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辐射干扰原因分析研究

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标签: 辐射干扰

辐射干扰

讲述辐射的一些影响,布线、布局,以及一些实例来说明辐射干扰

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辐射干扰原因分析研究 一位长期在实验室工作的工程师积累的案例 电子发烧友论坛 bbselecfanscom 检测技术与质量 华强认证网 wwwhqdoccom 微信公众号:检测宝典 搜索微信号:test888 邮箱:henryyanghqdoccom 电子发烧友论坛 bbselecfanscom 检测技术与质量 目 录 1 前言3 2 辐射发射测试要求4 21 测试限制 4 22 测试布置 5 221 被测设备布局 5 222 测试仪器布局 5 3 PCB设计与辐射发射之间的关系 6 31 辐射源距离接口太近 7 32 关键信号线未布内层 8 33 电源地平面分割不合理 9 34 其它11 4 电源端口与辐射发射之间的关系 13 41 电源端口辐射发射超标的常见原因 13 42 电源端口辐射发射超标的常见案例 15 421 滤波器安装问题 15 422 电源线布线环路问题17 423 平行走线串扰问题 18 5 电缆导致RE超标原因分析 20 51 电缆辐射的原因 20 511 电缆连接器与机壳搭接不良20 512 线缆插头外壳与电缆屏蔽层搭接不良21 513 对屏蔽层应该双端接地的电......

