辐射发射实例
红外线的热效应的应用实例

红外线的热效应的应用实例红外线的热效应是指物体受到红外线辐射后产生的热现象。
红外线具有穿透力强、不受光线影响以及能够感知物体表面温度等特点,因此在许多领域都有着广泛的应用。
下面将介绍几个红外线热效应的应用实例。
1. 红外线测温仪红外线测温仪是一种利用红外线辐射热效应测量物体表面温度的仪器。
它通过测量物体发射出的红外线辐射能量来推算物体的温度。
红外线测温仪具有非接触性、快速测量、远距离测量等优点,广泛应用于工业生产、医疗诊断、消防安全等领域。
例如,在工业生产中,可以使用红外线测温仪对炉温、机器设备运行温度进行实时监测,以确保工作环境的安全性和稳定性。
2. 红外线夜视仪红外线夜视仪是一种利用红外线辐射热效应实现在夜间或低光环境中进行观察的设备。
人眼无法看到红外线,但红外线夜视仪可以通过接收周围环境中的红外线辐射,显像成可见光图像,从而实现夜间观察。
红外线夜视仪在军事、安防、野外探险等领域具有重要的应用价值。
例如,在军事领域,红外线夜视仪可以在夜间或恶劣天气条件下进行侦查、监视和瞄准,提高作战效率和安全性。
3. 红外线热成像仪红外线热成像仪是一种利用红外线辐射热效应来获取物体表面温度分布图像的设备。
它能够将物体表面的红外辐射能量转化为热图像,通过不同颜色的表示来反映不同温度区域的分布情况。
红外线热成像仪广泛应用于建筑、电力、医疗、环保等领域。
例如,在建筑领域,红外线热成像仪可以用于检测建筑物的能量损失、水电管道的渗漏问题等,以提高建筑的能效性和安全性。
4. 红外线人体感应器红外线人体感应器是一种利用红外线辐射热效应来感知人体存在的设备。
它通过感知人体周围的红外辐射变化来实现对人体动态的检测和跟踪。
红外线人体感应器广泛应用于智能家居、安防监控、自动化控制等领域。
例如,在智能家居中,红外线人体感应器可以用于自动开关灯光、自动调节空调温度等,提高居住的舒适度和便利性。
总结起来,红外线的热效应在红外线测温仪、红外线夜视仪、红外线热成像仪和红外线人体感应器等方面都有着重要的应用。
EMC标准与测试

跌落、中断和电压变化)
2021/10/10
MAX PEMISSIBLE HARMONICS CURRENT A
ODD HARMONICS
3
2.30
5
1.14
7
0.77
9
0.40
11
0.33
13
0.21
15<=n<=39
0.15x15/n
Even harmonics
2
1.08
4
0.43
6
0.30
8<=n<=40
0.23x8/n
2021/10/10
22
6dB原则
宽带噪声的幅度低于窄带噪声6dB以下,则 对总幅度的贡献可以忽略。-抓住重点。
接收机和环境噪声本底低于限值6dB,则对 测试的影响可以忽略。-预测试原则。
C=√(A2 +B2 )
2021/10/10
23
80/80原则
批量产品:80%置信度下,80%的样本通 过,即可认为该批产品通过。
2021/10/10
5
EMC概述
EMC=EMI+EMS 传导:通过电源网络、信号线等。 辐射:通过空间电磁波。
2021/10/10
6
EMC概述
EMISSION(EMI):
EN 55011 RF Emission; Radiated(辐射发射) EN 55011 RF Emission; Conducted(传导发射) EN 61000-3-2 harmonic currents emissions (谐波) EN 61000-3-3 voltage fluctuations and flicker (电压波动和闪烁)
电磁辐射场强估算与深圳中波电台实例分析

电磁辐射场强估算与深圳中波电台实例分析钟松峰朱泽健李均美摘要:本文介绍了无线电电磁辐射及其对人体设备系统的影响,和我国现行的电磁辐射限值标准。
通过对电磁辐射场强估算的理论分析以及对中波电台的实际测量、来对深圳市广播电台电磁辐射情况进行分析评价。
