電子線路的電磁兼容性設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮哪些問(wèn)題

1.1電子線路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

電子線路設(shè)計(jì)者往往只考慮產(chǎn)品的功能，而沒(méi)有將功能和電磁兼容性綜合考慮，因此產(chǎn)品在完成其功能的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的功能性騷擾及其它騷擾。而且，不能滿足敏感度要求。

電子線路的電磁兼容性設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面考慮：

1.1.1元件選擇

在大多數(shù)情況下，電路的基本元件滿足電磁特性的程度將決定著功能單元和最后的設(shè)備滿足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準(zhǔn)則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)。因?yàn)槭欠衲軐?shí)現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性來(lái)決定的。而在許多情況下，電路裝配又決定著帶外響應(yīng)（例如引線長(zhǎng)度）和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規(guī)則是：

?

⑴在高頻時(shí)，和引線型電容器相比，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來(lái)濾波。

⑵在必須使用引線式電容時(shí)，應(yīng)考慮引線電感對(duì)濾波效率的影響。

⑶鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時(shí)性介質(zhì)擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應(yīng)該使用固體電容器。

⑷使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。

⑸大電感寄生電容大，為了提高低頻部分的插損，不要使用單節(jié)濾波器，而應(yīng)該使用若干小電感組成的多節(jié)濾波器。

⑹使用磁芯電感要注意飽和特性，特別要注意高電平脈沖會(huì)降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插損。

⑺盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。

⑻選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。

⑼用于敏感電路的電源變壓器應(yīng)該有靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都應(yīng)接地。

⑽設(shè)備內(nèi)部的互連信號(hào)線必須使用屏蔽線，以防它們之間的騷擾耦合。

⑾為使每個(gè)屏蔽體都與各自的插針相連，應(yīng)選用插針足夠多的插頭座。

1.1.2電設(shè)計(jì)

每種單元都可以描述為接收一個(gè)輸入信號(hào)、并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加工，然后在輸出端輸出加工過(guò)的信號(hào)。必須考慮在輸入端可能存在的不希望有的信號(hào)，也要考慮經(jīng)過(guò)輸入端之外的其它通路進(jìn)入的無(wú)用信號(hào)。最好在輸入點(diǎn)上處理這些無(wú)用信號(hào)。

1.1.2.1電源

設(shè)備電源的EMI耦合涉及對(duì)供電線上的傳導(dǎo)發(fā)射（主電源諧波、差?；蚬材Ｋ沧儭o(wú)線電發(fā)射機(jī)的窄帶信號(hào)）的敏感度和傳導(dǎo)到供電線上的發(fā)射。在設(shè)備內(nèi)電源廣泛地同其它功能相連，一方面電源中產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)可以很容易地耦合到各功能單元中去，另一方面，一個(gè)單元中的無(wú)用信號(hào)可能通過(guò)電源的（公共阻抗）耦合到其它單元去。因此，從電磁兼容的觀點(diǎn)出發(fā)首先要關(guān)心電源。

⑴在可能的條件下，單獨(dú)為各功能單元供電。

⑵使用公共電源的所有電路盡可能彼此靠近。

⑶使用公共電源的所有電路必須互相兼容。

⑷應(yīng)在交直流干線上使用電源濾波器，以防外部騷擾通過(guò)電源進(jìn)入設(shè)備，防止開(kāi)關(guān)瞬變和設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的其它信號(hào)進(jìn)入初級(jí)電源。

⑸有效隔離電源的輸入和輸出線及濾波器的輸入和輸出線。

⑹對(duì)電源進(jìn)行有效的電磁場(chǎng)屏蔽，特別是開(kāi)關(guān)電源。

⑺開(kāi)關(guān)電源會(huì)引起高頻輻射和傳導(dǎo)騷擾，但它又有排斥電力線瞬變的優(yōu)點(diǎn)（典型調(diào)壓器則不能）。

⑻整流二極管應(yīng)工作在最低的電流密度上（與最大額定電流成正比）。

⑼對(duì)所有電路功能狀態(tài)電源都應(yīng)保持低輸出阻抗，即使在射頻范圍，輸出電容也應(yīng)呈現(xiàn)低阻抗。

⑽保證穩(wěn)壓器有足夠快的響應(yīng)時(shí)間，以便抑制高頻紋波和瞬變加載作用。

⑾為穩(wěn)壓二極管提供足夠的射頻旁路。

⑿合理屏蔽和小心地把高壓電源同敏感電路隔離開(kāi)。

⒀電源變壓器應(yīng)該是對(duì)稱(chēng)平衡的，而不應(yīng)該是功率配平的。

⒁對(duì)于變壓器所用鐵芯材料應(yīng)取其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的下限值。無(wú)論什么情況下必須保證不使鐵芯驅(qū)動(dòng)到飽和狀態(tài)。

⒂變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選D型和C型，E型最次之。

⒃用靜電屏蔽的電源變壓器抑制電源線上的共模騷擾，多重屏蔽隔離變壓器（超隔）有更好的性能。

1.1.2.2控制單元

⑴控制單元和設(shè)備主體往往離得較遠(yuǎn)，因此必須正確運(yùn)用接地和屏蔽方法，防止構(gòu)成地環(huán)路和耦合無(wú)用信號(hào)。

⑵控制單元內(nèi)主要的無(wú)用信號(hào)源是那些能突然斷開(kāi)控制信號(hào)通道的元件。如開(kāi)關(guān)、繼電器、可控硅整流器、開(kāi)關(guān)二極管等。

