设备EMC实验，RE（辐射发射）在148MHz超标，原本设备外壳没有接到大地。后来把外壳通过地线良好接地，却没有任何改善，是什么原因？

接地

不接地

接地不但没有改善，反而恶化了

一、理想情况下，根据物理原理，外壳接地一定是比外壳不接地的屏蔽效果要好！！！

理想情况下，外壳良好接地确实可以进一步增强屏蔽效果，这与电磁屏蔽的基本物理原理有关。以下是从物理机制和理论分析来解释为什么良好接地的外壳通常比未接地外壳屏蔽效果更好的原因：

1. 外壳接地与屏蔽效能的物理原理

外壳的屏蔽效能主要依赖以下三种作用：

1. 反射损耗：外壳将电磁波反射回去，减少穿透。

2. 吸收损耗：外壳材料吸收部分电磁能量。

3. 多重反射损耗：电磁波在屏蔽材料内的多次反射进一步衰减。

当外壳良好接地时，这些机制能得到更充分的发挥，原因如下：

（1）稳定电位，减少内外场的耦合

未接地的外壳可能存在漂浮电位（高阻抗），导致以下问题：

• 外壳在电磁波作用下感应出寄生电荷，从而成为一个“二次辐射源”。

• 漂浮的外壳可能与内部高频干扰耦合，导致屏蔽效果降低。

良好接地的外壳将外壳电位稳定到地电位：

• 电场隔离：接地后的外壳形成良好的电场屏障，外界电场难以穿透。

• 减少寄生电荷累积：外壳表面感应的高频电流能够快速泄放到地，避免外壳成为辐射源。

（2）高频电流的低阻抗泄放路径

在电磁干扰中，外壳通常会感应到高频共模电流。如果外壳未接地：

• 感应电流可能通过壳体激励其谐振模式，增加辐射。

• 无法有效为高频电流提供泄放路径，导致屏蔽效果不佳。

外壳接地后：

• 高频电流有了低阻抗的泄放路径，通过接地导线快速导入大地，避免在壳体表面产生辐射。

• 消除壳体的谐振模式，因为接地等效于在壳体上施加一个强阻尼，大幅降低特定频率的辐射增益。

物理解释：接地外壳对高频电流的等效阻抗显著降低，使电流不易通过辐射形式泄漏到外界。

（3）改善屏蔽效能的多重反射机制

在未接地的情况下：

• 外壳内表面和外表面之间的多重反射可能形成驻波效应，特定频率的电磁波穿透率增加。

• 外壳可能通过谐振效应放大某些频率的干扰。

接地后：

• 外壳表面的多重反射损耗得以充分发挥，减少电磁波的透射。

• 接地消除了谐振条件，使外壳在更宽频范围内有效屏蔽。

物理解释：接地将外壳电位锁定为参考电位，使得内外场的干涉模式发生变化，有利于屏蔽材料的全频带表现。

2. 理想屏蔽与接地的相互关系

• 屏蔽的理想情况是外壳阻抗尽可能低且均匀，这有赖于外壳材料的导电性和接地的辅助作用。

• 良好接地的外壳可以视为一种“零电位屏障”，从物理上切断内部干扰与外部环境的电磁耦合。

在电磁屏蔽理论中，外壳的屏蔽效能（SE，Shielding Effectiveness）由以下公式近似表示：

其中：

• RR：反射损耗，与屏蔽材料导电性有关；

• AA：吸收损耗，与屏蔽材料厚度及导磁性有关；

• BB：多重反射损耗，与屏蔽材料的连续性及外壳设计有关。

接地能显著提高 RR和 BB：

• 接地降低壳体阻抗，增强反射损耗 RR；

• 接地改善壳体的电位稳定性，减少多重反射的穿透，提升 BB。

  
  

  二、什么原因可能导致 接地  “然并卵”？

1. 外壳的屏蔽效能不足

即使外壳接地，如果其屏蔽效能不足，接地作用也很有限。常见问题包括：

• 屏蔽材料不足：外壳材料的导电性能或磁导率不足，导致对电磁波的反射和吸收效果较差。例如，铝材料对电场屏蔽良好，但对低频磁场屏蔽效果不佳。

• 缝隙效应：外壳的接缝或连接处未做到良好导电（例如有较大的缝隙），这些位置可能成为电磁波泄漏的“天线”。

  
  

  
  

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• 屏蔽频率范围有限：外壳的屏蔽性能通常依赖于设计频率范围，148MHz的信号可能正好在屏蔽效果较差的频段。

解决方法：

• 加强外壳的电磁屏蔽设计，使用导电胶带、屏蔽垫片或铜箔覆盖缝隙。

• 确保外壳所有部件间的电接触良好，通过导电涂层、金属编织线等方式增强整体屏蔽性能。

2. 内部信号耦合直接通过外壳表面辐射

设备内部高频信号通过电容性或感应性耦合直接激励外壳，这种情况接地无法完全抑制，原因在于：

• 壳体本身成为天线：即使接地，壳体某些区域仍可能因设计缺陷产生局部谐振，对某些频率（如148MHz）形成放大效应。

• 不完全的接地：壳体虽然接地，但接地点之间存在阻抗，形成多点接地效应，使得外壳在某些频率下反而放大共模噪声。

  

解决方法：

• 检查外壳是否在148MHz产生谐振，必要时调整外壳结构尺寸以避开谐振频率。

• 在外壳内表面增加高频吸收材料（如铁氧体材料或导电泡棉），直接吸收内部辐射。

3. 外壳接地未切断主要耦合路径

接地只能对外壳的电位起到稳定作用，但如果干扰信号的主路径并未通过外壳流向大地，接地效果就会大打折扣。常见问题包括：

• PCB板布局设计问题：

• 高频信号的参考地回路距离外壳太近，直接耦合到壳体。

• 时钟或开关电源信号线未使用地层屏蔽，形成高辐射源。

• 内部电缆引起的辐射：内部高速信号线或未屏蔽的电缆产生的高频共模电流直接通过外壳辐射。

• 外部连接线成为主要辐射天线：接地未处理外部电缆上的共模噪声，这些电缆可能主导RE的辐射路径。

解决方法：

• 优化PCB布局，确保高频信号线附近有完整的地参考层，尽量减少与外壳的耦合。

• 给内部电缆加装屏蔽层或磁环，并确保屏蔽层良好接地。

• 在电缆入口处加装EMI滤波器，阻断电缆共模干扰。

4. 地线耦合反而引入干扰

在某些情况下，接地反而可能引入新的干扰路径，具体表现为：

• 地环路效应：如果设备外壳接地后与其他接地设备形成环路，高频干扰信号可能通过接地线耦合到其他设备或反向进入测试系统。

• 接地阻抗不匹配：地线的电感效应可能在高频下造成接地电位波动，从而影响屏蔽效果。

解决方法：

• 确保接地线尽量短且粗，降低高频阻抗。

• 如果可能，测试设备时使用单点接地，并与其他设备隔离接地。

总结

接地是一种重要的EMC手段，但其有效性依赖于具体的屏蔽结构、耦合路径和设备内部干扰源的特性。接地未改善的情况下，建议采取以下综合措施：

1. 改善外壳屏蔽效能，特别是接缝和材料方面。

2. 优化设备内部设计，减少高频干扰的耦合路径。

3. 识别并处理主要的辐射路径，包括外部电缆和内部耦合。

可以尝试逐步测试，比如断开外壳接地后观察是否有明显变化，结合近场探头进一步定位148MHz的具体辐射源。

如何解决这个148MHz的问题，且听下回分解,欢迎关注“硬十”公众号