辐射干扰原因分析研究 一位长期在实验室工作的工程师积累的案例 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 华强认证网 www.hqdoc.com 微信公众号:检测宝典 搜索微信号:test-888 邮箱:henry.yang@hqdoc.com 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 目 录 1 前言..............................................................................................................................................................3 2 辐射发射测试要求......................................................................................................................................4 2.1 测试限制............................................................................................................................................... 4 2.2 测试布置............................................................................................................................................... 5 2.2.1 被测设备布局................................................................................................................................ 5 2.2.2 测试仪器布局................................................................................................................................ 5 3 PCB设计与辐射发射之间的关系............................................................................................................... 6 3.1 辐射源距离接口太近........................................................................................................................... 7 3.2 关键信号线未布内层........................................................................................................................... 8 3.3 电源地平面分割不合理....................................................................................................................... 9 3.4 其它......................................................................................................................................................11 4 电源端口与辐射发射之间的关系........................................................................................................... 13 4.1 电源端口辐射发射超标的常见原因................................................................................................. 13 4.2 电源端口辐射发射超标的常见案例................................................................................................. 15 4.2.1 滤波器安装问题.......................................................................................................................... 15 4.2.2 电源线布线-环路问题..............................................................................................................17 4.2.3 平行走线串扰问题...................................................................................................................... 18 5 电缆导致RE超标原因分析....................................................................................................................... 20 5.1 电缆辐射的原因................................................................................................................................. 20 5.1.1 电缆连接器与机壳搭接不良。..................................................................................................20 5.1.2 线缆插头外壳与电缆屏蔽层搭接不良。..................................................................................21 5.1.3 对屏蔽层应该双端接地的电缆的不正确处理..........................................................................21 5.1.4 信号电缆的铺设.......................................................................................................................... 22 5.1.5 金属体不作搭接穿过屏蔽机壳。..............................................................................................22 5.1.6 其他计存缺陷。.......................................................................................................................... 22 5.2 典型案例分析..................................................................................................................................... 22 5.2.1 机柜接地线带来的辐射..............................................................................................................23 5.2.2 电缆连接器搭接不良导致辐射超标..........................................................................................24 6 器件选型与辐射发射............................................................................................................................... 25 6.1 器件导致EMI的原因........................................................................................................................... 25 6.2 电子器件选型分类............................................................................................................................. 26 6.3 EMI抑制器件在实际应用中遇到的常见问题...................................................................................27 6.3.1 器件导致的EMI案例分析............................................................................................................27 7 结构屏蔽导致RE超标原因分析............................................................................................................... 