⑶各種產(chǎn)生無(wú)用信號(hào)的開(kāi)關(guān)同感性負(fù)載一起運(yùn)行時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的瞬變過(guò)程。

⑷盡量減少陡峭波前瞬態(tài)過(guò)程，應(yīng)限制接通和斷開(kāi)時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)的浪涌電流。

⑸如果必要，可使用RC網(wǎng)絡(luò)或二級(jí)管來(lái)抑制開(kāi)關(guān)瞬變。

⑹如有必要，則使用緩沖或減振器來(lái)減小繼電器觸點(diǎn)的振動(dòng)。

1.1.2.3放大器

由于它們應(yīng)用廣泛，能影響無(wú)用信號(hào)的產(chǎn)生和耦合，所以必須對(duì)放大器提出嚴(yán)格的電磁兼容性設(shè)計(jì)要求。

⑴放大器的布局應(yīng)設(shè)計(jì)成最短的距離上傳送低電平信號(hào)，否則易引入騷擾。

⑵放大器占有帶寬應(yīng)和有用信號(hào)匹配。必須控制放大器的帶外響應(yīng)。帶寬過(guò)寬易將無(wú)用信號(hào)放大或產(chǎn)生寄生振蕩。

⑶要注意多級(jí)放大器各級(jí)之間的去耦。

⑷對(duì)所有放大器的輸入端進(jìn)行去耦，只讓有用信號(hào)進(jìn)入放大器。

⑸工作頻率低于1MHz的放大器，采用平衡輸入式為好（特別是音頻放大器）。

⑹運(yùn)算放大器的噪聲比晶體管的噪聲電平高，為21/2倍以上。

⑺應(yīng)將瞬時(shí)大電流負(fù)載的電源與運(yùn)算放大器的電源分開(kāi)，防止運(yùn)算放大器電源線的瞬時(shí)欠壓狀態(tài)。

⑻隔離放大器的輸入變壓器，初次級(jí)間應(yīng)有效地屏蔽隔離。

⑼用輸入變壓器來(lái)斷開(kāi)到遠(yuǎn)端音頻輸入電路的任何地環(huán)路。

⑽音頻輸入變壓器應(yīng)是磁屏蔽的，以免拾取電源磁場(chǎng)騷擾。

⑾音頻放大器應(yīng)該用平衡輸入式，并用屏蔽雙絞線對(duì)作輸入信號(hào)線。

⑿音頻增益（音量）控制應(yīng)在高增益前置放大器之后，否則控制時(shí)它的走線上的噪聲和騷擾拾取電平將成為低電平輸入信號(hào)的可觀部分。

⒀音頻放大器若用開(kāi)關(guān)電源，要用20KHz或更高的開(kāi)關(guān)速度。

1.1.2.4數(shù)字電路

數(shù)字和模擬設(shè)備的發(fā)射和敏感特性不同的，一般不能用對(duì)數(shù)字信號(hào)濾波的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬電路電磁兼容。例如，通常產(chǎn)生窄帶騷擾，并常常對(duì)連續(xù)波騷擾敏感；數(shù)字電路常常產(chǎn)生寬帶騷擾，并對(duì)尖峰脈沖騷擾敏感?？刂茢?shù)字電路的發(fā)射和敏感所采用的屏蔽、濾波的范圍和程度要根據(jù)數(shù)字電路單元的性能、電路元器件的速率來(lái)決定。

數(shù)字系統(tǒng)誤動(dòng)作的重要原因中，絕大多數(shù)起因于機(jī)殼地、信號(hào)地的電位波動(dòng)。集成電路0V端電位發(fā)生變化時(shí)，它的工作狀態(tài)便不穩(wěn)定，從而影響下一級(jí)輸入端狀況，下一級(jí)也會(huì)不穩(wěn)定。0V線電位的變化是接地線本身有電感和直流電阻所致。

