电子雾

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1984年,联邦德国的一架飓风式飞机正在空中飞行,当时天气晴朗,并无一丝险情。突然,飞机一个筋头栽在地上,机毁人亡。据查,事件的元凶是一种正在世界上扩展的新型污染——电子雾。它无所不在,却看不到、听不到、嗅不到、也感触不到。这一污染来自日益增多的电子设备,因为它们辐射出电磁波,于是形成了一层封包全球的辐射毯,而出事地点不远处,正是一群大功率的发射机。

电子雾的严重污染会使一些电气设备产生误动作。例如,在电脑把数据输入存储器时,电子雾能使数据出错或者破坏程序,机器人也可能产生误动作。现代军用飞机,在设计上就需要克服强无线电信号的问题。特别是靠电脑化电子系统控制飞行的飞机,这种飞机总配有大功率发信机(包括电干扰装置),因此,不受自身干扰便成了设计中的最大问题。电子干扰对现代战斗机几乎是灾难性的。本文开头即是一例。

民用电子设备对电子雾也难容忍,在英(国)阿(根庭)马岛战争期间,电视台工作人员发现,他们的电视摄象机和录象机,无法在战舰上工作,当舰载雷达的天线作水平扫描时,图象和声音被尖头信号和短促的高音所破坏,广播台的录音机完全被烧毁,这是因为雷达信号在线路中感应出的大电流所致。

在天文观察从光学波段向电磁波全波谱展开的今天,射电天文学家饱受电子雾之苦。为了探测遥远深空的微弱信号,射电望远镜必须极度灵敏,以致无线电话、微波灶都成了天文观测的隐患。

新型的电子器件及设备本身不仅是电子雾的受害者,同时也是电子雾的制造者。正在操作的电脑,如果在其近旁放一收音机,收音机会发出嗡嗡声或噼啪声,同样电脑对电视也有干扰。这是因为电脑所产生的脉冲电流,其频率处在无线电频谱上,而通过这些电流的导线,将其小部分能量辐射出去;此外,许多电脑采用的整流电路,以每秒30000次的速度改变电源电压的方向,这相当于发出一个30kHz的信号。电脑在设计上没有考虑其自身的辐射问题,否则,它将无法工作。但问题是,别人可能取得这些漏出信号并译码,故危及电脑数据的安全性。虽然处理储存数据的信号仅在几伏特上工作,辐射不了多远,但馈入显示装置阴极射线管的视频信号,都被放大到几百或几千伏特,可发射到几十公尺处。人们还忧虑,这对电脑工作人员的健康会有损害。

英国标准BC6527对电脑和办公电子设备发出的信号强度,提出了限制,家用电脑辐射出的信号不能对10公尺处的电子设备引起干扰,办公用电脑,则为30公尺。美国和联邦德国也在1984年以后对电干扰作出了强制性的限制。机动车辆也如此,它的点火系统往往发出干扰,使车上的电子仪表失误。当机动车趋向电子驾驶时,它的引擎、制动、传动和停车将依靠电子系统,干扰问题势必变得至关重要。

国外一家市场研究公司预测;车辆中的电子系统,将从1986年的200万套升至1995年的1亿套、2000年的2亿套。在这种情况下,每辆车中至少需50只传感器,用以控制和监视车辆的运动。专家还预测,由于加强纤维塑料的崛起,有可能用它取代金属作车身这对于电磁辐射来说,将完全失去屏蔽作用。

也许,对于电子雾严重污染所带来的恶果你会感到疑惑,现在我们不妨看一下干扰电场的强度。无线电信号场的强度是用V/m来量度的,即在1m长的天线上所产生的电压。无线电广播和电视信号总是小于1V/m,通常仅几十或几百mV/m。而携带式的发射机虽仅几瓦的功率,若在几厘米处,它能产生高达50V/m的场强。工业设备近旁的场强更高,如一只,100kW的热电头,能产生100V/m的场强。雷达天线附近也有很高的场强。在某种喷气式战斗机中,其电子干扰系统辐射出一个宽频谱的无线电信号,驾驶员不得不用镀金的座舱罩来防护,否则他将成为微波灶中的一块肉。

电子雾日益成为一种严重的污染。目前看来,反电子干扰的最佳办法仍是法拉第罩,有时,制成一个完整的罩不切实际,可对辐射最敏感的部分给予屏蔽。若用金属丝网,其孔眼必须小于被屏蔽的(电磁波的)波长。在甚短波的情况下,就得用金属薄板或金属箔。

现在,也有用玻璃窗作屏蔽的,这是些特制的玻璃,在它上面镀以氧化锡铟,镀层仅几个分子的厚度,它能阻止30MHz~10GHz的无线电波,而可见光却畅通无阻。具体说来,这种玻璃板制成的窗子,即可免使电脑数据外溢,又可隔离雷达设备。

总之,为改进传统的法拉第罩,正在进行努力,但迄今尚未有更先进、有效的方法问世,因而反电子雾污染,仍是无线电技术上的一个重要课题。(陈壮叔)