電磁干擾(EMI)甚至可能困擾周到的RF /微波設(shè)計,并需要測量,建模和規(guī)劃控制。
使用電磁(EM)能量的設(shè)計人員經(jīng)常面臨泄漏的威脅,即雜散的EM能量可能進(jìn)入電路或系統(tǒng)的部分,在這些部分中,它可能弊大于利。當(dāng)發(fā)生這種情況時,EM能量呈現(xiàn)電磁干擾(EMI)的形式。它不僅會破壞它所源自的電路或系統(tǒng)的性能,還能破壞附近電路和系統(tǒng)的性能。幸運的是,有許多方法可以檢測和修復(fù)EMI問題,設(shè)計或修改電子設(shè)備以在不接近彼此干擾的情況下操作的過程被稱為實現(xiàn)電磁兼容性(EMC)。
EMI很難被發(fā)現(xiàn),因為它有多種形式,例如自然發(fā)生的(太陽輻射,閃電),人造,連續(xù),脈沖,窄帶,寬帶,輻射和傳導(dǎo)能量。因為它只能在某些頻率下發(fā)生,所以EMI也很難測量和建模,并且通常不僅需要考慮電路或系統(tǒng)中的基頻,還需要考慮諧波頻率和雜散信號內(nèi)容。
在電路級,印刷電路板(PCB)上的任何長信號跡線都可以兼作天線或EM能量的輻射源,信號互連也可能導(dǎo)致不需要的EM輻射。EMI可具有電(E)場和/或磁(H)場特性,例如,在具有高電壓但低電流的電路中,E場的場強遠(yuǎn)高于H場的場強,并且E場據(jù)說占主導(dǎo)地位。在具有低電壓和高電流的電路中,反之亦然,并且H場占主導(dǎo)地位。E場強度以V / m測量,而H場強度以A / m測量。EM波阻抗Z w是E場強度與H場強度的比率,以Ω為單位測量。
在系統(tǒng)級,跟蹤和控制EMI甚至可能更棘手,因為可能存在多個EMI(例如接收器內(nèi)的本地振蕩器),并且它們可能位于可能受輻射發(fā)射影響的組件的近距離內(nèi)(例如作為混頻器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。
除了使電子設(shè)計正常運行外,EMI還必須符合世界各地不同組織制定的標(biāo)準(zhǔn),包括美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)和國際電工委員會(IEC)。美國的軍用標(biāo)準(zhǔn)甚至更為嚴(yán)格,并在諸如MIL-STD-461D,“控制電磁干擾和輻射和易感性的要求”和MIL-STD-462D“電磁干擾特性的測量”等文件中進(jìn)行了概述。
用于EMI的電路和系統(tǒng)的分析通常涉及寬帶頻譜分析儀或EMI測試接收機。兩種測試儀器的支持者將討論每種測量儀器的優(yōu)點,每種測量儀器都有其優(yōu)點和缺點。
實現(xiàn)EMC需要完全控制EM環(huán)境,這通常涉及將電路或系統(tǒng)置于消聲室中以消除外部RM源。一旦在RM密封環(huán)境中,不僅可以檢測被測電路的輻射發(fā)射,而且還可以引入高級EM源來評估電路或系統(tǒng)對EM的敏感性。一些公司,如放大器研究(AR)和儀器工業(yè),不僅提供放大器,而且提供完整的EMC測試系統(tǒng)。
在EMI和EMC的建模設(shè)計方面,基于各種不同的分析技術(shù),EM模擬器的數(shù)量很多。通過軟件包的數(shù)量排序,包括獨立程序以及較大系統(tǒng)級模擬器中的模塊,可能令人生畏。
無論規(guī)劃多么謹(jǐn)慎,任何設(shè)計都容易受到EMI的影響,由于需要控制EMI,一個行業(yè)已經(jīng)圍繞屏蔽材料的發(fā)展而成長,例如墊圈,導(dǎo)電粘合劑,甚至導(dǎo)電涂料,它們可以添加到電子產(chǎn)品的外殼中以實現(xiàn)EMC。EM屏蔽的工作原理是通過其屏蔽效能(SE)來衡量的。
EM屏蔽基本上是放置在EM發(fā)射器和基座之間的任何屏障,并且其設(shè)計用于降低發(fā)射器的場強。EM發(fā)射極場強的損失是勢壘的電學(xué)和物理特性的函數(shù),例如其滲透性,導(dǎo)電性和厚度; EMI的頻率; 以及從EMI源到屏障/屏蔽的距離。屏蔽的總SE是反射,吸收和再反射損耗的總和。
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