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        關(guān)于電纜的輻射問(wèn)題

        時(shí)間:2024-04-16 17:27:32 | 來(lái)源:本站

        電纜的輻射問(wèn)題是工程中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一,90%以上的設備(主要是含脈沖電路的設備)不能通過(guò)輻射發(fā)射試驗都是由于電纜輻射造成的。電纜產(chǎn)生輻射的機理有兩種,一種是電纜中的信號電流(差模電流)回路產(chǎn)生的差模輻射,另一種是電纜中的導線(xiàn)(包括屏蔽層)上的共模電流產(chǎn)生的。

        電纜的輻射主要來(lái)自共模輻射。共模輻射是由共模電流產(chǎn)生的,共模電流的環(huán)路面積是由電纜與大地(或鄰近其它大型導體)形成的,因此具有較大的環(huán)路面積,會(huì )產(chǎn)生較強的輻射。共模電流是如何產(chǎn)生的往往是許多人困惑的問(wèn)題。要理解這個(gè)問(wèn)題,首先明確共模電壓是導致共模電流的根本原因,共模電壓就是電纜與大地(或鄰近的其它大型導體)之間的電壓。從共模電壓出發(fā),尋找導致共模電流的原因就容易了,而導致一個(gè)問(wèn)題的原因一旦清楚,解決這個(gè)問(wèn)題就不是很困難了。

        電纜上的共模電流產(chǎn)生的原因有以下幾點(diǎn):差模電流泄漏導致的共模電流.即使電纜中包含了信號回線(xiàn),也不能保證信號電流100%從回線(xiàn)返回信號源,特別是在頻率較高的場(chǎng)合,空間各種雜散參數為信號電流提供了第三條,甚至更多的返回路徑。這種共模電流雖然所占的比例很小,但是由于輻射環(huán)路面積大,輻射是是不能忽視的。不要試圖通過(guò)將電路與大地“斷開(kāi)”(將線(xiàn)路板與機箱之間的地線(xiàn)斷開(kāi),或將機箱與大地之間的地線(xiàn)斷開(kāi))來(lái)減小共模電流,從而減小共模輻射。將電路與大地斷開(kāi)僅能夠在低頻減小共模電流,高頻時(shí)寄生電容形成的通路已經(jīng)阻抗很小。共模電流主要由雜散電容產(chǎn)生。當然,如果共模輻射的問(wèn)題主要發(fā)生在低頻,將線(xiàn)路板或機箱與大地斷開(kāi)會(huì )有一定效果。

        從共模電流產(chǎn)生的機理可知,減小這種共模電流的有效方法是減小差;芈返淖杩,從而促使大部分信號電流從信號地線(xiàn)返回。一般信號線(xiàn)與回線(xiàn)靠得越近,則差模電流回路的阻抗越小。一個(gè)典型的例子就是同軸電纜,由于同軸電纜的回流電流均勻分布在外皮上,其等效電流與軸心重合,因此回路面積為零,差模阻抗接近為零,幾乎100%的信號電流從同軸電纜的外皮返回信號源,共模電流幾乎為零,所以共模輻射很小。

        另一方面,由于差模電流回路的面積幾乎為零,差模輻射也很小,所以同軸電纜的輻射是很小的。對于高頻信號,用同軸電纜傳述可以避免輻射。實(shí)際上,這與我們傳統上用同軸電纜傳輸高頻信號,以減小信號的損耗的目的具有相同的本質(zhì)。因為信號的損耗小了,自然說(shuō)明泄漏的成份少了,而這部分泄漏就是電纜的輻射。線(xiàn)路板的地線(xiàn)噪聲導致的共模電流。信號地線(xiàn)就是信號的回流線(xiàn),因此,地線(xiàn)上的兩點(diǎn)之間必然存在電壓,對于高頻電路而言,這些就是高頻噪聲電壓,它作為共模電壓驅動(dòng)電纜上的共模電流,導致共模輻射。線(xiàn)路板設計一章中提供的各種減小地線(xiàn)阻抗的設計方法,可以用來(lái)減小地線(xiàn)上的噪聲,從而減小共模電壓。

        一種推薦的方法是在電纜端口設置“干凈地”。所謂干凈地就是這塊地線(xiàn)上沒(méi)有可以產(chǎn)生噪聲的電路,因此地線(xiàn)上的局部電位幾乎相等。如果機箱是金屬機箱,將這塊干凈地與金屬機箱連接起來(lái)。機箱內電磁波空間感應導致的共模電流。機箱內總是充滿(mǎn)了電磁波的,這些電磁波會(huì )在電纜上感應出共模電壓,另外,電纜端口的附近也會(huì )有一些產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)的電路,這些電路與電纜之間存在著(zhù)電容性耦合和電感性耦合,在電纜上形成共模電壓。電磁感應產(chǎn)生的共模電壓。

        需要注意的是,機箱內的電磁波大多由電路的差模輻射所至,脈沖信號差模輻射的頻譜,其頻率范圍是很寬的。這導致了共模電壓的頻率往往遠高于我們所預期的值!


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