⑴必須選擇電路功能允許的最慢的上升時(shí)間和下降時(shí)間，以限制產(chǎn)生不必要的高頻分量。

⑵避免產(chǎn)生和使用不必要的高邏輯電平。如能用5V電平的就不要用12V電平。

⑶時(shí)鐘頻率應(yīng)在工作允許的條件下選用最低的。

⑷要防止數(shù)據(jù)脈沖通過(guò)濾波和二次穩(wěn)壓電源耦合到直流電源總線上去。

⑸數(shù)字電路的輸入、輸出線不要緊靠時(shí)鐘或振蕩器線、電源線等電磁熱線，也不要緊靠復(fù)位線、中斷線、控制線等脆弱信號(hào)線。

⑹只要可能，就應(yīng)在低阻抗點(diǎn)上連接數(shù)字電路的輸入和輸出端，或用阻抗變換緩沖級(jí)。

⑺要嚴(yán)格限制脈沖波形的尖峰、過(guò)沖和阻尼振蕩。

⑻若用脈沖變壓器，應(yīng)是有屏蔽的。

⑼必須對(duì)電源線、控制線去耦，以防止外部騷擾進(jìn)入。

⑽不要用長(zhǎng)的、非屏蔽的信號(hào)線。印制線長(zhǎng)度達(dá)每ns上升時(shí)間大約5cm就要考慮匹配端接。

⑾注意到光電隔離器對(duì)差模騷擾有抑制效果，而對(duì)共模騷擾去沒(méi)有明顯作用。

⑿印制導(dǎo)線的電感分量在產(chǎn)生公共阻抗耦合方面起著主導(dǎo)作用。電源線，尤其地線條要盡量粗、短。

⒀對(duì)有暫態(tài)陡峭電源電流的器件和易受電源噪聲影響的器件，要在其近旁接入高頻特性好的電容器去耦。

⒁在每個(gè)印制板電源入口處裝1個(gè)LCL形T型濾波器防止來(lái)自電源的沖擊輸入。

⒂用屏蔽網(wǎng)（編織帶）和鐵氧體夾卡改善扁平電纜的抗騷擾性能。

⒃從2層印制電路板改為多層印制電路板，很容易使發(fā)射和抗擾度性能提高10倍。

⒄“五—五”規(guī)則可以幫助你決策。即時(shí)鐘頻率大于5MHz或者脈沖上升時(shí)間小于5ns，宜于選擇多層電路板。

⒅用手工布關(guān)鍵線（時(shí)鐘、高速重復(fù)控制信號(hào)、復(fù)位線、中繼線、I/O線等）。若用自動(dòng)布線必須仔細(xì)檢查和修改違反EMI控制的地方。

1.1.2.5其他

⑴去耦

消除公共阻抗耦合有害影響的措施是去耦。去耦濾波器的關(guān)鍵元件是引線盡可能短的高頻電容器。

⑵隔離

①注意地環(huán)路形成共模騷擾。

②用隔離變壓器切斷地環(huán)路，最適用于信號(hào)不含直流分量時(shí)。寬帶信號(hào)不宜用它。在工業(yè)領(lǐng)域，把含直流分量的信號(hào)調(diào)制成交流信號(hào)，經(jīng)電壓或電流互感器將其送到接收端再進(jìn)行解調(diào)。非理想的變壓器在初級(jí)和次級(jí)之間存在分布電容，該分布電容允許騷擾經(jīng)變壓器進(jìn)行耦合，因而該分布電容的大小直接影響它的高頻隔離性能。也就是說(shuō)，該分布電容為信號(hào)進(jìn)人電網(wǎng)提供了通道。所以在選擇變壓器時(shí)，必須考慮分布電容的大小。在使用變壓器時(shí)，必須加靜電屏蔽（法拉第屏蔽）并接地，這可減小分布參數(shù)，因?yàn)殪o電屏蔽破壞了初、次級(jí)問(wèn)的直接耦合，困而也就能降低傳導(dǎo)騷擾。

為了更好地降低分布電容，提高開(kāi)關(guān)變壓器的共模抑制性能，可采用三層屏蔽：第一層屏蔽連接到初級(jí)的電位端；第二層屏蔽連接到次級(jí)的低電位端，中心法拉第屏蔽連接到變壓器的外殼及安全地。

③光電耦合器隔離法。

因輸入和輸出線性關(guān)系差，不宜直接用于模擬信號(hào)，但最適于傳輸數(shù)字信號(hào)。用光脈寬調(diào)制法，就能傳輸含直流分量的模擬信號(hào)，而且有優(yōu)良的線性效果。

⑶提高抵抗共模騷擾能力的方法

有時(shí)很難用隔離器件切斷地環(huán)路，例如兩設(shè)備必須直流連接。這時(shí)只能采取措施把地環(huán)路產(chǎn)生的共模騷擾影響抑制到最小。

①用差分放大器

直流到高頻，線性好，適于模擬信號(hào)。對(duì)稱(chēng)平衡時(shí)，共模抑制很好。不平衡時(shí)，共模騷擾轉(zhuǎn)換成差模，影響程度與不平衡程度有關(guān)。

②串接共模扼流圈（中和變壓器或縱向扼流圈）

1.2印制電路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

在印制線路板設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師往往只注重提高密度，減小占用空間，制作簡(jiǎn)單，或追求美觀，布局均勻，忽視了線路布局對(duì)電磁兼容性的影響，使大量的信號(hào)輻射到空間形成騷擾。

在設(shè)計(jì)印制線路板時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

⑴從減小輻射騷擾的角度出發(fā)，應(yīng)盡量選用多層板，內(nèi)層分別作電源層、地線層，用以降低供電線路阻抗，抑制公共阻抗噪聲，對(duì)信號(hào)線形成均勻的接地面，加大信號(hào)線和接地面間的分布電容，抑制其向空間輻射的能力。

⑵電源線、地線、印制板走線對(duì)高頻信號(hào)應(yīng)保持低阻抗。在頻率很高的情況下，電源線、地線、或印制板走線都會(huì)成為接收與發(fā)射騷擾的小天線。降低這種騷擾的方法除了加濾波電容外，更值得重視的是減小電源線、地線及其他印制板走線本身的高頻阻抗。因此，各種印制板走線要短而粗，線條要均勻。

⑶電源線、地線及印制導(dǎo)線在印制板上的排列要恰當(dāng)，盡量做到短而直，以減小信號(hào)線與回線之間所形成的環(huán)路面積。

⑷電路元件和信號(hào)通路的布局必須最大限度地減少無(wú)用信號(hào)的相互耦合。

①低電子信號(hào)通道不能靠近高電平信號(hào)通道和無(wú)濾波的電源線，包括能產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的電路。

