隨著電氣、電子設備的大量應用,電磁波無處不在,無時不有,它們對於電子設備而言都是潛在的干擾源。為了保證電子設備在複雜的電磁環境中能夠正常的工作,同時減少自身對環境産生的電磁污染,許多國家都發佈了電磁相容性標準,在發達國家,不能滿足電磁相容性標準的設備不允許銷售。電磁相容技術已成為電子産品設計人員必須了解和掌握的基礎技術之一。
電磁干擾的危害和電磁相容
電磁干擾是人們早就發現的電磁現象。一些電器、電子設備工作時所産生的電磁波,容易對周圍的其他電氣、電子設備形成電磁干擾,引發故障或者影響信號的傳輸。另外,過度的電磁干擾會形成電磁污染,危害人們的身體健康,破壞生態平衡。
如果在一個系統中各種用電設備能夠正常工作而不致相互發生電磁干擾造成性能改變和設備的損壞,人們就稱這個系統中的用電設備是相互相容的。但是隨著設備功能的多樣化、結構的複雜化、功率的加大和頻率的提高,同時它們的靈敏度也越來越高,這種相互相容的狀態越來越難獲得。為了使系統達到電磁相容,必須以系統的電磁環境為依據,要求每個用電設備不産生超過一定限度的電磁發射,同時又要求它本身要具備一定的抗干擾能力。只有對每一個設備都作出這兩個方面的約束和改進,才能保證系統達到完全相容。
通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式:一種是傳導方式;另一種是輻射方式。在實際工程中,兩個設備之間發生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因為多種途徑的耦合同時存在,反覆交叉,共同産生干擾,才使得電磁干擾變得難以控制。
電磁干擾的控制
電磁相容學科是在早期單純的抗干擾方法基礎上發展形成的,目標都是為了使設備和系統達到在共存的環境中互不發生干擾,最大限度地發揮其工作效率。但是早期的抗干擾方法和現代的電磁相容技術在控制電磁干擾的策略思想上有著本質的差別。
早期做法的思路集中在怎樣設法抑制干擾的傳播上,因此工程技術人員處於被動的地位,哪有干擾就在哪給予解決。
電磁相容技術在控制干擾的策略上採取了主動預防、整體規劃和“對抗”與“疏導”相結合的方針。首先電磁相容性控制是一項系統工程,應該在設備和系統設計、研製、生産、使用與維護的各階段都充分的予以考慮和實施才可能有效。
在控制方法上,除了採用眾所週知的抑制干擾傳播的技術,如遮罩、接地、搭接、合理佈線等方法以外,還採取了回避和疏導的技術處理,如空間方位分離、頻率劃分與回避、濾波、吸收和旁路等等,有時這些回避和疏導技術簡單而巧妙,可以代替費用昂貴而品質體積較大的硬體措施,收到事半功倍的效果。
在電路設計的一開始就考慮佈局與地線問題是解決電磁干擾問題最廉價和有效的方法。90%的電磁相容問題是由於佈線和接地不當造成的,良好的佈線和接地既能夠提高抗擾度,又能夠減小干擾發射。在實際的遮罩中,電磁遮罩效能更大程度上依賴於遮罩體的結構,即導電的連續性。遮罩體上的接縫、開口等都是電磁波的泄漏源。穿過遮罩體的電纜也是造成遮罩效能下降的主要原因。
線路板上的導線是最有效的接收和輻射天線,由於導線的存在,往往會使線路板上産生過強的電磁輻射。同時,這些導線又能接受外部的電磁能量,使電路容易遭受干擾。在導線上使用適當的濾波器是一個解決高頻電磁干擾輻射和接收很有效的方法。脈衝信號的高頻成分很豐富,這些高頻成分可以借助導線輻射,使線路板的輻射超標。濾波器的使用可使脈衝信號的高頻成分大大減少,線路板的輻射將大大改善。
電源線是電磁干擾傳入設備和傳出設備的主要途徑之一。通過電源線,電網上的干擾可以傳入設備,影響設備的正常工作。同樣,設備自身産生的干擾信號也可以通過電源線傳到電網上,對網上其他設備構成危害。為了防止這兩種情況的發生,必須在設備的電源入口處安裝一個低通濾波器,所以稱為電源線濾波器。
新華社 2002-4-9