高速数字PCB辐射电磁干扰噪声机理分析与抑制方法研究.pdf

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1、研究与开发高速数字PCB辐射电磁干扰噪声机理分析与抑制方法研究孙红艳赵阳2张杨2(1．南京师范大学泰州学院，江苏泰州2253002．南京师范大学电气与自动化工程学院，南京210046)摘要本文针对高速数字PCB的辐射电磁干扰技术进行了干扰噪声建模与特征分析，在电子设备辐射干扰机理特性分析的基础之上，分别建立了时钟晶振干扰模型、电源芯片干扰模型以及数据线缆干扰模型。此外，本文采用实验研究了两款电子设备的辐射超标问题，根据本文所提出的干扰模型对其进行了诊断与抑制，经过有效抑制措施整改后，两款设备均通过了国家标准GB9254的限值

2、要求。关键词：高速数字PCB；辐射EMI；干扰模型；噪声抑制NoiseMechanismAnalysisandSuppressionforHigh·speedDigitalPCBRadiatedElectromagneticInterferenceSunHongyanZhaoYangeZhangYange(】_NanjingNormalUniversity,Taizh0uCollege，Taizhou，Jiangsu225300；2．SchoolofElectricalandAutomationEngineering，Nan

3、jingNormalUniversity,Nanjing210042)AbstractFortheradiatedEMItechnologyofhigh—speeddigitalPCB，themodelingandfeaturesontheinterferencenoiseareanalyzedinthispaper．OnthebasisofradiatedEMImechanismanalysisontheelectronicequipments，thecrystalinterferencemodel，powerchipmo

4、delanddatacableinterferencemodelareestablished．Inaddition，theradiationproblemsoftwoequipmentsaretakenasexperimentsubjects，andtheproblemsarediagnosedandsuppressedbytheinterferencemodelproposedinthispaper．Aftereficientsuppressionmethods，thetwoequipmentscanpassthelimi

5、trequirementsofGB9254．Keywords：high—speeddigitalPCB；radiatedEMI；interferencemodel；noisesuppression在常规电子产品的辐射EMI噪声建模与诊断研方法，对PCB板迹线的电流分布和电磁发射进行仿究方面，国内外学者利用电路和电磁场方法建立了真，混合方法比单一方法取得了更佳的数值计算效辐射EMI噪声模型，为后续的噪声抑制提供了理论果[。依据。SarikhaniA等学者利用3D有限元技术建立在课题组前期研究的基础之上[6。。，本文采用了电机辐

6、射EMI模型，能有效估计由电机及其线路实验研究了两款电子设备的辐射超标问题，分别提产生的辐射EMI噪声[1】；崔翔等学者提出了一种近出了时钟晶振干扰模型，电源芯片干扰模型以及数场磁场测试方法，并根据PCB环路几何参数和等效据线缆干扰模型。电流计算得到Buck变换器产生的近场磁场【2]；方哲1辐射EMI噪声机理分析等学者利用天线效应和极子积分方法，建立了串行传输线同步信号的单线辐射发射模型【3]；Thomas等射频情况下，图1(a)中信号地的电位不为零，学者提出了PCB辐射干扰噪声的等效偶极子模型[4】；使得电流返回路径受到影

7、响，即相当于有一电流VahrenholtV等学者设计了PEEC和MOM混合建模(ICM)从接地点流出，从而产生共模辐射噪声，江苏省科技厅产萋学研联合创新基金(BY20蛔12004家)，喜南师大泰州学院院级项目3(0Z92)0,1209)删5年‘第’12期’t=lill：lltJ‘61研究与开发此时的电路模型为电偶极子共模模型。图1(b)为根据其工作原理可以得出如图2所示的等效干扰模差模辐射模型，电路的大环路信号线等效为环状天型电路。其空间辐射场强大小如式(3)所示，即线，模型为磁偶极子差模模型。≈车、J粤z0≈r～(3)式中

8、，／1o为时钟晶振主频信号幅值，厶为晶振输出电流，Z0为时钟晶振输出等效阻抗，r为测试距离。(a)电偶极子辐射模型(b)磁偶极子辐射模型幽1辐射EMI十扰模型根据上述辐射模型，近场中电偶极子的电磁场特性即共模辐射场为一‘l+e图2无源晶振干扰辐射模型Hr=Ho：02．2基于电源芯片引起的辐