該文章主要觀(guān)點(diǎn)來(lái)自于鄭軍奇老師的作品《EMC電磁兼容設(shè)計(jì)與測(cè)試案例分析》，歡迎購(gòu)買(mǎi)老師的作品進(jìn)行反復(fù)拜讀。

本文主要簡(jiǎn)要講述由電纜布線(xiàn)造成的輻射超標(biāo)問(wèn)題分析以及相關(guān)應(yīng)對(duì)措施。

本案例主要涉及布線(xiàn)問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)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(duì)某產(chǎn)品進(jìn)行輻射發(fā)射測(cè)試, 發(fā)現(xiàn)其不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

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

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

Part 2

原因分析：

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

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

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

根據(jù)電磁理論以及麥克斯韋方程, 磁場(chǎng)由電流和電場(chǎng)產(chǎn)生?

變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)（變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)）, 根據(jù)右手定律, 電流流過(guò)導(dǎo)體或環(huán)路時(shí)也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng), 如下圖所示：

可見(jiàn), 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(xiàn)分開(kāi)布線(xiàn)形成了 一個(gè)比較大的環(huán)路。

電源線(xiàn)中流動(dòng)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(hào)或頻率的波長(zhǎng)）則場(chǎng)強(qiáng)與閉環(huán)面積成正比?

閉環(huán)越大, 天線(xiàn)終端觀(guān)察到的頻率越低? 對(duì)于一個(gè)特定的物理尺寸, 天線(xiàn)將在特定的頻率上產(chǎn)生諧振?

環(huán)形天線(xiàn)產(chǎn)生的差模輻射, 遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度與回路面積呈線(xiàn)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(huì)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(qiáng), 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(lái)越狹長(zhǎng)的矩形, 差模電流所產(chǎn)生的輻射干擾顯著減小?

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

閉合回路上流過(guò)的差模電流產(chǎn)生的輻射發(fā)射在各個(gè)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(qiáng)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(wèn)題, 只要將地線(xiàn)與電源線(xiàn)從散熱孔中間布線(xiàn) ，如下圖中虛線(xiàn)所示：

使電源線(xiàn)的環(huán)路面積與原來(lái)相比大大減小, 經(jīng)過(guò)測(cè)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(shuō)明，改變線(xiàn)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(diǎn)，還可以針對(duì)不同頻率，通過(guò)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(guò)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(gè)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(xiàn)或元器件在較大輻射水平的極化方向上有最小的電長(zhǎng)度。

這樣可以保證它們耦合到較少的電磁能量?

3. 在對(duì)機(jī)箱內(nèi)部的電纜進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí), 確保電纜在較大輻射水平的極化方向上的長(zhǎng)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(jī)箱對(duì)外輻射效果的通風(fēng)窗或觀(guān)察窗的位置和結(jié)構(gòu)?

通風(fēng)窗或觀(guān)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(guān)察窗是由矩形孔構(gòu)成的, 還應(yīng)該考慮輻射場(chǎng)在窗口位置的各 個(gè)方向的極化水平

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

5. 有關(guān)線(xiàn)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(duì)EMC的影響概述（一）——線(xiàn)纜》以及《電纜布線(xiàn)的常規(guī)要求》等。