電磁干擾的三大要素同時具備時,才能產(chǎn)生電磁干擾。所以抑制電磁干擾應該從三個要素入手采取相應的措施,以保證設備的電磁兼容性。從理論上講,抑制干擾源、抑制干擾的傳輸和敏感體的電磁敏感度是抑制電磁干擾的基本措施,實際上在采取抑制措施時并不是針對某一要素本身的,而是對三個要素綜合的抑制。
接地與搭接、屏蔽和濾波是抑制電磁干擾的三大技術,這是電子設備和系統(tǒng)在進行電磁兼容性設計過程中通用的三種主要的電磁干擾抑制方法,主要作用是降低設備產(chǎn)生的干擾,增加干擾在傳播途徑上的衰減。雖然每一種方法在電路和系統(tǒng)設計中都有其獨特的作用,但它們有時也是相互關聯(lián)。比如,設備接地良好,可以降低屏蔽的要求;而良好的屏蔽也可使對濾波的要求低一些。
1、接地與搭接
理想的接地平面是一個零電位、零阻抗的物理體,任何干擾信號通過它,都不會產(chǎn)生電壓降。但在實際上,理想的接地平面是不存在的。即使電阻率接近于零的超導體,其表面兩點之間渡越時間的延遲也會呈現(xiàn)某種電抗效應。接地平面上點并非都經(jīng)常處于零電位,有高電位的作用區(qū)或大電流作用區(qū),也有高電位和大電流同時作用區(qū),有時在兩接地點之間要產(chǎn)生幾微伏的電位差。
接地的目的主要用兩個:一是為了安全,稱為保護接地;二是為信號電壓提供一個穩(wěn)定的零電位參考點,稱為信號地或系統(tǒng)地。
搭接是指在兩金屬表面間建立低阻抗的通路。如果兩個金屬表面中的一個是接地平面,則這種搭接就是接地,如果接地是一個電路概念,則搭接就是這個概念的物理實現(xiàn)。
搭接的目的在于為電流的流動安排一個電氣上連續(xù)的結(jié)構面,以避免在相互連接的兩金屬之間形成電位差,因為這種電位差會產(chǎn)生電磁干擾。
從一個設備的機殼到另一個設備的機殼,從設備的機殼到接地平面,在信號回線和地線之間,在電纜屏蔽層與地線之間,在接地平面與連接大地的地網(wǎng)或地樁之間,以及在靜電屏蔽層與地之間,都可以進行搭接。通過搭接可保證系統(tǒng)電氣性能的穩(wěn)定,有效的防止由雷電靜電放電沖擊造成的危害,實現(xiàn)對射頻干擾的抑制。
2、屏蔽
屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸?shù)囊环N技術,是抑制電磁干擾的重要手段之一。從電磁場理論的觀點來看,兩個電磁場分界面上存在有物體,如果該物體能將這兩個場看成是相互獨立存在的,那么這種現(xiàn)象就像稱為屏蔽,分界面上的物體就稱為屏蔽體。
屏蔽有兩個目的:一是限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄露出該內(nèi)部區(qū)域;二是防止外來的輻射干擾進入內(nèi)部區(qū)域。屏蔽的作用是通過一個將上述區(qū)域封閉起來的殼體實現(xiàn)的。這個殼體是板式、網(wǎng)狀式或金屬紡織帶式等;其材料可以是導電的、電磁的、介質(zhì)的,也可以是帶有非金屬吸收填料的。
根據(jù)屏蔽的工作原理,可將屏蔽分為三大類:
靜電屏蔽。靜電屏蔽的屏蔽體用兩導體制作,并有良好的接地。這樣就把電場終止于導體表面,并通過地線來中和導體表面的感應電荷,從而防止由靜電耦合產(chǎn)生的相互干擾。
磁屏蔽。磁屏蔽主要用于低頻,屏蔽體用高導磁率材料構成低磁阻通路,把磁力線封閉在屏蔽體內(nèi),從而阻擋內(nèi)部磁場向外界磁場輻射,有效防止低頻磁場的干擾。
電磁屏蔽。電磁屏蔽主要用于高頻,利用電磁波在導體表面上的反射和導體中傳播的急劇衰減來隔離時變電磁場的相互耦合,從而防止高頻電磁場的干擾。
此外,屏蔽還根據(jù)不同的屏蔽對象分為主動屏蔽和被動屏蔽。主動屏蔽的對象是干擾源,主要限制由干擾源產(chǎn)生的有害電磁能量向外擴散,被動屏蔽的對象是敏感體,主要防止外部電磁干擾對它產(chǎn)生有害的影響。
3、濾波
濾波主要是為了抑制傳導干擾。濾波的含義是指從混有噪聲或干擾的信號中提取有用信號分量的一種方法或技術,能夠?qū)崿F(xiàn)濾波功能的電路或器件稱為濾波器,它是由一些集總參數(shù)的電阻、電感和電容或由分布參數(shù)所構成的一種網(wǎng)絡電路。這種網(wǎng)絡電路只讓其工作頻率(或頻段)信號通過,而對其他頻率的信號則加以抑制。
濾波器通常分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器。
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