電子工程系統中電磁干擾診斷和控制技術

【摘 要】在電子工程中對設備的精度要求逐年提高，而電磁干擾是影響設備精度的一個重要的問題，同時它還不斷的對設備進行傷害，降低設備的使用年限。所以掌握電磁干擾技術是一個刻不容緩的問題，可是因為技術原因，目前的科技狀況根本無法完全杜絕這種現象，但是電磁抗擾控制技術在一定程度上還是能解決電子工程系統中的大部分需求的，良好的診斷出現的問題也是一大重點，本文將對這兩方面進行介紹。

【關鍵詞】電子工程；電磁干擾；控制技術

0.前言

面對電子工程系統中的電磁干擾，找到干擾源，進行有效的防治是非常重要的。另外設備的生產過程中也應該考慮到這一問題，并且提出解決方案，以免發生問題。在造成損失后“亡羊補牢”式的處理，在根本上是無法解決已經發生的問題的。

1.電子工程系統中電磁干擾的診斷

1.1輻射的干擾

本質上干擾的能量是來自于輻射源的，它通過介質，以電磁波的形式傳播。而是會否構成輻射干擾，應由構成輻射干擾的三要素來考慮，輻射干擾源向外輻射能量的途徑，輻射的強度、輻射是否造成問題。而對于潛在的威脅也不要忽略掉，做好預防工作。

1.2分析干擾的來源

最重要的一個問題是判斷干擾的來源，只有準確將干擾源定位后，才能夠提出解決干擾的措施。既可以通過干擾的性質以及強度，來分析干擾來源，也可以根據信號的頻率來確定干擾源，這兩項均是確定干擾源頭的重要的數據，只要知道了干擾信號的發生的原因，就能夠推測出干擾是哪個部位產生的。由于頻譜分析儀的中頻帶寬較窄，因此能夠將與干擾信號頻率不同的信號濾除掉，精確地測量出干擾信號頻率，從而判斷產生干擾信號的電路。

1.3傳遞干擾的電磁通道

傳導干擾的電磁傳輸通道可以分成為，電容傳導耦合、電阻傳導耦和電感傳導耦合。電容傳導耦合或稱電場耦合，是干擾源和接收器之間，通過導線以及部件的電容相互交聯而構成的電磁傳導耦合。電阻傳導耦合或稱公共阻抗耦合，是干擾源和接收器之間，通過公共阻抗上的電流或電壓交鏈而構成的電磁傳導耦合。電感傳導耦合或稱互感耦合，實際上是磁場耦合，即干擾源和接收器之間通過干擾源電流產生磁場相交鏈而構成電感傳導耦合。

1.4專業的檢測設備

精密、準確的檢測設備也是很重要的，它能很快的幫助找出干擾源，以更快的解決，防止危害進一步擴大，造成巨大損失。要做好日常的檢測，積極維護。不要發現問題才想起解決，要及時發現，及時處理。另外要做好隔離工作，把一切可能的干擾源做好記錄，能處理的要妥善安排，不能處理的也要找出安全的解決方案，盡一切的可能讓會出現的威脅在根源上去除掉。

2.電子工程系統中電磁干擾的控制技術

2.1線纜的靜電屏蔽和電磁屏蔽

在電子工程系統中采用雙絞屏蔽電纜來抑制信號傳輸過程中對噪聲的電容性耦合和電感性耦合。但是在相應的國家標準和行業標準里，對采用雙絞電纜其絞距的選擇沒有作出規定。其中的噪聲衰減度系指平行導線時的干擾磁場值和采用雙絞線后的干擾磁場值之比。雙絞線的屏蔽效果隨每單位長度的絞合數的增加而提高。但絞距愈短，電纜的成本費用也愈高。采用絞距為50mm左右的雙絞電纜為宜。對電纜屏蔽層的接地，許多行業規范原則上是規定一端接地，另一端懸空。但單端接地只能防靜電感應，在雷擊時抑制不了雷電波的侵入。為此，除了內屏蔽層的一端接地外，還應增加有絕緣隔開的外屏蔽層，外屏蔽層應至少在兩端做等電位接地。在雷擊時外屏蔽層與地構成了環路，感應出一電流，該電流產生的磁通抵消或部分抵消雷擊時的源磁場的磁通，從而抑制或部分抑制無外屏蔽層時所感應的電壓。通常，可利用金屬走線槽或穿金屬管作為外屏蔽層，但必須保證槽與槽之間或金屬管與金屬管之間的連接良好且兩端接地。