关键词:电磁辐射;场强估算;中波电台;环境评价当今是信息社会时代,而信息传播的主要方式之一便是无线电电磁波。
随着无线电通信事业的发展,大量地出现了电视台、广播站、雷达站、微波站、卫星地球站,以及各种移动通信发射基站。
这些无线电发射设备在传播有用信息的同时,也增加了环境中的电磁辐射水平,对于人民群众存在一定的电磁辐射污染,对于科、工、医领域的设备也是一种辐射干扰源。
随着信息、化进程的提高,环境中的电磁辐射水平会越来越高。
1.电磁辐射1.1电磁辐射介绍电磁辐射(Electromagnetic Emission)是一种从源向外发出电磁能的现象,可分为辐射发射(Radiated Emission)和传导发射(Conducted Emission),辐射发射也就是我们所说的电磁辐射,是指“通过空间传播的,有用或不希望有的电磁能量”。
一般来说,电磁环境的主要影响因素是电磁辐射。
对电磁环境造成污染的电磁辐射按其产生的原因可分为自然电磁辐射和人为电磁辐射;按其电磁波强度可分为弱电磁辐射和强电磁辐射,弱电磁辐射的频谱往往很宽,频率范围可以横跨几个数量级,而相对来说,强电磁辐射的频谱往往较窄。
在人为电磁辐射中,按其频段的不同可分为工频和射频(含微波)电磁辐射。
按人为制造的系统大致可分为高压电力类、交通系统类(如电牵引系统,包括电化轨道,城市轻轨电化轨道,城市有轨、无轨电车及其它依靠电力牵引的客、货运车辆,及内燃机点火系统),工科医类(是指按工业、科学、医疗及家用或类似用途的要求而设计,用以产生并在局部使用无线电频率能量的设备或装置),通讯发射类、广播发射类。
我们这里主要分析广播发射类和通讯发射类。
红外原理及实例分析

红外原理及实例分析红外技术,作为近年来快速发展的一项重要技术,已经广泛应用于各个领域。
本文将介绍红外技术的原理,并且通过实例分析展示红外技术在不同领域中的应用。
一、红外技术的原理红外技术是基于物体或物质发射、反射、透过红外辐射而产生的现象,利用红外辐射的特性进行检测和控制。
其原理可以分为以下几个方面:1. 热量辐射原理:所有温度高于绝对零度的物体都会辐射出热量。
根据物体的温度,会产生不同波长的红外辐射。
利用红外技术可以对物体的温度进行测量和控制。
2. 红外传感原理:物体的温度存在差异时,热量的分布也会有所不同。
红外传感器可以根据接收到的红外辐射强度来判断物体的温度差异,从而实现测温和红外图像的观察。
3. 红外反射原理:物体对红外光有不同的反射特性。
红外传感器可以通过接收红外光的反射情况来判断物体的位置、形状和物质成分。
二、红外技术在安防领域的应用实例红外技术在安防领域中的应用非常广泛。
以下是几个例子:1. 红外感应报警系统:通过安装红外传感器,可以实现对入侵者的及时探测。
当红外传感器检测到有人进入监控区域时,会自动触发报警器,发送警报。
2. 红外摄像监控系统:红外摄像机能够在低光环境下拍摄高质量的监控画面。
在夜间或低照度环境中,红外摄像机会利用红外辐射发射出来的热量进行拍摄,确保监控画面的清晰度和可视性。
3. 红外人脸识别技术:红外人脸识别技术是一种基于脸部红外热图进行人脸识别的方法。
相比传统的摄像头,红外热图可以突破光线、角度等限制,提高识别准确性和安全性。
三、红外技术在医疗领域的应用实例红外技术在医疗领域也有着重要的应用。
以下是几个例子:1. 红外体温计:红外体温计通过测量人体发射的红外辐射来测量体温。
相比传统的温度计,红外体温计不需要直接接触人体,避免了交叉感染的风险。
2. 红外光治疗仪:红外光治疗仪利用红外辐射的温热效应,可以促进血液循环,缓解疼痛,促进伤口修复等。
在康复治疗、美容护理等方面有广泛的应用。
EMC测试实质

的关键。通过大量的实践证明,大部分的电源端口传导骚扰问题产生于 I CM ,它是一种共模 电流,分析其路径和大小有着极其重要的意义。
LISN
IDM
输入 电路 和 整流 回路
CS2 CS1 CS
1KΩ 50Ω ICM 参考接地板
