探讨电磁干扰和射频干扰及其抑制措施

在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套，这是因为，当EMI成为关键因素时，电缆相当于天线或干扰的传输器，必须考虑其物理长度与屏蔽问题。

内部干扰是指系统内部高速数字线路对敏感模拟线路和其它数字线路的影响，或电源噪声对模拟／数字线路的污染。内部干扰通常产生于数字和模拟电路之间，或驱动器与数字线路之间。

2.3、RFI特性分析

现实生活中的无线电发射源是极其丰富的，如无线电台、电视台、移动通信、计算机、电动机、电锤等等，数不胜数。所有这些电子活动都会影响电子系统的性能。无论RFI的强度和位置如何，电子系统对RFI必须有一个最低的抗扰度。在通信、无线电工程中，抗扰度定义为设备承受每单位RFI功率强度的敏感度。在大多数RFI分析中，用电场强度来描述RFI激励，即

式中E为电场强度（V／m）；PT为发送功率（mW／cm²）。

从“干扰源—耦合途径—接收器”的观点出发，电场强度E是发射功率、天线增益和距离的函数，即

式中GA为天线增益；d为电路或系统距干扰源的距离（m）。

由于模拟电路一般在高增益下运行，对RF场比数字电路更为敏感，因此，必须解决μV级和mV级信号的问题；对于数字电路，由于它具有较大的信号摆动和噪声容限，所以对RF场的抑制力更强。RF场可通过电感／电容耦合产生噪声电压或噪声电流。

3、无源元件在EMI／RFI环境中的特性

无源元件的合理使用可减小EMI／RFI对电路或系统的影响，对于设计者，应对抗干扰的主要工具--无源元件有足够的了解，特别是它们的非理想作用。图2给出了无源器件在电路中的非理想特性。

图2、无源器件在电路中的非理想特性

可以看出，在很高频率时，导线变成了反射线，电容变成了电感，电感变成了电容，电阻变成了共振电路。在低频时，导线具有很低的电阻（＜0.0656Ω／m），但它的寄生电感约为0.079 nH／m，当频率大于13 kHz时，就变成了电感，由于电感的不可控性，最终使其变成一根发射线。根据天线理论可知，无端接的传输线将变成一个具有增益的天线。

4、低通滤波器在抑制EMI／RFI中的应用

低通滤波器是一种很早就被人们采用的干扰净化技术，对共模和差模噪声有较强的抑制作用。图3所示电路可用于防止模拟电路受EM场和RF场干扰。

图3、模拟电路防止RFI的技术原理

可以看出，干扰的耦合途径有信号输入、信号输出和电源供应三个点，所以采用0.1μF的高频陶瓷电容对所有的电源供应端进行退耦；采用截止频率高于信号带宽10～100倍的低通滤波器对所有的信号线进行滤波。

对于低通滤波器，必须保证在预期的最高频率段也是有效的，因为，实际的低通滤波器在高频时会出现泄露现象，如图4所示。这是由于寄生电容引起电感效率的损失，寄生电感引起电容效率的损失所造成的。对于低通滤波器（电感、电容组成），当输入信号频率比滤波器截止频率高100～1000倍时，就发生泄露现象。为此，一般不采用一级低通滤波器，而是分为低频带、中频带和高频带且每个频带单独设置滤波器，如图5所示。

图4、低通滤波器在100～1000f₃dB时的效率