②將低電平的模擬電路和數(shù)字電路分開(kāi)，避免模擬電路、數(shù)字電路和電源公共回線產(chǎn)生公共阻抗耦合。

③高、中、低速邏輯電路在PCB上要用不同區(qū)域。

④安排電路時(shí)要使得信號(hào)線長(zhǎng)度最小。

⑤保證相鄰板之間不能有過(guò)長(zhǎng)的平行線。

⑥EMI濾波器要盡可能靠近EMI源，并放在同一塊線路板上。

⑦DC/DC變換器、開(kāi)關(guān)元件和整流器應(yīng)盡可能靠近變壓器放置，以使其導(dǎo)線長(zhǎng)度最小。

⑧盡可能靠近整流二極管放置調(diào)壓元件和濾波電容器。

1.3設(shè)備內(nèi)部走線準(zhǔn)則

有些產(chǎn)品，尤其是不大正規(guī)的產(chǎn)品，內(nèi)部走線十分混亂，各種走線胡亂捆扎在一起，又沒(méi)有任何屏蔽、濾波、接地措施。這種內(nèi)部走線處理方法，不僅傳輸高、低電平信號(hào)的導(dǎo)線之間相互騷擾，也給后期采用屏流濾波等補(bǔ)救措施帶來(lái)不便。正確的布線也是一種電磁兼容性設(shè)計(jì)措施，它能大大地降低騷擾，不需增加工序，卻可收到較滿意的效果。因此在布線時(shí)，應(yīng)做到：

⑴機(jī)箱中各種裸露走線要盡可能短。

⑵傳輸不同電子信號(hào)的導(dǎo)線分組捆扎，數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線也應(yīng)分組捆扎，并保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以減小導(dǎo)線間的相互影響。

⑶對(duì)于產(chǎn)品經(jīng)常用來(lái)傳遞信號(hào)的扁平帶狀線，應(yīng)采用 地--信號(hào)--地--信號(hào)--地 排列方式，這樣不僅可以有效地抑制騷擾，也可明顯提高其抗擾度。

⑷將低頻進(jìn)線和回線絞合在一起，形成雙絞線，這樣兩線之間存在的騷擾電流幾乎大小相等，而方向相反，其騷擾場(chǎng)在空間可以相互抵消，因而減小騷擾。

⑸對(duì)能確定的、輻射騷擾較大的導(dǎo)線加以屏蔽。

⑹功能單元和設(shè)備內(nèi)電路的分隔能把無(wú)用信號(hào)限制在有限范圍內(nèi)，以便使無(wú)用信號(hào)和可能敏感的電路和導(dǎo)線有效地去耦。

①在可能的地方使用模塊式結(jié)構(gòu)（有屏蔽外殼的功能單元）。

②特別要把電源線濾波器、高電平信號(hào)電路、低電平信號(hào)電路放在不同的屏蔽隔艙內(nèi)。

③在設(shè)備內(nèi)部采用屏蔽，例如板或隔墻來(lái)分隔高電平源和靈敏的接收器。

④對(duì)電源提供有效的電、磁場(chǎng)屏蔽。特別是對(duì)開(kāi)關(guān)電源。

⑤合理屏蔽高壓電源，并同敏感電路隔離。

⑥在整個(gè)音頻敏感電路周?chē)褂么牌帘?，以減少同電源線的耦合?？梢杂眠@樣的方法來(lái)有效地減少400Hz/50Hz交流聲。輸入電路用差分方式，輸入信號(hào)用雙絞線。

舉例；如在顯示器中，交流電源線的插座一般都在后面板，而電源開(kāi)關(guān)經(jīng)常在前面板，這樣機(jī)內(nèi)的電源走線就很長(zhǎng)，而許多廠家對(duì)這種情況沒(méi)有采取相應(yīng)的措施，如采用屏蔽線或雙絞線等。這就會(huì)導(dǎo)致機(jī)內(nèi)走線接收工作信號(hào)，并通過(guò)電源線傳導(dǎo)出來(lái)。

又如，在微機(jī)中，電源雖然是屏蔽的，但電源的直流輸出線在屏蔽體之外，如果直流輸出線過(guò)長(zhǎng)，就很容易將主板上的騷擾接收下來(lái)，傳到交流電源線上。因而在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減小直流輸出線的長(zhǎng)度。另外，還可以在直流輸出線上加上磁珠或鐵氧體磁環(huán)。

1. 4底板和機(jī)殼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

底板和機(jī)殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即結(jié)構(gòu)材料和裝配技術(shù)，常常能決定是否能同工作環(huán)境實(shí)現(xiàn)EMC。

底板和機(jī)殼是為控制設(shè)備或功能單元中無(wú)用信號(hào)通路提供屏蔽的最有效方法。屏蔽的程度取決于結(jié)構(gòu)材料的選擇和裝配中所用的設(shè)計(jì)技術(shù)兩個(gè)方面。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的屏蔽僅受設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)接縫、開(kāi)口、穿透和對(duì)底板及機(jī)殼的搭接等方面的知識(shí)和技巧的限制。

1.4.1屏蔽

屏蔽是對(duì)場(chǎng)的處理問(wèn)題。離場(chǎng)源的距離不同的區(qū)域，場(chǎng)的性質(zhì)不同。一個(gè)臨界距離是d。

d0=λ/2π≌λ/6

⑴場(chǎng)域劃分

粗略劃分：d＜λ/2π的區(qū)域?yàn)榻鼒?chǎng)區(qū)

d＞λ/2π的區(qū)域?yàn)檫h(yuǎn)場(chǎng)區(qū)

嚴(yán)格劃分：d＜d0/3即d＜λ/20的區(qū)域?yàn)榻鼒?chǎng)區(qū)（但實(shí)際可擴(kuò)展到d＜λ/1.2π）

d＞3 d0=λ/2的區(qū)域?yàn)檫h(yuǎn)場(chǎng)區(qū)