图 1.33 引起电源端口传导骚扰的电流 (原图中红色 1kΩ 为 50Ω ,我进行了修改,未必准确,有问题请及时指教) 电流探头是信号端口传导骚扰测试的关键设备。图 1.34 中可以明确看到电流探头实质 上测试的就是 EUT 电缆上的共模电流。当然与单极天线或偶极子天线模型产生辐射发射一 样, 引起信号端口传导骚扰的共模电流通常不是信号端口上的正常工作电流信号, 而是一些 “无意”的共模电流引起的。可见,信号端口传导骚扰测试实质上与辐射发射测试中因产品 中的电缆或长尺寸导体产生的等效天线或偶极子天线模型而产生的辐射发射是一致的, 只是 频段上不一样。
19~34 9.5~17 4.75~8.5 2.4~4.8
30 24 18 12
41.6 20.8 10.4 5.2
41.6~358 20.8~179 10.4~89.5 5.2~44.7
0.7~6 0.35~3 0.17~1.5 0.09~0.75
E0 60 I com / D; D 1m Fmax 600 MHz , max 0.5m时,h / 10 , h 0.05m
从 ESD 测试配置描述可以看出,在进行 ESD 测试时,需要将静电枪的接地线连接至参
考接地板 (参考接地板接安全地) , EUT 放置于参考接地板之上 (通过台面或 0.1m 高的支架) , 静电放电枪头指向 EUT 中各种可能会被手触摸到的部位或水平耦合板和垂直耦合板,这就 决定了 ESD 测试是一种以共模为主的抗扰度测试,因为 ESD 电流最终总要流向参考接地板。 ESD 干扰原理可以从两方面来考虑。首先,当静电放电现象发生在 EUT 中被测部位时, 伴随着 ESD 放电电流也将产生,分析这些 ESD 放电电流的路径和电流大小具有极其重要的 意义。值得注意的是,ESD 接触放电电流波形的上升时间会在 1ns 以下,这意味着 ESD 是一 种高频现象。ESD 放电电流路径与大小不但由 EUT 的内部实际连接关系(这部分连接主要在 电路原理图中体现)决定,而且还会受这种分布参数的影响。图 1.35 表达了某一产品进行 ESD 测试时的 ESD 放电电流分布路径。 图 1.35 中的 CP1 、CP 2 、CP3 分别是放电点与内部电 路之间的寄生电容、 电缆与参考接地板之间的寄生电容。 这些电容的大小都会影响各条路径 上的 ESD 电流大小。设想一下,如果有一条 ESD 电流路径包含了产品的内部工作电路,那 么该产品在进行 ESD 测试时受 ESD 的影响就会很大;反之则产品更容易通过 ESD 测试。可 见,如果产品的设计能避免 ESD 共模电流流过产品内部电路,那么这个产品的抗扰 ESD 干 扰的设计是成功的,ESD 抗扰度测试实质上包含了一个瞬态共模电流(ESD 电流)流过产品 *(瞬态共模电流干扰正常工作电路的原理,请参考 1.5.5 节的描述) 。 其次,ESD 测试时所产生的 ESD 电流还伴随瞬态磁场,当这种时变的磁环境过电路中的 任何一个环路时,该环路中都会产生感应电动势,从而影响环路中的正常工作电路。例如, 某电路的环路面积 S 2cm ,该环路离 ESD 测试电流距离 D 50cm ,ESD 测试时的最大
放射性核素的应用

放射性核素的应用radionuclide applications放射性核素(见放射性、核素)的辐射、能量和作为示踪物的应用,为原子能利用的一个重要方面,它具有效果好、收益大、投资少等优点。
简史M.居里和P.居里从沥青铀矿中发现镭之后,瑞典科学家于1907年研究证明,镭辐射对于发育迅速的细胞有特别强的抑制作用,于是镭辐射在医学上的应用,引起人们极大的兴趣。
后来镭发光粉的制成和它在夜明仪表中的应用,则是利用放射性核素的辐射能的先例。
1912年,G.C.de赫维西在化学反应中首次成功地用镭D(即210Pb)作为示踪原子,从此人们认识到放射性核素示踪应用的广泛可能性。
但是,从矿石中提炼这些天然放射性核素很困难,价格又非常贵,使进一步推广应用受到了限制。
