辐射（RE）发射问题分析与调试 ：寄生天线的影响
文摘
科学
2024-09-03 00:04
广东
电气电子设备工作时之所以产生伴随的电磁辐射，就是因为实际设备中存在许多寄生天线，这些寄生天线既能够辐射电磁波，也能够接收电磁波，天线的这种特性叫做互易性。〝寄生天线〞的含义就是本来没有设计那个天线，而由于结构搭接设计、PCB接地设计、PCB环路设计、返回路径设计的原因就好像是寄生在那的电流环天线、电偶极子天线。机器外部连接的电缆很容易成为天线，将噪声辐射到空间。此时噪声的大小和电缆的长度有关，当电缆的长度等于噪声波长的1/2或1/4时共振情形最大，往往造成辐射骚扰场强测试无法通过。此类问题分两种情形，第一类情形将电缆取下，或靠近机器输出/输入端增加磁坏绕1~2圈则干扰噪声消失。接下来做进一步判断，将外部电缆靠近辐射端口但不接触，若干扰噪声无任何变化，基本可以判断是通过外部信号或者接地经外部电缆向外辐射。则可以尝试改善机器内部接地、外部信号增加滤波来解决。第二类情形将外部电缆靠近辐射端口但不接触，若干扰噪声变化很明显，基本可以判断噪声由机器内部耦合到电缆上，使电缆成本辐射天线。此时若简单的增加磁环或改善机器内部接地是无法解决的，出现这种情况说明机器内部有较强的干扰源，辐射噪声能量很大，一旦有线材靠近它就很容易辐射出去，此时必须找到干扰源并抑制其辐射能量方可解决问题，这一点是许多工程师容易忽略的。很多产品内部有许多模块电路，需要通过连接线连接，当这些连接线靠近辐射噪声源时很容易被耦合形成天线向空间辐射。另外连接线本身传送的信号带有干扰噪声，通过外部连接线形成天线效应向外辐射。 对于300MHz以下宽带噪声，我们可以通过在连接线上增加磁环来观察噪声变化。而对于300MHz以上高频噪声或者300MHz以下尖峰噪声可以通过摆动线材的位置、用手握住线材、拔掉线材观察噪声变化情况。对于显示类产品来说机器内部背光连接线、AC连接线、按键遥控线、喇叭线、内置DVD连接线，有时在不影响机器正常工作的情况下，可以将外部连接线拔掉观察干扰噪声变化。![]()
当机器内外部连接线都拔掉，只剩下PCB电路板时，辐射噪声依然存在。说明可能是电路板上有携带干扰源的较长信号布线，此时可借助频谱分析仪寻找干扰源头，增加整改措施，抑制干扰源发射能量。电路板上工作频谱较高的器件在工作时易产生较强辐射，在TV产品中主芯片内置DDR及外部DDR器件辐射能量较强，当主芯片散热片靠近时，易被耦合变成天线向空间辐射，解决主芯片散热片辐射问题的思路是采用多点接地、浮地以及选择合适的接地点。当机器外壳是金属外壳时，因其接地阻抗过大或者采用浮地方式时，机器金属外壳极易被内部干扰源通过场强耦合，或者机器金属外壳成为天线接收内部干扰噪声向空间辐射。解决此类问题是将金属外壳多点接地，破坏场耦合及天线效应的形成。 结构设计时，经常存在金属结构体互相搭接的情况，金属体由于防氧化、防潮湿原因需要进行喷涂绝缘漆设计。两个喷涂绝缘漆的金属体面通过螺钉锁附搭接时，在高频信号通过搭接面时，由于寄生电感的存在，在搭接面两端产生电位差，形在寄生电偶极子天线。金属体之间良好搭接可以为高频电流提供低阻抗通道，实际上的搭接阻抗较大，使原本设计的高频电流路径改变，即高频电流环路面积变大，从而导致严重的辐射问题。解决金属体结构搭接点造成的辐射问题，最好的办法就是金属体之间进行充分连接，最好是采用焊接，或者铆接的方式，退而求其次是金属体表面保持导电性，通过螺钉连接。![]()
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