電磁兼容EMC設(shè)計(jì)指南
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1.線路設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
線路設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品電磁兼容性的重要內(nèi)容。但設(shè)計(jì)師往往只考慮產(chǎn)品的性能，而沒有將功能和電磁兼容性綜合考慮，使產(chǎn)品在完成其功能的同時(shí)產(chǎn)生大量的功能性干擾及其它干擾。
1）波形選擇
在邏輯電路設(shè)計(jì)中，選擇方波時(shí)不能只考慮波形的上升和下降時(shí)間要短，而忽視波形的上升和下降時(shí)間越短，其傅立葉的頻譜范圍越寬這一規(guī)律。要求在滿足功能的前提下，邏輯元件電壓、電流波形的陡峭前沿及后沿都應(yīng)受到控制。即全面考慮的前提下，適當(dāng)加長波形的上升和下降時(shí)間。
2）線路參數(shù)選擇
線路參數(shù)選擇不當(dāng)，有可能使線路本身成為干擾源。如某產(chǎn)品在頻率170MHz這一點(diǎn)超過極限值20dB，查其原因，是電路中負(fù)反饋不夠，當(dāng)線路中有信號(hào)激勵(lì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩。通過調(diào)整反饋電阻，使這個(gè)問題得以解決。
3）工作區(qū)域選擇
當(dāng)線路工作在非線性區(qū)域時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波分量，成為干擾源。因此應(yīng)盡量使線路工作在線性區(qū)域。
4）邏輯電路選擇
選擇邏輯電路時(shí)，盡量避免使用TTL邏輯電路，而選用ECL高速邏輯電路和CMOS邏輯電路，因?yàn)門TL邏輯電路產(chǎn)生的干擾比ECL和CMOS邏輯電路要高20dB。
5）大功率、高損耗的元器件
大功率、高損耗的元器件本身可能成為很強(qiáng)的輻射源。因此不能忽視元器件的選用。⑴盡可能使用小功率、低損耗的元器件，以減小元器件本身產(chǎn)生的干擾；⑵元器件引線應(yīng)盡可能短。⑶工作在開關(guān)上的大功率器件，會(huì)產(chǎn)生許多尖峰電流，因此必須加緩沖網(wǎng)絡(luò)來抑制大功率器件產(chǎn)生的干擾。
另外，大功率、高損耗的元器件由于工作電流大，要注意連接大功率元器件的印制板走線，要盡量減小這些走線所形成的環(huán)面積，因?yàn)檩椛涓蓴_的大小與環(huán)面積成正比，減小了環(huán)面積就等于減小了這部分的輻射。
2.印制板設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
在進(jìn)行印制板線路設(shè)計(jì)時(shí)，如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)師只注重提高密度、減少占用空間、制作簡(jiǎn)單、布置均勻，而忽視線路布局和電磁兼容的影響，就會(huì)使大量信號(hào)輻射到空間形成干擾。印制電路板的電特性設(shè)計(jì)是否得當(dāng)，直接影響到板極控制輻射干擾，如果印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，將使載有小功率、高精度的快速邏輯電路、或連接到高阻抗終端的一些導(dǎo)線受到寄生阻抗或介質(zhì)吸收的影響，使印制板電路發(fā)生問題。
2.1印制板EMC設(shè)計(jì)的目的
1）PCB電路的發(fā)射；
2）PCB電路對(duì)外部干擾的敏感度；
3）PCB電路與設(shè)備中其它電路間的耦合；
4）PCB上電路間的耦合。
2.2印制板設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)
1）從減小輻射干擾的角度出發(fā)，應(yīng)盡量選用多層板。內(nèi)層分別做電源層、接地層，電源層與地線要盡量靠近，時(shí)鐘線、信號(hào)線和地線位置盡量靠近，以獲得最小接地線路阻抗，抑制公共阻抗噪聲。對(duì)信號(hào)形成均勻的接地面，加大信號(hào)線和接地面間的分布電容，抑制其向空間輻射的能力。
2）電源線、地線、印制板走線對(duì)高頻信號(hào)應(yīng)保持低阻抗，在頻率很高的情況下，電源線、地線或印制板走線都會(huì)成為接收與發(fā)射干擾的小天線，降低這種干擾的方法除了加濾波電容的方法外，更值得重視的是減少電源線、地線、印制板走線本身的高頻阻抗。因此，各種印制板走線要短而粗、線條要均勻。
3）為減少信號(hào)線與回線之間形成環(huán)路面積。電源線、地線、印制板導(dǎo)線的排列要恰當(dāng)，盡量作到短而直。（由于輻射與IAF乘積成正比，其中I-環(huán)繞回路的電流；A-回路面積；F-輻射頻率，因此減小輻射就取決于IAF中的面積。）
4） 當(dāng)線路板上有不同功能電路時(shí)，不同類型電路（數(shù)字、模擬、電源）應(yīng)分離，其接地也應(yīng)分離。
5） 對(duì)于多層線路板，不同區(qū)域的地線面在邊遠(yuǎn)處要滿足20H法則（即地線面的邊沿要比電源層或信號(hào)線層的邊沿外延出20H，H是地線面與信號(hào)線層之間的高度）。
6） 2-W原則：當(dāng)兩條印制線間距比較小時(shí),兩線之間會(huì)發(fā)生電磁串?dāng)_,串?dāng)_會(huì)使有關(guān)電路功能失常。為避免發(fā)生這種騷擾,應(yīng)保持任何線條間距不小于二倍的印制線條寬度,即不小于2W,W為印制線路的寬度。
7）不能有信號(hào)線穿過地線面上的裂縫。
8）I/O接口上使用獨(dú)立的地線，為濾波和屏蔽層提供干凈地。
9）I/O接口上的濾波器盡量靠近電纜進(jìn)出口。
10）雙層線路板設(shè)置用地線網(wǎng)格。
11）多層線路板將關(guān)鍵線路布在與地線面相鄰的走線層。
12）高速時(shí)鐘線盡量短，不要換層，拐角不要90度，盡量遠(yuǎn)離I/O端口。
13）芯片上安裝的散熱片要多點(diǎn)接到信號(hào)地上。
14）線路板上的局部屏蔽必須選擇走線最少的界面，并對(duì)所有穿過屏蔽盒的走線濾波。
15）電源解耦電容與芯片電源引腳和地線引腳之間的引線盡量短。
16）電源解耦電容的容量盡量小。
17）地線面上不能有長縫。
18）I/O接口的驅(qū)動(dòng)電路要靠近。
3.設(shè)備內(nèi)部走線
1）機(jī)箱中各種裸露走線要盡可能短。
2）傳輸不同電平信號(hào)的導(dǎo)線應(yīng)分組捆扎，數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)應(yīng)分組捆扎，并保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以減少導(dǎo)線間的相互干擾。
3）對(duì)用來傳遞信號(hào)的扁平帶狀線，應(yīng)采用地——信號(hào)——地——信號(hào)——地的排列方式，這樣不僅可以有效抑制干擾，也可明顯提高抗干擾能力。
4）將進(jìn)線與回線絞合在一起，形成雙絞線，這樣，兩線之間存在的干擾電流幾乎大小相等，方向相反，其干擾場(chǎng)在空間可以相互抵消，因而減少了干擾。
5）對(duì)能確定的輻射干擾較大的導(dǎo)線加以屏蔽。
6）有時(shí)交流電源線插座在后面板，而電源開關(guān)在前面板，電源走線很長，如沒有屏蔽或采用雙絞線，會(huì)導(dǎo)致機(jī)內(nèi)走線接收工作信號(hào)，并通過電源線傳導(dǎo)出來，所以應(yīng)盡量減小電源線、直流線長度，最好加上磁環(huán)。
7）盡量不將性質(zhì)不同的信號(hào)線安排在一個(gè)連接器或電纜中。
8）對(duì)于設(shè)備外部的電纜，確保屏蔽層與屏蔽機(jī)箱之間的地阻抗搭接。
4.接地技術(shù)
4.1安全地
設(shè)備接地的一個(gè)主要目的是為了安全。對(duì)于圖中的機(jī)箱，若機(jī)箱沒有接地，當(dāng)電源線與機(jī)箱之間的絕緣良好（阻抗很大）時(shí)，盡管機(jī)箱上的感應(yīng)電壓可能很高，人觸及機(jī)箱時(shí)也不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，因?yàn)榱鬟^人體的電流很小。但是如果電源線與機(jī)箱之間的絕緣層損壞，使絕緣電阻降低，當(dāng)人觸及機(jī)箱時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致較大的電流流過人體，造成人身傷害。最壞的情況是電源線與機(jī)箱之間短路，這時(shí)全部電流流過人體。
若機(jī)箱接地，當(dāng)電源線與機(jī)箱短路時(shí)，會(huì)燒斷保險(xiǎn)或?qū)е侣╇姳Ｗo(hù)動(dòng)作。
當(dāng)機(jī)箱上正確安裝了電源濾波器時(shí)（濾波器的接地端與機(jī)箱連在一起），如果機(jī)箱不接地，則機(jī)箱上的電壓為110V，若機(jī)箱內(nèi)的電路地與機(jī)箱相連接，則電路的電位也是110V。這時(shí)，若這個(gè)機(jī)箱中的電路與其它接地的設(shè)備相連接（電位為0V），則需要注意兩者之間的參考電位的問題，輕則造成信號(hào)傳輸質(zhì)量下降，重則造成電路的器件損壞（如將另一電路接口上的共模濾波電容燒毀）。
接地還能為雷擊電流提供一條泄放路徑，當(dāng)設(shè)施或設(shè)備中裝有浪涌抑制器時(shí)，接地是必要的，否則無法泄放浪涌能量。這時(shí)，不僅要接地，而且還要“接好地”，也就是，接地的阻抗還必須很低。
對(duì)于許多靜電敏感的場(chǎng)合，接地還是泄放電荷的主要手段。
4.2信號(hào)地
電氣設(shè)備從安全的角度考慮，接地是十分必要的。從電路工作的角度看，接地也是必要的。