30年代人工放射性核素的获得和40年代以后人工放射性核素生产的不断发展,才为其广泛应用提供了良好的条件。
方法通常分为示踪应用、辐射应用和衰变能的应用三大类。
辐射应用,按其应用的方式和目的,还可分为放射性核素仪表(又称同位素仪表)、辐射加工、辐射育种、辐射刺激生长、辐射防治虫害、食品辐照保藏、辐射治疗(又称放射治疗)和医疗用品的辐射消毒等。
(见彩图钴60辐照装置。
正在进行蔬菜的辐照保鲜试验,蓝光为切伦科夫辐射、钴圃──利用钴60的γ射线对农作物进行辐射育种的装置、月季花的辐射育种──使发生白色突变。
、月季花的辐射育种──使发生白色突变对照物、冬小麦的辐射育种──赋予早熟、抗条锈等性能、用于食品保藏的钴60辐照装置、马铃薯的辐照保鲜──抑制发芽。
左为对照物)示踪应用是在被研究的体系中引入适当形式的某种放射性核素,利用其特有的信号──放射性,追踪探测其运动和变化,揭示该体系物质运动变化规律的一类方法。
这类方法既包括非同位素示踪应用,也包括严格意义上的同位素示踪原子的应用。
后一种应用由于放射性核素能和其稳定同位素一样参与物理、化学和生物学的反应、变化或代谢,故易于获得其他方法难于或不可能获得的有关生产过程、反应机理、物质结构以至生物医学、生命科学等方面的信息。
短波天线的原理和应用实例

短波天线的原理和应用实例1. 短波天线的原理短波天线是无线电通信中常用的天线类型之一,它主要用于接收和发射短波信号。
短波信号属于高频信号,波长范围在10米至100米之间,通常用于远距离通信。
短波天线的工作原理基于电磁感应和辐射原理。
当电磁波通过天线时,它会与天线的导体产生相互作用。
这些作用包括导体中自由电子的运动和天线所产生的辐射场。
短波天线通过合理设计和调整,能够达到良好的接收和发射效果。
短波天线的基本原理可以概括如下: - 天线长度与波长相匹配:短波天线的长度应与所要接收或发射的信号的波长相匹配,以获得更好的谐振效果。
- 地面反射:短波天线通常需要一个接地平面来增强信号的接收和发射效果,这个接地平面一般是地面或者人工建立的接地系统。
- 天线定向性:通过改变短波天线的结构和布局,可以实现方向性辐射,以增强信号的传输和接收效果。
- 天线匹配:为了获得最大的信号传输效率,短波天线需要与发射或接收设备之间进行匹配,以达到合适的阻抗匹配。
2. 短波天线的应用实例短波天线在无线电通信中有着广泛的应用,下面列举几个常见的应用实例:2.1 短波广播接收短波广播是一种特殊的广播方式,它的传播距离远大于FM广播,因此需要专门的设备和天线来接收。
通过连接短波天线,可以接收到来自世界各地的广播电台的信号。
短波广播可以提供国内外的新闻、音乐、文化、天气等丰富的内容,是人们获取全球信息的重要途径。
2.2 短波业余无线电通信业余无线电通信是一种业余爱好,也是无线电技术爱好者之间交流的方式,短波天线在业余无线电通信中起到了至关重要的作用。
无线电爱好者可以通过连接短波天线,与全球的无线电爱好者进行交流,包括语音通信、数据通信、电报等。
2.3 短波无线电定位短波无线电定位是一种利用短波天线接收对方信号强度和方向来确定对方位置的技术。
通过接收到的信号强度和方向信息,可以计算出对方的大致位置。
这种技术在军事、航空、航海等领域有着广泛的应用。
第四章-电磁辐射2讲

30~300K 300~3000K 3~30M 30~300M 300~3000M
无线电广播
电视
微波技术
电磁辐射五大影响 世界卫生组织调查显示,电 磁辐射对人体有五大影响: 1.电磁辐射是心血 管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因 2.电磁辐 射对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成 直接伤害 3.电磁辐射是造成流产、不育、畸胎 等病变的诱发因素 4.过量的电磁辐射直接影响 大脑组织发育、骨髓发育、视力下降、肝病、 造血功能下降,严重者可导致视网膜脱落 5.电 磁辐射可使男性性功能下降,女性内分泌紊乱 ,月经失调。
