【導讀】許多電磁噪聲干擾實(shí)際上是以無(wú)線(xiàn)電波通過(guò)空間傳導的。本文講述噪聲的空間傳導及其應對措施。本文將首先討論電路之間的干擾(短距離問(wèn)題),隨后講述天線(xiàn)理論(遠距離問(wèn)題)以及如何屏蔽以防止這種問(wèn)題。為了簡(jiǎn)化闡釋?zhuān)行┈F象可能通過(guò)我們獨特詮釋方法進(jìn)行極其簡(jiǎn)略的說(shuō)明。
噪聲的空間傳導可以分為兩種問(wèn)題: 一種問(wèn)題出現在較近距離內(當同一臺電子設備內的電路彼此干擾時(shí)),另一種問(wèn)題出現在較遠距離內(當噪聲發(fā)射為無(wú)線(xiàn)電波且干擾到旁邊的電子設備時(shí))。這兩種問(wèn)題因距離而在降低干擾程度方面有所不同,后者的影響波及范圍更遠。雖然后一個(gè)問(wèn)題根據噪聲規則對不需要的發(fā)射有限制規定,但前一個(gè)問(wèn)題對設計電子設備 也很重要。

圖1 主要闡釋的內容
空間噪聲傳導及其應對措施
如前文所述,噪聲傳導通過(guò)導體和空間傳導而產(chǎn)生。盡管到現在為止講述地主要是導體傳導,但本文將講述空間傳導以及屏蔽這種傳導的靜噪對策。
空間噪聲傳導模型和屏蔽
空間噪聲傳導
如圖2所示,空間噪聲傳導的主要機制如下:
(i)靜電感應。
(ii)電磁感應。
(iii)無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射和接收。
圖2展示了噪聲是如何在電子設備內通過(guò)空間傳導,最終從電纜發(fā)射出的示例??臻g傳導的這三個(gè)機制也適用于電子設備外的噪聲傳導以及噪聲接收。

圖2 空間噪聲傳導的模型
[page]屏蔽
若要在空中屏蔽空間噪聲傳導,對目標對象應該如圖3所示進(jìn)行屏蔽。屏蔽意味著(zhù)用金屬等良導體(或磁體)覆蓋目標對象,屏蔽即可以應用于噪聲源側,又可用于接收器側。盡管目標電路在圖3中被單獨屏蔽,但也可以覆蓋整個(gè)電子設備或整個(gè)房間(稱(chēng)為屏蔽室)。
盡管屏蔽方法會(huì )因噪聲感應模型而稍有不同,但其具體實(shí)施方案幾乎一樣。只要條件不是極端惡劣,即使很薄的金屬箔也可以在幾MHz的頻率范圍內取得足夠好的效果。許多情況下均需要接地連接,且效果會(huì )因接地的優(yōu)良程度而有很大差異。

圖3 屏蔽
靜電感應
(1) 電場(chǎng)傳輸噪聲
通常,帶電的物體周?chē)鷷?huì )形成一個(gè)電場(chǎng)。如圖4所示這個(gè)電場(chǎng)會(huì )影響周?chē)娐返默F象稱(chēng)為靜電感應。代表這個(gè)現象的電路圖如圖4所示,其中在噪聲源和受害方之間形成了浮動(dòng)的靜電容量CS,從而形成了電流路徑。
當噪聲源電壓Vn變大且浮動(dòng)靜電容量CS變大時(shí),靜電感應引起的噪聲電壓V2升高。當噪聲源和受害方之間的距離縮短且噪聲源和受害方的尺寸變大時(shí),浮動(dòng)靜電容量CS升高。

圖4 靜電感應
(2) 高阻抗電路易受噪聲影響
通常浮動(dòng)靜電容量CS非常小,大約只有幾pF或更小。例如,假定間隙為10mm,并聯(lián)長(cháng)度為100mm,線(xiàn)路直徑為1mm的細線(xiàn)時(shí)(同時(shí)忽視基板的介電常數),如圖4(a)所示的線(xiàn)路間的浮動(dòng)靜電容量大約為1pF。
因此,相對整個(gè)電路來(lái)說(shuō),圖4(b)中阻抗CS比率較大。如果作為噪聲受害方的電路阻抗Z2小于這個(gè)比率,則感應電壓V2可通過(guò)分壓來(lái)降低。一般而言,這就是為什么高阻抗電路更容易接收噪聲的原因之一(低阻抗電路不太容易接收)。
通常,靜電感應指的是電場(chǎng)引起的常規噪聲感應。為了簡(jiǎn)化電路模型,我們只將重點(diǎn)放在如圖4所示的線(xiàn)路間浮動(dòng)靜電容量。
(3) 如何降低靜電感應
為了降低靜電感應,通常會(huì )采用以下措施:
(i)增加距離(降低浮動(dòng)靜電容量)。
(ii)減小線(xiàn)路等的尺寸。
縮短并聯(lián)線(xiàn)路部分的長(cháng)度(降低浮動(dòng)靜電容量)。
(iii)提供靜電屏蔽(用金屬板蓋住噪聲源或受害方,然后連接到地線(xiàn))。
(iv)降低噪聲源的電壓(使用EMI靜噪濾波器)。
(v)降低接收器的阻抗或靈敏度(使用EMI靜噪濾波器)。[page]
靜電屏蔽
圖5提供了靜電屏蔽的示例。接地的金屬板放在噪聲源和受害方之間,以便阻擋電場(chǎng)的效果。

圖5 靜電屏蔽
如圖5(b)所示,將噪聲旁路到地,降低了對噪聲受害方的影響。因此必須要有接地(連接到地線(xiàn))。如果屏蔽高頻噪聲,則沒(méi)有必要接至大地。連接到外殼或電路的地線(xiàn)就足夠了。但接地阻抗應盡量小,以便讓噪聲電流流動(dòng)順暢。
一般而言,靜電屏蔽是指對靜電電場(chǎng)的屏蔽。如果如圖5所示阻擋線(xiàn)路附近的高頻噪聲,就涉及到了電磁屏蔽的效果(稍后講述)。
屏蔽可同時(shí)應用于噪聲源側和受害方側。如果屏蔽受害方側,則連接到受影響電路的地線(xiàn)。