傳統(tǒng)定義：對(duì)從事電路設(shè)計(jì)的人員來說，電路接地是必然的。定義也在教科書中不知陳述多少遍：地線就是電路中的等電位參考點(diǎn)，它為系統(tǒng)中的所有電路提供一個(gè)電位基準(zhǔn)。
事與愿違：上面關(guān)于地線的定義，更確切的說，是我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)的假設(shè)或愿望。實(shí)際的地線上各點(diǎn)的電位是不相同的。這樣，我們?cè)O(shè)計(jì)電路的假設(shè)（前提）就被破壞了，電路也就不能正常工作了。這就是地線造成的電磁干擾現(xiàn)象。
新定義：如上所述，傳統(tǒng)定義僅給出了地線應(yīng)該具有的等電位狀態(tài)，并沒有反映真實(shí)地線的情況。因此用這個(gè)定義無法分析實(shí)際的電磁兼容問題。新的定義將地線定義為信號(hào)流回源的低阻抗路徑。這個(gè)定義突出了電流的流動(dòng)。當(dāng)電流流過有限阻抗時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致電壓降低，因此這個(gè)定義反映了實(shí)際地線上的電位情況。
4.3導(dǎo)線的阻抗
如上所述，地線的干擾來自于地線的阻抗，電流流過地線阻抗而產(chǎn)生了地線電壓。地線的阻抗由兩部分構(gòu)成，電阻部分和感抗部分。從表中可以看出，當(dāng)頻率升高時(shí)，導(dǎo)體的阻抗增加很大，這是因?yàn)轭l率高時(shí)，感抗增加的緣故（交流電阻也增加）。
導(dǎo)線的阻抗是很容易被忽視的問題，一般來說我們習(xí)慣地將金屬導(dǎo)線視為零阻抗，而在出現(xiàn)問題時(shí)往往沒考慮到是因?yàn)殡S著頻率的升高，導(dǎo)線的阻抗增加很大。
4.4地線問題1 ——地環(huán)路
地環(huán)路干擾是一種常見的干擾現(xiàn)象,常常發(fā)生在通過較長電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間。其產(chǎn)生的內(nèi)在原因是地環(huán)路電流的存在。由于地環(huán)路干擾是由地環(huán)路電流導(dǎo)致的，因此
在實(shí)踐中會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)設(shè)備的安全接地線斷開時(shí)，干擾現(xiàn)象消失，這是因?yàn)榈鼐€斷開時(shí)，切斷了地環(huán)路。這種現(xiàn)象往往發(fā)生在干擾頻率較低的場(chǎng)合，當(dāng)干擾頻率高時(shí)，與地線是否斷開關(guān)系不大。
●地環(huán)路干擾形成的原因1：兩個(gè)設(shè)備的地電位不同，形成地電壓，在這個(gè)地電壓的驅(qū)動(dòng)下，電路1-互連電纜-電路2-地之間形成的環(huán)路之間有電流流動(dòng)。由于電路的不平衡性，每根導(dǎo)線上的電流不同，因此會(huì)產(chǎn)生差模電壓，對(duì)電路造成干擾。地線上的電壓是由于其他功率較大的設(shè)備共用這段地線，而在地線中引起了較強(qiáng)的電流。并且與地線有較大的阻抗有關(guān)。
●地環(huán)路干擾形成的原因2：由于互連設(shè)備處在較強(qiáng)的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)在電路1-互連電纜-電路2-地之間形成的環(huán)路中感應(yīng)出環(huán)路電流，與原因1的過程一樣導(dǎo)致干擾。
解決地環(huán)路干擾的方法：解決地環(huán)路干擾的基本思路有兩個(gè)：一個(gè)是減小地線的阻抗，從而減小干擾電壓。另一個(gè)是增加地環(huán)路的阻抗，從而減小地環(huán)路電流。當(dāng)阻抗無限大時(shí)，實(shí)際是將地環(huán)路切斷，即消除了地環(huán)路。例如將一端的設(shè)備浮地或?qū)⒕€路板與機(jī)箱斷開等是直接的方法。但出于靜電防護(hù)或安全的考慮，這種直接的方法在實(shí)踐中往往是不允許的，更實(shí)用的隔離變壓器、光耦合、共模扼流圈、平衡電路等方法。
4.5地線問題2 ——公共阻抗耦合
當(dāng)兩個(gè)電路的地電流流過一個(gè)公共阻抗時(shí)，就發(fā)生了公共阻抗耦合。我們?cè)诜糯笃髦?，?jí)與級(jí)之間的一種耦合方式是“阻容”耦合方式，這就是一種利用公共阻抗進(jìn)行信號(hào)耦合的應(yīng)用。在這里上一級(jí)的輸出與下一級(jí)的輸入共用一個(gè)阻抗。
由于地線就是信號(hào)的回流線，因此當(dāng)兩個(gè)電路共用一段地線時(shí)，彼此也會(huì)相互影響。一個(gè)電路的地電位會(huì)受到另一個(gè)電路工作狀態(tài)的影響，即一個(gè)電路的地電位受另一個(gè)電路的地電流的調(diào)制，另一個(gè)電路的信號(hào)就耦合進(jìn)了前一個(gè)電路。
對(duì)于兩個(gè)共用電源的電路也存在這個(gè)問題。解決的方法是對(duì)每個(gè)電路分別供電，或加解耦電路。
放大器級(jí)間公共地線耦合問題：圖中的放大器前后級(jí)之間由于共用了一段地線，結(jié)果，后級(jí)放大器的信號(hào)耦合進(jìn)了前級(jí)的輸入端，如果滿足一定的相位關(guān)系，就形成了正反饋，造成放大器自激。
解決方法：可以有兩個(gè)方法，一個(gè)是改變電源的位置，使它靠近后級(jí)放大器（功率較大），這樣，后級(jí)較大的地線電流就不會(huì)經(jīng)過前級(jí)的地線了（將這個(gè)結(jié)構(gòu)與后面的串聯(lián)單點(diǎn)接地結(jié)構(gòu)對(duì)比一下，加深理解）。另一個(gè)方法是后級(jí)放大器單獨(dú)通過一根地線連接到電源，這實(shí)際是改成了并聯(lián)單點(diǎn)接地結(jié)構(gòu)。
說明：有一個(gè)概念要清楚，這就是放大器（或類似電路）的電源電流（經(jīng)過地線）是放大器輸出功率的源泉，放大器的實(shí)質(zhì)是用小信號(hào)來對(duì)直流電源調(diào)制，得到功率較大的信號(hào)。因此，共用直流電源的路徑上的公共阻抗都會(huì)造成耦合干擾。
4.6接地方式
信號(hào)地通常分為單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地和混合接地等種類。
單點(diǎn)接地：所有電路的地線接到公共地線的同一點(diǎn)，進(jìn)一步可分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。
多點(diǎn)接地：所有電路的地線接到公共地線的不同點(diǎn)，一般電路就近接地。
混合接地：在地線系統(tǒng)內(nèi)使用電感、電容連接，利用電感、電容器件在不同頻率下有不同的阻抗的特性，使地線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的接地結(jié)構(gòu)。
交流電源電纜中的地線一般僅可用作安全地，不能用作信號(hào)地，兩個(gè)電源接地點(diǎn)之間的電壓通常有數(shù)百mV，小信號(hào)電路在這種條件下根本無法工作。
4.6.1單點(diǎn)接地
單點(diǎn)接地有兩種形式，一種是串聯(lián)單點(diǎn)接地，另一種是并聯(lián)單點(diǎn)接地。串聯(lián)單點(diǎn)接地中，許多電路之間有公共阻抗，因此相互之間由公共阻抗耦合產(chǎn)生的干擾十分嚴(yán)重。
串聯(lián)單點(diǎn)接地的干擾：
A點(diǎn)的電位是：VA=(I1+I2+I3)R1
B點(diǎn)的電位是：VB=(I1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2
C點(diǎn)的電位是：VC=(I1+I2+I3)R1+(I2+I3)R2+I3R3
從公式中可以看出，A、B、C各點(diǎn)的電位是受電路工作電流影響的，隨各電路的地線電流而變化。尤其是C點(diǎn)的電位，十分不穩(wěn)定。
這種接地方式雖然有很大的問題，卻是實(shí)際中最常見的，因?yàn)樗趾?jiǎn)單。但在大功率和小功率電路混合的系統(tǒng)中，切忌使用，因?yàn)榇蠊β孰娐分械牡鼐€電流會(huì)影響小功率電路的正常工作。另外，最敏感的電路要放在Ａ點(diǎn)，這點(diǎn)電位是最穩(wěn)定的。從前面討論的放大器情況知道，功率輸出級(jí)要放在Ａ點(diǎn)，前置放大器放在Ｂ、Ｃ點(diǎn)。
解決這個(gè)問題的方法是并聯(lián)單點(diǎn)接地。但是并聯(lián)單點(diǎn)接地需要較多的導(dǎo)線，實(shí)踐中可以采用串聯(lián)、并聯(lián)混合接地。
串聯(lián)單點(diǎn)接地結(jié)構(gòu)由于簡(jiǎn)單而受到設(shè)計(jì)人員的青睞，但它所帶來的公共阻抗耦合干擾問題又經(jīng)常讓人頭疼。并聯(lián)單點(diǎn)接地結(jié)構(gòu)能夠徹底消除電路之間的影響，但是接地復(fù)雜，并且導(dǎo)線過長會(huì)引起接地阻抗較大。
●一個(gè)折衷的方法：將電路按照特性分組，相互之間不易發(fā)生干擾的電路放在同一組，相互之間容易發(fā)生干擾的電路放在不同的組。每個(gè)組內(nèi)采用串聯(lián)單點(diǎn)接地，獲得最簡(jiǎn)單的地線結(jié)構(gòu)，不同組的接地采用并聯(lián)單點(diǎn)接地，避免相互之間干擾。
這個(gè)方法的關(guān)鍵：絕不要使功率相差很大的電路或電平相差很大的電路共用一段地線。
4.6.2多點(diǎn)接地