低频电磁辐射作用于人体后,体温并不会 明显提高,但会干扰人体的固有微弱电磁 场,使血液、淋巴和细胞原生质发生改变 ,造成细胞内的脱氧核糖核酸受损和遗传 基因发生突变,进而诱发白血病和肿瘤, 还会引起胚胎染色体改变,并导致婴儿的 畸形或孕妇的自然流产。电磁辐射作用于 神经系统, 影响新陈代谢及脑电流,使人 的行为及相关器官发生变化,继而影响人 体的循环系统、免疫及生殖和代谢功能, 严重的甚至会诱发癌症。
1.0
1~10
1.5
35
3.0
66~110
4.0
220
5.0
330
6.0
500
8.5
② 当交流电频率在每秒十万次以上,形成高频的电磁场。 无线电广播、电视、微波的迅速普及,射频设备功率成倍 提高,已达到直接威胁人体健康的程度。
低频 长波 中频 中波 高频 短波 甚高频 超短波 特高频 微波 超高频 极高频
电磁辐射(电磁波):变化的电场与磁场交替地产生,由近及远,互相 垂直(亦与自己的运动方向垂直),并以一定速度在空间传播的过程中 不断地向周围空间辐射能量,这种辐射的能量称为电磁辐射,亦称为电 磁波。 频率、波长与波速: C=3×108m/s,λ=c/f
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通信产品辐射发射超标问题的解决 Solution to the Out-of-limits of Radiated Emission of Communication Products2003-11-27作者:赵建平 / Zhao Jianping陈工羽 / Chen Gongyu雷新 / Lei Xin摘要:文章从通信产品高速数字电路单板在EMC试验中辐射发射超标入手,讨论了辐射发射产生的原因,并结合理论与实践,详细描述了解决高速电路辐射发射超标的过程。
关键字:辐射发射;谐波;电磁干扰;电磁兼容;信号完整性;屏蔽英文摘要:The EMC test of high-speed digital circuit board of communication products indicates that the radiated emission often exceeds general limits. The reason why radiated emission occurs is discussed, and the process of reducing the radiated emission of a high-speed circuit is described in detail, both theoretically and practically.英文关键字:Radiated emission; Harmonic waves; EMI; EMC; Signal integrity; Shielding1 问题的提出通信技术的发展要求器件的速度愈来愈高,由此引起的电磁兼容问题就更加严重。
本文以无线宽带接入系统的终端用户单元(SU)为例,来探讨通信产品的辐射发射超标问题。
无线宽带接入系统的终端用户单元由860小系统、8240小系统、FPGA(现场可编程门阵列)和基带中频单元组成,其中860小系统、8240小系统和FPGA电路在一块PCB(印刷电路板)上,称为网络接口板;基带中频电路单独为一块PCB,称为基带中频板。
二者通过插座相连,传递信号和电源。
设备外壳为注塑壳体,内层没有喷涂导电漆。
笔者对该产品辐射发射指标进行了测试。
测试环境为电波暗室,测试设备为宽带天线、频谱分析仪和信号放大器,天线可以在1 m与4 m高度范围内升降,被测产品放置在一个可360°旋转的平台上,距离天线3 m。
测量时转动平台,升降天线找到最大干扰,天线测量取水平和垂直两种极化。
