電磁噪聲的空間傳導及其應對措施——第一講
發布時間:2014-07-01 責任編輯:willwoyo
【導讀】許多電磁噪聲幹擾實際上是以無線電波通過空間傳導的。本文講述噪聲的空間傳導及其應對措施。本文將首先討論電路之間的幹擾(短距離問題),隨後講述天線理論(遠距離問題)以及如何屏蔽以防止這種問題。為了簡化闡釋,有些現象可能通過我們獨特詮釋方法進行極其簡略的說明。
噪聲的空間傳導可以分為兩種問題: 一種問題出現在較近距離內(當同一台電子設備內的電路彼此幹擾時),另一種問題出現在較遠距離內(當噪聲發射為無線電波且幹擾到旁邊的電子設備時)。這zhe兩liang種zhong問wen題ti因yin距ju離li而er在zai降jiang低di幹gan擾rao程cheng度du方fang麵mian有you所suo不bu同tong,後hou者zhe的de影ying響xiang波bo及ji範fan圍wei更geng遠yuan。雖sui然ran後hou一yi個ge問wen題ti根gen據ju噪zao聲sheng規gui則ze對dui不bu需xu要yao的de發fa射she有you限xian製zhi規gui定ding,但dan前qian一yi個ge問wen題ti對dui設she計ji電dian子zi設she備bei 也很重要。

圖1 主要闡釋的內容
空間噪聲傳導及其應對措施
ruqianwensuoshu,zaoshengchuandaotongguodaotihekongjianchuandaoerchansheng。jinguandaoxianzaiweizhijiangshudizhuyaoshidaotichuandao,danbenwenjiangjiangshukongjianchuandaoyijipingbizhezhongchuandaodejingzaoduice。
空間噪聲傳導模型和屏蔽
空間噪聲傳導
如圖2所示,空間噪聲傳導的主要機製如下:
(i)靜電感應。
(ii)電磁感應。
(iii)無線電波的發射和接收。
圖2zhanshilezaoshengshiruhezaidianzishebeineitongguokongjianchuandao,zuizhongcongdianlanfashechudeshili。kongjianchuandaodezhesangejizhiyeshiyongyudianzishebeiwaidezaoshengchuandaoyijizaoshengjieshou。

圖2 空間噪聲傳導的模型
[page]屏蔽
若要在空中屏蔽空間噪聲傳導,對目標對象應該如圖3所示進行屏蔽。屏蔽意味著用金屬等良導體(或磁體)覆蓋目標對象,屏蔽即可以應用於噪聲源側,又可用於接收器側。盡管目標電路在圖3中被單獨屏蔽,但也可以覆蓋整個電子設備或整個房間(稱為屏蔽室)。
盡管屏蔽方法會因噪聲感應模型而稍有不同,但其具體實施方案幾乎一樣。隻要條件不是極端惡劣,即使很薄的金屬箔也可以在幾MHz的頻率範圍內取得足夠好的效果。許多情況下均需要接地連接,且效果會因接地的優良程度而有很大差異。

圖3 屏蔽
靜電感應
(1) 電場傳輸噪聲
通常,帶電的物體周圍會形成一個電場。如圖4所示這個電場會影響周圍電路的現象稱為靜電感應。代表這個現象的電路圖如圖4所示,其中在噪聲源和受害方之間形成了浮動的靜電容量CS,從而形成了電流路徑。
當噪聲源電壓Vn變大且浮動靜電容量CS變大時,靜電感應引起的噪聲電壓V2升高。當噪聲源和受害方之間的距離縮短且噪聲源和受害方的尺寸變大時,浮動靜電容量CS升高。

圖4 靜電感應
(2) 高阻抗電路易受噪聲影響
通常浮動靜電容量CS非常小,大約隻有幾pF或更小。例如,假定間隙為10mm,並聯長度為100mm,線路直徑為1mm的細線時(同時忽視基板的介電常數),如圖4(a)所示的線路間的浮動靜電容量大約為1pF。
因此,相對整個電路來說,圖4(b)中阻抗CS比率較大。如果作為噪聲受害方的電路阻抗Z2小於這個比率,則感應電壓V2可通過分壓來降低。一般而言,這就是為什麼高阻抗電路更容易接收噪聲的原因之一(低阻抗電路不太容易接收)。
通常,靜電感應指的是電場引起的常規噪聲感應。為了簡化電路模型,我們隻將重點放在如圖4所示的線路間浮動靜電容量。
(3) 如何降低靜電感應
為了降低靜電感應,通常會采用以下措施:
(i)增加距離(降低浮動靜電容量)。
(ii)減小線路等的尺寸。
縮短並聯線路部分的長度(降低浮動靜電容量)。
(iii)提供靜電屏蔽(用金屬板蓋住噪聲源或受害方,然後連接到地線)。
(iv)降低噪聲源的電壓(使用EMI靜噪濾波器)。
(v)降低接收器的阻抗或靈敏度(使用EMI靜噪濾波器)。[page]
靜電屏蔽
圖5提供了靜電屏蔽的示例。接地的金屬板放在噪聲源和受害方之間,以便阻擋電場的效果。

圖5 靜電屏蔽
如圖5(b)所示,將噪聲旁路到地,降低了對噪聲受害方的影響。因此必須要有接地(連接到地線)。如果屏蔽高頻噪聲,則沒有必要接至大地。連接到外殼或電路的地線就足夠了。但接地阻抗應盡量小,以便讓噪聲電流流動順暢。
一般而言,靜電屏蔽是指對靜電電場的屏蔽。如果如圖5所示阻擋線路附近的高頻噪聲,就涉及到了電磁屏蔽的效果(稍後講述)。
屏蔽可同時應用於噪聲源側和受害方側。如果屏蔽受害方側,則連接到受影響電路的地線。
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