為了減小地線電感，在高頻電路和數(shù)字電路中經(jīng)常使用多點(diǎn)接地。在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，每個(gè)電路就近接到低阻抗的地線面上，如機(jī)箱。電路的接地線要盡量短，以減小電感。在頻率很高的系統(tǒng)中，通常接地線要控制在幾毫米的范圍內(nèi)。
如前所述，多點(diǎn)接地時(shí)容易產(chǎn)生地環(huán)路問題。在低頻的場(chǎng)合，通過單點(diǎn)接地可以解決這個(gè)問題。但在高頻時(shí)，只能通過減小地線阻抗（減小地環(huán)路）來解決。由于趨膚效應(yīng)，電流僅在導(dǎo)體表面流動(dòng)，因此增加導(dǎo)體的厚度并不能減小導(dǎo)體的電阻。在導(dǎo)體表面鍍銀能夠降低導(dǎo)體的電阻。
通常1MHz以下時(shí)，可以用單點(diǎn)接地；10MHz以上時(shí)，可以用多點(diǎn)接地，在1MHz和10MHz之間時(shí)，如果最長的接地線不超過波長的1/20，可以用單點(diǎn)接地，否則用多點(diǎn)接地。
4.6.3混合接地
混合接地系統(tǒng)在不同的頻率呈現(xiàn)不同的接地結(jié)構(gòu)。
如圖：上圖低頻時(shí)單點(diǎn)接地，高頻時(shí)多點(diǎn)接地系統(tǒng)。這種接地系統(tǒng)用在要抗高頻干擾的傳輸?shù)皖l信號(hào)的屏蔽電纜上，由于傳輸?shù)皖l信號(hào)，需要單點(diǎn)接地，而在高頻時(shí)，電纜是多點(diǎn)接地。下圖所示的接地系統(tǒng)是低頻時(shí)多點(diǎn)接地，而高頻時(shí)單點(diǎn)接地。這種接地系統(tǒng)主要用在出于安全考慮，多個(gè)機(jī)箱需要接到安全地上，并希望電路單點(diǎn)接地的場(chǎng)合。
4.7屏蔽電纜的接地
屏蔽電纜的應(yīng)用是十分廣泛的。但是真正取得滿意效果的卻很少。特別是關(guān)于電纜屏蔽層的接地問題，似乎是一個(gè)十分混亂的問題。
靜電場(chǎng)的場(chǎng)合：當(dāng)沒有屏蔽電纜時(shí)，外界電場(chǎng)在信號(hào)導(dǎo)體直接感應(yīng)出噪聲電壓，使電路受到影響。為此，須對(duì)電纜屏蔽。但是，如果電纜屏蔽層沒有接地，外界電場(chǎng)在屏蔽層上感應(yīng)出電壓，這個(gè)電壓再次感應(yīng)到信號(hào)導(dǎo)體上，同樣產(chǎn)生干擾。如果將屏蔽層接地，則屏蔽層上的電壓為“０”，不會(huì)對(duì)信號(hào)導(dǎo)體產(chǎn)生干擾。
磁場(chǎng)的場(chǎng)合：當(dāng)沒有屏蔽電纜時(shí)，外界磁場(chǎng)在信號(hào)與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成干擾。增加屏蔽層后，如果屏蔽層不接地或者單端接地，磁場(chǎng)干擾的情況沒有改變，也就是說屏蔽層沒有效果。當(dāng)將屏蔽層兩端接地時(shí)，外界磁場(chǎng)在原來信號(hào)與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時(shí)，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流ＩＳ，ＩＳ也會(huì)在導(dǎo)體中感應(yīng)出電流，但是這個(gè)電流與磁場(chǎng)在信號(hào)導(dǎo)體中感應(yīng)的噪聲電流方向是相反的。
結(jié)果：抵消了磁場(chǎng)在信號(hào)導(dǎo)體上產(chǎn)生的噪聲電流，起到屏蔽作用，
高頻電磁場(chǎng)的場(chǎng)合：對(duì)于高頻電磁場(chǎng)，屏蔽電纜與屏蔽機(jī)箱要３６０°搭接。電纜屏蔽層與屏蔽機(jī)箱構(gòu)成一個(gè)完全屏蔽體，將電路整個(gè)屏蔽起來。
4.8實(shí)際屏蔽電纜的接地分析
在實(shí)際工作中，我們往往是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)是以靜電場(chǎng)為主還是以磁場(chǎng)、高頻電磁場(chǎng)為主的場(chǎng)合不是很清楚。通常各種成分都有。又由于條件所限，經(jīng)常見到的情況是沒有使用能將屏蔽層３６０°搭接的屏蔽連接器，只能將屏蔽層扭成小辮接到連接器或機(jī)箱上，還有屏蔽層質(zhì)量原因、接地阻抗較大等原因。一般來說，出現(xiàn)接地問題最多的是高頻電磁場(chǎng)為主的場(chǎng)合。
面對(duì)各種非理想狀態(tài)，許多工程技術(shù)人員摸索出許多接地方式。但是換一個(gè)環(huán)境或換一種設(shè)備，原先的接地方式又產(chǎn)生問題。這就是電纜屏蔽層的接地問題思想混亂的原因。
●電纜屏蔽層引入的噪聲電壓：
當(dāng)屏蔽層的兩端地電位不同或外界有磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)在屏蔽層上產(chǎn)生電流ＩＳ，這時(shí)，信號(hào)回路的電壓方程為：
ＶＩＮ＝ＶＯＵＴ－ｊωＭＩＳ＋ｊωＬＳＩＳ＋ＲＳＩＳ
由于：Ｍ＝ＬＳ，（假設(shè)屏蔽層上的電流均勻分布，則從自電感的定義：Ｌ＝φ/Ｉ，和互電感的定義：M=φ/Ｉ，容易證明），則回路電壓方程為：
ＶＩＮ＝ＶＯＵＴ＋ＲＳＩＳ
從式中可以看出，在電路的輸入端引入了噪聲電壓ＲＳＩＳ。
為了避免這種噪聲：
●電纜的屏蔽層不要作為信號(hào)的回流線（信號(hào)地線）；
●電纜的屏蔽層要單點(diǎn)接地。
說明：
ＩＳ的主要來源之一是工頻電壓，不同的接地點(diǎn)之間往往有較大的電位差，會(huì)產(chǎn)生較大的電流，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致電纜屏蔽層過熱，造成電纜損壞。這是在進(jìn)行工程施工中需要注意的問題。解決的方法是鋪設(shè)一塊電阻很低的金屬板（可以用纏帶、箔帶）作為公共地線，減小電位差。
●電纜屏蔽層接地的位置：
1）源浮地、輸入電路接地的場(chǎng)合：電纜屏蔽層接到放大器的公共輸入端，即使公共端沒有在接地點(diǎn)，也沒有關(guān)系。
2）源接地、輸入電路浮地的場(chǎng)合：電纜屏蔽層接到源的公共輸出端，即使公共端沒有在接地點(diǎn)，也沒有關(guān)系。
3）源和輸入電路都接地的場(chǎng)合：電纜屏蔽層兩端接地。這時(shí)，屏蔽層的效果大打折扣。對(duì)于同軸電纜，會(huì)發(fā)生前面所述的地環(huán)路電流在屏蔽層上產(chǎn)生電壓降低，在電路輸入端產(chǎn)生噪聲電壓的情況。對(duì)于雙絞線，屏蔽層上的地環(huán)路電流會(huì)通過屏蔽層與雙絞線之間的互感在雙絞線上感應(yīng)出噪聲電流，由于雙絞線的不平衡性，在放大器的輸入端產(chǎn)生噪聲電壓。
●說明：當(dāng)源和輸入電路都接地時(shí)，會(huì)在信號(hào)線與地構(gòu)成的回路中產(chǎn)生地環(huán)路電流，產(chǎn)生前面所述的地環(huán)路干擾問題。將屏蔽層兩端接地后，屏蔽層可以分流一部分地環(huán)路電流，使信號(hào)線上的地環(huán)路電流減小。
●單點(diǎn)接地僅在低頻時(shí)有效：這里給出的屏蔽電纜單點(diǎn)接地結(jié)構(gòu)實(shí)際上只在頻率較低時(shí)成立，當(dāng)頻率較高時(shí)，由于寄生電容的存在，已經(jīng)不再是單點(diǎn)接地。另外，當(dāng)頻率較高時(shí)，單點(diǎn)接地已經(jīng)不能保證屏蔽層上的各點(diǎn)電位為零了，失去了接地的作用。這時(shí)，需要多點(diǎn)接地，接地間隔小于λ/20。
●解決多點(diǎn)接地與地環(huán)路的矛盾：要對(duì)高頻干擾有屏蔽作用，需要電纜多點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地時(shí)又會(huì)有地環(huán)路問題，解決這個(gè)問題常用的方法是屏蔽層僅在一點(diǎn)直接接地，其它點(diǎn)通過電容接地。這樣，對(duì)于高頻信號(hào)，是一個(gè)多點(diǎn)接地系統(tǒng)，而對(duì)于低頻信號(hào)是單點(diǎn)接地系統(tǒng)。這就是前面介紹的混合接地。
5.屏蔽技術(shù)
5.1基本概念
１）遠(yuǎn)場(chǎng)與近場(chǎng)
近場(chǎng)區(qū)：到輻射源的距離小于λ/２π米的區(qū)域。
遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)：到輻射源的距離大于λ/２π米的區(qū)域。
２）波阻抗ＺＷ＝Ｅ/Ｈ
近場(chǎng)波阻抗：分為電場(chǎng)波阻抗和磁場(chǎng)波阻抗。
遠(yuǎn)場(chǎng)波阻抗：真空中為３７７Ω
5.2電磁場(chǎng)近場(chǎng)概念與場(chǎng)域劃分
靜態(tài)場(chǎng)中是沒有近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)之分的，這時(shí)有場(chǎng)源就有場(chǎng)。靜場(chǎng)電荷周圍的電場(chǎng)隨場(chǎng)源距離的增大呈平方反比關(guān)系衰減；而穩(wěn)定電流周圍的磁場(chǎng)，則隨距場(chǎng)源距離的增大，按立方比關(guān)系衰減。當(dāng)場(chǎng)由靜態(tài)過渡到時(shí)變場(chǎng)時(shí)，上述這種在電荷、電流周圍所產(chǎn)生的場(chǎng)依然存在，然而此時(shí)已出現(xiàn)了隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，這種場(chǎng)稱為感應(yīng)場(chǎng)。此外還出現(xiàn)一種新的電磁成分，稱為輻射場(chǎng)。它是脫離電荷、電流并以波的形式向外傳播的場(chǎng)，它一旦從場(chǎng)源輻射出去后，就按自己的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。與場(chǎng)源以后的狀態(tài)沒有關(guān)系。感應(yīng)場(chǎng)與距離的平方成反比例關(guān)系衰減，而輻射場(chǎng)僅與距離成反比例關(guān)系衰減。
