該文章主要觀點來自于鄭軍奇老師的作品《EMC電磁兼容設(shè)計與測試案例分析》，歡迎購買老師的作品進(jìn)行反復(fù)拜讀。

本文主要簡要講述由電纜布線造成的輻射超標(biāo)問題分析以及相關(guān)應(yīng)對措施。

本案例主要涉及布線問題，這個問題在其它的案例分析中也有講述，大家也可以翻看前面的一些案例分析。

Part 1

現(xiàn)象描述:

對某產(chǎn)品進(jìn)行輻射發(fā)射測試, 發(fā)現(xiàn)其不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

具體現(xiàn)象是在100~230MHz頻段內(nèi)有點超出ClassB限值20dB之多? 測試頻譜如下圖所示?

這是一個輻射發(fā)射的問題，一般的輻射發(fā)射問題，大多是從線纜上輻射出去的，所以我們首先去分析布局布線的問題。

Part 2

原因分析：

經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn), 該設(shè)備的直流供電電源線, 布置如下圖實線所示,

即直流電源線從電源連接器? 電源濾波器進(jìn)入設(shè)備后, 正負(fù)電源線分為兩路, 經(jīng)過一段很長的距離后再接到內(nèi)部連接器?

從圖中可見, 兩根直流電源線 (-48V線與0V) 之間形成了一個較大的環(huán)路, 如上圖箭頭線所示?

根據(jù)電磁理論以及麥克斯韋方程, 磁場由電流和電場產(chǎn)生?

變化的電場會產(chǎn)生磁場（變化的磁場產(chǎn)生電場）, 根據(jù)右手定律, 電流流過導(dǎo)體或環(huán)路時也會產(chǎn)生磁場, 如下圖所示：

可見, 電流和環(huán)路是形成輻射的重要條件?

在本案例中, 正? 負(fù)電源線分開布線形成了 一個比較大的環(huán)路。

電源線中流動的電源噪聲是由輻射產(chǎn)生的?

如果閉環(huán)較小 (遠(yuǎn)小于所關(guān)心的信號或頻率的波長）則場強與閉環(huán)面積成正比?

閉環(huán)越大, 天線終端觀察到的頻率越低? 對于一個特定的物理尺寸, 天線將在特定的頻率上產(chǎn)生諧振?

環(huán)形天線產(chǎn)生的差模輻射, 遠(yuǎn)區(qū)輻射場的電場強度與回路面積呈線性變化關(guān)系?

閉合回路的面積越大, 差模電流所產(chǎn)生的輻射就越嚴(yán)重?

另外, 同樣面積的閉合回路, 如果回路形狀發(fā)生變化, 不再是正方形結(jié)構(gòu), 其產(chǎn)生的輻射干擾效果一樣會隨著變化, 甚至產(chǎn)生相當(dāng)大的差異?

頻率增高, 相同結(jié)構(gòu)的閉合回路產(chǎn)生的輻射干擾跟著增強, 并且隨著頻率增高差模電流的輻射能量逐漸向環(huán)路的正面轉(zhuǎn)移?

更為重要的是, 隨著閉合回路由正方形逐漸變化為越來越狹長的矩形, 差模電流所產(chǎn)生的輻射干擾顯著減小?

也就是說, 即使閉合回路的面積相同, 適當(dāng)?shù)馗淖兤湫螤? 使之越來越狹長, 同樣可以減小相同強度的差模電流的輻射干擾?

閉合回路上流過的差模電流產(chǎn)生的輻射發(fā)射在各個極化方向上的分布是不同的?

輻射的極化分量主要集中于環(huán)路正面的兩側(cè), 而本案例中的散熱孔正好位于環(huán)路的正上方, 也就是環(huán)路輻射最強的方向上?

這也是本案例中造成的輻射超標(biāo)的原因之所在?

Part 3

處理措施：

根據(jù)以上分析結(jié)果, 要解決此問題, 只要將地線與電源線從散熱孔中間布線 ，如下圖中虛線所示：

使電源線的環(huán)路面積與原來相比大大減小, 經(jīng)過測試, 在111~165 MHz輻射發(fā)射降低近20dBμV/m, 如下圖所示：

以上處理方式說明，改變線纜布局方式，是可以減少輻射干擾的。

如果還有超標(biāo)的頻點，還可以針對不同頻率，通過濾波、屏蔽等手段進(jìn)行優(yōu)化。

Part 4

思考與啟示：

由以上分析過程我們可以得到以下啟示和結(jié)論：

1.根據(jù)差模電流在各個極化方向上的輻射水平的不同。

2. 盡量使鄰近電纜環(huán)路? PCB 上的印制線或元器件在較大輻射水平的極化方向上有最小的電長度。

這樣可以保證它們耦合到較少的電磁能量?

3. 在對機箱內(nèi)部的電纜進(jìn)行布線設(shè)計時, 確保電纜在較大輻射水平的極化方向上的長度最小, 從而使電纜耦合到的電磁能量最少?

4. 確定得到最小的機箱對外輻射效果的通風(fēng)窗或觀察窗的位置和結(jié)構(gòu)?

通風(fēng)窗或觀察窗應(yīng)盡可能安裝在輻射水平較低的位置?

如果通風(fēng)窗或觀察窗是由矩形孔構(gòu)成的, 還應(yīng)該考慮輻射場在窗口位置的各 個方向的極化水平

盡量使矩形孔的長邊不在輻射水平最大的極化方向上, 以便使從機箱輻射出去的電磁能量最少?

5. 有關(guān)線纜其它的一些布局建議，可以詳細(xì)瀏覽前期的文章，如《產(chǎn)品中電纜、連接器、接口電路、PCB互聯(lián)對EMC的影響概述（一）——線纜》以及《電纜布線的常規(guī)要求》等。