4-3-16 设计发射低噪声的电子设备

(1) 缩短线路长度和缩小环形面积

如上所述,无线电波的发射取决于天线的长度和环形面积。这就是为什么当减小线路长度时电子设备会不那么容易发射无线电波。

即使无法缩短线路长度,如果减小导线形成的间隙,环形面积也会变小,随之减少发射。图4-3-24展示了减小40cm导线形成的间隙面积时发射的变化。由此可见随着形状从(a),(b)变化为(c),可以减少更多的发射。此外,大约在750MHz时发射峰值保持相对较高。在这个频率上,往返线路形成传输线,形成了1/2波长谐振电路,因此通过大电流。

(2) 谐振频率上的噪声可能保持不变

另外对于偶极子天线,如果如图4-3-25所示减小折叠导线之间的间隙,就可以减少发射。这是因为即使谐振频率和电流值保持不变,辐射电阻也会降低。类似于环形天线,谐振频率上的噪声可能保持不变。为了消除这种谐振,适合使用下一节讲述的大损耗静噪元件。

Change in emission by reducing the loop area (calculated values)

图4-3-24 缩小环形面积后发射的变化(计算值)

Change in emission by the angle of the lines (calculated values)

图4-3-25 发射随线路角度的变化(计算值)

(3) 用低通滤波器降低噪声

如图4-3-24(c)和图4-3-25(c)所示,由于强谐振而在谐振频率上出现强噪声发射时,使用LC低通滤波器可以偏移谐振频率,从而在另一个频率上形成强噪声。图4-3-26展示了将电感器用作低通滤波器的示例。

图4-3-26(a)与图4-3-25(c)所示的计算结果相同。会在大约750MHz处看到强谐振。

图4-3-26(b)展示了连接50nH线圈作为EMI静噪滤波器抑制这种噪声的情形。尽管第3章进行了详细讲述,但线圈或旁路电容器用作低通滤波器可防止噪声被传输到天线。图4-3-26(b)还展示了噪声在750MHz处因低通滤波器的效果而出现下降。不过也会看到噪声在430MHz处增大。因此需要注意的是,将静噪元件随意地连接到谐振电路可能会改变谐振状态且增加噪声。

(4) 使用大损耗的EMI静噪滤波器

为了避免这种故障,应该选用大损耗的EMI静噪滤波器。图4-3-26(c)展示了增加一个与线圈串联的100Ω电阻器的示例。可以发现谐振已经消失,并且整个频率范围内的噪声发射被降低。铁氧体磁珠是这种方式下同时具有线圈和电阻器特征的其中一个元件。铁氧体磁珠在第3章内详细讲述。

Effect of loss by a noise suppression component (calculated value)

图4-3-26 静噪元件的损耗效果(计算值)

(5) 从屏蔽罩伸出的任何导线均用作单极天线

屏蔽对抑制噪声的空间传导有效。如果可以彻底地封闭整个电子设备,屏蔽就会有效地工作。但许多电子设备会有一根导线穿过屏蔽罩,用作噪声的出入口,因此会削弱屏蔽效果。

对于这种情况的天线模型,穿过屏蔽罩的导线可以被视为用作地面的屏蔽上方的单极天线。图4-3-27(a)展示了这种情形的模型图。在这个模型中,伸出的导线长度越短,发射的噪声越小。在定性地分析实际电子设备的噪声抑制时也能得出这个结论。

(6) 屏蔽罩用作偶极子天线

在此模型中,当导线如图4-3-27(a)所示非常短时,几乎没有噪声发射。但是在实际的噪声抑制中,即使导线只有1cm,也可能会发出不可忽略的强噪声。

这是因为屏蔽本身用作偶极子天线的另一个部件,如图4-3-27(b)所示。这种情况下,发射无线电波的天线主体部件不再是伸出的导线,而是屏蔽罩本身。此时也可以认为因为屏蔽已经损坏,噪声被传导到屏蔽罩。

这种情形下的天线功能会因屏蔽罩的尺寸和形状而发生变化。谐振频率可被认为是以偶极子天线(包括屏蔽的尺寸)的谐振频率为基础。图4-3-7(c)展示了将此建模为偶极子天线时的计算结果。尽管峰值频率与图4-3-27(b)相同,但发现发射更强。

(7) 即使伸出的导线很短也要插入滤波器

如果包含噪声的导线从屏蔽中伸出,即使伸出的导线很短也要特别小心。建议在导线穿过屏蔽的位置处采用EMI静噪滤波器。

Examples of shielding case that works as an antenna (calculated values)

图4-3-27 用作天线的屏蔽罩示例(计算值)


4-3. 噪声天线 - 重点

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