干擾主要通過空間輻射和導(dǎo)線傳導(dǎo)方式從干擾源傳輸?shù)绞芨衅?。?dāng)兩者間距離與波長比較較大（＞λ／２π）時(shí)，干擾以電磁波的形式傳播，這就需要研究干擾電波的傳播特性；當(dāng)兩者間的距離與波長相比較?。ǎ?lambda;／２π）時(shí)，干擾的傳輸可看成是近場(chǎng)感應(yīng)。即電場(chǎng)（電容）耦合或磁場(chǎng)（電感）耦合。主要討論線與線、機(jī)殼與機(jī)殼、場(chǎng)與導(dǎo)線等之間的耦合問題。
5.3屏蔽途徑
屏蔽主要用于切斷通過空間輻射的干擾傳輸途徑。根據(jù)其性質(zhì)可分為：Ａ．電場(chǎng)屏蔽，Ｂ．磁場(chǎng)屏蔽，Ｃ．電磁屏蔽。在工程上，一個(gè)實(shí)際的屏蔽體既有電場(chǎng)屏蔽又有電磁屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽。
１）電場(chǎng)屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
①屏蔽體必須良好接地，最好是屏蔽體直接接地；
②正確選擇接地點(diǎn)，即屏蔽體的接地點(diǎn)應(yīng)靠近被屏蔽的低電平元件的入地點(diǎn)；
③合理設(shè)計(jì)屏蔽體的形狀，盒形的比板狀的好，全封閉的比有孔、縫的好；
④屏蔽體應(yīng)選用良導(dǎo)體。
２）低頻磁場(chǎng)是最難屏蔽的一種電磁波。這是由于其自身特性所決定的。首先，“低頻”意味著趨膚深度很深，這決定了反射損耗也很?。?ldquo;磁場(chǎng)”意味著電波的波阻抗很低，這決定了反射損耗也很小。由于屏蔽材料的屏蔽效能是由吸收損耗和反射損耗兩部分構(gòu)成的，當(dāng)這兩部分都很小時(shí)，總的屏蔽效能也很低。另外，對(duì)于磁場(chǎng)多次反射造成的泄漏也是不能忽略的。
改善低頻磁場(chǎng)屏蔽效能的方法：
使用導(dǎo)磁率較高的材料，以增加吸收損耗。但是，導(dǎo)磁率高的材料通常導(dǎo)電性不是很好，這會(huì)降低反射損耗。對(duì)于磁場(chǎng)而言，反射損耗已經(jīng)很小，主要是靠吸收損耗，吸收損耗的增加往往比反射損耗的減小幅度大，因此還是能夠改善屏蔽效能的。但需要注意的是，對(duì)于電場(chǎng)的場(chǎng)合，由于反射損耗是主要的，當(dāng)將屏蔽材料換成導(dǎo)磁率高的材料時(shí)，損失的反射損耗要大于獲得的吸收損耗，使屏蔽效能降低。
對(duì)于頻率極低（如直流或５０Ｈｚ）的磁場(chǎng)，用高導(dǎo)磁率材料作屏蔽時(shí)，除了吸收損耗外，其旁路作用也是十分重要的，高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成的屏蔽體為磁場(chǎng)提供了一條低磁阻的通路，使磁場(chǎng)繞過敏感器件。用電路模型來等效磁路，做一個(gè)并聯(lián)電路圖，圖中并聯(lián)的兩個(gè)電阻分別代表屏蔽材料的磁阻和屏蔽體中空氣的磁阻。用計(jì)算并聯(lián)電路的方法可以得到如下關(guān)系式：
H1=H0RS/(RS+R0)
式中：H1是屏蔽體中心處的磁場(chǎng)強(qiáng)度，H0是屏蔽體外部的磁場(chǎng)強(qiáng)度，RS是屏蔽體的磁阻，R0是空氣的磁阻。
故可知，屏蔽體的磁阻越小，屏蔽效能越高。為了減小屏蔽體的磁阻，應(yīng)該使屏蔽體盡量小，這樣可以使磁路盡量短，從而達(dá)到減小磁阻的目的，增加磁路的截面積，使用導(dǎo)磁率盡量高的材料。
改進(jìn)的方法：為了能同時(shí)對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)有效的屏蔽，希望既能增加吸收損耗，又不損失反射損耗，可以在高導(dǎo)磁率材料的表面增加一層高導(dǎo)電率材料，增加電場(chǎng)波在屏蔽材料與空氣界面上的反射損耗。
其它：增加屏蔽材料的厚度同樣可以增加吸收損耗，但這受到重量和體積的限制；另外，增加屏蔽材料與輻射源之間的距離可以增加反射損耗，但這也受到空間的限制。
３）電磁屏蔽與電場(chǎng)、磁場(chǎng)屏蔽不同。電磁屏蔽是用屏蔽體阻止電磁場(chǎng)在空間傳播的一種措施，電磁場(chǎng)在通過金屬或?qū)﹄姶艌?chǎng)有衰減作用的阻擋層時(shí)，會(huì)受到一定程度的衰減，即產(chǎn)生屏蔽作用。其機(jī)理是電磁波在穿過屏蔽體時(shí)能量有了損耗，這種損耗可以分為兩部分：反射損耗和吸收損耗。反射損耗是當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射，使穿過界面的電磁能量減弱。由于反射現(xiàn)象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗。吸收損耗是電磁波在屏蔽材料中傳播時(shí)，會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量，導(dǎo)致電磁能量損失，損失的這部分能量稱為屏蔽材料的吸收損耗。
5.4屏蔽效能
屏蔽體的有效性用屏蔽效能（ＳＥ）來度量。定義如下：
SE=20lg(E0/E1)（電場(chǎng)）
SE=20lg(H0/H1)（磁場(chǎng)）
式中Ｅ０、Ｈ０是沒有屏蔽時(shí)測(cè)得的電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度，Ｅ１、Ｈ１是屏蔽后測(cè)得的電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度。屏蔽效能的單位是分貝（ｄＢ）。
屏蔽效能與衰減量的關(guān)系：
5.4.1分貝（dB）的概念：
分貝的定義：分貝是兩個(gè)功率的比值的對(duì)數(shù)，具體形式如下：
分貝數(shù)=10lg(P2/P1) ｄＢ
式中：Ｐ１、Ｐ２是兩個(gè)功率數(shù)值，分貝可以用來表示功率增益(P2>P1)或功率損耗(P2。
使用分貝數(shù)的好處是，用較小的坐標(biāo)可以描述很寬的范圍。由于在ＥＭＣ中，干擾的幅度范圍和頻率范圍都很寬，因此用分貝描述更加方便。
5.4.2dB在實(shí)際工程中的應(yīng)用
例如，一個(gè)設(shè)備在進(jìn)行輻射發(fā)射試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)在某個(gè)頻率上有超標(biāo)發(fā)射。經(jīng)過分析，認(rèn)為有五個(gè)地方可能是泄漏源。于是設(shè)計(jì)人員開始判斷問題所在，并試圖解決。首先對(duì)其中的一個(gè)可能的泄漏源進(jìn)行技術(shù)處理，消除泄漏。結(jié)果發(fā)現(xiàn)超標(biāo)輻射并沒有明顯改善。因此他認(rèn)為這個(gè)地方不是重要的電磁泄漏點(diǎn)，于是將所采取的技術(shù)措施去掉，然后對(duì)另一個(gè)可能的問題點(diǎn)采取措施，結(jié)果仍然不是主要泄漏點(diǎn)，于是去掉所采取的措施，如此反復(fù)，往往工作很長時(shí)間也沒有解決問題。
這是由于他對(duì)分貝的概念沒有理解。假設(shè)五個(gè)可能的泄漏源的泄漏強(qiáng)度是相同的。則將１~５個(gè)泄漏源去掉后，輻射改善為：
去掉一個(gè)泄漏源：輻射改善=20lg[1/(4/5)]=1.9 dB
去掉兩個(gè)泄漏源：輻射改善=20lg[1/(3/5)]=4.4 dB
去掉三個(gè)泄漏源：輻射改善=20lg[1/(2/5)]=7.9 dB
去掉四個(gè)泄漏源：輻射改善=20lg[1/(1/5)]=13.9 dB
去掉五個(gè)泄漏源：輻射改善=20lg[1/(0/5)]=∝ dB
當(dāng)然，去掉五個(gè)干擾源時(shí)，輻射改善不可能是無限大，因?yàn)槿魏渭夹g(shù)措施不可能將泄漏完全消除，但改善往往是相當(dāng)大的。
但這并不說明第五個(gè)泄漏源是主要的泄漏源，只是說明是最后一個(gè)泄漏源。正確的診斷方法是處理完的泄漏源，即使改善不明顯，也不能拆除，保留著，繼續(xù)對(duì)其它可疑點(diǎn)進(jìn)行處理。
5.5屏蔽設(shè)計(jì)的關(guān)鍵
對(duì)于電磁波大，部分金屬材料可以提供１００ｄＢ以上的屏蔽效能。但在實(shí)際工程中，要達(dá)到８０ｄＢ以上的屏蔽效能是十分困難的。因?yàn)槠帘误w的屏蔽效能不僅取決于構(gòu)成屏蔽體的材料，而且取決于屏蔽體的結(jié)構(gòu)。屏蔽體要滿足電磁屏蔽的兩個(gè)基本原則：
1）屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性：指的是整個(gè)屏蔽體必須是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)起來十分困難。因?yàn)橐粋€(gè)完全封閉的屏蔽體是沒有任何實(shí)用價(jià)值的。一個(gè)機(jī)箱上會(huì)有很多如顯示窗、通風(fēng)口、不同部分結(jié)合的縫隙等。由于這些導(dǎo)致導(dǎo)電不連續(xù)的因素存在，屏蔽體的屏蔽效能往往很低，甚至沒有屏蔽效能。
2）不能有直接穿過屏蔽體的導(dǎo)體：一個(gè)屏蔽效能再高的屏蔽機(jī)箱，一旦有導(dǎo)線直接穿過屏蔽機(jī)箱，其屏蔽效能就會(huì)損失99.9%（60dB）以上。但是，實(shí)際機(jī)箱上總是會(huì)有電纜穿出、穿入，至少會(huì)有一條電源電纜存在，如果沒有對(duì)這些電纜進(jìn)行妥善的處理（屏蔽和濾波），這些電纜會(huì)極大的損壞屏蔽體。妥善處理這些電纜是屏蔽設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。（穿過屏蔽體的導(dǎo)體的危害有時(shí)比孔縫的危害更大）。
