原创 噪声耦合传输机制

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学习笔记之四(电磁兼容和印制电路板）

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    对于每种耦合路径有四种传输机制，传导耦合、磁场耦合、电场耦合和电磁场耦合。如果耦合机理可以确定的话，就可以采用一种合理的解决方案来降低耦合。

l        传导耦合是一种共阻抗耦合。当噪声源和敏感电路通过公共阻抗连接时，就会发生这种耦合。两个连接的最小化是必须的。这是因为噪声电流必须从源流到负载并流回到源。图1.8给出了两个环路和一个电源。每个环路的电流都必须流经电源子系统内的公共阻抗以及公共连线。

l        当一个电流回路产生的一部分磁通量经过另一个电流路径形成的第2个环路时，就会出现磁场耦合。磁通量耦合由两个回路之间的互感系数表示。第2个回路感应形成的噪声电压为，这里就是互感系数，而就是路径上的电流变化的速率。磁通量耦合如图1.9所示。

l         电场耦合在低阻抗电路中产生。它的影响相对于其他可能出现的耦合来说要小。在一个电路中，如果高阻抗<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /> （见图1.10）并联就会出现互电容。当一个电路产生的电通量的一部分在另一个电路的导体处结束，就会出现电容耦合。两个电路的电通量可以用互电容表示。流进一个敏感电路的噪声电流近似为I=CdV/dt.

l         电磁场耦合是电场和磁场同时影响电路的结合。根据源和接收器的距离，电场（E）和磁场（H）影响可能不同，取决于我们是在近场还是远场。这是观察到的最普遍的干扰能量传输机制。

    当处理辐射发射问题时，最普遍的规则是：频率越高，辐射耦合的效率就越高；频率越低，传导路径EMI的效率就越高。系统中耦合的概率为“<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1”。耦合的程度取决于频率。

 最常见的噪声耦合方式是通过导体、电线或PCB走线。这种导体可以从“肇事的”设备中截取RF噪声并将噪声传送给受害的电路。阻止这种干扰传输发生的最简单的方法就是：消除有害线路的噪声，或者阻止受害线路接收RF能量。

    图1.11显示了一种传播路径的模型。信号线直接连接源和目的元件。使用这种电路，在邻近电路中会同时出现电感耦合（L）和电容耦合(C)。观察图1.11，注意到输出电容将吸取一定比例的输出驱动电流。线路的电感将削弱信号，这些信号还会耦合到邻近的线路。信号路径间的电容不仅会通过引起串话而导致信号恶化，也会分流一部分RF能量。最后，负载的电容分得输入源中的一部分能量。然后负载电容将电磁信号能量耦合到大地。

    如果信号路径与信号的上升时间相比很长的话，就可以观察到分布效应。能量沿着特征阻抗为Z0的路径传播，到达负载。如果负载阻抗与源阻抗相同，也为Z0，所有的能量将被负载吸收。如果负载阻抗高的话，信号会被发射到源，因为信号能量不能被电路完全消耗。这种发射信号可以看作是振铃信号或过/欠发射信号。转移阻抗，无论是电感性还是电容性，都存在内部元件中。内部接地的不平衡将进一步降低传输信号的质量。

[注]一个电长走线定义为走线中传输信号的上升时间小于信号回路的传输时间，包括从源到负载和从负载到源地时间总和。需要考虑信号振铃和发射引起的信号变化。