(一)電纜是系統(tǒng)中導(dǎo)致電磁兼容問題的最主要因素。因此,在實際中經(jīng)常發(fā)現(xiàn):當(dāng)將設(shè)備上的外拖電纜取下來時,設(shè)備就可以順利通過試驗,在現(xiàn)場中遇到電磁干擾現(xiàn)象時,只要將電纜拔下來,故障現(xiàn)象就會消失。這是因為電纜是一根高效的接收和輻射天線。另外,電纜中的導(dǎo)線平行傳輸?shù)木嚯x最長,因此導(dǎo)線之間存在較大的分部電容和互電感,這會導(dǎo)致導(dǎo)線之間發(fā)生信號的串?dāng)_。解決電纜問題的主要方法之一是對電纜進行屏蔽,但是屏蔽電纜應(yīng)該怎樣端接,
(一)
電纜是系統(tǒng)中導(dǎo)致電磁兼容問題的最主要因素。
因此,在實際中經(jīng)常發(fā)現(xiàn):當(dāng)將設(shè)備上的外拖電纜取下來時,設(shè)備就可以順利通過試驗,在現(xiàn)場中遇到電磁干擾現(xiàn)象時,只要將電纜拔下來,故障現(xiàn)象就會消失。這是因為電纜是一根高效的接收和輻射
天線。另外,電纜中的導(dǎo)線平行傳輸?shù)木嚯x最長,因此導(dǎo)線之間存在較大的分部
電容和互
電感,這會導(dǎo)致導(dǎo)線之間發(fā)生信號的串?dāng)_。
解決電纜問題的主要方法之一是對電纜進行屏蔽,但是屏蔽電纜應(yīng)該怎樣端接,怎樣的屏蔽電纜才是有效的,等一系列問題是普遍關(guān)心而模糊的問題。本節(jié)討論電纜的輻射問題、電磁場對電纜的干擾問題、導(dǎo)線之間的信號串?dāng)_問題,以及這些問題的對策。
1 電纜的輻射問題
電纜的輻射問題是工程中最常見的問題之一,90%以上的設(shè)備(主要是含脈沖電路的設(shè)備)不能通過輻射發(fā)射試驗都是由于電纜輻射造成的。電纜產(chǎn)生輻射的機理有兩種,一種是電纜中的信號
電流(差模電流)回路產(chǎn)生的差模輻射,另一種是電纜中的導(dǎo)線(包括屏蔽層)上的共模電流產(chǎn)生的。電纜的輻射主要來自共模輻射。共模輻射是由共模電流產(chǎn)生的,共模電流的環(huán)路面積是由電纜與大地(或鄰近
其它大型導(dǎo)體)形成的,因此具有較大的環(huán)路面積,會產(chǎn)生較強的輻射
共模電流是如何產(chǎn)生的往往是許多人困惑的問題。要理解這個問題,首先明確共模電壓是導(dǎo)致共模電流的根本原因,共模電壓就是電纜與大地(或鄰近的其它大型導(dǎo)體)之間的電壓。從共模電壓出發(fā),尋找導(dǎo)致共模電流的原因就容易了,而導(dǎo)致一個問題的原因一旦清楚,解決這個問題就不是很困難了。電纜上的共模電流產(chǎn)生的原因有以下幾點:差模電流泄漏導(dǎo)致的共模電流.即使電纜中包含了信號回線,也不能保證信號電流
100%從回線返回
信號源,特別是在頻率較高的場合,空間各種雜散參數(shù)為信號電流提供了第三條,甚至更多的返回路徑。這種共模電流雖然所占的比例很小,但是由于輻射環(huán)路面積大,輻射是是不能忽視的。
不要試圖通過將電路與大地“斷開”(將
線路板與機箱之間的地線斷開,或?qū)C箱與大地之間的地線斷開)來減小共模電流,從而減小共模輻射。將電路與大地斷開僅能夠在低頻減小共模電流,高頻時寄生電容形成的通路已經(jīng)阻抗很小。共模電流主要由雜散電容產(chǎn)生。當(dāng)然,如果共模輻射的問題主要發(fā)生在低頻,將線路板或機箱與大地斷開會有一定效果。從共模電流產(chǎn)生的機理可知,減小這種共模電流的有效方法是減小差;芈返淖杩,從而促使大部分信號電流從信號地線返回。
一般信號線與回線靠得越近,則差模電流回路的阻抗越小。一個典型的例子就是
同軸電纜,由于同軸電纜的回流電流均勻分布在外皮上,其等效電流與軸心重合,因此回路面積為零,差模阻抗接近為零,幾乎100%的信號電流從同軸電纜的外皮返回信號源,共模電流幾乎為零,所以共模輻射很小。另一方面,由于差模電流回路的面積幾乎為零,差模輻射也很小,所以同軸電纜的輻射是很小的。對于高頻信號,用同軸電纜傳述可以避免輻射。實際上,這與我們傳統(tǒng)上用同軸電纜傳輸高頻信號,以減小信號的損耗的目的具有相同的本質(zhì)。因為信號的損耗小了,自然說明泄漏的成份少了,而這部分泄漏就是電纜的輻射。