電磁屏蔽與接地?zé)o關(guān)：對(duì)于靜電場(chǎng)屏蔽，屏蔽體是必須接地的。但是對(duì)于電磁屏蔽，屏蔽體的屏蔽效能與屏蔽體接地與否無關(guān)，這是設(shè)計(jì)人員必須明確的。在很多場(chǎng)合，將屏蔽體接地確實(shí)改變了電磁狀態(tài)，但這是由于其它一些原因，而不是由于接地導(dǎo)致屏蔽體的屏蔽效能發(fā)生改變。
5.6實(shí)際屏蔽體的問題
一個(gè)實(shí)際的電磁屏蔽體上有許多導(dǎo)致導(dǎo)電不連續(xù)的因素，如通風(fēng)口、顯示窗口、操作器件、不同部分的結(jié)合處、穿出屏蔽體的各種電纜等。正是這些因素的存在，使實(shí)際的屏蔽體的屏蔽效能很難達(dá)到預(yù)期的程度。也正是這些因素使屏蔽體的設(shè)計(jì)成為一個(gè)較難的問題。
在進(jìn)行電磁屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)，要妥善解決這些開口/和貫通導(dǎo)體造成的屏蔽性能下降問題。
5.7屏蔽措施
5.7.1縫隙的處理
一般情況下，屏蔽機(jī)箱上不同部分的結(jié)合處不可能完全接觸，只能在某些點(diǎn)接觸上，這構(gòu)成了一個(gè)孔洞陣列?？p隙是造成屏蔽機(jī)箱屏蔽效能降級(jí)的主要原因之一。在實(shí)際工程中，常常用縫隙的阻抗來衡量縫隙的屏蔽效能?？p隙的阻抗越小，則電磁泄漏越小，屏蔽效能越高。
縫隙處的阻抗：縫隙的阻抗可以用電阻和電容并聯(lián)來等效，因?yàn)榻佑|上的點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)電阻，沒有接觸的點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)電容，整個(gè)縫隙就是許多電阻和電容的并聯(lián)。低頻時(shí)，電阻分量起主要作用；高頻時(shí)，電容分量起主要作用。由于電容的容抗隨著頻率的升高而降低，因此如果縫隙是主要泄漏源，則屏蔽機(jī)箱的屏蔽效能有時(shí)隨著頻率的升高而增加。但是，如果縫隙的尺寸較大，高頻泄漏也是縫隙泄漏的主要現(xiàn)象。
影響電阻成分的因素：影響縫隙上電阻成分的因素主要有：接觸面積（接觸點(diǎn)數(shù)）、接觸面的材料（一般較軟的材料接觸電阻較?。⒔佑|面的清潔程度、接觸面上的壓力（壓力要足以使接觸點(diǎn)穿透金屬表層氧化層）、氧化腐蝕等。影響電容成分的因素：根據(jù)電容器的原理，很容易知道：兩個(gè)表面之間的距離越近，相對(duì)的面積越大，則電容越大。
解決縫隙泄漏的措施：
１）增加接觸面的重合面積，可以減小電阻、增加電容；
2） 使用盡量多的緊固螺釘，也可以減小電阻、增加電容；
3） 保持接觸面清潔，可以減小接觸電阻；
4）保持接觸面較好的平整度，可以減小電阻、增加電容；
5）使用電磁密封襯墊，能夠消除縫隙上的不接觸點(diǎn)。
5.7.2通風(fēng)口的處理
孔洞的電磁泄漏與孔洞的最大尺寸有關(guān)，因此在屏蔽機(jī)箱的通風(fēng)設(shè)計(jì)上，往往采用與一個(gè)大孔相同開口面積的多個(gè)小孔構(gòu)成的孔陣代替一個(gè)大孔。
通風(fēng)口的處理方法一般為下面四種：
1）孔陣金屬板：在金屬板上或機(jī)箱上打出通風(fēng)孔陣而制成。優(yōu)點(diǎn)是成本低，不占用安裝空間。缺點(diǎn)是風(fēng)阻大，高頻屏效低。
2）屏蔽通風(fēng)網(wǎng)：將屏蔽網(wǎng)加框制成通風(fēng)板或直接將屏蔽網(wǎng)壓裝到通風(fēng)口處。其優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)量大，缺點(diǎn)是高頻性能差，對(duì)500MHz以上的電磁波幾乎沒有屏蔽作用。
3）波導(dǎo)通風(fēng)窗：是利用金屬管對(duì)電磁波具有高頻容易通過，低頻衰減較大的特性，與電路中的高通濾波器十分相像。與濾波器類似，波道管的頻率特性也可以用截止頻率來描述。其優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)量大，屏蔽效能高，整體的剛性好，缺點(diǎn)是成本較高。常用的波導(dǎo)管有矩形、圓形、正六邊形，其中正六邊形蜂窩狀的波導(dǎo)管通風(fēng)窗因有其獨(dú)道的優(yōu)點(diǎn)，最為常用。
4）防塵屏蔽通風(fēng)窗：經(jīng)特殊工藝制作，由發(fā)泡金屬與表面鍍鎳等高導(dǎo)電、高導(dǎo)磁材料構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是屏蔽效能高，通風(fēng)量大，防塵性、抗電化學(xué)腐蝕性好，缺點(diǎn)是成本較高。
●截止波導(dǎo)管
如果波導(dǎo)管選擇適當(dāng)?shù)拈_口尺寸，會(huì)使干擾頻率處于波導(dǎo)管的截止區(qū)，這個(gè)波導(dǎo)管就稱為截止波導(dǎo)管。截止波導(dǎo)管對(duì)低于截止頻率以下的電磁波衰減很大。利用這個(gè)特性就可以實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽和保持物理連通的雙重作用。
截止頻率：ｆｃ＝×１０９Ｈｚ
屏蔽效能：ＳＥ＝２０ｌｇ＋２７．３－２０ｌｇＮｄＢ
式中，Ｗ為六角形蜂窩的外接圓直徑（ｃｍ），Ｌ為波導(dǎo)管的長度即通風(fēng)窗的厚度（ｃｍ），Ｎ為通風(fēng)窗上總的波導(dǎo)管個(gè)數(shù)（孔數(shù)）。
當(dāng)干擾的頻率遠(yuǎn)低于波導(dǎo)管的截止頻率時(shí)，若波導(dǎo)管的長度增加一個(gè)截面最大尺寸，則損耗增加將近３０分貝。
●使用截止波導(dǎo)管中需要注意的問題：
絕對(duì)不能使導(dǎo)體穿過截止波導(dǎo)管，否則會(huì)造成嚴(yán)重的電磁泄漏，這是一個(gè)常見的錯(cuò)誤。另外，一定要確保波導(dǎo)管相對(duì)于要屏蔽的頻率處于截止?fàn)顟B(tài)。
5.7.3顯示窗的處理
很小的發(fā)光器件，如發(fā)光二極管，只需要在面板上開很小的小孔，一般不會(huì)造成什么問題。如果有問題，可以在小孔上栽一只截止波導(dǎo)管，用一個(gè)導(dǎo)光柱，也可以使用兩個(gè)饋通式濾波器，將發(fā)光器件直接安裝在屏蔽箱外。對(duì)于面積較大的發(fā)光器件，如液晶顯示板，可以采用以下兩種方法。
●兩種方法：顯示窗可以采用兩種方法來防止電磁泄漏。一種是在顯示窗前面使用透明屏蔽材料，另一種是用隔離艙將顯示器件與設(shè)備的其它電路隔離開，使內(nèi)部電路輻射的能量不會(huì)穿出機(jī)箱，外部的干擾不會(huì)侵入到內(nèi)部電路。
●透明屏蔽材料：有兩種，一種是金屬網(wǎng)夾在兩層玻璃之間構(gòu)成的，另一種是在玻璃或透明塑料膜上鍍上一層很薄的導(dǎo)電層構(gòu)成的。前一種材料的優(yōu)點(diǎn)是屏蔽效能較高，缺點(diǎn)是由于莫爾條紋造成的視覺不適。后一種材料則正好相反。
●兩種方法的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合：用透明屏蔽材料屏蔽的方法最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是視覺效果差、設(shè)備內(nèi)部有磁場(chǎng)輻射源或磁場(chǎng)敏感電路時(shí)不適合（透明屏蔽材料對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽效能很低甚至沒有），成本較高；適合于顯示器件本身產(chǎn)生輻射或?qū)ν饨绺蓴_敏感的場(chǎng)合。隔離窗的方法最大優(yōu)點(diǎn)是顯示器件的視覺效果幾乎不受影響、對(duì)磁場(chǎng)有較高的屏蔽效能，缺點(diǎn)是如果顯示器件本身產(chǎn)生的輻射會(huì)對(duì)外界干擾敏感，則沒有效果；適合于器件本身不產(chǎn)生干擾或?qū)ν饨珉姶鸥蓴_敏感的場(chǎng)合。如果顯示器件會(huì)產(chǎn)生輻射，并且機(jī)箱內(nèi)有磁場(chǎng)輻射源，可以將兩種方法結(jié)合起來。
●透明屏蔽材料安裝注意事項(xiàng)：首先，透明屏蔽材料與屏蔽體基體之間必須實(shí)現(xiàn)良好搭接，減小縫隙的泄漏。使用導(dǎo)電涂覆層屏蔽材料時(shí)，導(dǎo)電層不能直接暴露在外面，防止擦傷。使用金屬絲網(wǎng)夾層的屏蔽材料時(shí)，如果出現(xiàn)條紋導(dǎo)致視覺不適，可以將金屬網(wǎng)旋轉(zhuǎn)一定角度（10~30°），會(huì)有所改善。
5.7.4操作器件的處理
●兩種方法：一種方法是在面板上直接開口，與常規(guī)方式一樣安裝操作器件，另一種方法是設(shè)置隔離艙，將設(shè)備中的主電路與操作器件（設(shè)備外部）隔離開。
●兩種方法的比較：直接安裝的方法最大優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但會(huì)導(dǎo)致一定程度的電磁泄漏，這有兩個(gè)原因，一個(gè)是開口的尺寸較大，導(dǎo)致機(jī)箱內(nèi)電路產(chǎn)生的高頻信號(hào)泄漏；另一個(gè)原因是由于操作器件距離小孔很近，有些甚至伸出小孔，操作器件上攜帶的電磁干擾從小孔泄漏。因此，直接安裝的方法僅適合對(duì)屏蔽效能要求較低，或者需要孔洞尺寸較小的場(chǎng)合。隔離艙安裝的方法可避免這些缺點(diǎn)。但是需要增加成本，包括隔離艙的成本、電磁密封襯墊的成本、濾波器的成本。
