EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
發布時間:2017-04-26 來源:小湯 責任編輯:wenwei
【導讀】EMC工程師在整改過程中,處理線纜的(de)輻(fu)射(she)問(wen)題(ti)時(shi),經(jing)常(chang)會(hui)采(cai)取(qu)屏(ping)蔽(bi)措(cuo)施(shi),將(jiang)暴(bao)露(lu)的(de)線(xian)纜(lan)采(cai)用(yong)導(dao)電(dian)膠(jiao)帶(dai),銅(tong)箔(bo)的(de)方(fang)式(shi)纏(chan)繞(rao),或(huo)者(zhe)直(zhi)接(jie)采(cai)用(yong)帶(dai)有(you)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)的(de)同(tong)軸(zhou)線(xian)。在(zai)屏(ping)蔽(bi)的(de)兩(liang)端(duan)進(jin)行(xing)接(jie)地(di),有(you)時(shi)候(hou)遇(yu)到(dao)另(ling)一(yi)端(duan)附(fu)近(jin)是(shi)插(cha)頭(tou),附(fu)近(jin)找(zhao)不(bu)到(dao)合(he)適(shi)的(de)接(jie)地(di)點(dian),經(jing)常(chang)隻(zhi)有(you)一(yi)頭(tou)是(shi)接(jie)地(di)處(chu)理(li)。這(zhe)樣(yang)的(de)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)跟(gen)不(bu)接(jie)地(di)有(you)多(duo)少(shao)區(qu)別(bie),跟(gen)兩(liang)端(duan)都(dou)接(jie)地(di)又(you)有(you)多(duo)少(shao)區(qu)別(bie)?本(ben)文(wen)就(jiu)來(lai)討(tao)論(lun)一(yi)下(xia)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)。
一、我們知道線纜輻射的產生,是由於ΔU的存在。屏蔽層中存在的ΔU正是驅動噪聲不斷向空間輻射的動力。這裏借由仿真工具查看屏蔽層中的ΔU,我們建立一端長度為60cm的同軸線,用來模擬加屏蔽層的單線,線纜型號為RG58。

創建上圖的spice模型,並進行電路搭建。首先,屏蔽層不做接地處理,在線纜內芯和屏蔽層兩端分別放置探頭,如下圖。

激勵波形為一隨機的方波信號,如下圖。
仿真得到P3和P4的電壓,如下圖。

這裏,我們定義電壓P3-P4為需要的ΔU波形,經過處理後得到下圖。從結果可以看到,不接地的屏蔽層中存在很高的ΔU電壓信號。

采用同樣的方法,分別仿真P3端接地、P4端接地、兩端接地。得到ΔU波形並和上圖中的ΔU進行比較。

從上圖可以看出,兩端接地的屏蔽效果是最好的,ΔU曲線除了前段有個接近-0.5V的小包外,其餘幅值均在0.05v左右。P3接地和P4接地的效果相當,差別僅在相位上;不接地處理方式的屏蔽層存在較大的ΔU。
二、一米法遠場的輻射值對比
為了驗證上述結果,我們采用另一個仿真工具,建立一條同樣的RG58線纜,這裏對線纜內部的絕緣層進行精簡處理,采用空氣替代。與上麵不同的是,這次我們查看的是遠場結果,這裏我們按照GJB151設置遠場為一米法。

同樣的,設置四組對照組,分別為兩端接地、不接地、波端口接地、波尾部接地。激勵波形采用第一步仿真中保存的波形參數。對其仿真結束後,將一米法的電場信號和磁場信號進行對比,如下圖:電場對比

磁場對比

由於設置線纜長度的原因,166MHz處剛好有個諧振峰(沒有必要的前提下,盡量縮短線纜長度,否則即使屏蔽,即使接地處理,依舊有相當強烈的EMI產生),congyuanchangjieguolaikan,buzuojiedichulidepingbixianlan,qidianchanghecichangfushezhishizuiqiangde,weibujiedichulidejieguoyaogaoyuboduankouchujiedi,shenzhifeichangjiejinbujiedichuli。jianzhajilixinhaoboxingheP3位置的波形,將其對比發現,兩波形是剛好反相位的,所以激勵信號加強了屏蔽層的EMI信號,使其輻射值變大。如下圖

相反的,波端口位置接地的波相位剛好相同,這就使屏蔽層與線芯內部信號能夠相互抵消,降低了EMI信號。如下圖

結論:
1、在必要的情況下,兩端都進行接地結果是最理想的;
2、靠近信號源的接地效果要優於遠離信號源接地;
3、線纜的長度越短越好,防止因諧振造成低頻EMI信號的產生,低頻的EMI信號對機箱的屏蔽將會是嚴重的考驗!
本文轉載自電磁兼容EMC。
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