汽車電磁噪聲抑制干擾電波的設(shè)計 - 全文

　　一般來說電磁噪聲是難以消除的，但可采取各種措施，把電磁噪聲抑制到不致產(chǎn)生電磁干擾的程度。通常單用一種簡單的辦法來解決電磁噪聲問題往往難以奏效，所以最好采用幾種不同的組合方法。

　　一、一般要求

　　汽車電磁噪聲的抑制，可以在接受器方面進(jìn)行，但由于接受頻率、干擾電波的傳播方式及其它種種實際情況，在接受器端采取措施是較為困難的。由于汽車電器設(shè)備的電磁噪聲能干擾其他通訊設(shè)備和各種電子設(shè)備，所以應(yīng)考慮抑制汽車電器設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁噪聲。汽車上各種電器產(chǎn)生的電磁干擾電波特性與電平是各不相同的，所以干擾的抑制辦法也應(yīng)符合其特性和電平。抑制干擾電波設(shè)計可采用阻尼、屏蔽、濾波和連接等基本措施，且必須滿足4個條件：①有良好的抑制效果。②不妨礙汽車電器設(shè)備本身的性能。③可靠性高，使用方便。④價格合理。

　　二、電磁噪聲抑制器

　　目前國內(nèi)外汽車使用的抑制器基本是由電阻體、電感、電容即所謂R、I、C單個或組裝而成，例如電阻體、屏蔽導(dǎo)線、電容器、抑制干擾電感線圈及抑制干擾濾波器等。

　　三、方法

　　屏蔽

　　屏蔽是在兩個區(qū)域之間建立電磁屏障保護(hù)系統(tǒng)中的電路不受電磁環(huán)境損壞的最直接方法。

　　屏蔽的形式多種多樣，可以是隔板、盒式封閉體，也可以是電纜或連接器式的屏蔽。屏蔽的效能用屏蔽有效度表示，它不僅與屏蔽材料有關(guān)，而且與材料的厚度、應(yīng)用頻率、輻射源到屏蔽層的距離以及屏蔽層不連續(xù)的形狀和數(shù)量有關(guān)。

　　屏蔽有兩個主要目的：一是使輻射電磁能限制在特定區(qū)域之內(nèi)（稱主動屏蔽）。主動屏蔽是指干擾源處于內(nèi)部，并防止干擾波泄漏到外部空間的結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行接地，且接地電阻越小越好。二是防止輻射電磁能進(jìn)入特定區(qū)域（稱被動屏蔽）。被動屏蔽是指干擾源處于外部，并防止干擾波進(jìn)入屏蔽空間的結(jié)構(gòu)。

　　屏蔽設(shè)計的步驟是：①確定待屏蔽的干擾電平和能量密度;②估算屏蔽層另一側(cè)的允許信號電平;③結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和外殼設(shè)計，選擇詳細(xì)的屏蔽設(shè)計方案。屏蔽的設(shè)計原則是：①高頻電場屏蔽應(yīng)用銅、鋁和鎂等良導(dǎo)電材料，以得到最大的反射效率。②低頻磁場屏蔽應(yīng)用磁性材料，如鐵和鎳鐵高導(dǎo)磁合金，以得到最大的吸收效率。③足夠厚度的屏蔽層可屏蔽任何頻率的電場，且有很高的屏蔽效能。④多層屏蔽（包括機(jī)殼與電纜）能在寬頻帶上提供高屏蔽有效度，但需考慮成本和其他性能要求（如電纜可撓度）。⑤用來密封縫隙的各種結(jié)合面必須清潔，不能有不導(dǎo)電的涂層。⑥為了保持外殼的屏蔽效能，對必不可少的穿線孔應(yīng)加導(dǎo)電襯層、彈簧墊圈、波導(dǎo)衰減器和柵網(wǎng)等。

　　連接

　　連接是在兩個金屬面之間建立低阻抗通路。這個通路可在接地基準(zhǔn)與元件、電路、屏蔽物和結(jié)構(gòu)件之間建立。連接的目的在于建立均勻的電氣結(jié)構(gòu)，即在結(jié)構(gòu)上設(shè)法使射頻電流的通路均勻，避免在金屬件間產(chǎn)生電位，從而造成干擾。

　　接地

　　接地就是在兩點之間建立導(dǎo)電通路，其中的一點通常是系統(tǒng)的電氣元件，而另一點則是參考點。

　　一個接地系統(tǒng)的有效性取決于在多大程度上減小接地系統(tǒng)的電位差和減小地電流。

　　濾波

　　屏蔽主要是為了解決輻射干擾，而濾波則主要是解決通過傳導(dǎo)途徑造成的干擾。兩者均涉及連接和接地技術(shù)、電磁干擾濾波器的有效性在很大程度上受源阻抗和負(fù)載阻抗的影響。

　　四、 抗電磁干擾設(shè)計的技術(shù)措施

　　有許多技術(shù)措施可以用來減小電子系統(tǒng)對電磁干擾的敏感性，如屏蔽、連接、濾波、接地、線路設(shè)計和元器件選擇等。屏蔽、連接、濾波、接地在前面已敘述，下面重點論述元器件選擇和電路設(shè)計。

　　元器件選擇和電路設(shè)計是抗電磁干擾和電磁兼容性設(shè)計的重點之一，通過選擇元件及抗擾篩選，以得到高抗干擾門限值的元件。這項措施可使系統(tǒng)的抗干擾性增加10-3dB。

　　使設(shè)計的電路具有高信號電平和低阻抗特性，可大大降低對干擾的靈敏度。一般采取的辦法是縮短元件和電路的連線，采用屏蔽的雙絞線作連線。

　　對電路來說，數(shù)字電路比線性、模擬電路抗擾性強(qiáng)，低速數(shù)字電路比高速數(shù)字電路有更低的電磁靈敏度。

　　在確定元件和電路時，除要注意其電磁干擾靈敏度之外，還應(yīng)注意一些會產(chǎn)生電磁干擾的元件和電路。它們也匯兌系統(tǒng)早晨股應(yīng)有的影響，或使信號發(fā)生畸變，或產(chǎn)生干擾電壓、干擾電流，或使系統(tǒng)造成工作失誤。在設(shè)計與測試時都應(yīng)給予注意。

　　五、 電路布局原則

　　1. 正確布置元件的位置和方向。最敏感元件應(yīng)遠(yuǎn)離于擾源。

　　2. 布線要合理。不同用途不同電平的導(dǎo)線如輸入與輸出線、弱電與強(qiáng)電要遠(yuǎn)離，且不能平行;接地線長度要盡量短，截面要盡量大。

　　3. 關(guān)鍵元件、電路和走線都要加屏蔽，屏蔽要合理接地。