●直接安裝法的改進(jìn)：如果直接將操作器件安裝在面板上會(huì)導(dǎo)致超標(biāo)的泄漏，可以用一個(gè)調(diào)節(jié)桿間接地對(duì)操作器件進(jìn)行控制。這樣，一來可以減小開口的尺寸，二來可以使操作器件遠(yuǎn)離開口，減小開口的泄漏。如果開一個(gè)小口還是不能滿足屏蔽的要求，可以在開口上安裝一個(gè)截止波導(dǎo)管。無論用那種方法，都要注意，穿過小孔或截止波導(dǎo)管的桿不能是金屬桿。
●金屬桿的處理：如果使用了金屬桿穿過小孔或波導(dǎo)管（沒有可能換成非金屬桿），可用鈹銅簧片將金屬桿的一周與屏蔽體搭接起來。
●隔離艙：這種方法與顯示器件的隔離艙處理方法相似。使用上的注意事項(xiàng)也是相同的。這種方法同樣要求操作器件本身必須是無輻射或不敏感的。
5.7.5貫通導(dǎo)體的處理
穿過屏蔽體的導(dǎo)體對(duì)屏蔽體的破壞是十分嚴(yán)重的?，F(xiàn)簡(jiǎn)單介紹一下穿出屏蔽體電纜的兩種處理方法：
１）將導(dǎo)線屏蔽起來，這相當(dāng)于將屏蔽體延伸到導(dǎo)線端部。
２）對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行濾波處理，濾除導(dǎo)線上的高頻成份。
屏蔽處理：在電纜端口上安裝低通濾波器，可以有效的濾除電纜上的干擾，保持屏蔽體的完整性。但是，前提是電纜上傳輸?shù)男盘?hào)頻率與要保護(hù)的干擾頻率相差較遠(yuǎn)。采用濾波的方法時(shí)，濾波器的截止頻率十分重要，不能影響正常信號(hào)的傳輸。同時(shí)濾波器的安裝方法對(duì)效果的影響也很大，在后面一節(jié)要專門討論。
5.8電磁密封襯墊
5.8.1電磁密封襯墊的安裝方法
安裝電磁密封襯墊時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
１）盡量采用槽安裝：槽的作用是固定襯墊和限制過量壓縮。其具有最高的屏蔽效能。
２）槽的形狀和尺寸：槽的形狀有直槽和燕尾槽。槽的高度一般為襯墊高度的７５％左右。
３）法蘭安裝：要設(shè)置限位機(jī)構(gòu)，這樣在安裝時(shí)不會(huì)發(fā)生過量壓縮而導(dǎo)致襯墊永久性損壞。
４）襯墊的固定：應(yīng)用非導(dǎo)電膠固定，在緊固螺釘?shù)牡胤降我恍〉巍?/p>
５）防止電化學(xué)腐蝕：在接觸外部環(huán)境的一側(cè)用非導(dǎo)電物質(zhì)密封，防止電解液進(jìn)入到導(dǎo)電襯墊與屏蔽體接觸的結(jié)合面上。
６）滑動(dòng)接觸；只有指型簧片允許滑動(dòng)接觸。
７）螺釘?shù)奈恢煤烷g距：一般螺釘安裝在襯墊外側(cè)，間距適當(dāng)。
5.8.2磁密封襯墊的原理
電磁密封襯墊是一種表面導(dǎo)電的彈性物質(zhì)。將電磁密封襯墊安裝在兩塊金屬的結(jié)合處，可以將縫隙填充滿，從而消除導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn)，使用了電磁密封襯墊后，縫隙中就沒有較大的孔洞了，從而可以減小高頻電磁波的泄漏。使用電磁密封襯墊的好處如—下：
1）降低對(duì)加工的要求，允許接觸面的平整度較低；
2）減少結(jié)合處的緊固螺釘，增加美觀性和可維修性；
3） 縫隙處不會(huì)產(chǎn)生高頻泄漏。
雖然在許多場(chǎng)合電磁密封襯墊都能夠極大地改善縫隙泄漏，但是如果兩塊金屬之間的接觸面是機(jī)械加工（例如銑床加工），且緊固螺釘?shù)拈g距小于3厘米，則使用電磁密封后屏蔽效能不會(huì)有所改善，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的接觸阻抗已經(jīng)很低了。
從電磁密封襯墊的工作原理可以知道，使用了電磁密封襯墊的縫隙的電磁泄漏主要由襯墊材料的導(dǎo)電性和接觸表面的接觸電阻決定。因此，使用電磁密封襯墊的關(guān)鍵是：
1）選用導(dǎo)電性好的襯墊材料
2）保持接觸面的清潔
3） 對(duì)襯墊施加足夠的壓力(以保證足夠小的接觸電阻)
4） 襯墊的厚度要足以填充最大的縫隙
5.8.3電磁密封襯墊的選用
任何同時(shí)具有導(dǎo)電性和彈性的材料都可以作為電磁密封襯墊使用。因此，市場(chǎng)上可以見到很多種類的電磁密封襯墊。這些電磁密封襯墊各有特色，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。設(shè)計(jì)者要熟悉各種電磁密封襯墊的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中靈活選用，達(dá)到產(chǎn)品性能要求、可靠性要求、降低產(chǎn)品成本的要求。選擇電磁密封襯墊時(shí)需要考慮幾個(gè)主要因素：屏蔽效能、環(huán)境適應(yīng)性、便于安裝性、電器穩(wěn)定性。
屏蔽效能：根據(jù)需要抑制的干擾頻譜，確定整體屏蔽效能，電磁密封襯墊要滿足整體屏蔽的要求。不同種類的襯墊，在不同頻率的屏蔽效能是不同的。
使用環(huán)境：電磁密封襯墊之所以有這么多種類的一個(gè)主要原因是要滿足不同環(huán)境的要求，使用環(huán)境對(duì)襯墊的性能和壽命有很大影響。
結(jié)構(gòu)要求：襯墊的主要作用是減小縫隙的泄漏，縫隙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)襯墊的效果有很大的影響。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮壓縮變形：電磁密封襯墊只有受到一定壓力時(shí)才能起作用。在壓力的作用下，襯墊發(fā)生形變，形變量與襯墊上所受的壓力成正比。
壓縮永久形變：當(dāng)襯墊長時(shí)間受到壓力時(shí)，即使壓力去掉，它也不能完全恢復(fù)原來的形狀，這就是壓縮永久形變。當(dāng)襯墊頻繁被壓縮、放開（例如門和活動(dòng)面板），過量壓縮，產(chǎn)品質(zhì)量差（彈性不好），襯墊就會(huì)失效。
電氣穩(wěn)定性：電磁密封襯墊是通過在金屬之間提供低阻抗的導(dǎo)電通路來實(shí)現(xiàn)屏蔽目的的，因此，其電氣穩(wěn)定性對(duì)于保持屏蔽體的屏蔽效能是十分重要的。
安裝成本：電磁密封襯墊的安裝方法是決定屏蔽成本的一個(gè)主要因素。襯墊的成本包括襯墊本身的成本、安裝工時(shí)成本、加工成本等。在考慮襯墊成本時(shí)，要綜合考慮這些因素。
5.8.4常用電磁密封襯墊的比較
金屬絲網(wǎng)襯墊：這是一種最常用的電磁密封材料。從結(jié)構(gòu)上分，有全金屬絲、空心和橡膠芯等三種。常用的金屬絲材料為：蒙乃爾合金、鈹銅、鍍錫鋼絲等。其屏蔽性能為：低頻時(shí)的屏蔽效能較高，高頻時(shí)屏蔽效能較低。一般用在１ＧＨｚ以下的場(chǎng)合。主要優(yōu)點(diǎn)／缺點(diǎn)：價(jià)格低，過量壓縮時(shí)不易損壞／高頻屏蔽效能較低。
導(dǎo)電橡膠：通常用在有環(huán)境密封要求的場(chǎng)合。從結(jié)構(gòu)上分，有條材和板材兩種，條形材又分為空心和實(shí)心兩種。板材則有不同的厚度。材料為：硅橡膠中摻入銅粉、鋁粉、銀粉、鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉、鍍銀玻璃粉等。其屏蔽性能為：低頻時(shí)的屏蔽效能較低，而高頻時(shí)屏蔽效能較高。主要優(yōu)點(diǎn)／缺點(diǎn)；同時(shí)提供電磁密封和環(huán)境密封／較硬，價(jià)格高，由于表面較軟，有時(shí)不能刺透金屬表面的氧化層，導(dǎo)致屏蔽效能很低。
指形簧片：通常用在接觸面滑動(dòng)接觸的場(chǎng)合。形狀繁多，材料為鈹銅，表面可做不同的涂覆。屏蔽效能為：高頻、低頻時(shí)的屏蔽效能都較高。主要優(yōu)點(diǎn)／缺點(diǎn)：形變量大、屏蔽效能高、允許滑動(dòng)接觸（這便于拆卸）/價(jià)格高。
5.8.5使用電磁密封襯墊的注意事項(xiàng)
電磁密封襯墊的使用方法對(duì)屏蔽體的屏蔽效能影響很大。在使用時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
1）所有種類的電磁密封襯墊中，只有指形簧片允許滑動(dòng)接觸，其它種類的襯墊絕不允許滑動(dòng)接觸，否則會(huì)造成襯墊的損壞。
2）所有種類的襯墊材料受到過量壓縮都會(huì)發(fā)生不可恢復(fù)的損壞，因此在使用時(shí)要設(shè)置結(jié)構(gòu)，保證一定的壓縮量。
3）除了導(dǎo)電橡膠襯墊以外，當(dāng)襯墊與屏蔽體基體之間的電氣接觸良好時(shí)，襯墊的屏蔽效能與壓縮量沒有正比關(guān)系，增加壓縮量并不能提高屏蔽效能。只有導(dǎo)電橡膠的屏蔽效能則會(huì)隨著壓縮量的增加而增加，這與導(dǎo)電橡膠中的導(dǎo)電顆粒密度加大有關(guān)。
４）使用襯墊接觸的金屬板要有足夠的鋼度，否則在襯墊的彈力作用下會(huì)發(fā)生變形，產(chǎn)生新的不連續(xù)點(diǎn)，導(dǎo)致射頻泄漏。對(duì)于正面壓縮的結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)木o固螺釘間距可以防止面板變形。
５）尺寸允許時(shí)，盡量使用較厚的襯墊，這樣可以允許金屬結(jié)構(gòu)件具有更大的加工誤差，從而降低加工成本。另外，較厚的襯墊一般較柔軟一些，對(duì)金屬板的鋼性要求較?。◤亩苊饬擞捎诮Y(jié)構(gòu)件鋼性不夠?qū)е伦冃味斐傻纳漕l泄漏）。
６）襯墊材料要安裝在不易被損壞的位置。例如，對(duì)于大型的屏蔽門，襯墊應(yīng)安裝在門框內(nèi)，并提供一定的保護(hù)；對(duì)于可拆卸的面板，最好將襯墊安裝在活動(dòng)面板上，這樣當(dāng)拆
下面板時(shí)，便于存放。
７）安裝襯墊的金屬表面一定要清潔、導(dǎo)電，以保證可靠的導(dǎo)電性。
８）盡量采用槽安裝方式，槽的作用是固定襯墊和限制過量壓縮。使用槽安裝方式時(shí)，屏蔽體的兩部分之間接觸不僅通過襯墊實(shí)現(xiàn)完全接觸，而且還有金屬之間的直接接觸，因此，具有最高的屏蔽效能。
