電纜的輻射問題是工程中最常見的問題之一,90%以上的設(shè)備(首要是含脈沖電路的設(shè)備)不能經(jīng)過輻射發(fā)射實驗都是因為電纜輻射造成的。電纜發(fā)生輻射的機理有兩種,一種是電纜中的信號電流(差模電流)回路發(fā)生的差模輻射,另一種是電纜中的導(dǎo)線(包含屏蔽層)上的共模電流發(fā)生的。電纜的輻射首要來自共模輻射。共模輻射是由共模電流發(fā)生的,共模電流的環(huán)路面積是由電纜與大地(或鄰近其它大型導(dǎo)體)構(gòu)成的,因而具有較大的環(huán)路面積,會發(fā)生較強的輻射。
共模電流是怎么發(fā)生的往往是許多人困惑的問題。要了解這個問題,首先清晰共模電壓是導(dǎo)致共模電流的根本原因,共模電壓就是電纜與大地(或鄰近的其它大型導(dǎo)體)之間的電壓。從共模電壓動身,尋覓導(dǎo)致共模電流的原因就簡單了,而導(dǎo)致一個問題的原因一旦清楚,處理這個問題就不是很困難了。電纜上的共模電流發(fā)生的原因有以下幾點:差模電流走漏導(dǎo)致的共模電流.即便電纜中包含了信號回線,也不能保證信號電流100%從回線回來信號源,特別是在頻率較高的場合,空間各種雜散參數(shù)為信號電流供給了第三條,乃至更多的回來途徑。這種共模電流盡管所占的份額很小,可是因為輻射環(huán)路面積大,輻射是是不能忽視的。
不要試圖經(jīng)過將電路與大地“斷開”(將線路板與機箱之間的地線斷開,或?qū)C箱與大地之間的地線斷開)來減小共模電流,然后減小共模輻射。將電路與大地斷開僅能夠在低頻減小共模電流,高頻時寄生電容構(gòu)成的通路現(xiàn)已阻抗很小。共模電流首要由雜散電容發(fā)生。當然,假如共模輻射的問題首要發(fā)生在低頻,將線路板或機箱與大地斷開會有必定作用。從共模電流發(fā)生的機理可知,減小這種共模電流的有用辦法是減小差?;芈返淖杩梗缓蟠龠M大部分信號電流從信號地線回來。
一般信號線與回線靠得越近,則差模電流回路的阻抗越小。一個典型的比如就是同軸電纜,因為同軸電纜的回流電流均勻分布在外皮上,其等效電流與軸心重合,因而回路面積為零,差模阻抗挨近為零,簡直100%的信號電流從同軸電纜的外皮回來信號源,共模電流簡直為零,所以共模輻射很小。另一方面,因為差模電流回路的面積簡直為零,差模輻射也很小,所以同軸電纜的輻射是很小的。關(guān)于高頻信號,用同軸電纜傳述能夠防止輻射。實際上,這與咱們傳統(tǒng)上用同軸電纜傳輸高頻信號,以減小信號的損耗的意圖具有相同的實質(zhì)。因為信號的損耗小了,自然闡明走漏的成份少了,而這部分走漏就是電纜的輻射。
線路板的地線噪聲導(dǎo)致的共模電流。信號地線就是信號的回流線,因而,地線上的兩點之間必定存在電壓,關(guān)于高頻電路而言,這些就是高頻噪聲電壓,它作為共模電壓驅(qū)動電纜上的共模電流,導(dǎo)致共模輻射。線路板規(guī)劃一章中供給的各種減小地線阻抗的規(guī)劃辦法,能夠用來減小地線上的噪聲,然后減小共模電壓。一種引薦的辦法是在電纜端口設(shè)置“潔凈地”。所謂潔凈地就是這塊地線上沒有能夠發(fā)生噪聲的電路,因而地線上的局部電位簡直相等。假如機箱是金屬機箱,將這塊潔凈地與金屬機箱連接起來。機箱內(nèi)電磁波空間感應(yīng)導(dǎo)致的共模電流。
機箱內(nèi)總是充滿了電磁波的,這些電磁波會在電纜上感應(yīng)出共模電壓,別的,電纜端口的鄰近也會有一些發(fā)生高頻電磁場的電路,這些電路與電纜之間存在著電容性耦合和電感性耦合,在電纜上構(gòu)成共模電壓。電磁感應(yīng)發(fā)生的共模電壓。需求留意的是,機箱內(nèi)的電磁波大多由電路的差模輻射所至,在線路板規(guī)劃一章,咱們討論了脈沖信號差模輻射的頻譜,可知其頻率規(guī)模是很寬的。這導(dǎo)致了共模電壓的頻率往往遠高于咱們所預(yù)期的值。
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