【往期回顧】EMC學習之電磁輻射

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微信號：高速先生

文 | 袁波

我們在接觸新鮮事物的時候，通常習慣用自己熟悉的知識去解釋自己不熟悉的事物。EMC知識更多的涉及到微波和射頻，對于像我這種專注于信號完整性而對EMC知識知之甚少的菜鳥來說，最初也只能用SI的一些基礎(chǔ)知識去撬開EMC設(shè)計的大門了。在我的認知里，EMI關(guān)注的是電磁能量的輻射，包括外部電磁環(huán)境對自身系統(tǒng)的干擾，以及自身輻射的電磁能量對外部系統(tǒng)的干擾。這些干擾都不能超過一個限度，超過了這個限度就會引起問題，這些干擾歸根結(jié)底還是影響了系統(tǒng)的信號完整性。

說到這里，我就想起了下面這幅圖，這也是我對電磁輻射最基本的印象。

圖1  PCB的電磁輻射

早期的PCB是單層板的，芯片之間是通過導線連接起來，電源線和信號線沒啥區(qū)別，僅僅是連通的導線而已。這又讓我想到了自己的畢業(yè)設(shè)計，是一個單片機控制的LED顯示屏，這個系統(tǒng)很簡單，就幾個IC以及色環(huán)電阻，電容都沒幾個，通過簡單的焊接，電路就可以工作了。根本就沒有用到微帶線，帶狀線，雙絞線，同軸電纜這些東東。

學習高速設(shè)計之后，我明白了，隨著頻率的上升，信號跳變產(chǎn)生的電磁能量也在增加。芯片之間再也不能這樣簡單的連接起來了，像圖1這種連接方法，會使回路電感很大，回路電感很大，就會使得交流信號的感抗很大，信號根本不會老老實實沿導線傳播，而是會輻射到空間中去。

在SI工程師眼中，使用微帶線或者帶狀線是為了給信號提供一個低阻抗的傳輸路徑。這在EMC工程師眼中也是電磁屏蔽的需要。在使用了微帶線或者帶狀線之后，電磁能量就被控制在了導體之間的介質(zhì)中了。

為什么在使用了微帶線和帶狀線后，電磁能量大部分會被束縛在介質(zhì)中呢？主要原因是信號路徑與回流路徑靠的更近，這樣整個回路的電感就減小了。不信我們來使用軟件計算一下

回流路徑靠的近

回流路徑靠的遠

由上圖可知，參考平面對傳輸線的單位長度有效電感的影響是很大的。可以想象，在高頻條件下，如果信號擁有很好的回流路徑，那么它所感受到的回路電感就會很小，信號就會按照人們的意愿從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩耍绻盘柛惺艿降幕芈冯姼泻艽缶蜁a(chǎn)生輻射問題。

在低頻的時候，可以不考慮電磁干擾的問題，低頻時導線周圍的電磁場變化沒有那么強烈，導線的電感效應(yīng)也不會表現(xiàn)的那么明顯。但是到了高頻，電磁場變化劇烈，應(yīng)該充分考慮信號路徑與返回路徑的耦合問題，利用信號路徑與返回路徑的耦合來減小整個回路的電感，控制導線向空間發(fā)射的電磁能量。

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