９）安裝槽的形狀有直槽和燕尾槽兩種，直槽加工簡(jiǎn)單，但襯墊容易掉出。燕尾槽則沒有這個(gè)問題。槽的高度為襯墊高度的７５%左右（具體尺寸參考襯墊廠家要求的壓縮量），寬度要保證有足夠的空間允許襯墊受到壓縮時(shí)伸展。襯墊安裝在直槽內(nèi)時(shí)，襯墊需要固定。一般設(shè)計(jì)資料上建議用導(dǎo)電膠粘接，但這樣有兩個(gè)缺點(diǎn)：一個(gè)是會(huì)增加成本，另一個(gè)是導(dǎo)電膠會(huì)發(fā)生老化而導(dǎo)致屏蔽效能下降。這里建議用非導(dǎo)電膠，在緊固螺釘穿過的地方滴一小滴。這樣，粘膠的地方雖然不導(dǎo)電，但是金屬螺釘起到了導(dǎo)電接觸的作用，并且屏蔽效能比較穩(wěn)定。
１０）安裝簧片時(shí)，要注意簧片的方向，使滑動(dòng)所施加的壓縮力能夠使簧片自由伸展。一般情況下簧片可以靠背膠粘接，較惡劣的環(huán)境下（溫度過高或過低，機(jī)械力過大等），可用卡裝、鉚裝、槽安裝等結(jié)構(gòu)。
11）根據(jù)屏蔽體的基體材料選擇適當(dāng)?shù)囊r墊材料，使接觸面達(dá)到電化學(xué)兼容狀態(tài)，有關(guān)設(shè)計(jì)可以參考后面給出的資料。如果空間允許，在安裝襯墊的縫隙處同時(shí)使用環(huán)境密封襯墊，并且使環(huán)境密封襯墊面對(duì)外部環(huán)境，防止電解液進(jìn)入到導(dǎo)電襯墊與屏蔽體接觸的結(jié)合面上。
12）在選擇螺釘?shù)奈恢脮r(shí)，一般情況下，螺釘安裝在襯墊內(nèi)側(cè)或外側(cè)并不是十分重要，但是在屏蔽要求很高的場(chǎng)合，螺釘要安裝在襯墊的外側(cè)，防止螺釘穿透屏蔽箱，造成額外的泄漏。
6.濾波技術(shù)
即使對(duì)一個(gè)經(jīng)過很好設(shè)計(jì)并且具有正確的屏蔽、接地措施的產(chǎn)品，仍然會(huì)有傳導(dǎo)干擾發(fā)射或傳導(dǎo)干擾進(jìn)入產(chǎn)品。當(dāng)傳導(dǎo)發(fā)射（CE）不合格時(shí)，由于天線效應(yīng)，設(shè)備的輻射發(fā)射（RE）也可能不合格。為了滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的CE和CS（傳導(dǎo)敏感度）極限值要求，使用EMI濾波器是一種好方法。通常要采用某種形式的濾波以降低電源線及信號(hào)線的發(fā)射，濾波器衰減決定于源及負(fù)載阻抗。即若濾波器與源、負(fù)載阻抗不匹配，將會(huì)產(chǎn)生最小的傳輸信號(hào)（EMI）功率。另外還要考慮電磁干擾是共模還是差模。共模是指兩導(dǎo)體上的對(duì)地參考噪聲電壓，差模是指一個(gè)導(dǎo)體相對(duì)另一個(gè)導(dǎo)體的電壓，一般情況下兩種電磁干擾都需要衰減。
6.1濾波器的作用
在電磁屏蔽技術(shù)中我們已經(jīng)知道，任何直接穿透屏蔽體的導(dǎo)線都會(huì)造成屏蔽體的失效。在實(shí)際中，很多出現(xiàn)屏蔽問題的機(jī)箱（機(jī)柜）就是由于有導(dǎo)體直接穿過屏蔽箱而導(dǎo)致電磁兼容試驗(yàn)失敗，這是缺乏電磁兼容經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師感到困惑的典型問題之一。
解決這個(gè)問題的有效方法之一是在電纜的端口處使用濾波器，濾除電纜上不必要的頻率成份，即可以減小電纜產(chǎn)生的電磁輻射，也可以防止電纜上感應(yīng)到的環(huán)境噪聲傳進(jìn)設(shè)備內(nèi)部。
概括得說：濾波器的作用是僅允許工作必須的信號(hào)頻率通過，而對(duì)工作不必要的信號(hào)頻率有很大的衰減作用，這樣就使產(chǎn)生干擾的機(jī)會(huì)減小為最少。從電磁兼容的角度考慮，電源線也是一個(gè)穿過機(jī)箱的導(dǎo)體，它對(duì)設(shè)備電磁兼容性的影響與信號(hào)線是相同的。因此電源線上必須安裝濾波器。特別是近年來開關(guān)電源廣泛應(yīng)用，開關(guān)電源的特征除了體積小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬外，強(qiáng)烈的電磁干擾發(fā)射也是一大特征，電源線上如果不安裝濾波器，就沒有可能滿足電磁兼容的要求。
安裝在電源線上的濾波器稱為電源線干擾濾波器，安裝在信號(hào)線上的濾波器稱為信號(hào)線干擾濾波器。之所以這樣劃分，主要是兩者除了都有對(duì)電磁干擾有足夠大的抑制作用外，分別還有一些特殊的考慮：
１）信號(hào)濾波器要考慮濾波器不能對(duì)工作信號(hào)有嚴(yán)重的影響，不能造成信號(hào)的失真。
２）電源濾波器除了要保證滿足濾波的要求外，還要注意當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電路中的電感不能發(fā)生飽和（導(dǎo)致濾波器性能下降）。
6.2濾波器的基本原理
濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構(gòu)成，它允許有用信號(hào)的電流通過，對(duì)頻率較高的干擾信號(hào)則有較大的衰減。由于干擾信號(hào)有差模和共模兩種，因此濾波器要對(duì)這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理有三種：
１）利用電容通過高頻隔低頻的特性，將火線、零線高頻干擾電流導(dǎo)入地線（共模），或?qū)⒒鹁€高頻干擾電流導(dǎo)入零線（差模）；
２）利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源；
３）利用干擾抑制鐵氧體可將一定頻段的干擾信號(hào)吸收轉(zhuǎn)化為熱量的特性，針對(duì)某干擾信號(hào)的頻段選擇合適的干擾抑制鐵氧體磁環(huán)、磁珠直接套在需要濾波的電纜上即可。
6.3干擾濾波器的種類
根據(jù)要濾除的干擾信號(hào)的頻率與工作頻率的相對(duì)關(guān)系，干擾濾波器有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等種類。
低通濾波器是最常用的一種，主要用在干擾信號(hào)頻率比工作信號(hào)頻率高的場(chǎng)合。如在數(shù)字設(shè)備中，脈沖信號(hào)有豐富的高次諧波，這些高次諧波并不是電路工作所必需的，但它們卻是很強(qiáng)的干擾源。因此在數(shù)字電路中，常用低通濾波器將脈沖信號(hào)中不必要的高次諧波濾除掉，而僅保留能夠維持電路正常工作最低頻率。電源線濾波器也是低通濾波器，它僅允許５０Ｈｚ的電流通過，對(duì)其它高頻干擾信號(hào)有很大的衰減。
１）常用的低通濾波器是用電感和電容組合而成的，電容并聯(lián)在要濾波的信號(hào)線與信號(hào)地之間（濾除差模干擾電流）或信號(hào)線與機(jī)殼地或大地之間（濾除共模干擾電流）電感串聯(lián)在要濾波的信號(hào)線上。按照電路結(jié)構(gòu)分，有單電容型（Ｃ型），單電感型，Ｌ型和反Γ型，Ｔ型，π型。
２）高通濾波器用于干擾頻率比信號(hào)頻率低的場(chǎng)合，如在一些靠近電源線的敏感信號(hào)線上濾除電源諧波造成的干擾。
３）帶通濾波器用于信號(hào)頻率僅占較窄帶寬的場(chǎng)合，如通信接收機(jī)的天線端口上要安裝帶通濾波器，僅允許通信信號(hào)通過。
４）帶阻濾波器用于干擾頻率帶寬較窄，而信號(hào)頻率較寬的場(chǎng)合，如距離大功率電臺(tái)很近的電纜端口處要安裝帶阻頻率等于電臺(tái)發(fā)射頻率的帶阻濾波器。
不同結(jié)構(gòu)的濾波電路主要有兩點(diǎn)不同：
１）電路中的濾波器件越多，則濾波器阻帶的衰減越大，濾波器通帶與阻帶之間的過渡帶越短。
２）不同結(jié)構(gòu)的濾波電路適合于不同的源阻抗和負(fù)載阻抗，它們的關(guān)系應(yīng)遵循阻抗失配原則。但要注意的是，實(shí)際電路的阻抗很難估算，特別是在高頻時(shí)（電磁干擾問題往往發(fā)生在高頻），由于電路寄生參數(shù)的影響，電路的阻抗變化很大，而且電路的阻抗往往還與電路的工作狀態(tài)有關(guān)，再加上電路阻抗在不同的頻率上也不一樣。因此，在實(shí)際中，哪一種濾波器有效主要靠試驗(yàn)的結(jié)果確定。
6.4電源線上干擾的類型
電源線上的干擾電流按照其流動(dòng)路徑可以分為兩類：一類是差模干擾電流，另一類是共模干擾電流。差模干擾電流是在火線和零線之間流動(dòng)的干擾電流，共模干擾電流是在火線、零線與大地（或其它參考物體）之間流動(dòng)的干擾電流，由于這兩種干擾的抑制方式不同，因此正確辨認(rèn)干擾的類型是實(shí)施正確濾波方法的前提。
共模干擾一般是由來自外界或電路其它部分的干擾電磁波在電纜與“地”的回路中感應(yīng)產(chǎn)生的，有時(shí)由于電纜兩端的接“地”電位不同，也會(huì)產(chǎn)生共模干擾。它對(duì)電磁兼容的危害很大，一方面，共模干擾會(huì)使電纜線向外發(fā)射出強(qiáng)烈的電磁輻射，干擾電路的其它部分或周邊電子設(shè)備；另一方面，如果電路不平衡，在電纜中不同導(dǎo)線上的共模干擾電流的幅度、相位發(fā)生差異時(shí)，共模干擾則會(huì)轉(zhuǎn)變成差模干擾，將嚴(yán)重影響正常信號(hào)的質(zhì)量，所以人們都在努力抑制共模干擾。
差模干擾主要是電路中其它部分產(chǎn)生的電磁干擾經(jīng)過傳導(dǎo)或耦合的途徑進(jìn)入信號(hào)線回路，如高次諧波、自激振蕩、電網(wǎng)干擾等。由于差模干擾電流與正常的信號(hào)電流同時(shí)、同方向在回路中流動(dòng)，所以它對(duì)信號(hào)的干擾是嚴(yán)重的，必須設(shè)法抑制。
