設(shè)備一般都需要進行屏蔽,這是因為結(jié)構(gòu)本身存在一些槽和縫隙。所需屏蔽可通過一些基本原則確定,但是理論與現(xiàn)實之間還是有差別。例如在計算某個頻率下襯墊的大小和間距時還必須考慮信號的強度,如同在一個設(shè)備中使用了多個處理器時的情形,表面處理及墊片設(shè)計是保持長期屏蔽以實現(xiàn)EMC性能的關(guān)鍵因素。
由于接縫會導致屏蔽罩導通率下降,因此屏蔽效率也會降低。要注意低于截止頻率的輻射其衰減只取決于縫隙的長度直徑比,例如長度直徑比為3時可獲得100 dB的衰減。在需要穿孔時,可利用厚屏蔽罩上面小孔的波導特性;另一種實現(xiàn)較高長度直徑比的方法是附加一個小型金屬屏蔽物,如一個大小合適的襯墊。上述原理及其在多縫情況下的推廣構(gòu)成多孔屏蔽罩設(shè)計基礎(chǔ)。
多孔薄型屏蔽層:多孔的例子很多,比如薄金屬片上的通風孔等等,當各孔間距較近時設(shè)計上必須要仔細考慮,接縫和接點:電焊、銅焊或錫焊是薄片之間進行永久性固定的常用方式,接合部位金屬表面必須清理干凈,以使接合處能完全用導電的金屬填滿。不建議用螺釘或鉚釘進行固定,因為緊固件之間接合處的低阻接觸狀態(tài)不容易長久保持。
導電襯墊的作用是減少接縫或接合處的槽、孔或縫隙,使RF輻射不會散發(fā)出去。EMI襯墊是一種導電介質(zhì),用于填補屏蔽罩內(nèi)的空隙并提供連續(xù)低阻抗接點。通常EMI襯墊可在兩個導體之間提供一種靈活的連接,使一個導體上的電流傳至另一導體。
封孔EMI襯墊的選用必須考慮一些變量,包括:特定頻率范圍的屏蔽效率、安裝方法和密封強度、與外罩電流兼容性以及對外部環(huán)境的抗腐蝕能力、工作溫度范圍、成本,多數(shù)商用襯墊都具有足夠的屏蔽性能以使設(shè)備滿足EMC標準,關(guān)鍵是在屏蔽罩內(nèi)正確地對墊片進行設(shè)計。
2.3屏蔽材料的選擇
目前可用的屏蔽和襯墊產(chǎn)品非常多,包括鈹一銅接頭、金屬網(wǎng)線、嵌入橡膠中的金屬網(wǎng)和定向線、導電橡膠以及具有金屬鍍層的聚氨酯泡沫襯墊等。大多數(shù)屏蔽材料制造商都可提供各種襯墊能達到的SE估計值,但要記住SE是個相對數(shù)值,還取決于孔隙、襯墊尺寸、襯墊壓縮比以及材料成分等。襯墊有多種形狀,可用于各種特定應(yīng)用,包括有磨損、滑動以及帶鉸鏈的場合。目前許多襯墊帶有粘膠或在襯墊上面就有固定裝置,如擠壓插入、管腳插入或倒鉤裝置等。
各類襯墊中,涂層泡沫襯墊是最新也是市面上用途最廣的產(chǎn)品之一。這類襯墊可做成多種形狀,厚度大于0.5 mm,也可減少厚度以滿足UL燃燒及環(huán)境密封標準。還有另一種新型襯墊即環(huán)境/EMI混合襯墊,有了它就可以無需再使用單獨的密封材料,從而降低屏蔽罩成本和復雜程度。這些襯墊的外部覆層對紫外線穩(wěn)定,可防潮、防風、防清洗溶劑,內(nèi)部涂層則進行金屬化處理并具有較高導電性。最近的另外一項革新是在EMI襯墊上裝了一個塑料夾,同傳統(tǒng)壓制型金屬襯墊相比,它的重量較輕,裝配時間短,而且成本更低,因此更具市場吸引力。
3信號通路的考慮
產(chǎn)生EMI需要許多變量的配合,因為EMI是被動組件正常狀態(tài)以外所衍生的結(jié)果。這些被動組件在高頻的一些行為特性一般稱之為"隱藏之電路"。硬件工程師一般假設(shè)這些組件有單一的頻率響應(yīng)。結(jié)果,其根據(jù)時域之功能特性來選擇組件,而不管在頻域里的實際表現(xiàn),很多時候,當設(shè)計者彎曲或打破規(guī)則時,很多EMI情況就產(chǎn)生了。
一旦了解到這些隱藏行為就很容易可以設(shè)計出一個能夠符合要求的產(chǎn)品了。同時也要考慮到主動組件之切換速度所帶來之隱藏行為,其中隱藏著有電感、電容、電阻組件。
當信號傳輸于電路板中的線路時,介于電線之間的串擾是明顯的,在高速設(shè)計中只有接地線是不被所有信號所推薦,為確認每一信號都擁有自己的返回路徑以降低串擾源。返回信號電流是依據(jù)個別路徑的電感,而流動于所有接地路徑之間。于低電感線路中,會有更多的返回電流,而這些低電感線路被放于靠近信號線之處,但于外部路徑則較少。 與傳統(tǒng)的信號傳輸線相比較,傳統(tǒng)信號傳輸線僅有一條信號線,以及電流返回的地線,至于差分信號傳輸方式,則需有兩條信號線以及一條電流返回地線。信號差動所衍生的信號返回電流問題,不僅對于單一信號提供有低阻抗的路徑、并也會限制阻抗。