λ/20＜d＜λ/2的區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡區(qū)

⑵場(chǎng)域性質(zhì)

近場(chǎng)是感應(yīng)場(chǎng)—靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)，對(duì)外不輻射能量。（法拉第屏蔽處理）

遠(yuǎn)場(chǎng)是輻射場(chǎng)—E和H矢量在時(shí)間上同相而向外輻射能量。（機(jī)箱屏蔽處理，特別是電氣連續(xù)性問(wèn)題的處理）

過(guò)渡區(qū)是感應(yīng)電磁場(chǎng)—場(chǎng)的性質(zhì)比較復(fù)雜。

⑶對(duì)設(shè)備內(nèi)部主要是近場(chǎng)問(wèn)題。

用場(chǎng)論解麥克斯韋方程復(fù)雜而不實(shí)用，故用近似電路理論處理。即用集中參數(shù)電容考察電場(chǎng)引起的耦合，用互感集中參數(shù)考察磁場(chǎng)引起的耦合。

①如果波源的電壓高、電流小，則電場(chǎng)的作用比磁場(chǎng)的作用明顯，可采用電場(chǎng)屏蔽。

②如果波源的電壓低、電流大，則磁場(chǎng)起主導(dǎo)作用，應(yīng)采用磁場(chǎng)屏蔽。

電場(chǎng)屏蔽——用法拉第屏蔽來(lái)消除電場(chǎng)的影響。

磁場(chǎng)屏蔽一一使回路1的磁通發(fā)生扭曲或?qū)⑵湟蛩?，避免與回路2交連來(lái)消除磁場(chǎng)耦合。

⑷電磁場(chǎng)的屏蔽——電連續(xù)的閉合金屬箱體，對(duì)抗遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)。

1.4.2結(jié)構(gòu)材料

⑴適用于底板和機(jī)殼的大多數(shù)材料是良導(dǎo)體，可以屏蔽電場(chǎng)，如鋁、銅等。主要的屏蔽機(jī)理是反射信號(hào)而不是吸收。

⑵對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽需要鐵磁材料，如高導(dǎo)磁率合金和鐵。主要的屏蔽機(jī)理是吸收而不是反射。

⑶在強(qiáng)電磁環(huán)境中，要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分，因此需要結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料。屏蔽效能直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。

⑷對(duì)塑料殼體可以在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層，或在注塑時(shí)摻入金屬纖維。

1.4.3縫隙

必須盡量減少結(jié)構(gòu)的電不連續(xù)性，以便控制經(jīng)底板和機(jī)殼進(jìn)出的泄漏輻射。提高縫隙屏蔽效能的結(jié)構(gòu)措施包括增加縫隙深度，減少縫隙長(zhǎng)度，在接合面加入導(dǎo)電襯墊，在接縫處涂上導(dǎo)電涂料，縮短螺釘間距等。

⑴在底板和機(jī)殼的每一條縫和不連續(xù)處要盡可能好地搭接。最壞的電搭接處對(duì)殼體的屏蔽效能降低起決定性作用。

⑵保證接縫處金屬對(duì)金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射。

⑶在可能的地方，接縫應(yīng)焊接，以便接合面連續(xù)。在條件受限制的情況下，可用點(diǎn)焊、小間距鉚接和螺釘連接來(lái)處理。

⑷在不加導(dǎo)電襯墊時(shí)，螺釘間距一般應(yīng)小于最高工作頻率的l％波長(zhǎng)，至少不大于l／20波長(zhǎng)。

⑸用螺釘或鉚接進(jìn)行搭接時(shí)，應(yīng)首先在縫的中部搭接好，然后逐漸向兩端延伸，以防金屬表面的彎曲。

⑹保證緊固方法有足夠的壓力，以便在有變形應(yīng)力、沖擊、振動(dòng)時(shí)保持表面接觸。

⑺在接縫不平整的地方，在可移動(dòng)的面板等處，必須使用導(dǎo)電襯墊或指形彈簧材料。

⑻選擇高導(dǎo)電率和彈性好的襯墊。選擇襯墊時(shí)要考慮接合處所使用的頻率。

⑼選擇硬韌材料做成的襯墊。

⑽保證同襯墊配合的金屬表面沒(méi)有非導(dǎo)電保護(hù)層。

⑾當(dāng)需要活動(dòng)接觸時(shí)，使用指形壓簧（而不用網(wǎng)狀襯墊），并要注意保持彈性指簧的壓力。

⑿導(dǎo)電橡膠襯墊用在鋁金屬表面時(shí)，要注意電化腐蝕作用。純銀填料的橡膠或Monel線型襯墊將出現(xiàn)嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。銀鍍鋁填料的導(dǎo)電橡膠是霧鹽環(huán)境下用于鋁金屬配合表面的最好襯墊材料。

1.4.4穿透和開(kāi)口

⑴要注意由于電纜穿過(guò)機(jī)殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導(dǎo)線穿過(guò)屏蔽體時(shí)屏蔽效能降低30dB以上。

⑵電源線進(jìn)入機(jī)殼時(shí)，全部應(yīng)通過(guò)濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機(jī)殼外；

若濾波器結(jié)構(gòu)不宜穿出機(jī)殼，則應(yīng)在電源線進(jìn)入機(jī)殼處專(zhuān)為濾波器設(shè)置一隔艙。

⑶信號(hào)線，控制線進(jìn)入/穿出機(jī)殼時(shí)，要通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波器。具有濾波插針的多芯連接器（插座）適于這種場(chǎng)合使用。