綜上所述可知，為了達(dá)到電磁兼容的要求，對(duì)共模干擾和差模干擾都應(yīng)設(shè)法抑制。
6.5電源線濾波器的主要指標(biāo)：
當(dāng)我們選用電源線濾波器時(shí)，應(yīng)主要考慮三個(gè)方面的指標(biāo)；首先是電壓／電流，其次是插入損耗，最后是結(jié)構(gòu)尺寸。由于濾波器內(nèi)部一般是經(jīng)過灌封處理的，因此環(huán)境特性不是主要問題。但是所使用的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對(duì)電源濾波器的環(huán)境特性有一定影響。
1） 電壓、電流對(duì)使用效果的影響:電源有直流和交流之分。從原理上講，交流電源線濾波器既可用在交流電源上，也可以在直流電源上使用。但直流電源線濾波器不能用在交流的場(chǎng)合。電源線濾波器的工作電流超過額定電流時(shí)，不僅會(huì)造成濾波器過熱，而且會(huì)導(dǎo)致濾波器的低頻濾波性能降低。
2） 插入損耗對(duì)使用效果的影響:從抑制干擾的角度考慮，插入損耗是最重要的指標(biāo)。其定義是：插入損耗（IL）=20lg（E0/E1）（dB）（E0）——沒有濾波器時(shí)測(cè)得的信號(hào)電平；E1——有濾波器時(shí)測(cè)得的信號(hào)電平)。插入損耗分為差模插入損耗和共模插入損耗。
3）影響電源線濾波器外形尺寸的因素
濾波器的體積主要是由濾波電路中的電感所決定，電感線圈的體積越大，濾波器的體積也越大。以下因素會(huì)影響電感的體積：
1）額定電流：當(dāng)濾波器的額定工作電流較大時(shí)，電感線圈要使用較粗的導(dǎo)線繞制，這自然會(huì)增加體積；另外，為了防止磁芯發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，往往要使用體積較大的磁芯，這也會(huì)增加體積。
2）低頻特性：當(dāng)需要濾波的干擾信號(hào)的頻率較低時(shí)共模扼流圈和差模扼流圈的電感量都需要很大，這就導(dǎo)致了電感元件的體積增加。例如開關(guān)電源的頻率越低，則需要濾波器中的電感量越大。
6.6電源濾波器高頻插入損耗的重要性
盡管各種電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于傳導(dǎo)發(fā)射的限制僅到３０ＭＨｚ（舊軍標(biāo)到５０ＭＨｚ，新軍標(biāo)到１０ＭＨｚ），但是對(duì)傳導(dǎo)發(fā)射的抑制絕不能忽略高頻的影響。因?yàn)椋娫淳€上高頻傳導(dǎo)電流會(huì)導(dǎo)致輻射，使設(shè)備的輻射發(fā)射超標(biāo)。另外，瞬態(tài)脈沖敏感度試驗(yàn)中的試驗(yàn)波形往往包含了很高的頻率成份，如果不濾除這些高頻干擾，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的敏感度試驗(yàn)失敗。
電源線濾波器的高頻特性差的主要原因有兩個(gè)，一個(gè)是內(nèi)部寄生參數(shù)造成的空間耦合，另一個(gè)是濾波器件的不理想性。因此，改善高頻特性的方法也是從這兩個(gè)方面著手。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)：濾波器的連線要按照電路結(jié)構(gòu)向一個(gè)方向布置，在空間允許的條件下，電感與電容之間保持一定的距離，必要時(shí)，可設(shè)置一些隔離板，減小空間耦合。
電感：按照前面所介紹的方法控制電感的寄生電容。必要時(shí)，使用多個(gè)電感串聯(lián)的方式。
差模濾波電容：電容的引線要盡量短。要理解這個(gè)要求的含義：電容與需要濾波的導(dǎo)線（火線和零線）之間的連線盡量短。如果濾波器安裝在線路板上，線路板上的走線也會(huì)等效成電容的引線。這時(shí)，要注意保證時(shí)機(jī)的電容引線最短。
共模電容：電容的引線要盡量短。對(duì)這個(gè)要求的理解和注意事項(xiàng)同差模電容相同。但是，濾波器的共模高頻濾波特性主要靠共模電容保證，并且共模干擾的頻率一般較高，因此共模濾波電容的高頻特性更加重要。使用三端電容可以明顯改善高頻濾波效果。但是要注意三端電容的正確使用方法。即，要使接地線盡量短，而其它兩根線的長短對(duì)效果幾乎沒有影響。必要時(shí)可以使用穿心電容，這時(shí)，濾波器本身的性能可以維持到１ＧＨｚ以上。
特別提示：當(dāng)設(shè)備的輻射發(fā)射在某個(gè)頻率上不滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求時(shí)，不要忘記檢查電源線在這個(gè)頻率上的共模傳導(dǎo)發(fā)射，輻射發(fā)射很可能是由這個(gè)共模發(fā)射電流引起的。
6.7電源濾波器的安裝問題
電源線濾波器從外觀上看是一個(gè)兩端口網(wǎng)絡(luò)，許多人認(rèn)為只要按照接線圖將濾波器串在設(shè)備和電源之間就可以了。這是一個(gè)十分錯(cuò)誤的概念。
１）電源輸入線不應(yīng)過長：濾波器的電源輸入端導(dǎo)線過長，其后果是電網(wǎng)上的干擾進(jìn)入設(shè)備后，還沒有經(jīng)過濾波器，就通過空間耦合到線路板上，對(duì)電路造成干擾。而設(shè)備內(nèi)部的干擾會(huì)直接感應(yīng)到電源線上，傳出設(shè)備。一定要記住，我們所涉及的電磁干擾都是頻率較高的，它們極易輻射和通過空間耦合。
２）安裝位置：大部分設(shè)備的電源輸入口安裝在設(shè)備的后面板，而電源開關(guān)、指示燈等元器件安裝在設(shè)備的前面板，這樣電源線進(jìn)入設(shè)備后面板后，先連接到前面板，然后再連接到濾波器上。這時(shí)，盡管濾波器距電源線入口很近，會(huì)使濾波器旁路掉。
6.8寬帶濾波的方案
要徹底解決寬帶濾波的問題應(yīng)該使用穿心電容，穿心電容實(shí)質(zhì)上是一種三端電容，一個(gè)電極與芯線相連，另一個(gè)電極與外殼相連，使用時(shí)，一個(gè)電極通過焊接或螺裝的方式直接安裝在金屬面板上，需要濾波的信號(hào)線連接在芯線的兩端。穿心電容的濾波范圍可以達(dá)到數(shù)GHz以上。之所以具有這樣的特性，是因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)原因：
1）接地電感?。寒?dāng)穿心電容的外殼與面板之間在360°的范圍內(nèi)連接時(shí)，連接電感是很小的。因此，在高頻時(shí)，能夠提供很好的旁路作用。
2）輸入輸出沒有耦合：用于安裝穿心電容的金屬板起到隔離板的作用，使濾波器的輸入端和輸出端得到了有效的隔離，避免了高頻時(shí)的耦合現(xiàn)象。
使用注意事項(xiàng)：穿心電容在受到高溫焊接和溫度沖擊時(shí)，容易損壞，或降低可靠性。為了滿足電子設(shè)備小型化的要求，穿心電容的體積越來越小。在將穿心電容焊接到面板上時(shí)，由于穿心電容與面板的熱容量相差很大，會(huì)造成焊接局部溫度過高，電容損壞。因此，當(dāng)在大批量產(chǎn)品生產(chǎn)中使用穿心電容時(shí)，要請(qǐng)電容廠家協(xié)助設(shè)計(jì)焊接工藝。現(xiàn)在許多廠家開始提供焊接好的穿心電容陣列板。最好直接使用這種陣列板。
6.9信號(hào)濾波器的濾波性能
信號(hào)濾波器的濾波性能是選用信號(hào)濾波器時(shí)的關(guān)鍵指標(biāo)，濾波器的截止頻率必須高于電纜上要傳輸?shù)男盘?hào)頻率；濾波器3dB插入損耗所對(duì)應(yīng)的頻率為截止頻率。訂購產(chǎn)品時(shí)用濾波代碼來表征濾波特性。根據(jù)具體情況，可以用三種方法確定截止頻率:
模擬信號(hào)：信號(hào)的頻率要低于截止頻率。
脈沖信號(hào)：若上升/下降時(shí)間為tr，則1/πｔｒ小于截止頻率。
若脈沖信號(hào)的重復(fù)頻率是ｆ，則１５ｆ小于截止頻率。
6.10信號(hào)濾波器的安裝位置
信號(hào)濾波器的主要作用是濾除電纜端口上的干擾電流。既防止設(shè)備內(nèi)的噪聲電流傳導(dǎo)到電纜上，借助電纜輻射；也防止外界干擾在電纜上感應(yīng)的噪聲電流傳入設(shè)備。一般情況下，
為了滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求，非屏蔽電纜的端口上必須安裝濾波器，否則難以達(dá)到要求。
１）板上濾波器：這種濾波器安裝在線路板上。優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是高頻濾波效果欠佳。這主要是由于三個(gè)原因，一個(gè)是濾波器的輸入、輸出之間沒有隔離，容易發(fā)生耦合；第二個(gè)是濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果；第三個(gè)原因是濾波器與機(jī)箱之間的一段連線會(huì)產(chǎn)生兩種不良作用：
①機(jī)箱內(nèi)部空間的電磁干擾會(huì)直接感應(yīng)到這段線上，沿著電纜傳出機(jī)箱，借助電纜輻射，使濾波器失效。
②外界干擾在面板上濾波器濾波之前，借助這段線產(chǎn)生輻射，或直接與線路板上的電路發(fā)生耦合，造成敏感度問題。
２）饋通濾波器：這種濾波器直接安裝在屏蔽機(jī)箱上的金屬隔離板上，由于直接安裝在金屬隔離板上，濾波器的輸入、輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除，因此濾波效果十分理想。缺點(diǎn)是安裝需要一定的結(jié)構(gòu)配合，這必須在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行考慮。
３）濾波連接器：這是一種使用十分方便、性能十分優(yōu)越的器件。外形與普通的連接器一樣，可以直接替換。它的每根插針或孔上有一個(gè)低通濾波器。低通濾波器可以是簡(jiǎn)單的單電容電路，也可以是較復(fù)雜的電路。