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电磁干扰的抑制

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发表于 2017-2-20 09:11:09 |显示全部楼层

电磁干扰的三大要素同时具备时,才能产生电磁干扰。所以抑制电磁干扰应该从三个要素入手采取相应的措施,以保证设备的电磁兼容性。从理论上讲,抑制干扰源、抑制干扰的传输和敏感体的电磁敏感度是抑制电磁干扰的基本措施,实际上在采取抑制措施时并不是针对某一要素本身的,而是对三个要素综合的抑制。
接地与搭接、屏蔽和滤波是抑制电磁干扰的三大技术,这是电子设备和系统在进行电磁兼容性设计过程中通用的三种主要的电磁干扰抑制方法,主要作用是降低设备产生的干扰,增加干扰在传播途径上的衰减。虽然每一种方法在电路和系统设计中都有其独特的作用,但它们有时也是相互关联。比如,设备接地良好,可以降低屏蔽的要求;而良好的屏蔽也可使对滤波的要求低一些。
1、接地与搭接
理想的接地平面是一个零电位、零阻抗的物理体,任何干扰信号通过它,都不会产生电压降。但在实际上,理想的接地平面是不存在的。即使电阻率接近于零的超导体,其表面两点之间渡越时间的延迟也会呈现某种电抗效应。接地平面上点并非都经常处于零电位,有高电位的作用区或大电流作用区,也有高电位和大电流同时作用区,有时在两接地点之间要产生几微伏的电位差。
接地的目的主要用两个:一是为了安全,称为保护接地;二是为信号电压提供一个稳定的零电位参考点,称为信号地或系统地。
搭接是指在两金属表面间建立低阻抗的通路。如果两个金属表面中的一个是接地平面,则这种搭接就是接地,如果接地是一个电路概念,则搭接就是这个概念的物理实现。
搭接的目的在于为电流的流动安排一个电气上连续的结构面,以避免在相互连接的两金属之间形成电位差,因为这种电位差会产生电磁干扰。
从一个设备的机壳到另一个设备的机壳,从设备的机壳到接地平面,在信号回线和地线之间,在电缆屏蔽层与地线之间,在接地平面与连接大地的地网或地桩之间,以及在静电屏蔽层与地之间,都可以进行搭接。通过搭接可保证系统电气性能的稳定,有效的防止由雷电静电放电冲击造成的危害,实现对射频干扰的抑制。
2、屏蔽
屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术,是抑制电磁干扰的重要手段之一。从电磁场理论的观点来看,两个电磁场分界面上存在有物体,如果该物体能将这两个场看成是相互独立存在的,那么这种现象就像称为屏蔽,分界面上的物体就称为屏蔽体。
屏蔽有两个目的:一是限制内部辐射的电磁能量泄露出该内部区域;二是防止外来的辐射干扰进入内部区域。屏蔽的作用是通过一个将上述区域封闭起来的壳体实现的。这个壳体是板式、网状式或金属纺织带式等;其材料可以是导电的、电磁的、介质的,也可以是带有非金属吸收填料的。
根据屏蔽的工作原理,可将屏蔽分为三大类:
静电屏蔽。静电屏蔽的屏蔽体用两导体制作,并有良好的接地。这样就把电场终止于导体表面,并通过地线来中和导体表面的感应电荷,从而防止由静电耦合产生的相互干扰。
磁屏蔽。磁屏蔽主要用于低频,屏蔽体用高导磁率材料构成低磁阻通路,把磁力线封闭在屏蔽体内,从而阻挡内部磁场向外界磁场辐射,有效防止低频磁场的干扰。
电磁屏蔽。电磁屏蔽主要用于高频,利用电磁波在导体表面上的反射和导体中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的相互耦合,从而防止高频电磁场的干扰。
此外,屏蔽还根据不同的屏蔽对象分为主动屏蔽和被动屏蔽。主动屏蔽的对象是干扰源,主要限制由干扰源产生的有害电磁能量向外扩散,被动屏蔽的对象是敏感体,主要防止外部电磁干扰对它产生有害的影响。
3、滤波
滤波主要是为了抑制传导干扰。滤波的含义是指从混有噪声或干扰的信号中提取有用信号分量的一种方法或技术,能够实现滤波功能的电路或器件称为滤波器,它是由一些集总参数的电阻、电感和电容或由分布参数所构成的一种网络电路。这种网络电路只让其工作频率(或频段)信号通过,而对其他频率的信号则加以抑制。
滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
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