Einführung: Was sind elektromagnetische Störungen?. Elektromagnetische Interferenzen (EMI) sind unerwünschte Störungen auf elektrischer Ebene oder im Stromkreis, die durch eine externe Quelle verursacht werden. Dies wird auch als Funkfrequenzstörung bezeichnet.
EMI kann dazu führen, dass die Elektronik nicht richtig funktioniert, nicht richtig funktioniert oder überhaupt nicht mehr funktioniert. EMI kann aus natürlichen oder künstlich hergestellten Quellen stammen. Hochwertige Elektronik, elektrische Abschirmung und erweiterte Fehlerkorrektur können die Auswirkungen von elektromagnetischen Störungen reduzieren.
Ein typisches Beispiel für EMI ist, wenn ein Mobiltelefon in der Nähe von Audiogeräten oder Lautsprechern mit eigener Stromversorgung platziert wird und dadurch eine Reihe von Geräuschen oder Pieptönen zu hören sind. Elektromagnetische Interferenzen (EMI) sind in der heutigen technologisch fortgeschrittenen Welt ein weit verbreitetes Phänomen.
Diese komplexe Wechselwirkung elektromagnetischer Felder hat weitreichende Auswirkungen auf verschiedene Branchen, von der Telekommunikation über medizinische Geräte bis hin zu alltäglichen elektronischen Geräten.
Elektromagnetische Störungen treten auf, wenn die von einem elektronischen oder elektrischen Gerät erzeugten elektromagnetischen Felder den ordnungsgemäßen Betrieb eines anderen Geräts beeinträchtigen. Diese Störungen können die Signalübertragung stören, die Gerätefunktionalität beeinträchtigen und zu verschiedenen Problemen führen, die sich auf Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit auswirken.
Was sind elektromagnetische Störungen?
Um EMI zu verstehen, ist ein Verständnis der grundlegenden elektromagnetischen Prinzipien erforderlich. Elektromagnetische Felder bestehen aus elektrischen und magnetischen Komponenten, die in Wellen schwingen und sich durch den Raum ausbreiten. Geräte, die diese Felder erzeugen, senden elektromagnetische Strahlung aus, die verschiedene Frequenzen umfasst.
Allerdings sind diese Frequenzen manchmal auf das vorgesehene Kommunikationsspektrum des Geräts beschränkt. Wenn diese Emissionen mit anderen Geräten interagieren, können sie unerwünschte Auswirkungen haben.
Zwei Hauptkategorien definieren EMI: leitungsgebundene und abgestrahlte Störungen.
Leitungsgebundene Interferenz
Leitungsgebundene Störungen treten auf, wenn sich elektromagnetisches Rauschen über elektrische Leiter wie Stromleitungen oder Kabel ausbreitet und in empfindliche elektronische Schaltkreise eindringt.
Strahlungs interferenz
Bei der Strahlungs interferenz handelt es sich um die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen durch die Luft, die sich auf entfernte Geräte auswirken.
Diese Arten von Interferenzen können weiter in kontinuierliche Wellen (CW) und transiente Störungen eingeteilt werden. Bei CW-Störungen handelt es sich um kontinuierliche Signale, während vorübergehende Störungen aus plötzlichen, kurzzeitigen Signalen bestehen, die häufig von Blitzeinschlägen oder Stromstößen herrühren.
Was verursacht elektromagnetische Störungen?
Die enge Beziehung zwischen Elektrizität und Magnetismus verursacht elektromagnetische Störungen. Jeder elektrische Strom erzeugt ein kleines Magnetfeld. Umgekehrt hat ein bewegtes Magnetfeld einen elektrischen Strom. Diese Prinzipien ermöglichen den Betrieb von Elektromotoren und Generatoren.
Darüber hinaus können alle elektrischen Leiter als Funkantennen fungieren. Starkstrom- und Funkquellen können unerwünschte Auswirkungen auf entfernte Geräte haben. Je kleiner, schneller, dichter und empfindlicher die Elektronik wird, desto empfindlicher reagieren sie auch auf diese Effekte und verursachen elektromagnetische Störungen.
EMI-Quellen lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: natürlich vorkommende und vom Menschen verursachte. Nur wenige Quellen in der Natur können elektrische Felder erzeugen, die stark genug sind, um elektronische Geräte zu beeinflussen. Blitze können elektrostatische Feststoffentladungen und magnetische Impulse erzeugen.
Sonnenstürme und Flares emittieren hoch geladene Teilchen, die Probleme bei der Satelliten- und terrestrischen Kommunikation verursachen können. Kosmische Strahlung verursacht Bit-Flips in der Elektronik.
Arten elektromagnetischer Störungen
EMI umfasst einen Signalweg und einen Rezeptor (Opfer). Es gibt drei Arten der EMI-Übertragung von der Quelle zum Rezeptor.
- Gestrahlte EMI,
- Durchgeführte EMI und
- Gekoppelte EMI.
Werfen wir einen Blick auf jeden einzelnen.
