LA000201 EMC基础知识
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图2-3 差模干扰
2.2.2 PCB的辐射与线缆的辐射
1. PCB的辐射
图2-4 PCB的辐射
PCB上有许多信号环路，由中有差模电流环也有共模电流环，计算其辐射强度时，可等效为环天线，辐射强度由下式计算：
E=263*10-16f2AI/r
其中
E:电场强度(V/m) f :电流的频率(MHz) A:电流的环路面积(cm2) I :电流的强度(mA)
r :测试点到电流环路的距离(m)
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2. 线缆的辐射
图2-5 线缆的辐射
计算线缆的辐射强度时，将其等效为单极天线，其辐射强度由下式计算：
E=12.6*10-7fIL/r
其中
E:电场强度(V/m) f :电流的频率(MHz) L:电缆的长度(m) I :电流的强度(mA)
r :测试点到电流环路的距离(m)
以上两式可以看出线缆的辐射效率远大于PCB的辐射效率。
2.3 电磁屏蔽理论
2.3.1 屏蔽效能的感念
屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。屏蔽有两个目的，一是限值内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域，二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。
电磁场通过金属材料隔离时，电磁场的强度将明显降低，这种现象就是金属材料的屏蔽作用。我们可以用同一位置无屏蔽体时电磁场的强度与加屏蔽体之后电磁场的强度之比来表征金属材料的屏蔽作用，定义屏蔽效能（Shielding Effectiveness，简称SE）：
SE=20lg
E1
E2
，电场的屏蔽效能
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H1H2
SE=20lg
，磁场的屏蔽效能
式中：E1,H1为无屏蔽体时的电场强度和磁场强度， E2,H2为有屏蔽体时的电场强度和磁场强度。
2.3.2 屏蔽体上孔缝的影响
实际上，屏蔽体上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷，这些缺陷将对屏蔽体的屏蔽效能有急剧的劣化作用。
上节中分析的理想屏蔽体在30MHz以上的屏蔽效能已经足够高，远远超过工程实际的需要。真正决定实际屏蔽体的屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺陷，包括：缝隙、开孔、电缆穿透等。
屏蔽体上面的缝隙十分常见，特别是目前机柜、插箱均是采用拼装方式，其缝隙十分多，如果处理不妥，缝隙将急剧劣化屏蔽体的屏蔽效能。
2.4 电缆的屏蔽设计
如果导体从屏蔽体中穿出去，将对屏蔽体的屏蔽效能产生显著的劣化作用。这种穿透比较典型的是电缆从屏蔽体中穿出。
屏蔽体ABC
图2-6 电缆穿透原理图
电缆穿透的作用是将屏蔽体内外通过导线连通，等效于两个背靠背的天线，对屏蔽体的屏蔽有极大的影响。
为了避免电缆穿透对屏蔽体的影响，可以从几个方面采取措施：
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采用屏蔽电缆时，屏蔽电缆在出屏蔽体时，采用夹线结构，保证电缆屏蔽层与屏蔽体之间可靠接地，提供足够低的接触阻抗。
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采用屏蔽电缆时，用屏蔽连接器转接将信号接出屏蔽体，通过连接器保证电缆屏蔽层的可靠接地。
采用非屏蔽电缆时，采用滤波连接器转接，保证电缆与屏蔽体之间有足够低的高频阻抗。
采用非屏蔽电缆时，电缆在屏蔽体的内侧（或者外侧）要足够短，使干扰信号不能有效地耦合出去，从而减小了电缆穿透的影响。
电源线通过电源滤波器出屏蔽体，保证电源线与屏蔽体之间有足够低的高频阻抗。
??
??
