電路設計的電磁輻射抑制方法

1、通訊產(chǎn)品電路設計中的電磁波輻射和輻射抗擾性問題研究通訊產(chǎn)品電路設計中的電磁波輻射和輻射抗擾性問題研究1引言引言隨著科學技術的飛速發(fā)展，作為高科技產(chǎn)品的代表之一——通訊產(chǎn)品，其發(fā)展速度日新月異，從傳統(tǒng)的傳送單純話音的窄帶業(yè)務到傳送話音、數(shù)據(jù)和視頻等的綜合寬帶業(yè)務，對信號傳輸質量和傳輸速度的要求也越來越高，這就不可避免地給通訊產(chǎn)品帶來了許多電磁兼容性（EMC）問題，特別是通訊產(chǎn)品的電磁波輻射和輻射抗擾性問題百表現(xiàn)尤為突出。通過對本公司通訊產(chǎn)

2、品的電磁波輻射和輻射抗擾性問題進行詳細地分析，在通訊產(chǎn)品的電路設計階段總結出一系列解決此類問題的方法，下面逐一進行詳細論述。2差模輻射和共模輻射差模輻射和共模輻射要想解決電路中的電磁波輻射和輻射抗擾性問題，首先應了解輻射的機理，在通訊產(chǎn)品中，通常輻射的根源在其數(shù)字電路部分，而數(shù)字電路的輻射按其方式可分為差模輻射和共模輻射。差模輻射是由于電流流過電路中的導線環(huán)路造成的，如圖1所示。這些環(huán)路相當于正在工作的小天線，向空間輻射磁場。差模輻射用

3、小環(huán)天線產(chǎn)生的輻射來模擬時，設電流為，面積為的小環(huán)，在自由空IS間為的遠場，測得的電場為：r（式1）?sin)1)((106.131216rSIfE???其中——電場——頻率E)(mVf)(Hz——面積——電流S)(2mI)(A——距離——測量天線與輻射平面的夾角r)(m?)(?式1適用于放置在自由空間且表面無反射的小環(huán)，通訊產(chǎn)品在進行測試時并非處于自由空間，而是在地面上進行的，附加的地面反射會使測得的輻射增加6dB。因此，考慮到這一因

4、素，式1必須乘上系數(shù)2。如果對地面反射作出修正并假設為最大輻射方向，則式I印制板圖1印制板的差模輻射輻射波由以上對差模輻射的分析可知，差模輻射的抑制可以通過減少環(huán)路電流幅度、電流頻率和減少電流環(huán)面積來實現(xiàn)。而在通訊產(chǎn)品的電路設計中，設計方案一經(jīng)確定，其電流頻率和電流幅度也已基本確定，控制差模輻射的方法就是減小電流環(huán)的面積。在實際的電路設計中，就是以此為原則來進行差模輻射抑制的，應將信號線和相關的接地回路緊挨在一起敷設。下面詳細說明電路設

5、計中具體采用的防差模輻射措施。311印制板電源線的差模輻射抑制印制板電源線的差模輻射抑制由式2可知，在印制電路板上電源線與接地線的環(huán)繞區(qū)域越大，其輻射的能量也越大，所以應設法使電源線與地線所包圍的環(huán)路面積最小，但在進行印制板設計時，不可能照顧到所有的電源線環(huán)路，有的環(huán)路面積無法減小或面積的減小幅度受限制，可以采用在環(huán)路有源器件的電源端和地端接入一個0.1的瓷介電容，以此來縮短有源器件在電源線上引F?起的差模輻射電流的環(huán)路路徑。實踐證明，

6、這樣可以有效地抑制電源線的差模輻射。在通訊電路中，采用了大量的動態(tài)RAM和肖特基TTL器件，這類器件隨工作狀態(tài)的變化其電源沖擊電流較大，根據(jù)“電流突變大的地方就是輻射干擾強烈的地方”的原則，電源線就會產(chǎn)生強烈的輻射，因此應設法抑制電源線的輻射。具體的做法是在此類器件的電源端與地之間并接旁路電容，經(jīng)實踐可并接一個0.1的瓷介電容和10的鉭電容，從F?F?而降低了電源線的阻抗，使電源沖擊電流限制在很小的環(huán)路內，電路工作穩(wěn)定。為防止印制板上的

7、高頻信號耦合到電源線并對外產(chǎn)生高頻輻射，或防止通過外界引入帶有高頻干擾信號的電源線，在電源信號線靠近輸入輸出插座的地方接入EMI濾波器。312印制板時鐘線的差模輻射抑制印制板時鐘線的差模輻射抑制在通訊產(chǎn)品電路中，時鐘電流是第一輻射源，一個具有2ns上升沿的時鐘信號輻射能量的帶寬可達160MHz，其可能輻射帶寬可達十倍頻，即1.6GHz。所以最關鍵的是減少載有系統(tǒng)時鐘電流的環(huán)面積，而不用對每個獨立的環(huán)都進行處理。通訊產(chǎn)品電路的時鐘頻率最高

8、可達幾千，它的全部能量都集中在由基頻和諧波頻率組成的窄帶內，來自時鐘MHz的輻射超過任何其他部分的輻射。因而在印制板的設計中對時鐘源及布線應注意以下幾點：a作為印制板上的時鐘源——晶振應盡量靠近被驅動的芯片，使晶振的時鐘信號線盡可能短，從而減少時鐘信號線作為輻射天線的長度，進而減少了時鐘的電流環(huán)面積。對于單層板來說，所有的時鐘信號線都應用地線包圍，而且時鐘信號線距離地線應盡可能近，這樣就減少了時鐘電流的環(huán)路面積。對于多層板，時鐘線應走在

9、印制板的兩個地層之間，這樣既減少了時鐘電流的環(huán)路面積，又通過兩層地平面形成屏蔽，防止時鐘信號線向外界產(chǎn)生輻射，反過來也提高了時鐘信號的輻射抗擾性。但對于長度不大于時鐘帶寬的短SMT時鐘引線，應直接布線在印制板頂層（即40?無過孔的“微帶線”）例如，對上升時間，帶寬，從nstr5.1?MHztBWr200)(1???而的或。MHz200cm8.340??in5.1b對于外部電路引到印制板上或從印制板引到外部的時鐘信號線，不要采用向多個部件