根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系,干扰滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等种类.在EMC设计中,低通滤波器用得最多.这是因为:
a)EMI大多是频率较高的信号,因为频率越高的信号越容易辐射和耦合.
b)数字电路中许多高次谐波是电路工作所不需要的,必须滤除,以防止对其他电路产生干扰.
c)电源线上的滤波器都是低通滤波器.
常用的低通滤波器是由电感和电容组成的,电容并联在要滤波的信号线与信号地线之问或者信号线与机壳地或大地之间,电感串联在要滤波的信号线上.
3.4 瞬态抑制
针对雷达发射机控制电路中交流接触器、继电器以及脉冲电子开关等,在接通或断开的瞬间产生的电火花或电弧干扰,应正确选择和使用各种瞬态电压抑制器件,如压敏电阻、齐纳二极管等.如在电源输入端、整流桥的输出端和容易产生尖峰电压的地方并联一个压敏电阻可以有效地泄放浪涌电压,压敏电阻类似于两个反极性串联的稳压二极管.当电路电压小于压敏电阻标称电压时,其电阻很大,只有几微安的漏电流通过,一旦电路中的电压超过了压敏电阻标称电压时,压敏电阻的电阻会立刻减少,同时可以通过数千安的电流,将浪涌电流释放.在选取压敏电阻时,要注意电路中的浪涌电流和电压应在压敏电阻的额定范围内,超过了压敏电阻的额定范围,压敏电阻会损坏.
另外,可在交流接触器线圈两端并联RC吸收网络,在继电器线圈两端并联续流二极管等方法来减小该类器件通断瞬间的干扰脉冲的能量.在信号线的输入/输出端口采用RS485/RS422收发器,可消除静电尖峰电压.
3.5 其他常用的提高设备EMC的方法
3.5.1 PCB的设计
良好的PCB(印制电路板)设计在EMC设计中是非常重要的因素,通过选择元器件、合理布局和布线,可以改善电源的瞬变特性和辐射特性、减少电磁辐射强度,对达到电子设备EMC要求有明显的作用.
a)元器件的选用:尽量少用高速器件;有引脚的元件有寄生效果,因此引脚的长度应尽可能短;从提高EMC的角度来看,表面贴装元件效果最好,其次是放射状引脚元件,最后是轴向平行引脚的元件.
b)印制电路板的布局:当高速、中速和低速数字电路混用时,在PCB上要给它们分配不同的区域;对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离;易受干扰的元器件不能彼此靠得太近;尽量采用多层PCB,使地线和电源线的面积尽可能地大,尽可能地缩小高频大电流电路所包围的面积;缩短高电压元器件的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的EMI;有脉冲电路流过的区域应远离输出端,使噪声源与直流输出部分分离;交流输入端尽量远离输出端,可避免由于相互问靠得太近,通过线路间的耦合,将原本"干净"的输出由于受到输入端的EMI而受到"污染".
c)印制电路板的布线:单面或双面PCB的电源线和地线应尽可能靠近,最好的方法是电源线布在PCB的一面,地线布在PCB的另一面,上下重合,这会使电源的阻抗最低;专用零伏线和电源的走线宽度应≥1 mm;整块PCB上的电源和地线要呈"井"字分布,使得布线的电流达到均衡;在PCB上模拟地与数字地要分开,最终在合理的地方汇合.
PCB上的线宽不要突变,导线不要突然拐弯.为减少平行走线时的串扰,可增加印刷线条间的距离,或在走线之间有意安插一根零伏线,作为线条之间的隔离;集成电路的电源引脚要加旁路电容到地.PCB设计中还要特别注意电流导线环路尺寸,因为这些回路相当于正在工作的小天线,随时向空间进行辐射.
3.5.2设备内的布线
尽量选用双绞线、屏蔽双绞线和同轴电缆等有抑制EMI能力的导线或电缆,走线时应将设备的输入线与输出线分开、大信号线与小信号线分开、滤波器的输入线与输出线分开、高频电缆与视频电缆分开;信号通道进行光电隔离,采用光纤传输,用光缆代替电子设备间的信号电缆,可免除连接线外界的EMI的影响,同时提供良好的电气隔离并保证传输数据的保密.
3.5.3软件抗干扰设计
由于发射机功率很大,其微波峰值功率达数兆瓦,调制脉冲电压可高达上百千伏,脉冲电流达数千安,且有许多强功率开关和非线性元器件,是一个强干扰源,而发射机监控电路又是一个敏感度很高的小信号电路,要可靠地工作,需要在设计过程中采取各种抗干扰措施.硬件上采取的措施包括采用隔离电源供电、用光电隔离输入/输出信号等.软件上则常采用下面的一些方法来提高发射机监控电路的抗干扰性.
a)对于输入的开关信号进行延时去抖动.
b)A/D转换采用数字滤波,如采用比较平均法、平均法等,以防止突发性干扰.
c)在软件中的关键部位设置看门狗,保证即使软件走飞也能从头开始.
d)尽量用查询代替中断,把中断减少到最少.
e)通信加奇偶校验或采用查询、表决、比较等措施,防止通信出错.
4 结束语
由于电子技术的广泛应用,而且在电子设备运行过程中各种干扰是随机的,要完全消除EMI是不可能的.但是,根据EMC原理,可以采取许多技术措施减小EMI,使EMI控制到一定范围内,从而保证系统或设备的EMC.但是,随着电子系统的集成化、综合化,以上措施的应用往往会与成本、质量、功能要求产生矛盾,因此必须权衡利弊,研究出最合理的措施来满足电子设备的EMC要求.保证设备的EMC是一项复杂的技术任务,对于这个问题不存在万能的解决方法.只要掌握有关EMC的基本原理,认真分析和试验,就能找到合适的解决问题的方法.