差分信號的理論相當?shù)暮唵,當傳輸兩個信號時,將要傳送的信號加入于第二個信號之后,并使其等于第一個信號的負值,而來自于第一個信號是為正的;來自于第二個信號的返回電流卻是為負的。在接收端比較兩個信號以決定邏輯的極性,比較的過程中,需要一個不屬于本地的參考電壓,接地電壓的移位是介于傳送端與接收端之間,以使每一條線有效的等于不同的兩條線所形成的影響。若接地電壓移位于傳送器與接收器之間,可以使差動接收無效。 當有一差分信號經(jīng)由連接器傳送時,應(yīng)保持相鄰腳位的連接,在此方法中,返回信號電流路徑將會被覆蓋及取消,也可以將線路緊密結(jié)合并移到印刷電路板之上,串音是來自于不同金屬路線,而它們會有著干擾的產(chǎn)生,并進而產(chǎn)生EMI,這些均是產(chǎn)生于任何兩個不平衡的傳輸信號之間,我們稱此不平衡為共模干擾。
若是以雙絞線的電纜來連接差分信號時,可以將傳輸效能改進,在差分信號中包含所有于正、負信號間形成的閉回路的實際返回電流,在絞線對中有一個信號線,以及最接近于返回路徑所緊密絞合,當有一信號傳遞延遲沿著絞線對時,則有一磁場會來自于這不同極性對,來自兩條線的磁場有不同的極性,對于相同距離的磁場極性則決定于最近的線,當這些線互相滾繞,則其磁場極性會反向,所產(chǎn)生的結(jié)果,為介于相鄰絞線對的串音是為零,并可確保絞線的電線有相同的方向。
使用絞線對的另一個優(yōu)點是不同的傳輸時可以降低電磁場的發(fā)射,對于個別信號流中的大多數(shù)返回電流是在接地線,此是為取消輻射場圖像的方法之一。
在差分方式中,低電壓差分方式信號發(fā)送(LVDS)因不依賴電源電壓,在信號產(chǎn)生時可更快更穩(wěn)定,因此具有相當優(yōu)勢。
低振幅的差分信號還可以改善高速狀態(tài)下的信號完整性,由于通信界對數(shù)據(jù)傳輸量的需求增大,更高的頻率和更大的位寬會引起傳輸線路的反射和串擾問題。隨系統(tǒng)負載增加,系統(tǒng)的阻抗特性會改變并引起阻抗不匹配,從而造成傳輸線發(fā)送反射信號,這些反射會造成位錯誤或延長系統(tǒng)穩(wěn)定時間,令速度增加時的時間分配更為困難。如LVDS等差分方式發(fā)送信號的技術(shù)能通過接受差分線路的共模噪聲而解決這個問題,此外,較低振幅的差分技術(shù)可減少反射,因為低電壓振幅能夠限制供應(yīng)給傳輸線路的能量。
4電源需要采取的措施
電源設(shè)計選擇有助于降低EMI,尤其是濾波器、扼流線圈及控制器頻率的調(diào)變組件,都是降低攜帶型設(shè)備有害輻射的方法。
電源降低EMI的重要設(shè)計問題是切換器的頻率調(diào)制。頻率調(diào)制可通過在更寬的頻率范圍分散能量而將EMI減至最小。與EMI降低量直接相關(guān)的是調(diào)制電平和調(diào)制速度。頻率調(diào)制可以使用經(jīng)濟的電感器而不是AC輸入扼流線圈,以滿足EMI極限和規(guī)范要求。
至于在濾波器方面,可以選擇單節(jié)或多節(jié),單節(jié)濾波器較小型且便宜,但可能出現(xiàn)電路寄生和組件寄生現(xiàn)象,此外,扼流器也是電源領(lǐng)域的重要考慮因素,電源包含橋式整流輸入濾波器,可吸收寬度相當窄且峰值相對較高的電源頻率電流。差勁模式扼流器的最基本形式可以傳輸電源頻率同時過濾/阻隔高頻傳導發(fā)射的一系列電感器。通常,差動模式扼流線圈纏繞在由鐵粉或鐵磁材料制成的螺線管蕊上。共模扼流線圈是設(shè)計用于共模EMI濾波器的簡單電感器。這種扼流線圈由兩個繞制相同的繞組構(gòu)成,以消除差模電流引起的電磁場,環(huán)形扼流線圈是減弱輻射最好的扼流線圈之一。圓環(huán)是一些環(huán)狀成型鐵蕊,帶有穿過環(huán)狀中心的線圈。磁場環(huán)繞鐵蕊的中央運動,將磁場限制在鐵蕊的內(nèi)部。
當一個EMI問題發(fā)生時,工程師應(yīng)在邏輯性之分析來探討問題。描述EMI之模式須有三個元素:能量之源頭、被能量干擾之接受者、在源頭與接受者間之耦合路徑。





