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射频设计中的电磁干扰EMI / 电磁兼容EMC

电磁干扰(EMI)甚至可能困扰周到的RF /微波设计,并需要测量,建模和规划控制。

      使用电磁(EM)能量的设计人员经常面临泄漏的威胁,即杂散的EM能量可能进入电路或系统的部分,在这些部分中,它可能弊大于利。当发生这种情况时,EM能量呈现电磁干扰(EMI)的形式。它不仅会破坏它所源自的电路或系统的性能,还能破坏附近电路和系统的性能。幸运的是,有许多方法可以检测和修复EMI问题,设计或修改电子设备以在不接近彼此干扰的情况下操作的过程被称为实现电磁兼容性(EMC)。

 

     EMI很难被发现,因为它有多种形式,例如自然发生的(太阳辐射,闪电),人造,连续,脉冲,窄带,宽带,辐射和传导能量。因为它只能在某些频率下发生,所以EMI也很难测量和建模,并且通常不仅需要考虑电路或系统中的基频,还需要考虑谐波频率和杂散信号内容。

 

      在电路级,印刷电路板(PCB)上的任何长信号迹线都可以兼作天线或EM能量的辐射源,信号互连也可能导致不需要的EM辐射。EMI可具有电(E)场和/或磁(H)场特性,例如,在具有高电压但低电流的电路中,E场的场强远高于H场的场强,并且E场据说占主导地位。在具有低电压和高电流的电路中,反之亦然,并且H场占主导地位。E场强度以V / m测量,而H场强度以A / m测量。EM波阻抗Z w是E场强度与H场强度的比率,以Ω为单位测量。

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   在系统级,跟踪和控制EMI甚至可能更棘手,因为可能存在多个EMI(例如接收器内的本地振荡器),并且它们可能位于可能受辐射发射影响的组件的近距离内(例如作为混频器或模数转换器)。

 

    除了使电子设计正常运行外,EMI还必须符合世界各地不同组织制定的标准,包括美国联邦通信委员会(FCC)和国际电工委员会(IEC)。美国的军用标准甚至更为严格,并在诸如MIL-STD-461D,“控制电磁干扰和辐射和易感性的要求”和MIL-STD-462D“电磁干扰特性的测量”等文件中进行了概述。

 

      用于EMI的电路和系统的分析通常涉及宽带频谱分析仪或EMI测试接收机。两种测试仪器的支持者将讨论每种测量仪器的优点,每种测量仪器都有其优点和缺点。

     实现EMC需要完全控制EM环境,这通常涉及将电路或系统置于消声室中以消除外部RM源。一旦在RM密封环境中,不仅可以检测被测电路的辐射发射,而且还可以引入高级EM源来评估电路或系统对EM的敏感性。一些公司,如放大器研究(AR)和仪器工业,不仅提供放大器,而且提供完整的EMC测试系统。

      在EMI和EMC的建模设计方面,基于各种不同的分析技术,EM模拟器的数量很多。通过软件包的数量排序,包括独立程序以及较大系统级模拟器中的模块,可能令人生畏。

      无论规划多么谨慎,任何设计都容易受到EMI的影响,由于需要控制EMI,一个行业已经围绕屏蔽材料的发展而成长,例如垫圈,导电粘合剂,甚至导电涂料,它们可以添加到电子产品的外壳中以实现EMC。EM屏蔽的工作原理是通过其屏蔽效能(SE)来衡量的。

 

      EM屏蔽基本上是放置在EM发射器和基座之间的任何屏障,并且其设计用于降低发射器的场强。EM发射极场强的损失是势垒的电学和物理特性的函数,例如其渗透性,导电性和厚度; EMI的频率; 以及从EMI源到屏障/屏蔽的距离。屏蔽的总SE是反射,吸收和再反射损耗的总和。

 

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