.
图2-3 差模干扰
2.2.2 PCB的辐射与线缆的辐射
1. PCB的辐射
图2-4 PCB 的辐射
PCB 上有许多信号环路，由中有差模电流环也有共模电流环，计算其辐射强 度时，可等效为环天线，辐射强度由下式计算：
E=263*10-16f2AI/r
其中
E:电场强度(V/m) f :电流的频率(MHz) A:电流的环路面积(cm2) I :电流的强度(mA)
r :测试点到电流环路的距离(m)
18
2. 线缆的辐射
图2-5 线缆的辐射
计算线缆的辐射强度时，将其等效为单极天线，其辐射强度由下式计算：
E=12.6*10-7fIL/r
其中
E:电场强度(V/m) f :电流的频率(MHz) L:电缆的长度(m) I :电流的强度(mA)
r :测试点到电流环路的距离(m)
以上两式可以看出线缆的辐射效率远大于 PCB 的辐射效率。
2.3 电磁屏蔽理论
2.3.1 屏蔽效能的感念
屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术，是抑制电磁干扰的重 要手段之一。屏蔽有两个目的，一是限值内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区 域，二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。
电磁场通过金属材料隔离时，电磁场的强度将明显降低，这种现象就是金属材 料的屏蔽作用。我们可以用同一位置无屏蔽体时电磁场的强度与加屏蔽体之后 电磁场的强度之比来表征金属材料的屏蔽作用，定义屏蔽效能（Shielding Effectiveness，简称 SE）：
SE = 20 lg
E1E2
，电场的屏蔽效能
19
SE = 20 lg
H1H2
.
，磁场的屏蔽效能
式中：E 1 , H 1 为无屏蔽体时的电场强度和磁场强度，
E 2 , H 2 为有屏蔽体时的电场强度和磁场强度。
2.3.2 屏蔽体上孔缝的影响
实际上，屏蔽体上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷， 这些缺陷将对屏蔽体的屏蔽效能有急剧的劣化作用。
上节中分析的理想屏蔽体在 30MHz 以上的屏蔽效能已经足够高，远远超过工 程实际的需要。真正决定实际屏蔽体的屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺 陷，包括：缝隙、开孔、电缆穿透等。
屏蔽体上面的缝隙十分常见，特别是目前机柜、插箱均是采用拼装方式，其缝 隙十分多，如果处理不妥，缝隙将急剧劣化屏蔽体的屏蔽效能。
2.4 电缆的屏蔽设计
如果导体从屏蔽体中穿出去，将对屏蔽体的屏蔽效能产生显著的劣化作用。这 种穿透比较典型的是电缆从屏蔽体中穿出。
屏蔽体
A
B
C
图2-6 电缆穿透原理图
电缆穿透的作用是将屏蔽体内外通过导线连通，等效于两个背靠背的天线，对 屏蔽体的屏蔽有极大的影响。
为了避免电缆穿透对屏蔽体的影响，可以从几个方面采取措施：
采用屏蔽电缆时，屏蔽电缆在出屏蔽体时，采用夹线结构，保证电缆屏蔽 层与屏蔽体之间可靠接地，提供足够低的接触阻抗。
20
电缆屏蔽层的可靠接地。
.
采用屏蔽电缆时，用屏蔽连接器转接将信号接出屏蔽体，通过连接器保证 采用非屏蔽电缆时，采用滤波连接器转接，保证电缆与屏蔽体之间有足够 低的高频阻抗。
采用非屏蔽电缆时，电缆在屏蔽体的内侧（或者外侧）要足够短，使干扰 信号不能有效地耦合出去，从而减小了电缆穿透的影响。
电源线通过电源滤波器出屏蔽体，保证电源线与屏蔽体之间有足够低的高 频阻抗。
2.5 接地设计
接地是抑制电磁干扰、提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一。正确的接地 既能抑制干扰的影响，又能抑制设备向外辐射干扰；反之错误的接地反而会引 入严重的干扰，甚至使电子设备无法正常工作。
2.5.1 接地的概念
电子设备中的“地”通常有两种含义：一种是“大地”，另一种是“系统基准 地”接地就是指在系统的某个选定点与某个电位基准间建立低阻的导电通路。。 “接大地”就是以地球的电位作为基准，并以大地作为零电位，把电子设备的 金属外壳、线路选定点等通过接地线、接地极等组成的接地装置与大地相连接。 “系统基准地”是指信号回路的基准导体（电子设备通常以金属底座、机壳、 屏蔽罩或粗铜线、铜带作为基准导体），并设该基准导体电位为相对零电位， 但不是大地零电位，简称为系统地。
接地的目的有两个：一是为了安全，称为保护接地。电子设备的金属外壳必须 接大地，这样可以避免因事故导致金属外壳上出现过高对地电压而危及操作人 员和设备的安全。二是为电流返回其源提供低阻抗通道。
2.5.2 接地的种类
实际上，各种地线都存在电气上或是物理上的联系，不一定有明确的划分。在 地系统中，有时一个地既承担保护地，又承当防雷地的作用；或既承担工作地， 又承当保护地的作用。而不同功能的地连接，针对的电气对象不同，其处理方 式的侧重点还会有所差异。 1. 保护接地
保护接地是为了保护设备、装置、电路及人身的安全，防止雷击、静电损坏设 备，或在设备故障情况下，保护人身安全。因此在设备、装置、电路的底盘及 金属机壳一定要采取保护接地。
21
