电缆的辐射问题是工程中最常见的问题之一,90%以上的设备(首要是含脉冲电路的设备)不能经过辐射发射实验都是因为电缆辐射造成的。电缆发生辐射的机理有两种,一种是电缆中的信号电流(差模电流)回路发生的差模辐射,另一种是电缆中的导线(包含屏蔽层)上的共模电流发生的。电缆的辐射首要来自共模辐射。共模辐射是由共模电流发生的,共模电流的环路面积是由电缆与大地(或邻近其它大型导体)构成的,因而具有较大的环路面积,会发生较强的辐射。
共模电流是怎么发生的往往是许多人困惑的问题。要了解这个问题,首先清晰共模电压是导致共模电流的根本原因,共模电压就是电缆与大地(或邻近的其它大型导体)之间的电压。从共模电压动身,寻觅导致共模电流的原因就简单了,而导致一个问题的原因一旦清楚,处理这个问题就不是很困难了。电缆上的共模电流发生的原因有以下几点:差模电流走漏导致的共模电流.即便电缆中包含了信号回线,也不能保证信号电流100%从回线回来信号源,特别是在频率较高的场合,空间各种杂散参数为信号电流供给了第三条,乃至更多的回来途径。这种共模电流尽管所占的份额很小,可是因为辐射环路面积大,辐射是是不能忽视的。
不要试图经过将电路与大地“断开”(将线路板与机箱之间的地线断开,或将机箱与大地之间的地线断开)来减小共模电流,然后减小共模辐射。将电路与大地断开仅能够在低频减小共模电流,高频时寄生电容构成的通路现已阻抗很小。共模电流首要由杂散电容发生。当然,假如共模辐射的问题首要发生在低频,将线路板或机箱与大地断开会有必定作用。从共模电流发生的机理可知,减小这种共模电流的有用办法是减小差模回路的阻抗,然后促进大部分信号电流从信号地线回来。
一般信号线与回线靠得越近,则差模电流回路的阻抗越小。一个典型的比如就是同轴电缆,因为同轴电缆的回流电流均匀分布在外皮上,其等效电流与轴心重合,因而回路面积为零,差模阻抗挨近为零,简直100%的信号电流从同轴电缆的外皮回来信号源,共模电流简直为零,所以共模辐射很小。另一方面,因为差模电流回路的面积简直为零,差模辐射也很小,所以同轴电缆的辐射是很小的。关于高频信号,用同轴电缆传述能够防止辐射。实际上,这与咱们传统上用同轴电缆传输高频信号,以减小信号的损耗的意图具有相同的实质。因为信号的损耗小了,自然阐明走漏的成份少了,而这部分走漏就是电缆的辐射。
线路板的地线噪声导致的共模电流。信号地线就是信号的回流线,因而,地线上的两点之间必定存在电压,关于高频电路而言,这些就是高频噪声电压,它作为共模电压驱动电缆上的共模电流,导致共模辐射。线路板规划一章中供给的各种减小地线阻抗的规划办法,能够用来减小地线上的噪声,然后减小共模电压。一种引荐的办法是在电缆端口设置“洁净地”。所谓洁净地就是这块地线上没有能够发生噪声的电路,因而地线上的局部电位简直相等。假如机箱是金属机箱,将这块洁净地与金属机箱连接起来。机箱内电磁波空间感应导致的共模电流。
机箱内总是充满了电磁波的,这些电磁波会在电缆上感应出共模电压,别的,电缆端口的邻近也会有一些发生高频电磁场的电路,这些电路与电缆之间存在着电容性耦合和电感性耦合,在电缆上构成共模电压。电磁感应发生的共模电压。需求留意的是,机箱内的电磁波大多由电路的差模辐射所至,在线路板规划一章,咱们讨论了脉冲信号差模辐射的频谱,可知其频率规模是很宽的。这导致了共模电压的频率往往远高于咱们所预期的值。
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