按照接入设备的电磁兼容(EMC)测试要求,设备上电正常运行,测试仪器在30~1 000 MHz的频率范围内进行扫描,其中在30~230 MHz频率范围内要求电磁干扰(EMI)的准峰值低于40 dBuV/m,在230~1000 MHz频率范围内,EMI的准峰值低于47 dBuV/m。
测试的结果是:在垂直方向上,412.5 MHz处超标4.08 dB,577.5 MHz处超标3.5 dB;在水平方向上,577.5 MHz处超标7.9 dB,参见图1。
(a) 垂直方向测试曲线(b) 水平方向测试曲线图1 SU的辐射发射测试结果(注:采用欧洲标准EN55022,天线距被测设备3m)考虑到中频板上有调制解调电路,其载波频率比较高(为349 MHz),为此将中频板的5 V和3.3 V工作电源断开,使中频板停止工作。
再测试设备的电磁干扰时,仍然在上述两个频点处有超标,因而可以排除中频板产生上述频点干扰的可能。
2 原因分析任何电磁兼容性问题都包含3个要素,即干扰源、敏感源和耦合路径,这3个要素中缺少一个,电磁兼容问题就不会存在。
因此,在解决电磁兼容问题时,也要从这3个要素着手进行分析,再根据具体情况,采取适当的措施消除其中的一个。
首先从干扰源开始分析。
在通信产品中,电路的工作时钟越来越高,信号的上升/下降沿越来越陡,由此带来的电磁兼容问题也愈加尖锐。
数字电路的电磁兼容设计中要考虑的是数字脉冲的上升沿和下降沿决定的频带宽,而不是数字脉冲的重复频率。
根据经验公式,计算EMI发射带宽的公式可以表示为: f=0.35/Tr (1)其中,f是频率(单位是GHz),Tr是信号上升/下降时间(单位是ns)。
由此不难看出,一个具有2 ns 上升沿的时钟信号辐射能量的带宽可达160 MHz,其辐射带宽可达10倍频,即1.6 GHz。
在电工学中,周期电流、电压、信号等都可以用一个周期信号来表示,即f(t)=f(t+kT),T为周期函数的周期。
如果给定的周期函数同时有满足狄里赫利条件,则可以将其展开成付立叶级数: f(t)=A0+A1mCOS(?棕1t+φ1)+A2mCOS(2?棕1t+φ2)+…+AkmCOS(k?棕1t+φk) =A0+ AkmCOS(k?棕1t+φk) (2)将第1项A0称为直流分量,第2项称为一次谐波(或基波分量),其他各项统称为高次谐波,即2次、3次、4次……k次谐波。
一个理想的方波信号包含了丰富的谐波分量。
在实际的数字电路中,方波并不是理想的,它有一定的上升和下降时间。
方波频谱包络线的衰减率不仅与方波的频率有关,而且还与方波脉冲的持续时间有关。
方波脉冲的持续时间越短,高次谐波的干扰幅度越大。
因为终端网络接口板上没有412.5 MHz和577.5 MHz这两个频率信号,所以怀疑这两个频点可能是某些频率信号的谐波分量。
高速电路中,时钟电流是第一辐射源。
笔者对终端网络接口板上的各时钟信号进行了统计,如表1所示。
表1 终端网络接口板时钟源表通过粗略计算,412.5 MHz信号近似等于83.3 MHz的5次谐波(83.3×5=416.5 MHz),而577.5 MHz 近似等于83.3 MHz的7次谐波(83.3×7=583.1 MHz)。
图2所示为8240时钟信号的产生原理图。
8240外部有源晶振产生33 MHz的振荡频率,送入8240芯片,经内部PLL(锁相环)锁相倍频,输出83.3 MHz频率,作为SDRAM(同步动态随机读写存储器)的工作时钟,8240有4个引脚可以同时送出该83.3 MHz的时钟:SDRAM_CLK0~SDRAM_CLK3,而且可以在8240内部寄存器中设置开关。
该单板在电路设计时,使用SDRAM_CLK0作为SDRAM工作时钟,另一路SDRAM_CLK3送至一测试点,方便调试时测量时钟信号,其余2路设置为关闭状态,不对外输出时钟。
图2 8240时钟信号的产生3 初步试验为了证实412.5 MHz和577.5 MHz这两个干扰频点是83.3 MHz时钟所致,笔者先尝试将8240的PLL 配置电路取消,即8240锁相环不工作,不对外输出83.3 MHz时钟,再进入电波暗室测试。