⑷穿過(guò)屏蔽殼體的金屬控制軸，應(yīng)該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地。也可不用接地的金屬軸而用其他絕緣軸貫通波導(dǎo)截止頻率比工作頻率高的圓管來(lái)作控制軸。

⑸必須注意在截止波導(dǎo)孔內(nèi)貫通金屬軸或?qū)Ь€會(huì)嚴(yán)重降低屏蔽效能。

⑹當(dāng)要求使用對(duì)地絕緣的金屬控制軸時(shí)，可用短的隱性控制軸，不調(diào)節(jié)時(shí)用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住。

⑺為保險(xiǎn)絲、插孔等加金屬帽。

⑻用導(dǎo)電襯墊和墊圈、螺母等實(shí)現(xiàn)鈕子開(kāi)關(guān)防泄漏安裝。

⑼在屏蔽、通風(fēng)和強(qiáng)度要求不苛刻時(shí)，用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口。最好用焊接方式保持連接，防止泄漏。

⑽盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對(duì)所有引線用穿心電容器濾波。

⑾在不能從后面屏蔽指示器／顯示器和對(duì)引線濾波時(shí)，要用與機(jī)殼連續(xù)連接的金屬網(wǎng)或?qū)щ姴Ａ帘沃甘酒鳎@示器的前面。對(duì)夾金屬絲的屏蔽玻璃，在保持合理的透光度條件下，對(duì)30~1000MHz的屏蔽效能可達(dá)50~110dB。在透明塑料或玻璃上鍍上透明導(dǎo)電膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除觀察窗上的靜電積累，在儀器上常用。

屏蔽體要起到屏蔽作用應(yīng)具備下述3個(gè)要素：

a.屏蔽體是一個(gè)完整的電連續(xù)體；

b.有完善的濾波措施；

c.對(duì)于電屏蔽還要有良好的接地。

以微機(jī)產(chǎn)品為例，由于其結(jié)構(gòu)比較特殊，要得到很好的屏蔽效能確實(shí)比較困難。微機(jī)產(chǎn)品屏蔽效能不理想的主要因素為：

①微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生騷擾的功率器件、開(kāi)關(guān)器件及電流突變的信號(hào)線未加濾波、屏蔽措施，使其機(jī)殼內(nèi)部騷擾場(chǎng)較大。

②許多微機(jī)為塑料機(jī)殼，表面沒(méi)有涂覆導(dǎo)電材料，或雖涂覆但涂料性能不佳，屏蔽效能很低。

③微機(jī)機(jī)殼由于設(shè)通風(fēng)孔、安裝開(kāi)關(guān)及其它部件，開(kāi)有許多孔縫，上下機(jī)蓋及側(cè)板之間由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)處理，接觸不是很好，造成機(jī)箱本身不是一個(gè)電連續(xù)體，因而影響屏蔽效能。

④電源進(jìn)線和出線的濾波不當(dāng)，也是影響屏蔽效能的一個(gè)因素。

影響屏蔽效能的因素并非不能消除，但要下功夫，如提高導(dǎo)電涂料的性能，合理布置孔、縫的位置及開(kāi)口方向，加裝濾波器連接器、屏蔽銅網(wǎng)及導(dǎo)電襯墊，提高裝配工藝水平?？傊鉀Q這一問(wèn)題需企業(yè)重視，設(shè)計(jì)人員努力。

1.4.5搭接

搭接是把一定的金屬部件機(jī)械地連接在一起的過(guò)程，目的是實(shí)現(xiàn)低電阻的電氣接觸，保證系統(tǒng)電氣性能的穩(wěn)定，幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻騷擾的抑制。

⑴盡可能用同樣的金屬搭接。

⑵保證搭接的直流電阻不大于25毫歐。不能用歐姆表來(lái)評(píng)估射頻搭接或射頻墊圈。

⑶對(duì)不同金屬進(jìn)行搭接要注意各種金屬在電化學(xué)序列表中的相對(duì)位置。電位差要盡可能小，并有合適的防腐蝕措施。

⑷修整搭接表面，以便得到最大的接觸面積。搭接后立即涂復(fù)保護(hù)層。

⑸搭接前清洗所有配接表面。為防止氧化，在清除了保護(hù)層之后就搭接配合表面。

⑹對(duì)于永久性搭接應(yīng)盡可能用熔焊或銅焊、錫焊連接所有的接合面。射頻搭接應(yīng)優(yōu)先采用永久性搭接。

⑺不允許用螺栓或螺釘?shù)穆菁y來(lái)完成射頻搭接。

⑻不允許用導(dǎo)電漆來(lái)實(shí)現(xiàn)電的或射頻搭接。導(dǎo)電膠連接處必須提供大約700g/cm2的壓力，以保證導(dǎo)電涂復(fù)處的高導(dǎo)電率。導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性要求大約為2~5mΩ/cm。

⑼壓緊所有的射頻襯墊。

1. 5布線設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

布線是指導(dǎo)線和電纜的布置。布線實(shí)際上包含了分開(kāi)、隔離、分類(lèi)捆扎和電纜安置等一系列的內(nèi)容。

1.5.1電纜的連接器

電纜的連接能使電子/電氣分系統(tǒng)的性能變壞。不僅因?yàn)橥鈦?lái)騷擾信號(hào)會(huì)通過(guò)相互作用或耦合進(jìn)入系統(tǒng)/分系統(tǒng)中的連接電纜，對(duì)敏感設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅；還可能因設(shè)計(jì)、分類(lèi)（隔離）、捆扎和走線等不當(dāng)而產(chǎn)生問(wèn)題。

