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辐射缘何超标【EMC学习】

辐射缘何超标【EMC学习】

【现象描述】

对某产品进行辐射发射测试时,发现其不能满足要求,具体现象是从700 MHz开始出现大量的50 MHz高次谐波辐射超标。

【原因分析】

由于超标频率集中在高端,首先怀疑是结构屏蔽不好,有泄漏。从机壳面板上可以看到有几处缝隙比较宽,打开机壳,用导电铜箱在缝隙处将其封住。再次测试,结果没有改善,高次谐波依然超标。

会不会是结构上还有没有被发现的隐蔽的泄漏缝隙,仔细检查后确认没有。

拔去设备所有电缆,仅留电源与接地线。再次测试,测试结果相当好,所有辐射较高的辐射频点都消失了.这说明 结构屏蔽没有问题,50 MHz高次谐波的辐射是电缆带出来的。

再来介绍一下该设备的接口,该设备有四个接口,其中485 接口两个 ,使用DB连接器; 告警输出接口一个,也使用DB连接器; 以太网口一个,采用屏蔽 RJ45 连接器,且带有金属簧片与机壳进行搭接。

按照产品的配置,所有接口线缆都是屏蔽线 。

将电缆挨个插上测试,结果是只要网线插上,辐射发射结果就超标,其他电缆对辐射发射几乎没有影响(考虑到分贝值是一个相对值,测试过程中尝试了各线缆插拔的先后次序)。为了证实网线是否是屏蔽线,将网线切开,证实是编织层加铜箔包裹的屏蔽线,并且屏蔽层的 编织度也比较高,应该在 80%以上,实践证明具有 80%以上编制度的屏蔽电缆具有较好的 屏蔽效果。再想到屏蔽层的接地问题,因为没有很好接地的屏蔽层很容易成为一被共模电流或共模电压驱动的天线。带着猜测,将机壳打开,网口上方机壳处已经有折边,可观察到簧片和结构良好的搭接,用万用表测试机壳与网口连接器之间的直流电阻,在亳欧级,说明接口接地没有问题。

为了对比这根屏蔽以太网线究竟有多大的作用,随便找了一根非屏蔽的普通网线插上测试,结果700 MHz以上频率的辐射信号反而略有降低。再将屏蔽网线插上,测试 ,仍然是刚才的结果。

根据经验,还是认为屏蔽网线的屏蔽层接地存在问题。有一种可能是屏蔽层没有 360°与 RJ45 连接器连接。将网线插上后,用万用表测试机壳到网线屏蔽层的电阻,竟然是开路的。这样间题基本上明确了,这根看起来很不错的屏蔽网线,其实"徒有虚名"。替换成其他连接良好的以太网线后,测试结果良好,高端的辐射频点均消失。证明了如果网线的屏蔽层没有和机壳良好搭接,不但不能起到应有的屏蔽作用,反而将产生更大的辐射,此时屏蔽层也成为了辐射天线。

信号线与屏蔽层之间紧密耦合,分布电容很大,700 MHz以上的谐波通过分布将信号耦合到屏蔽层(驱动电压),屏蔽层通过和“大地”之间的分布电容将信号送回到源(产生共模电流)。这个是电压驱动的共模辐射,屏蔽层在此时相当于单极天线。从测试结果看,未接地的屏蔽层还是响应频带较窄且增益特性较高的天线。

辐射缘何超标【EMC学习】 博主推荐 第1张

【处理措施】

将以太网屏蔽线的屏蔽层与RJ45连接器形成360°搭接。

【思考与启示】

(1)这个案例提醒的教训是:对外购的物品一定要在测试前仔细检查与控制。

(2)屏蔽电缆接地是最重要的,不要认为有屏蔽层总比没有好,有良好屏蔽层,但是没有良好接地的电缆,也许还不如一根普通的非屏蔽电缆。

(3)电缆的辐射主要是共模电流引起的,如果在进行正式辐射发射测试之前,能通过测流过电缆的共模电流,来预测设备能否通过最终的辐射发射测试,这将给企业节约在电 波暗室中进行测试时才发现不能通过及整改而消耗的大量费用。

注:以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》

 

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本文标题:辐射缘何超标【EMC学习】
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