案例：小電容解決困擾多時(shí)的輻射抗擾度問題

【現(xiàn)象描述】

某醫(yī)療產(chǎn)品，用來接收植人人體內(nèi)部輔助器官向外發(fā)送的信號，來監(jiān)控被植入的人造輔助器官工作狀態(tài)及相應(yīng)測試數(shù)據(jù)。因?yàn)樾盘柾ㄟ^電磁場無線傳輸，所以輻射抗擾度測試是必不可少的項(xiàng)目，測試等級要求為3V/m。在進(jìn)行輻射抗擾度測試時(shí)，該醫(yī)療產(chǎn)品不停地接收模擬信號源產(chǎn)生一定頻率的信號，要求產(chǎn)品在輻射抗擾度測試中始終保持正常工作狀態(tài)，接收數(shù)據(jù)不能有遺漏。

在輻射抗擾度測試的過程中，該產(chǎn)品接收的顯示表示：在某幾段頻率下并沒有接收到正確信息，即接收異常。重復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的頻率并不固定。

【原因分析】

從EMI的角度來講，必須防止PCB走線、線圈、電纜等變成天線。當(dāng)走線或電纜的長度與波長可比擬的時(shí)候，就會出現(xiàn)天線效應(yīng)，形成輻射，通過自由空間或連接電纜向外輻射能量。從EMS 的角度來講，也一樣，必須防止PCB走線、線圈、電纜等變成接收天線。當(dāng)PCB走線、電纜的長度 或環(huán)路與波長可比擬的時(shí)候，就會出現(xiàn)接收天線效應(yīng)(如圖5.28所示)，接收一些干擾信號，影響設(shè)備內(nèi)部電路的正常工作。

根據(jù)麥克斯韋方程，可變磁場通過閉環(huán)回路時(shí)，將產(chǎn)生感應(yīng)電流，閉環(huán)感應(yīng)電流強(qiáng)度與磁場變化量有關(guān)。

本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖5.29所示。

由圖5.29可以看出，該產(chǎn)品由收發(fā)器、處理單元及屏蔽電纜三部分組成，收發(fā)器作為傳感器用來接收被植入人體內(nèi)輔助器官向外發(fā)送的信號，并由屏蔽電纜將接收到的模擬信號傳送至處理單元，由處理單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過USB 接口傳送至計(jì)算機(jī)。

圖5.30是收發(fā)器部分電路，從圖中可以看到，該接收器的信號接收部分采用LC 諧 振電路，電感是個(gè)較大的線圈。根據(jù)前面介紹的麥克斯韋方程原理，該線圈也將接收到輻射抗擾度測試時(shí)的高頻輻射場，并與有用信號相疊加，當(dāng)輻射干擾所導(dǎo)致的感應(yīng)電壓與有用信號電壓在幅度與寬度上可以比擬時(shí)，將對信號產(chǎn)生干擾，使后一級芯片很難判斷，從而出現(xiàn)前面所描述的現(xiàn)象。

因此要解決此問題，必須濾除無用的干擾信號，好在有用信號的頻率(20 kHz)與干擾的頻率是不同的，這個(gè)濾波帶來了可行性。試驗(yàn)證明在原理圖的C4后面(圖5.30中的A點(diǎn))并聯(lián)一個(gè)100pF的瓷片電容，問題得到解決。

【處理措施】

按照以上的分析結(jié)果，在圖5.30所示圖中的A點(diǎn)并聯(lián)旁路電容100 pF。

【思考與啟示】

線圈屬于電磁場的敏感器件，很容易接收空間的電磁干擾信號，實(shí)際應(yīng)用上要特別注意。要禁止線圈的工作頻率與測試的干擾頻率同頻。

以上案例來自EMC領(lǐng)域知名專家-鄭老師《EMC電磁兼容設(shè)計(jì)與測試案例分析》著作內(nèi)容其一案例！