⑴應(yīng)盡量避免在現(xiàn)場(chǎng)更換電纜；應(yīng)使用經(jīng)生產(chǎn)單位測(cè)試或檢查過(guò)的替換電纜。

⑵設(shè)備艙里面的連接電纜難以更換。為此應(yīng)確定適當(dāng)?shù)陌踩嗔?，以便在系統(tǒng)壽命期允許

連接電纜的性能有所變壞。

⑶設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意用于低電平信號(hào)和低阻抗電路的連接器，以及由于阻抗增大會(huì)引起誤差而又不能探測(cè)的連接器。

⑷分系統(tǒng)間的連接電纜和連接器的設(shè)計(jì)要協(xié)調(diào)一致。（例如，不能一端要求其所有屏蔽層彼此隔開(kāi)，而另一端卻只給一個(gè)連接器留1根插針供屏蔽層端接。不能一端用屏蔽線控制騷擾輻射，而另一端卻選用非導(dǎo)電涂層的連接器。）

⑸不要讓主電源線和信號(hào)線通過(guò)同一連接器。

⑹盡量不要讓輸入輸出信號(hào)線通過(guò)同一連接器。

⑺根據(jù)導(dǎo)線分類(lèi)，正確進(jìn)行連接器屏蔽層端接。

1.5.2導(dǎo)線分類(lèi)及成束

EMI控制的一個(gè)主要方面是把導(dǎo)線和電纜分成和處理功率電子類(lèi)似的等級(jí)。按30dB功率電平分組的分類(lèi)表如表2所示：

表2電纜束分類(lèi)

類(lèi)別 功率范圍 特點(diǎn)

A 》40dBm 高功率DC、AC和RF（EMI）源

B 10~40dBm 低功率DC、AC和RF（EMI）源

C -20~10dBm 脈沖和數(shù)字電路源 視頻輸出電路（音頻、視頻源）

D -50~-20dBm 音頻和傳感器敏感電路 視頻輸入電路（音頻敏感電路）

E -80~-50dBm RF、IF輸入電路、安全電路（RF敏感電路）

F 《-80dBm 天線和RF電路（RF敏感電路）

這種分類(lèi)的好處是：

①EMI源和接收器分別以功率分類(lèi)

②在同一線束或線扎中，鄰近導(dǎo)線功率電平相差不會(huì)超過(guò)30dB。

1.5.3敷設(shè)電纜用的導(dǎo)線標(biāo)記

①在導(dǎo)線每端距接頭、或被接設(shè)備不大于15厘米處制作標(biāo)記，每根線上的標(biāo)記間隔為40厘米。

②實(shí)際捆扎時(shí)，可把標(biāo)記相同的導(dǎo)線捆扎在同一線束內(nèi)。未征得EMI控制負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，不可把不同標(biāo)記的導(dǎo)線捆扎在同一線束內(nèi)。

1.5.4屏蔽端接

⑴屏蔽導(dǎo)線

①屏蔽導(dǎo)線用于防止產(chǎn)生不必要的輻射或保護(hù)導(dǎo)線免受雜散場(chǎng)的影響。

②把屏蔽層隔離開(kāi)來(lái)，以防發(fā)生不必要的接地。

③不要把屏蔽層用于信號(hào)回線。

④雙絞線有類(lèi)似電磁屏蔽作用。

⑵敏感電路的保護(hù)

①用于保護(hù)音頻敏感電路的屏蔽層僅一端接地。永遠(yuǎn)不要把屏蔽層用作音頻敏感電路的回線。

②用于射頻敏感電路的屏蔽層兩端要接地。

③對(duì)于既屬音頻敏感又屬射頻敏感的電路，要選用緊密的屏蔽線對(duì)。扭絞間距離越短屏蔽效果越好。屏蔽層兩端要接地。

1.6接地設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，從安全角度或從功能上考慮接地的多，而從抑制騷擾的角度考慮按地設(shè)計(jì)的少，因而在選擇接地方式、接地點(diǎn)、接地線時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一些本可以避免的錯(cuò)誤。此外，良好的接地設(shè)計(jì)必需有良好的裝配工藝作保障，才能達(dá)到預(yù)期的目的。

1.6.1在接地設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇接地方式及接地點(diǎn)。

例如，微機(jī)輻射騷擾超過(guò)極限值的頻率集中在30~200MHz范圍之內(nèi)，因此微機(jī)內(nèi)部各單元及屏蔽電纜相對(duì)機(jī)殼應(yīng)采用多點(diǎn)就近接地的方式。使用單點(diǎn)接地，會(huì)增加接地線的長(zhǎng)度，如果接地線長(zhǎng)度接近或等于騷擾信號(hào)波長(zhǎng)的l/4時(shí)，其幅射能力將大大增加，接地線線將成為天線。一般來(lái)講，接地線的長(zhǎng)度應(yīng)小于2.5cm。

1.6.2接地線的選用

經(jīng)常可以看到這樣的產(chǎn)品，其內(nèi)部的接地線是很細(xì)的單股線，這種在其內(nèi)部通過(guò)高頻電流時(shí)，由于高頻阻抗很大，接地效果可想而知。因此，考慮到趨膚效應(yīng)，接地線需要選用帶狀編織線。如果對(duì)接地要求很高，還可在其表面鍍銀，這主要是減小導(dǎo)線的表面電阻率，因而達(dá)到減小接地線高頻阻抗的目的。

