電子產(chǎn)品輻射發(fā)射的抑制
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電子電氣設備在正常工作時，同時向周圍空間輻射電磁騷擾，可能影響其它設備的工作。為此很多國家標準都規(guī)定了對電磁發(fā)射的測量方法和限值，例如GB9254、GB4824、GBl3837等分別規(guī)定了信息技術設備、工科醫(yī)設備、電子測量儀器、聲音和電視廣播接收機等設備的輻射發(fā)射限值。在輻射發(fā)射測量中很多設備的騷擾場強往往在某些頻率段超過限值，因此制造商迫切需要了解超標的原因以及應采取的措施。通常設備的輻射發(fā)射可由兩部分組成：一部分是設備內部的電磁能量通過機箱泄漏；另一部分是設備的連接線作為天線輻射電磁能量。以下將分別進行討論。
二、電子產(chǎn)品輻射的泄漏途徑和抑制
1、通過機箱的泄漏
設備內的元器件、集成片、印刷電路板的走線、有信號電流經(jīng)過的地方都可能向周圍空間輻射電磁能量，頻率越高就越容易產(chǎn)生電磁輻射。如果設備采用非屏蔽機箱，則這些電磁能量就直接傳遞到設備外部空間。如果設備采用金屬機箱，或在塑料機箱內噴涂一層金屬作為屏蔽層，則電磁能量可能會被限制在設備內部，限制的程度取決于機箱的屏蔽效能。薄薄的一層完整金屬具有很高的屏蔽效能，但是如果上面有較大的孔或較長的縫隙，則屏蔽效能就會大大下降，產(chǎn)生電磁能量泄漏。根據(jù)電磁場理論，這些孔縫相當于一個二次發(fā)射天線，當這些孔縫長度等于半波長的整數(shù)倍時，漏泄能量最大。對于固定的孔縫長度，頻率越高，泄漏越嚴重。一般要求孔縫長度應為：1＜λ／20(商用設備，屏蔽效能20dB)或1＜λ／50(軍用設備，屏蔽效能28dB)，λ為設備內可能輻射的最高頻率的波長。如設備內工作信號是數(shù)字脈沖，或者由于開關瞬態(tài)操作產(chǎn)生脈沖噪聲，則應該考慮的輻射發(fā)射最高頻率為1／(π)，其中是脈沖的上升時間，或者為10倍的時鐘頻率。
判別設備的輻射騷擾是否主要由機箱泄漏引起，可把設備連接線拆除，然后再測量輻射騷擾場強。如果加和不加連接線對測量結果沒有明顯影響，說明機箱泄漏起主要作用。這時可用近場磁場探頭(例如HP 11940A)沿孔縫移動，尋找泄漏點。探頭接頻譜分析儀，可觀察不同頻率的泄漏情況。如果在某個縫隙發(fā)現(xiàn)較大的泄漏場強，可臨時在該處貼一條金屬導電帶，該金屬帶應與機箱的金屬面有良好的導電搭接。如果輻射場強明顯減小，則說明泄漏位置尋找正確，在今后的設計中要加以改進，使縫隙尺寸滿足要求。例如添加導電襯墊、采用波導設計、縮短連接螺絲的間距等等。
如果機箱必須是非金屬的，則應該用近場探頭探測設備內的元器件、走線等，找出輻射源，采取相應措施，例如元器件屏蔽、印刷板布線時盡量減小電流環(huán)路面積等。
2、設備連接線的輻射
在輻射發(fā)射測試中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)當設備加上I／O線、控制線等連接線以后，在有些頻率段輻射場強就有很大提高，即使連接線終端沒有加負載也是如此。這時連接線就變成了天線，向外發(fā)射電磁能量。以下對這種輻射的機理進行分析。
2．1 差模電流輻射和共模電流輻射
