電磁輻射（有時簡稱EMR）的形式為在真空中或物質(zhì)中的自傳播波。電磁輻射有一個電場和磁場分量的振蕩，分別在兩個相互垂直的方向傳播能量。電磁輻射波的頻率或波長分為不同類型，主要包括（按序增加頻率）：無線電波、微波、太赫茲輻射、紅外輻射、可見光、紫外線、X射線和伽瑪射線等。其中，無線電波的波長最長而伽馬射線的波長最短。除X射線和伽瑪射線之外的電磁輻射都具有較弱電離能力，即非電離輻射。

 

電磁輻射所衍生的能量，取決于頻率的高低：頻率愈高，能量愈大。頻率極高的X光和伽瑪射線可產(chǎn)生較大的能量，能夠破壞合成人體組織的分子。事實上，X光和伽瑪射線的能量之巨，足以令原子和分子電離化，故被列為“電離”輻射。這兩種射線雖具醫(yī)學(xué)用途，但照射過量將會損害健康。X光和伽瑪射線所產(chǎn)生的電磁能量，有別于射頻發(fā)射裝置所產(chǎn)生的電磁能量。射頻裝置的電磁能量屬于頻譜中頻率較低的那一端，不會電離物質(zhì)，而會改變分子或原子之旋轉(zhuǎn)，振動或價層電子軌態(tài)，故被列為“非電離”輻射。

 

那么哪里會有電磁輻射呢？其實人體內(nèi)外均布滿由天然和人造輻射源所發(fā)出的電能量和磁能量。

 

 

(1) 雷電

 

(2) 太陽黑子活動

 

(3) 宇宙射線

 

(4) 太陽風(fēng)暴等

 

 

(1) 電腦、電視、音響、微波爐、電冰箱等家用電器；

 

(2) 手機、傳真機、通訊站等通訊設(shè)備；

 

(3) 高壓電線以及電動機、電機設(shè)備等；

 

(4) 飛機、電氣鐵路等；

 

(5) 廣播、電視發(fā)射臺、手機發(fā)射基站、雷達系統(tǒng)等；

 

(6) 電力產(chǎn)業(yè)的機房、衛(wèi)星地面工作站、調(diào)度指揮中心等；

 

(7) 應(yīng)用微波和X射線等的醫(yī)療設(shè)備等；

 

自然界的電磁輻射源，很難人為的影響，但是日常的電子產(chǎn)品，我們可以通過優(yōu)化設(shè)計，預(yù)處理等辦法，將電磁輻射值控制在安全范圍內(nèi)。

 

電子電氣設(shè)備的電磁輻射發(fā)射（RE）是產(chǎn)品“3C認(rèn)證”測試項目的重要內(nèi)容之一。RE測試頻率通常為30MHz~1GHz，在半電波暗室中進行。當(dāng)設(shè)備的電磁輻射發(fā)射量超過相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值后，如何正確判斷超標(biāo)的原因和應(yīng)當(dāng)采取何種應(yīng)對之策是工程師們十分關(guān)注的問題，那么到底要怎樣來判斷超標(biāo)的原因呢？

 

首先，定位—沒有定位過程的優(yōu)化就像無頭蒼蠅一樣到處亂撞，有時候即使問題搞定了，工程師們也不知道哪些優(yōu)化措施是必須的，哪些是多余的（帶來附加成本）；

 

定位有兩種手段：一種是直覺判斷，需要完全依靠工程師積累的EMC經(jīng)驗來判斷，另一種是比較測試，依靠測試儀器和EMC經(jīng)驗的結(jié)合來對問題進行詳細(xì)的定位判斷。以下幾種RE超標(biāo)定位流程小編得之不易，希望能夠輔助設(shè)計者更加準(zhǔn)確的找到RE超標(biāo)的源頭所在。
 

 

 

