電纜導致RE超標原因分析

輻射發(fā)射測試定位過程中有這樣一條經(jīng)驗：在首次測試不能通過后， 拔掉所有的電纜繼續(xù)測試，如果在不帶電纜的條件下， 干擾有很大下降的話， 測試人員就需要從電纜入手分析輻射超標的原因。

 電纜輻射的原因

電纜的輻射起決定作用的是共模輻射。 一個典型的電纜可以看作是單極驅(qū)動的天線， 其輻射場可以通過簡單模型計算出來：

1） 電纜長度 l 超過 1/4 工作波長時候【即：l（m）≥75/f(MHz)】 ， 且

2） 電纜距離地面的高度超過約 0.1 工作波長，【即 h（m）≥30/f(MHz)】

那么這時候，可以通過下面公式計算：

式中， Icm 為共模電流（mA），D 為到接受天線的距離（m）。

共模干擾的來源可以分為兩部分。一是電纜上的差模信號轉(zhuǎn)換過來的信號，二是系統(tǒng)內(nèi)共模干擾源直接耦合到電纜上的共模信號。在測試中關于電纜問題出現(xiàn)最多的原因包括：

電纜連接器與機殼搭接不良。

連接器作為一種透穿設備殼體的器件，如果和機殼搭接不良，就會把系統(tǒng)內(nèi)部的干擾從機殼內(nèi)部帶出來， 通過電纜輻射出去。 由于趨服效應， PCB 上的干擾源在機殼內(nèi)表面上感應出象波濤一樣強烈的噪聲干擾電流/電壓， 只要機殼上面的縫隙不大于波長的 1/20, 我們認為這些干擾只存在機殼的內(nèi)表面上。 如下圖所示， 如果連接器和機殼搭接不良， 在連接器的表面和機殼的內(nèi)表面之間必定存在著較大的分布電容（因為距離很?。?， 機殼內(nèi)表面上的干擾很容易耦合到連接器上，通過連接器傳導出機殼，在電纜上造成對外輻射。

很多電源設計工程師認為， 在連接器設計的時候， 連接器的外殼已經(jīng)通過接地管腳很好的接到 PCB 上的大地了， 所以連接器不必再和機殼相連。 其實， 屏蔽連接器與機殼相連的主要目的并不僅僅是簡單的金屬搭接， 而是為了使得機箱組成一個連續(xù)的屏蔽體。 可以說屏蔽電纜的屏蔽層是屏蔽機殼的外延。

內(nèi)部干擾通過連接器傳出殼體示意圖

當連接器與機殼的內(nèi)表面搭接良好的時候， 連接器與機殼組成了一個連續(xù)的屏蔽體，可以認為機殼上的干擾只存在屏蔽體的內(nèi)表面上， 傳出機殼的連接器上不存在干擾， 就不會造成線纜輻射。

連接器搭接良好內(nèi)部干擾示意圖

線纜插頭外殼與電纜屏蔽層搭接不良。

因為這種原因?qū)е螺椛浒l(fā)射超標， 需要將電纜插頭剝開， 加以確認。 電纜屏蔽層必須和接頭外殼進行 360 度搭接，而常見的錯誤搭接情況是，或者電纜設計者沒有搭接的意識，要么僅僅部分搭接。必須承認的是，尤其是對于 DB 接頭，搭接確實存在一定的技術問題。目前我們靠的是用銅箔膠帶纏繞加焊接的方式進行搭接， 很容易出現(xiàn)搭接不良的現(xiàn)象。 不良的搭接意味著在接頭屏蔽殼和電纜屏蔽層組成的屏蔽體上開了一個洞， 使得本來存在于導體內(nèi)表面的干擾泄漏到外表面，造成對外輻射。

對屏蔽層應該雙端接地的電纜的不正確處理

這種電纜包括多芯 E1 線，用戶線等。 測試時候要保證遠端的接頭處屏蔽層良好接地，并且將遠端的接頭放置于暗室轉(zhuǎn)臺的下方， 防止內(nèi)部芯線上的干擾對外輻射。 因為無論屏蔽電纜多長， 內(nèi)部的芯線總要從屏蔽層里面伸出來， 這時候屏蔽層就有了缺口， 內(nèi)部的干擾就會從這個缺口泄漏出來對外輻射。

理論上講， 低于100KHz～1MHz 的信號， 為了避免地環(huán)路干擾， 屏蔽線采用單端接地；而更高頻率的信號， 當線纜鋪設長度可以和信號波長相比擬時， 為了避免駐波效應， 對屏蔽線采取多點接地方式。 對于一根寬帶信號電纜， 如果既傳送低頻信號又傳送高頻信號， 那么為了兼顧不同頻率的接地方式， 就要采用混和接地。 其實， 對于低頻信號其本身對外的輻射就比較低， 甚至可以不用采用屏蔽電纜。 采用屏蔽電纜的目的就是為了遏制高頻的對外干擾， 應該采用多點接地。 要注意采用多點接地會帶來地環(huán)路問題， 盡管在實驗室環(huán)境中這個問題并不一定能夠顯現(xiàn)出來。