連接線上流過高頻電流時才能向外發(fā)射電磁能量。電流的傳輸有兩種方式：共模方式及差模方式。一對導線上如果流過差模電流，則兩條線上的電流，大小相等，方向相反，一般有用信號都是差模電流。一對導線上如果流過共模電流，則兩條線上的電流方向相同。騷擾電流在連接線上既可以差模方式出現(xiàn)，也可以共模方式出現(xiàn)。如果連接線終端沒有加負載，連接線上就沒有差模電流存在，只有共模電流，其產(chǎn)生的輻射稱為共模電流輻射。如果連接線終端是有負載的，則可用電流鉗來判斷是否存在共模電流。電磁兼容使用的電流鉗一般具有較寬的頻帶。把電流鉗卡在導線對上，電流鉗測得的信號連接到頻譜儀上，頻譜儀上顯示的則是導線對上的共模電流。導線對上的差模電流在電流鉗中產(chǎn)生的磁通互相抵消，所以不會有顯示。 連接線作為天線發(fā)射電磁騷擾，主要是以共模電流輻射形式。因為傳輸有用信號的導線對常常是緊靠在一起的，而且經(jīng)常使用雙絞線，所以差模電流在周圍空間產(chǎn)生的輻射場往往大小相等，方向相反，從而相互抵消。而導線對中兩根導線上的共模電流產(chǎn)生的輻射場則相互迭加。如果在計算機常用的扁平饋線中抽取相鄰的兩根導線，線長1米，導線對上分別加以共模和差模電流，在離導線對3米處按GB9254規(guī)定測量騷擾場強。實驗表明如果該處場強要達到B類設備的限值(30"230 MHz時為40 dBμV／m)，則差模電流要求為20 mA，而共模電流只要8 μA，兩者相差2500倍。由此可見，共模電流輻射的抑制是非常重要的。
2．2共摸電流輻射的基本驅動模式
共模電流輻射實際上都是由差模源(有用信號源)驅動產(chǎn)生的，可大致分為兩種基本驅動模式：電流驅動模式和電壓驅動模式。
1)電流驅動模式
圖1是電流驅動模式的示意圖。圖1(a)中UDM是差模電壓源，設備內部有很多這樣的源，例如各種數(shù)字信號電路、高頻振蕩源等等，ZL為回路負載，IDM為回路負載的差模電流，該電流流過AB兩點間的回流地(例如印制板的地線)，回到差模源。如AB間存在一定的電感LP，則產(chǎn)生壓降為
這里UCM就是產(chǎn)生共模輻射的驅動源。要產(chǎn)生輻射，除了源以外還必須有天線。這里的天線有兩部分組成，一部分是由A點向左看的地線部分，另一部分是由B點向右看的地線部分和外接電纜。其組成的輻射系統(tǒng)的等效電路如圖1(b)所示，這實際上是一付不對稱振子天線。流過天線的電流即為共模電流，可用下式表示
由于共模電流ICM是由差模電流IDM產(chǎn)生的，所以這種模式稱電流驅動模式。以下舉二例說明電流驅動產(chǎn)生的共模輻射。
例1：在印制電路板上為了把數(shù)字部分和模擬部分隔離，常把地分割成數(shù)字地和模擬地。如果這兩部分之間有信號聯(lián)系，如圖2所示，并且數(shù)字地和模擬地的連接部分AB比較細長，存在一定電感，則差模電流IDM將在AB連接線的電感上產(chǎn)生共模驅動電壓源，從而引起共模輻射，天線一部分是數(shù)字地，另一部分是模擬地和外接地線。
例2：印制電路板的地通過接地導線與機殼相連，如圖3所示。印制板上有信號線與機殼貼近，于是差模源VDM通過分布電容C耦合到機殼上，引起差模電流，該電流通過機殼和接地線又回到印制板的差模源。如果接地線存在一定的電感L，則差模電流在L上產(chǎn)生電壓降VCM，成為共模驅動電壓，從而引起共模輻射。這時天線的一部分是外接地線，另一部分是機殼。這種輻射常發(fā)生在以下情況，例如設備內部的地址線、數(shù)據(jù)線等扁平電纜貼近機殼，分布電容較大，印制板和機殼之間的連接線細長或接觸不良等等。
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