2.2模擬電路的加固

把所有電路視為射頻電路。將電纜屏蔽層單端接地雖然能夠防止電路受到低頻地環路的影響，但會使電纜受到四分之一波長頻率以上頻率的遠場感應電壓影響。必須使射頻防護措施在整個試驗頻段內（150kHz～1GHz）都有效。

僅在一端接地屏蔽體。在高頻時干擾差不多都是以共模形式出現或在元件引腳至地（或機殼）間，而元件引腳與引腳之間則沒有。因此，元件引腳至地間的回路需要加以處理。高頻時外部電場在屏蔽電纜上感應出電流。電流和電壓的最大值出現在四分之一波長為電纜長度的頻率點上。在電纜諧振頻率以上，電纜的屏蔽層開始失效。

屏蔽體兩端接地。如果電纜屏蔽層在兩端接地，其主要受干擾頻率將發生在半波長等于電纜長度的頻率上。如果屏蔽層的端接不是同軸方式，而是依靠小辮端接，則在諧振頻率的奇數倍的頻率上，屏蔽層將失去作用。單根小辮的屏蔽層端接意味著，最大的半波電流將僅通過小辮流動，從而在小辮周圍產生極強的磁場。

端接同軸電纜屏蔽層。只有使屏蔽層上的電流通過多點接地，這些電流產生的磁場才會相互削弱，從而保護連接器中的信號針。所有連接器應是金屬的，并應通過直接的金屬與金屬接觸連接到機箱上（連接器和機箱都應是導電光潔表面）。應使用屏蔽護套，如鍍錫的“壓紋”D型連接器，最好不用DIN和小DIN連接器。

將屏蔽與非屏蔽引線安排到不同的連接器中。所有準備用濾波的方式來加固的信號插針應布置在同一個連接器中。連接器中的所有插針都應濾波。各濾波電容的容量差別不超過10倍。屏蔽和非屏蔽引線不要穿過同一連接器。所有的屏蔽引線應綁扎在一起，這樣可采用標準的端接方法來處理。對于多層屏蔽電纜，可通過一金屬導電帶短接在一起，或者使用專門的連接器護套，將每一層屏蔽都連接到連接器的外殼上。

3.濾波電容值

如果在信號引線上采用線到機殼的濾波，那么其電容量會受到允許的泄漏電流的限制。濾波器中的共模電感的電感量如果較大，則電容的容量可以小些，同時仍然能夠滿足大多數電路所需要的低通濾波插損值。對低頻模擬電路采用編織網屏蔽電纜。通常模擬電路設計人員們有一個共識，屏蔽電纜的屏蔽層只能在一端接地。這樣做的目的是防止屏蔽層中的地環路電流，這些電流會在負載電阻上感應出噪聲電壓。絞線可以有效地減小“地環路”磁場耦合。因此，為了提高靈敏模擬電路的抗擾性，應采用每吋18絞距的雙絞屏蔽電纜，并且屏蔽層兩端都接地。

4.結論

經驗告訴大家，在電子工程系統設計階段考慮干擾的抑制問題，采用的技術方法多而且又非常直接簡單，費用也低廉。如果待到投運過程中發現了問題再去解決，那就要花更高的代價和精力，有時甚至可能會無法徹底解決。

【參考文獻】

[1]宋凱平，彭德強.電磁干擾的屏蔽技術研究，艦船電子工程，2014（1）.