1.6.3接地線應(yīng)與接地面良好搭接

標(biāo)準(zhǔn)中一般規(guī)定，接地線與接地面的直流搭接阻抗應(yīng)小于2.5mW為了高質(zhì)量的接地，接地面應(yīng)經(jīng)過(guò)表面處理，避免氧化、腐蝕。在接地線與接地平面之間不應(yīng)有鎖緊墊圈、襯墊，而且不應(yīng)使用襯墊、螺栓、螺母作為接地回路的一部分。

1.6.4三種接地方式：浮地、單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地

浮地的目的是將電路或設(shè)備與公共地線或可能引起環(huán)流的公共線路隔離開(kāi)來(lái)。

缺點(diǎn)：由于設(shè)備不與大地直接相連，容易出現(xiàn)靜電積累，達(dá)到一定程度后會(huì)產(chǎn)生擊穿，這是一種破壞性很強(qiáng)的騷擾源。折衷處理的辦法是在浮地與大地之間接一個(gè)阻值很大的泄放電阻，以消除靜電積累的影響。實(shí)現(xiàn)浮地的辦法：變壓器隔離、充電隔離。浮地除了使地線“浮”起來(lái)以外，還解決了單地系統(tǒng)中電位不一致帶來(lái)的麻煩。

單點(diǎn)接地是指接地只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)。如果系統(tǒng)工作頻率很高，達(dá)到接地線長(zhǎng)度可以與工作頻率（信號(hào)的波長(zhǎng)）相比擬的程度時(shí)就不能再用單點(diǎn)接地的方式了（接地效果已經(jīng)不理想了），而要用多點(diǎn)接地的概念了。

多點(diǎn)接地是指一個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上，使接地線的長(zhǎng)度為最短。接地點(diǎn)可以是設(shè)備的底板，也可以是貫通整個(gè)系統(tǒng)的地導(dǎo)線，還可以是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架等。多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)比單點(diǎn)接地簡(jiǎn)單。由于采用了多點(diǎn)接地，就形成了許多接地回路，因此提高接地系統(tǒng)的質(zhì)量就變得十分重要，需要經(jīng)常維護(hù)，保持良好的導(dǎo)電性能。

混合接地：只對(duì)需要高頻接地的地方采用多點(diǎn)接地，其余用單點(diǎn)接地。接地長(zhǎng)度以0.05λ~0.15λ來(lái)衡量，超出此值的應(yīng)采用多點(diǎn)接地。

另外，以繼電器等有大電流突變的場(chǎng)合，要用單獨(dú)接地以減少對(duì)其他電路的瞬變耦合。

負(fù)載直接接地是不合適的。用緊繞的雙絞線也能獲得極好的屏蔽性能。

當(dāng)屏蔽電纜傳輸高頻信號(hào)時(shí)，電纜外層屏蔽應(yīng)采用多點(diǎn)接地，典型的分界點(diǎn)是100KHz，高于此值用多點(diǎn)接地，低于此值用單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地時(shí)要做到每隔0.05λ~0.1λ有一個(gè)接地點(diǎn)。

屏蔽層接地不能用辮狀接地，而應(yīng)當(dāng)讓屏蔽層包裹芯線，然后再讓屏蔽層360度接地。

1.6.5地設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

電路尺寸小于0.05λ時(shí)可用單點(diǎn)接地，大于0.15λ時(shí)可用多點(diǎn)接地。

對(duì)工作頻率很寬的系統(tǒng)要用混合接地。

出現(xiàn)地線環(huán)路問(wèn)題時(shí)，可用浮地隔離（如變壓器，光電）。

所有接地線要短。

接地線要導(dǎo)電良好，避免高阻性。

對(duì)信號(hào)線，信號(hào)回線，電源系統(tǒng)回線以及底板或機(jī)殼都要有單獨(dú)的接地系統(tǒng)，然后可以將這些回線接到一個(gè)參考點(diǎn)上。

對(duì)于那些將出現(xiàn)較大電流突變的電路，要有單獨(dú)的接地系統(tǒng)，或者有單獨(dú)的接地回線以減少對(duì)其他電路的瞬態(tài)耦合。

低電平電路的接地線必須交叉的地方，要使導(dǎo)線互相垂直。

使用平衡差分電路，以盡量減少接地電路的騷擾影響。

對(duì)于最大尺寸遠(yuǎn)小于λ/4的電路，使用單點(diǎn)接地的緊絞合線（是否屏蔽視實(shí)際情況而定），以使設(shè)備敏感度最好。

交直流線不能綁扎在一起。交流線本身要絞合起來(lái)。

端接電纜屏蔽層時(shí)，避免使用屏蔽層辮狀引出線。

需要用同軸電纜傳輸信號(hào)時(shí)，要通過(guò)屏蔽層提供信號(hào)回路。低頻電路可在信號(hào)源端單點(diǎn)接地；高頻電路則采用多點(diǎn)接地。

高頻、低電平傳軸線要用多層屏蔽，各屏蔽層用單點(diǎn)接地。

從安全出發(fā)，測(cè)試設(shè)備的地線直接與被測(cè)設(shè)備的地線聯(lián)接；還是從安全出發(fā)，要確保接地聯(lián)接裝置能夠應(yīng)付意外的故障電流，在室外終端接地時(shí)，能夠應(yīng)付雷電電流的沖擊。
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