平面波的轉折點在150m；對于900MHz，平面波的轉折點在50m。因此隨著頻率的增加，僅僅把導體視為電場或磁場的發射和接收器是不夠的，如圖16 示。

隨頻率增加的另一個效應是：當波長（λ）與導體的長度比擬時，會發生諧振。這時信號信號幾乎可以 100%轉換成電磁場（或反之）。例如，標準的振子天線僅是一段導線，但當其長度為信號波長的1/4 時，便是一個將信號轉變成場的極好的轉換器。雖然這是一個很簡單的事實，但對于使用電纜及連接器的技術人員而言，認識到所有的導體都是諧振天線這一點很重要。顯然，我們希望它們都是效率很低的天線。如果假定導體是一個振子天線（很適合我們的目的），我們就可以利用圖17 來幫助我們分析。

圖 17 電纜長度與天線效率