找到了原因，下一步就是確定應(yīng)對之策。常用的措施：減小高頻信號頻率、減小高頻電流回路面積、減小共阻抗藕合或感應(yīng)藕合、選用低速、低輻射器件、選用屏蔽機箱、屏蔽電纜和I/O濾波器等。

 

 

1、方案結(jié)構(gòu)設(shè)計：主要部件、集成電路的選型主要考慮減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力，盡量選用本身發(fā)射小的芯片；所選器件不工作在非線性區(qū)，以免產(chǎn)生諧波分量成為干擾源；考慮電源電路防外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化等；使數(shù)字信號波形產(chǎn)生過沖，應(yīng)使無用的諧波振蕩幅度最小，使無用的高次諧波成分最少；集總參數(shù)電路增加阻尼、減小Q 值，防止振蕩。

 

2、PCB的設(shè)計：盡量減小所有的高速信號及時鐘信號線構(gòu)成的環(huán)路面積，連接線要盡可能短，并使信號線緊鄰地回路；使用小型化器件和多層線路板，多層印制板可緊縮布線空間；印制板層數(shù)選擇應(yīng)考慮關(guān)鍵信號的屏蔽和隔離要求；印制板分層原理與布置印刷電路、布置排線的原理一樣，即元件面下面為地平面，關(guān)鍵電源平面與其對應(yīng)的地平面相鄰；布線設(shè)計考慮的順序為：電源和地/時鐘線/信號線，布線應(yīng)該短、直、粗、均，不應(yīng)有“之”字形，用圓角代替尖銳走線，盡可能加寬電源和地的布線，電源和地層的分割盡量符合微帶線和帶狀線要求；走線盡可能遠(yuǎn)離騷擾源，布線考慮鐵氧體材料的使用，預(yù)留磁珠和貼片濾波器的位置，以備按需加減。

 

3、電與接地、高速信號線路及內(nèi)部線纜的設(shè)計：芯片間使用低阻抗地連接(地平面）， 不同芯片供電腳間阻抗盡量小，芯片供電腳與地間接高頻旁路電容，供電布線預(yù)留磁珠和貼片濾波器的位置，以備按需加減；布線、I/O 排線的核心原則就是減小電流環(huán)面積，布置排線的原理與印制板分層原理一樣； 關(guān)鍵電源線與其對應(yīng)的地線相鄰，其余的信號層特別是高速信號、時鐘信號線與地線相鄰，盡量避免兩信號線相鄰；為避免接地線長度過長，可采用多點就近接地，接地線高頻阻抗要??；減小電纜的天線效應(yīng)及減小偶極子天線效應(yīng)，跨線、I/O  排線采用屏蔽性能好的線纜；I/O  接口注意高速電路阻抗匹配，減小、消除反射。

 

4、屏蔽設(shè)計：屏蔽好的要求有三： 完整的電連續(xù)體；濾波措施；良好的接地。

 

5、輸入/ 輸出的濾波設(shè)計：傳導(dǎo)騷擾問題處理的方法主要是低通濾波，綜合運用抑制傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射的技術(shù)措施，如屏蔽、去藕和濾波；濾波電路與負(fù)載的阻抗失配越大，濾波器衰減電磁騷擾的效果越好；減共模和差模電容，加減共模和差模線圈，調(diào)整電容和線圈匝數(shù)，共模和差模插入損耗對頻率的曲線都可改變；電源濾波器安裝位置應(yīng)靠近電源線入口處， 如能與接口一體化更好。

 

除了以上設(shè)計優(yōu)化之外，元器件的選擇也很重要，電路的基本元件滿足電磁特性的程度將決定著功能單元和最后的設(shè)備滿足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準(zhǔn)則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)。因為是否能夠?qū)崿F(xiàn)電磁兼容性往往是由遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性來決定的。而在許多情況下，電路裝配又決定著帶外響應(yīng)（例如引線長度）和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規(guī)則是：



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【經(jīng)驗分享】資深工程師教你如何優(yōu)化設(shè)計來減少RE超標(biāo)