30 7.1 吸收损耗............................................................................................................................................. 32 7.2 反射损耗............................................................................................................................................. 33 7.3 屏蔽中断............................................................................................................................................. 34 7.4 结构的常见原因................................................................................................................................. 36 7.5 结构问题导致辐射发射超标的常见案例.........................................................................................37 7.5.1 穿越屏蔽体的螺柱造成的辐射..................................................................................................37 7.5.2 屏蔽插座与结构搭接不良对屏蔽效能的影响..........................................................................38 7.5.3 盲插头EMC问题一例-受力配合问题对于屏蔽的影响........................................................... 40 7.5.4 门锁也能变天线—门锁未接地导致屏蔽层被穿透造成的频效下降..................................... 45 7.5.5 小小导电布,安装要注意-导电布安装引起的结构问题一................................................. 46 7.5.6 导电布导电,粘贴胶不导电-导电布安装引起的结构问题二............................................. 48 7.5.7 某产品所用德国Rittal机柜电磁泄露问题分析案例-导电布案例三................................. 49 7.5.8 某产品EMC辐射发射测试定位总结-光扣板和导电胶圈的问题........................................... 50 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 辐射发射超标原因分析研究 关键词: EMC、辐射发射 摘 要: 本文根据EMC测试工程师长期实验室的测试经验,从电源、器件选型、PCB、结构等 方面总结了辐射发射超标的原因。 1 前言 二十世纪,人类在科学技术方面取得了非常巨大的成就,将人类带入一个高度现代文明的信息 化社会。但在取得巨大成就的同时,人类赖以生存的环境遭到了不可估量的电磁破坏和污染。与江 河湖海和大气层的严重污染相比,看不见摸不着的无形污染——电磁污染更令人烦恼。几十年来, 当人们饱尝苦果之后,开始清醒地认识到了保护环境治理污染的深远意义,对各类污染进行治理。 在这种热态下,一门治理电磁污染的新兴学科发展了起来,这就是电磁兼容(EMC)。 根据严格的定义,电磁兼容就是“设备或系统其在电磁环境中正常工作且不对该环境中任何事 物构成不能承受的电磁骚扰的能力”,也就是说,一个电子、电工产品在通电工作时,既不通过传 导、辐射、耦合等方式向外部发出超过标准规定的电磁干扰;同时又能够承受不定程度的来自外部 或系统自身的电磁干扰而正常工作。近年来,人们对电磁污染对人类健康造成的威胁进行了大量研 究,认为某些癌症、行业怪异、记忆力衰退等与超过允许剂量的电磁骚扰有关。因此,电磁骚扰对 生态的影响也属于EMC的范畴。 世界各国特别是发达国家,对EMC十分重视,大力发展EMC技术,制定相关的检测认证标准。 如美国FCC标准、欧盟的89/336/EEC法规、日本的电波取缔法等。欧盟规定自1996年起,凡是未通 过EMC认证和检测的任何电子、电工产品均不能在欧盟市场上流通。美国联邦通讯委员会FCC也明 文规定,任何人不得出售、出租未经EMC检测认证的电子、电工产品,否则企业法人将被监禁并不 得赎出。日本、韩国、新加坡、南非、加拿大等许多国家均有自己的EMC法规。国际电工委员会(IEC) 下属的专门委员会制定了一系列的有关EMC的技术标准文件。 我国于1979年就开始研究和制定EMC标准和检测方法,至今已公布几十个电子、电工产品EMC 标准。但是由于种种原因,特别是生产厂家对EMC认识不足,没有给予足够的重视,加之国家没有 真正强制性执行这些标准,以致我国目前EMC状况十分令人担扰。据《中国电子报》报道(2000年 6月22日、7月18日、8月10日):国家质量技术监督局对家庭影院环绕声功率放大器进行抽检,在 被抽检的23家产品中有10种不合格,其中8种不合格产品是EMC问题;中国赛宝实验室受广东省技 术监督局委托对20种品牌的微型计算机进行抽检,其中有12种EMC不合格,合格率仅为40%;北京 技术监督局对计算机开关电源进行了抽检,在32个品牌的42种产品中,有21种产品EMC不合格。由 此可见,我国目前电子、电工产品的电磁兼容问题是多么严重!这种现状已经引起国家有关部门的 高度重视,特别是加入WTO后与世界经济全面接轨的压力,为了国民经济持续发展、让我国的电子、 电工产品走向世界并防止不符合EMC标准的产品流入我国,国家已经投入大量人力物力解决这些问 题。在已经制定的EMC标准基础上尽快依据IEC61000等IEC系列标准补充完善我国的EMC标准及检 测方法,并制定相应的实施法规。现已公布了首批必须执行EMC检测的产品清单,从2003年5月1日 起开始实行强制性”CCC”认证。国家入境检验检疫局已决定对个人计算机、显示器、打印机,开关 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 电源、电视机、音响设备等电子产品进行强制性进口EMC检验,不合格产品不能入境。上海投入巨 资建成了高水平的电磁兼容实验室。所有这些动向充分表明,在我国,一个EMC的高潮已经出现在 我们的面前。 辐射发射测试是EMC测试中最复杂的一项测试,也是出问题最多的一个测试。它不仅要受到测 试场地的限制,而且设备结构、线缆、PCB设计,元器件选型等都与测试结果有着密切的关系。 2 辐射发射测试要求 辐射发射测试考察的是设备在正常工作时候对周围环境在空间上造成的干扰的程度。根据受试 设备使用的环境不同,受试设备传导发射需要满足的极限值分为A、B两级,分别对应两类设备。 B级设备是指主要在生活环境中使用,可包括 ——不在固定场所使用的设备,例如靠内置电池供电的便携设备; ——靠电信网络供电的电信终端设备; ——个人计算机以及相连的辅助设备。 注:所谓生活环境是指那种有可能在离相关设备10m远的范围内使用广播和电视接收机的环境。 A级设备是指除了B级以外的设备。 2.1 测试限制 不同的标准在测试的频率范围限制以及相应的场强限制有所不同。下表是EN 55022(1999)、 ETS 300-127(1999)、FCC Part15(1998)、GB9254(1999)对30-1GHz范围内,3m测试暗室的限值的要 求。 Frequency range in MHz FCC part 15 B Limit Class A in dBV/m FCC part 15 B Limit class B in dBV/m CISPR 22 Limit class A in dBV/m CISPR 22 Limit class B in dBV/m 30 - 230 230 - 1000 30 - 88 88 - 216 216 – 960 960 - 1000 1000 - — — 39 43.5 46.4 49.5 49.5 — — 40 43.5 46 54 54 40 47 — — — — — 30 37 — — — — — 对于美国的FCC Part 15,频率限制范围与被测设备自身的最大工作频率有关。 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量 被测设备自身的最大工作频率 频率限制范围 1.705 - 108 108 - 500 500 - 1000 大于1000MHz 30M-1G 30M-2G 30M-5G 30M—Min(5×f,40GHz) 2.2 测试布置 2.2.1 被测设备布局 由于辐射发射测试布局与测试结果有密起关系,因此在测试中必须注意:  被测设备线缆,应该仔细理顺,分别处理,多余部分捆扎成30-40cm的线束。  保证线缆能够在空间水平放置至少1m,垂直放置至少1m,对多于部分可以用磁环 或者铁氧体去耦钳进行隔离,消除线缆末端其它设备对被测设备的干扰。 2.2.2 测试仪器布局 试验系统的组成 试验系统由以下几部分组成: --测试接收机; --接收天线: --辅助设备和监测设备; --转台; --天线塔; --受试设备。 测试时候,根据设置的脚教本,被测设备在转台上可以360度旋转,同时天线可以在天线塔上进行 上下移动并且可以改变极性。测试脚本需要找出并需要记录被测设备的最大辐射状态(包括天线高 度,极化方式,转台角度等),然后用接收机测试出在所要求的频率范围内各点的最大发射值。 电子发烧友论坛 bbs.elecfans.com 检测技术与质量
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