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EMC整改中線纜的屏蔽接地問題

發(fā)布時(shí)間:2017-04-26 來源:小湯 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】EMC工程師在整改過程中,處理線纜的輻射問題時(shí),經(jīng)常會(huì)采取屏蔽措施,將暴露的線纜采用導(dǎo)電膠帶,銅箔的方式纏繞,或者直接采用帶有屏蔽層的同軸線。在屏蔽的兩端進(jìn)行接地,有時(shí)候遇到另一端附近是插頭,附近找不到合適的接地點(diǎn),經(jīng)常只有一頭是接地處理。這樣的處理方式跟不接地有多少區(qū)別,跟兩端都接地又有多少區(qū)別?本文就來討論一下這個(gè)問題。
 
一、我們知道線纜輻射的產(chǎn)生,是由于ΔU的存在。屏蔽層中存在的ΔU正是驅(qū)動(dòng)噪聲不斷向空間輻射的動(dòng)力。這里借由仿真工具查看屏蔽層中的ΔU,我們建立一端長(zhǎng)度為60cm的同軸線,用來模擬加屏蔽層的單線,線纜型號(hào)為RG58。
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
創(chuàng)建上圖的spice模型,并進(jìn)行電路搭建。首先,屏蔽層不做接地處理,在線纜內(nèi)芯和屏蔽層兩端分別放置探頭,如下圖。
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
激勵(lì)波形為一隨機(jī)的方波信號(hào),如下圖。
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題 
 
仿真得到P3和P4的電壓,如下圖。
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
這里,我們定義電壓P3-P4為需要的ΔU波形,經(jīng)過處理后得到下圖。從結(jié)果可以看到,不接地的屏蔽層中存在很高的ΔU電壓信號(hào)。
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
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波形并和上圖中的ΔU進(jìn)行比較。
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
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(gè)接近-0.5V的小包外,其余幅值均在0.05v左右。P3接地和P4接地的效果相當(dāng),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(yuǎn)場(chǎng)的輻射值對(duì)比
 
為了驗(yàn)證上述結(jié)果,我們采用另一個(gè)仿真工具,建立一條同樣的RG58線纜,這里對(duì)線纜內(nèi)部的絕緣層進(jìn)行精簡(jiǎn)處理,采用空氣替代。與上面不同的是,這次我們查看的是遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)果,這里我們按照GJB151設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)為一米法。
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
同樣的,設(shè)置四組對(duì)照組,分別為兩端接地、不接地、波端口接地、波尾部接地。激勵(lì)波形采用第一步仿真中保存的波形參數(shù)。對(duì)其仿真結(jié)束后,將一米法的電場(chǎng)信號(hào)和磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比,如下圖:電場(chǎng)對(duì)比
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
磁場(chǎng)對(duì)比
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
由于設(shè)置線纜長(zhǎng)度的原因,166MHz處剛好有個(gè)諧振峰(沒有必要的前提下,盡量縮短線纜長(zhǎng)度,否則即使屏蔽,即使接地處理,依舊有相當(dāng)強(qiáng)烈的EMI產(chǎn)生),從遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)果來看,不做接地處理的屏蔽線纜,其電場(chǎng)和磁場(chǎng)輻射值是最強(qiáng)的,尾部接地處理的結(jié)果要高于波端口處接地,甚至非常接近不接地處理。檢查激勵(lì)信號(hào)波形和P3位置的波形,將其對(duì)比發(fā)現(xiàn),兩波形是剛好反相位的,所以激勵(lì)信號(hào)加強(qiáng)了屏蔽層的EMI信號(hào),使其輻射值變大。如下圖
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
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(nèi)部信號(hào)能夠相互抵消,降低了EMI信號(hào)。如下圖
 
EMC整改中線纜的屏蔽接地問題
 
結(jié)論:
 
1、在必要的情況下,兩端都進(jìn)行接地結(jié)果是最理想的;
     
2、靠近信號(hào)源的接地效果要優(yōu)于遠(yuǎn)離信號(hào)源接地;
     
3、線纜的長(zhǎng)度越短越好,防止因諧振造成低頻EMI信號(hào)的產(chǎn)生,低頻的EMI信號(hào)對(duì)機(jī)箱的屏蔽將會(huì)是嚴(yán)重的考驗(yàn)!
 
本文轉(zhuǎn)載自電磁兼容EMC。
 
 
 
 
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