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輻射(RE)發射問題分析與調試 :寄生天線的影響

嘉峪檢測網        2024-09-03 09:11

電氣電子設備工作時之所以產生伴隨的電磁輻射,就是因為實際設備中存在許多寄生天線,這些寄生天線既能夠輻射電磁波,也能夠接收電磁波,天線的這種特性叫做互易性。

〝寄生天線〞的含義就是本來沒有設計那個天線,而由于結構搭接設計、PCB接地設計、PCB環路設計、返回路徑設計的原因就好像是寄生在那的電流環天線、電偶極子天線。

 

1、機器外部端子連接線成為輻射天線

機器外部連接的電纜很容易成為天線,將噪聲輻射到空間。此時噪聲的大小和電纜的長度有關,當電纜的長度等于噪聲波長的1/2或1/4時共振情形最大,往往造成輻射騷擾場強測試無法通過。

此類問題分兩種情形,第一類情形將電纜取下,或靠近機器輸出/輸入端增加磁壞繞1~2圈則干擾噪聲消失。接下來做進一步判斷,將外部電纜靠近輻射端口但不接觸,若干擾噪聲無任何變化,基本可以判斷是通過外部信號或者接地經外部電纜向外輻射。則可以嘗試改善機器內部接地、外部信號增加濾波來解決。

第二類情形將外部電纜靠近輻射端口但不接觸,若干擾噪聲變化很明顯,基本可以判斷噪聲由機器內部耦合到電纜上,使電纜成本輻射天線。此時若簡單的增加磁環或改善機器內部接地是無法解決的,出現這種情況說明機器內部有較強的干擾源,輻射噪聲能量很大,一旦有線材靠近它就很容易輻射出去,此時必須找到干擾源并抑制其輻射能量方可解決問題,這一點是許多工程師容易忽略的。

 

 

2、機器內部連接線,成為輻射天線

很多產品內部有許多模塊電路,需要通過連接線連接,當這些連接線靠近輻射噪聲源時很容易被耦合形成天線向空間輻射。另外連接線本身傳送的信號帶有干擾噪聲,通過外部連接線形成天線效應向外輻射。    

對于300MHz以下寬帶噪聲,我們可以通過在連接線上增加磁環來觀察噪聲變化。而對于300MHz以上高頻噪聲或者300MHz以下尖峰噪聲可以通過擺動線材的位置、用手握住線材、拔掉線材觀察噪聲變化情況。

對于顯示類產品來說機器內部背光連接線、AC連接線、按鍵遙控線、喇叭線、內置DVD連接線,有時在不影響機器正常工作的情況下,可以將外部連接線拔掉觀察干擾噪聲變化。

 

3、PCB板上的布線,成為輻射天線

當機器內外部連接線都拔掉,只剩下PCB電路板時,輻射噪聲依然存在。說明可能是電路板上有攜帶干擾源的較長信號布線,此時可借助頻譜分析儀尋找干擾源頭,增加整改措施,抑制干擾源發射能量。

 

4、電路板上散熱片成為輻射天線

電路板上工作頻譜較高的器件在工作時易產生較強輻射,在TV產品中主芯片內置DDR及外部DDR器件輻射能量較強,當主芯片散熱片靠近時,易被耦合變成天線向空間輻射,解決主芯片散熱片輻射問題的思路是采用多點接地、浮地以及選擇合適的接地點。

 

5、機器外殼成為輻射天線

當機器外殼是金屬外殼時,因其接地阻抗過大或者采用浮地方式時,機器金屬外殼極易被內部干擾源通過場強耦合,或者機器金屬外殼成為天線接收內部干擾噪聲向空間輻射。解決此類問題是將金屬外殼多點接地,破壞場耦合及天線效應的形成。    

 

6、金屬體結構搭接點成為輻射天線

結構設計時,經常存在金屬結構體互相搭接的情況,金屬體由于防氧化、防潮濕原因需要進行噴涂絕緣漆設計。兩個噴涂絕緣漆的金屬體面通過螺釘鎖附搭接時,在高頻信號通過搭接面時,由于寄生電感的存在,在搭接面兩端產生電位差,形在寄生電偶極子天線。

金屬體之間良好搭接可以為高頻電流提供低阻抗通道,實際上的搭接阻抗較大,使原本設計的高頻電流路徑改變,即高頻電流環路面積變大,從而導致嚴重的輻射問題。解決金屬體結構搭接點造成的輻射問題,最好的辦法就是金屬體之間進行充分連接,最好是采用焊接,或者鉚接的方式,退而求其次是金屬體表面保持導電性,通過螺釘連接。

 

 
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來源:風陵渡口話EMC

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