自然电磁干扰源的影响与控制

1.宇宙噪声

宇宙噪声包括：太空背景噪声、太阳无线电噪声以及月亮、木星、仙后座A等发射的无线电噪声。太空背景噪声是由电离层和各种射线组成的。太阳无线电噪声则随着太阳的活动，特别是太阳黑子的发生而显著增加，干扰频率从10MHz至几十GHz。太阳黑子会导致地球表面的磁暴。在磁暴期间，地球的不同地点的地电位会出现变化，并会在通信线路中感应电磁噪声。太阳黑子的大量出现，还会影响到电离层，从而干扰短波的传播。宇宙干扰在20～500MHz频率范围内的相当明显，使航天器发生一些随机失效和异常现象，还可能造成通信和遥测中断。

2.大气噪声

大气噪声主要由夏季本地雷电和冬季热带地区雷电产生。地球上每秒钟发生100次左右的雷击放电，每次雷电都会产生一连串强烈的干扰脉冲，其电磁波借助电离层的传输，可传播到很远的地方。如距离雷暴地区数千公里之外，尽管看不到闪电，但却有严重的电磁辐射。

雷电包括雷鸣和闪电两种现象。雷鸣是由于空气在温度高达18000℃左右的闪电渠道中，因突然而强烈的受热和随之而来的急速冷却，使空气急速膨胀和压缩的振动而发生的响声，也是水和空气在高电压（火花）作用下分解所产生的强大声响。

1）直击雷。是大量正负电离子互相中和时的放电现象，当雷云与大地间或雷云相互间时电场强度由于游离电荷的逐渐积累而增长到足以使空气绝缘破坏的强度时，产生强烈的放电现象，这是大气放电的表现形式之一。直击雷可透过云层内部、云块和云块之间、云块与空气、云块与大地的瞬间放电中和形成。以破坏性之大而言，莫过于云块与地上的物体发生放电所造成的毁灭性破坏。

无声放电是大气中放电的另一种形式，由于暴风雨等原因，空气中的电场强度大大地增强，从而引起没有爆炸声的无声放电，它实际上是一种尖端电晕放电。这种放电现象只对通信有干扰作用，不会损坏通信设备。

2）感应雷。主要是透过电阻性或电感性两种方式而耦合到电子设备的电源线、控制信号线或通信线上，最终把设备击坏。

闪电往往是一种长达几千米的巨型电气火花，一般放电时伴有雷鸣。闪电分线状闪电、片状闪电、链状闪电和球形闪电四种：

1）线状闪电。这种闪电是一种蜿蜒曲折、枝叉纵横的巨型电气火花、长达数百米到数千米，是闪电中最强烈的一种，大多击现在雷云与大地之间放电。这种闪电可同时击落在不同地方，对通信线路设备威胁最大。(www.xing528.com)

2）片状闪电。这种闪电是一种出现在云的表面上的闪光，表示云中电场的能量虽已经足够产生放电作用，但是新加入的电量太少，致使在闪电尚未转变到线状放电以前就停止了。它有时可能是被云块遮没的火花闪电的回光，也可能是在云的上部出现若隐若现的光。伴随有片状闪电的雷电是比较弱的。

3）链状闪电。是一条发光的虚线，像一条链子，在云与大地间或云与云间放电时均可出现，通常是紧随线状闪电之后在原有线状闪电的地方出现。

4）球状闪电。是球形发光体，直径为10～20cm。颜色各种各样，最常见为红、橙、黄3种，存在时间通常小于5秒钟，也有少数超过1分钟的。在这段时间内，它像一团飘忽不定的火球，基本能维持恒定的大小和亮度。

球状闪电受钻缝，常从门窗、烟囱、甚至缝隙中钻到房屋内。有时能沿着导线滑行，并使之燃烧。球形闪电通常以2m/s的速度水平移动，有时也能停在半空中不动或由云中向地面缓缓降落。有些球形闪电还会从固体上反弹。

球形闪电移动时也会发出“嘶嘶”声，消失时常伴随爆炸，并发生巨响，强烈爆炸的功率足以毁坏大烟囱，或劈碎建筑物的一些部分。有时球形闪电也会无声无息地消失。通常在球形闪电消失之后，会留有一般刺鼻的烟味，像臭氧、一氧化氮等的气味。偶尔还可观测到一个球形闪电分裂成几个更小的球形闪电的情况。

沉积静电噪声是指大气中的尘埃、雨点、雪花、冰雹等微粒在高速通过飞机、飞船表面时，由于相对摩擦运动而产生电荷迁移，从而沉积静电，当电压升高到1000kV时，发生火花放电或电晕放电。这种放电产生的宽带射频噪声频谱分布在几赫兹到几千赫兹的范围内，严重影响高频、甚高频和超高频频段的无线电通信和导航。

沙暴和尘暴是局部的自然干扰源。带电尘粒与导电表面或介质表面交换电荷形成电晕放电。

3.热噪声

热噪声是指处于一定热力学状态下的导体中所出现的无规则电起伏，它是由导体中自由电子的无规则运动引起的，如电阻热噪声、气体放电噪声、有源器件的散弹噪声等。