结果发现,在30~1 000 MHz的扫描频段中无超标频点,获得的测试曲线都在标准规定的准峰值以下。
因此,可以判断干扰源就是8240输出的83.3 MHz时钟信号。
干扰源虽然定位了,但系统在实际应用中83.3 MHz时钟是必须要输出的,接下来的问题就是如何解决83.3 MHz时钟引起的EMI问题。
因为电路的结构方案已经确定,想要去掉敏感源,难度太大,因此重点要从寻找干扰耦合路径入手。
在通信产品中,通常辐射的根源在其数字电路部分,而数字电路的辐射按其方式可分为差模辐射和共模辐射:差模辐射是由于电流流过电路中的导线环路造成的,这些环路相当于正在工作的小天线,向空间辐射磁场,差模辐射与环路电流和环面积成正比,与电流频率的平方成正比;共模辐射是由于电路中存在不希望的电压造成的,此电压降使系统中某些部分处于高电位的共模电压下,PCB板上的信号线在共模电压的作用下被激励,形成辐射电场的天线辐射与频率、天线长度及流经天线的共模电流的幅度成正比。
4 解决方法了解了辐射发射的机理后,可采取以下措施进行解决:(1)关断干扰源在单板的表层有一测试孔,就是图2中的SDRAM_CLK3信号,频率为83.3 MHz,作为调试中测量时钟信号所用。
因为该信号属于无负载形式,而且频率比较高,在物理上可以等效于一个天线,向空间辐射高频电磁波,该电磁波包含了83.3 MHz的高次谐波。
笔者修改8240控制寄存器,将SDRAM_CLK3信号屏蔽,不对外输出83.3 MHz时钟,再次进行EMI测试,结果577.5 MHz在垂直和水平方向上均没有超标,412.5 MHz在垂直方向有3.85 dB的裕量,在水平方向有0.25 dB的裕量。
这说明该测试点的辐射效应还是很强烈的,关闭该测试点也是有效的。
(2)减小地噪声上述测试结果的前提条件是基带中频板没有加电运行。
实际应用时,中频板也应处于工作状态。
在恢复给中频板的供电后,测试结果立刻变化:412.5 MHz点在水平方向超标4.21 dB,在垂直方向超标4.51 dB;而577.5 MHz在水平方向超标5 dB,垂直方向无超标。
对中频板单独进行测试,未发现以上2处超标频点。
利用直流稳压源对单板测试,在这2点仍然存在干扰,排除了电源单体引发干扰的可能。
这一现象表明,随着中频板的工作,电源的工作电流增大,地噪声引起的共模干扰增强,83.3 MHz的谐波通过地噪声增大了辐射强度。
笔者用高速示波器测量出网络接口板的工作地噪声(Vp-p)为96 mV,中频板工作后,噪声增至130 mV以上。
此测量方法可能存在偏差,但总体的趋势是2块单板同时工作后,的确增加了地线噪声,对EMI有一定的影响,只不过影响是有限的。
在PCB布线时,笔者已经考虑到了高速信号线的EMI问题,因此一些关键信号线、高速时钟线均在PCB 内层布线,夹在电源层和地层之间,应该说屏蔽措施是比较可靠的。
进一步还可以考虑在83.3 MHz时钟线两侧采取“包地”的方法,用两根平行的地线将该时钟线包裹起来,可以在一定程度上减小EMI发射。
(3)减小高频电流幅度在高速电路中,PCB线和集成电路的引脚上都不同程度地存在寄生电阻、寄生电容和寄生电感,在不同的频率下呈现不同的阻抗特性,从信号完整性的角度来看,串联阻抗匹配能够有效抑制信号反射和振荡,而这两者恰恰是EMI的主要来源。
83.3 MHz的时钟线是否因为线路阻抗匹配不当,在线路上引起信号反射而导致EMI超标呢?在单板的设计阶段,笔者使用Cadence公司的SI(信号完整性)仿真工具Signal Explore,对关键信号的串联匹配电阻进行了细致的仿真,选择51R匹配电阻,较好地抑制了时钟信号的过冲和振荡,从而最大程度地限制了EMI发射强度。
选择阻值更大的匹配电阻固然可以将信号过冲压制得更低一些,同时EMI发射也将因此改善,但此举会引起信号上升/下降沿变缓,严重时会导致系统时序出错,引发一系列SI问题。