Abgestrahlte EMI
Abgestrahlte EMI entsteht, wenn ein Hochleistungssender oder ein Elektrogerät Hochfrequenzen erzeugt, die aufgenommen werden und in einer anderen Maschine schädliche Auswirkungen haben.
Wenn elektromagnetische Störungen vorhanden sind und Quelle und Empfänger weit voneinander entfernt sind, werden wahrscheinlich elektromagnetische Störungen abgestrahlt. Beispielsweise kann ein altes Mobiltelefon das WLAN im Haus blockieren.
Gestrahlte elektromagnetische Störungen können in zwei Arten unterteilt werden: Schmalband- und Breitbandstörungen.
- Schmalband-EMI beeinflusst eine bestimmte Funkfrequenz, häufig von Funksendern.
- Breitband-EMI beeinflusst einen erheblichen Teil des Funkspektrums auf mehreren Frequenzen und wird häufig durch Gerätefeh lfunktionen verursacht.
Durchgeführte EMI.
Leitungsgebundene elektromagnetische Störungen (EMI) entstehen, wenn eine physische, elektrische Leitung vom Startpunkt bis zum Rezeptor vorhanden ist, üblicherweise entlang von Energie übertragungsleitungen. Wenn beispielsweise ein Fernseher und eine Waschmaschine eingeschaltet werden, wird der Computer über denselben Stromkreis neu gestartet.
Gekoppelte EMI
Gekoppelte EMI tritt auf, wenn Quelle und Rezeptor nahe beieinander liegen, aber nicht elektrisch verbunden sind. Gekoppelte elektromagnetische Störungen können durch Induktion oder Kapazität übertragen werden.
- Induzierte oder magnetisch gekoppelte elektromagnetische Störungen treten auf, wenn das Magnetfeld eines Leiters einen unerwünschten Strom in einem nahegelegenen Leiter erzeugt. Ein Beispiel für induzierte elektromagnetische Störungen ist, wenn ein Stromkabel und ein Audiokabel nahe beieinander liegen und auf der Audioleitung ein Brummen zu hören ist.
- Kapazitiv gekoppelte elektromagnetische Störungen treten auf, wenn zwei parallele Leiter eine kapazitive Ladung zwischen sich speichern. Mit der Kapazität verbundene EMI erfordern, dass die Leiter nahe beieinander liegen, und treten häufiger auf elektronischen Leiterplatten oder in Gruppen eng beieinander liegender Drähte auf, die über große Entfernungen verlaufen.
Welche Auswirkungen haben elektromagnetische Störungen?
Beim Rechenzentrum bleiben die meisten EMI-Quellen verborgen. Unkontrollierte elektromagnetische Felder können sich negativ auf die gesamte Hardware in einem Rechenzentrum auswirken, einschließlich Servern und Kabeln. Sie erhöhen auch das Risiko von EMF-Angriffen.
Auswirkungen auf Rechenzentren/Hardware
In der Nähe starker elektromagnetischer Felder sind Kabel von Rechenzentren unerwünschten Strömen ausgesetzt und können Spannungsspitzen ausgesetzt sein. Dadurch entsteht ein elektrisches „Rauschen“, das sich auf die Anwendungen auswirkt, für die die Kabel entwickelt wurden.
EMI führt auch dazu, dass entfernte Empfänger Datenpakete nicht erkennen, was zu erneuten Paketübertragungen und damit zu einer Überlastung des Netzwerks führt.
Niederfrequente EMI können die Leistung der Rechen zentrums hardware erheblich beeinträchtigen und sogar alle Daten auf Festplatten oder Solid-State-Laufwerken (SSDs) vollständig löschen.
EMF-Angriffe
Hacker können EMI nutzen, um in ein Rechen zentrum einzudringen, ohne es physisch zu betreten.
Das kann dazu führen:
- Der Diebstahl von Informationen aus Daten banken, die von Servern in diesen Zentren verwaltet werden, erfolgt durch das Abhören von Terminals wie Telekommunikations geräten, die schwache elektromagnetische Signale aussenden.
- Es ist starken elektromagnetischen Wellen ausgesetzt, die das Rechenzentrum direkt angreifen.
- Erzeugen eines Absturzes, indem ein Kern einem elektromagnetischen Feld hoher Leistung ausgesetzt wird.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass elektromagnetische Interferenzen (EMI) ein allgegenwärtiges Phänomen sind, das aus der Wechselwirkung elektromagnetischer Felder entsteht, die von verschiedenen elektronischen Geräten ausgesendet werden. Ihr Potenzial, die Kommunikation zu stören, die Sicherheit zu gefährden und die Leistung zu beeinträchtigen, unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung elektromagnetischer Störungen beim Entwurf und der Implementierung elektronischer Systeme.
Durch die Einhaltung strenger Designpraktiken, den Einsatz effektiver Abschirmtechniken und die Einhaltung gesetzlicher Standards können Ingenieure die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen minimieren und die ordnungsgemäße Funktionalität von Geräten in unserer zunehmend vernetzten Welt sicherstellen.
Lesen Sie auch: Elektromagnetische Störungen und Rechenzentrum, Server und Hardware im Allgemeinen; Was ist ein Serverraum?
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