“悬空”金属与辐射【EMC学习】

【现象描述】

某产品提供 24 个 10/100 Mb/ s 的以太网口，同时设有两个扩展槽，在实际组网中根据需要配置不同的扣板。在进行辐射发射测试时，扩展槽位配置为长距离千兆位光接口 ( LC接口）进行测试。这时所有 24FE 电接口电缆自环，LC 光接口也自环。测试结果发现高频有几个频点 ( 625 MHz、687.5 MHz、812.5 M MHz、875 M MHz）超标，不能满足CLASS B限值线要求。

【原因分析】

屏蔽系统设备的辐射发射问题，一般与电源线、信号电缆、结构屏蔽泄漏三个方面有关。但由于如此高频的辐射，一般不会是电源线的辐射（一般电源线的辐射小于230 MHz) ，而只可能是电缆与结构屏蔽泄漏，因此基于此思路做以下定位。

首先怀疑是 24 根百兆网线带来的辐射，但是把网线拔去后再进行测试，发现超标频点只是稍降一点点。

接着用近场探头对设备进行扫描，发现扩展槽扣板两边的辐射很大，定位频点，发现就是那些超标的频点。于是怀疑扣板而板与机柜的接触不好、打开看．扣板面板上、下各有一条簧片，与机框结构接触良好，只是两旁没有簧片，但是由于有螺钉固定，缝隙长度也不会超过 1. 5 c m, 如下图所示。

难道很短的缝隙也会造成有1GHz 以下频率有较大的泄漏吗？试着用导电铜箱封闭了缝隙， 用近场探头测试，果然扣板面板两边的辐射消失了。

本以为解决了间题，再将设备搬进实验室进行测试，结果发现超标频点依然存在，幅度也几乎没有下降（这时设备上的电缆也只有光纤与电源线）。

只好再次用近场探头进行扫描测试，为了使定位更准确，选用的环路面积更小的探头，偶然中发现光纤出口辐射较大。仔细看了光纤出口拉手条出门不过是一个用1cm X 1cm 见方的小孔，而且周边还有屏蔽壳，光纤使用的 LC 接头，如下图所示。

一直认为光纤出口小，而且光纤传输的是光信号，不会有辐射。再仔细检查才发现光纤接头里面有一根金屈加强筋，约3 c m 长，悬空（没有与任何金属体相连）。而光模块接口的 TX 发射端也是金属的，虽然光纤插入是两个金屈之间没有直接接触，但由于距离较近，会有高 频噪声通过容性耦合的方式耦合到光纤的加强筋上，使得金属加强筋与内部噪声源之间存在共模电压，加强筋成为了一根单极天线。单极天线在共模电压的驱动下造成了辐射。

【处理措施】

(1)取消金屈加强筋；

(2)将金属加强筋与接口板面板金属部分有良好的搭接，即降低共模电压Udmo

由于取消金属加强筋会产生光纤使用方面的问题，因此在实际操作中采用了(2) 的方式

【思考与启示】

(1)近场辐射大，不一定远场辐射也大，这主要与辐射天线的效率及路径有关。

(2) 避免悬空金属存在，悬空金属 将造成在噪声源与悬空金屈之间较高的共模电压，并在此共模电压的驱动下悬空金属将造成较强的辐射。特别是大面积的金属分布电容大，容易产生电场耦合。任何金属构件如果存在电位差就可能产生共模辐射，必须把它们良好地就近接地。散热片、金属屏蔽罩、金属支架、PCB上没被利用的金属面都应该接地。

(3)PCB上的集成电路芯片上有时有些闲置的门电路引脚，这些引脚相当于小天线，可以接收或发射干扰，所以应该把它们就近接回流地或电源线。

(4)另外，改变共模源在天线上的位置，减小寄生电容Ca也是可行的方法。

注：以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》