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2.5 接地设计
接地是抑制电磁干扰、提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一。正确的接地既能抑制干扰的影响，又能抑制设备向外辐射干扰；反之错误的接地反而会引入严重的干扰，甚至使电子设备无法正常工作。
2.5.1 接地的概念
电子设备中的“地”通常有两种含义：一种是“大地”，另一种是“系统基准地”。接地就是指在系统的某个选定点与某个电位基准间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位作为基准，并以大地作为零电位，把电子设备的金属外壳、线路选定点等通过接地线、接地极等组成的接地装置与大地相连接。“系统基准地”是指信号回路的基准导体（电子设备通常以金属底座、机壳、屏蔽罩或粗铜线、铜带作为基准导体），并设该基准导体电位为相对零电位，但不是大地零电位，简称为系统地。
接地的目的有两个：一是为了安全，称为保护接地。电子设备的金属外壳必须接大地，这样可以避免因事故导致金属外壳上出现过高对地电压而危及操作人员和设备的安全。二是为电流返回其源提供低阻抗通道。
2.5.2 接地的种类
实际上，各种地线都存在电气上或是物理上的联系，不一定有明确的划分。在地系统中，有时一个地既承担保护地，又承当防雷地的作用；或既承担工作地，又承当保护地的作用。而不同功能的地连接，针对的电气对象不同，其处理方式的侧重点还会有所差异。 1. 保护接地
保护接地是为了保护设备、装置、电路及人身的安全，防止雷击、静电损坏设备，或在设备故障情况下，保护人身安全。因此在设备、装置、电路的底盘及金属机壳一定要采取保护接地。
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保护地保护原理是：通过把带故障电压的设备外壳短路到大地或地线端，保护过程中产生的短路电流使熔丝或空气开关断开，从而达到保护设备和人员安全的作用。 2. 工作接地
工作地是单板、母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面，它给信号回流提供了低的阻抗通道。信号质量很大程度上依赖于工作接地质量的好坏。由于受接地材料特性和其他技术因素的影响，接地导体的连接或搭接无论做的如何好，总有一定的阻抗，信号的回流会在工作地线上产生电压降，形成地纹波，对信号质量产生影响；信号越弱，信号频率越高，这种影响就越严重。尽管如此，在设计和施工中最大限度地降低工作接地导体的阻抗仍然是非常重要的。
2.6 滤波设计
2.6.1 滤波电路的基本概念
滤波电路是由电感、电容、电阻、铁氧体磁珠和共模线圈构成的频率选择性网络，低通滤波器是电磁兼容抑制技术中普遍应用的滤波器。为了减小电源和信号线缆对外辐射，接口电路和电源电路必须进行滤波设计。
滤波电路的效能取决于滤波电路两边的阻抗特性，在低阻抗电路中，简单的电感滤波电路可以得到40dB的衰减，而在高阻抗电路中，几乎没有作用；在高阻抗电路中，简单的电容滤波电路可以得到很好的滤波效果，在低阻抗电路中几乎不起作用。在滤波电路设计中，电容靠近高阻抗电路设计，电感靠近低阻抗电路设计。
电容器的插入损耗随频率的增加而增加，直到频率达到自谐振频率后，由于存在导线和电容器电极的电感在电路上与电容串联，于是插入损耗开始下降。
2.6.2 电源EMI滤波器
电源EMI滤波器是一种无源双向网络，它一端接电源，另一端接负载。在所关心的衰减频带的较高频段，可把电源EMI滤波器看作是“阻抗失配网络”。网络分析结果表明，滤波器阻抗两侧端口阻抗失配越大，对电磁干扰能量的衰减就越是有效。由于电源线侧的共模阻抗一般比较低，所以滤波器电源侧的阻抗一般比较高。为了得到较好的滤波效果，对低阻抗的电源侧，应配高输入阻抗的滤波器；对高输入阻抗的负载侧，则应配低输出阻抗的滤波器。 普通的电源滤波器对于数十兆以下的干扰信号有较好的滤波作用,在较高频段,由于电容的电感效应,其滤波性能将会下降。对于频率较高的干扰情况，要使
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