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杜佐兵
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產(chǎn)品輻射發(fā)射的故障診斷與整改技術(shù)(一)
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產(chǎn)品輻射發(fā)射的故障診斷與整改技術(shù)(一)

當(dāng)在測試中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),最大的風(fēng)險(xiǎn)極可能是輻射發(fā)射。目前的電子產(chǎn)品中都普遍使用了高速數(shù)字電路和開關(guān)電源電路,所以對于時(shí)鐘頻率的諧波及開關(guān)電源與其他具有快速上升沿的器件,都很容易輻射電磁場。

通常的情況下,測試不合格的原因是因?yàn)檫B接線電纜的輻射或殼體上的縫隙或孔縫產(chǎn)生的泄漏。

1)輻射發(fā)射的問題檢查與診斷

輻射發(fā)射由頻率很高的能量產(chǎn)生,而這種能量可由非常小的電流或電壓形成。寄生能量和交叉耦合噪聲是常見的問題。任何金屬物體及電路中的長尺寸導(dǎo)體都會成為天線,尤其是連接線電纜。因此考慮以下方面:

(1)200MHz以下的輻射能量很可能是電纜為輻射源的。在較低頻率時(shí),由于波長較長,因此導(dǎo)線或電纜能成為很好的天線。

(2)200MHz以上的輻射能量可能是由殼體產(chǎn)生的。頻率越高,輻射能量的更可能是設(shè)備的殼體,或者當(dāng)設(shè)備沒有殼體或?yàn)殚_放式的框架時(shí)輻射能量最可能的是產(chǎn)品中的電路板。

(3)確保所有屏蔽電纜在其兩端實(shí)現(xiàn)了低阻抗的搭接。確保屏蔽層與殼體或連接器直接端接接觸。除非絕對需要,否則避免使用軟辮線進(jìn)行搭接。

(4)如果使用軟辮線對屏蔽電纜進(jìn)行搭接,那么應(yīng)確保其盡可能的短連接。

(5)確保殼體的金屬片之間實(shí)現(xiàn)極好的接觸。接觸電阻為10mΩ或更小。接觸的地方應(yīng)沒有能夠產(chǎn)生電阻的油漆或其他涂層、油脂、污垢、腐蝕或氧化。

(6)確認(rèn)離開產(chǎn)品及設(shè)備的每條線纜都進(jìn)行了濾波,且濾波器應(yīng)安裝在鄰近線纜進(jìn)出設(shè)備的位置。有關(guān)濾波器的設(shè)計(jì)可參考《物聯(lián)產(chǎn)品電磁兼容分析與設(shè)計(jì)》。

(7)如果進(jìn)行商業(yè)的測試比如FCC、CE、3C,測試數(shù)據(jù)在80MHz以下存在垂直極化的發(fā)射問題,那么應(yīng)該嘗試提高電源線的位置使其不與接地平面相接觸。這將減小從產(chǎn)品到天線通過接地平面的耦合路徑。反之,應(yīng)嘗試增加電源線與接地平面的接觸,以確認(rèn)發(fā)射是否增加。

(8)如果有與產(chǎn)品相連的輔助設(shè)備,應(yīng)確認(rèn)他們不是噪聲源。如果可能的話,關(guān)掉輔助設(shè)備的電源。如果不能關(guān)掉輔助設(shè)備的電源,那么可以關(guān)掉受試設(shè)備的電源,僅留下輔助設(shè)備的工作。如果發(fā)射信號仍然存在,那么騷擾源可能為輔助設(shè)備而不是受試設(shè)備。

 

2)測試不通過的典型原因

大多數(shù)產(chǎn)品沒能通過輻射發(fā)射測試的原因是連接線纜的輻射或殼體的泄漏。

連接線線纜輻射:I/O電纜或電源電纜,由于其屏蔽層與機(jī)架或殼體搭接不好或缺少足夠的濾波或簡單地穿過屏蔽殼體,所以通常會輻射高頻諧波。

通常情況下,200MHz以下不合格的原因?yàn)殡娎|輻射。較低頻率的發(fā)射通常都是由電纜產(chǎn)生的,他們的物理長度使得其能成為好的天線,天線越大,他們的發(fā)射更為有效。電纜通常為設(shè)備的最長部分,從而為最低頻的發(fā)射源。其連接線的輻射發(fā)射可參考《物聯(lián)產(chǎn)品電磁兼容分析與設(shè)計(jì)》的連接線電纜的設(shè)計(jì)。

金屬機(jī)殼:較高頻率通常大于200MHz的發(fā)射普遍上來自于設(shè)備的金屬外殼。在較高頻率,I/O電纜通常為感性,因此對于射頻電流來說,其阻抗要比機(jī)殼的大;基于這個(gè)原因,機(jī)殼上的射頻電流通常會產(chǎn)生輻射。這種情況的一個(gè)例外是受試設(shè)備為大型設(shè)備。一臺較高的金屬箱體,當(dāng)其位于接地平面上時(shí),在大約30~50MHz可能存在1/4波長的諧振。

一種常見的輻射源為機(jī)殼上的縫隙。設(shè)備內(nèi)的電路板能在機(jī)殼的內(nèi)表面上產(chǎn)生電流。這些高頻電流可從縫隙或間隙泄露出去,然后在設(shè)備機(jī)殼或殼體外部附近流動。因此,整個(gè)殼體成了發(fā)射天線。

一種例外情況是:當(dāng)電流被耦合到機(jī)殼上的點(diǎn)非常接近發(fā)射源時(shí),他們中的大多數(shù)電流能夠返回到發(fā)射源。這就是為什么在電路板上或電路板的參考返回平面上使用旁路電容(電容的高頻通路)是非常好的。原因就是他們能與機(jī)殼實(shí)現(xiàn)很好的搭接。

然而,當(dāng)高頻電流在設(shè)備的殼體內(nèi)部流動,當(dāng)他們到達(dá)縫隙時(shí),肯定能夠很容易地流過這個(gè)接縫點(diǎn)。幾mΩ的阻抗將在縫隙上產(chǎn)生電壓,從而產(chǎn)生輻射強(qiáng)的電場。注意:水平縫隙從其頂部到底部將具有電壓梯度或矢量,能產(chǎn)生垂直極化的電場;垂直的縫隙主要產(chǎn)生水平極化的電場。一種好的判斷方法是:電場的主要極化-假設(shè)使用的是電場天線,然后確定這種電場是否是由搭接不好的縫隙產(chǎn)生。

RE在大多數(shù)情況下都是不能通過測試的:

簡易的測試方法(預(yù)測階段,不需要在電磁兼容測試實(shí)驗(yàn)室完成)

理論基礎(chǔ):任意一條載有共模電流的電纜都比機(jī)箱本身更容易輻射電磁能量。

測量替代法:

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