实例分析—车载设备间干扰

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1、实例分析一车载设备间干扰探究发生源、降低噪声水平（一）车载导航仪处于车载系统的电磁波环境中，所涉及的频率从数十kHz—直到GHz（加上车载雷达可达到77GHz）,涉及范围相当人（图8）。而且在电场强度上，从发送器及接收器来看，处理范I韦I也达到了160dB（原信号的1亿倍）。这也许是人们公认“汽车为最严重EMC环境”的理由Z—o7060504030EO10OM*10-20-30150U01M图8：车载导航仪的频率和电场强度本图仅用于简要说明，并不精确。另外,频率及水平因车辆及供货目的地而异，因此实际设计时请参照正式的要求。（点击放大）让我

2、们回顾一下电磁噪声发生和传播的基本原理。用傅利叶级数展开振幅为lVp・p（峰■峰电压）的吋钟信号吋，会发现其具有高频率成分（图9）。也就是说，不仅是主波，而且高次谐波变为电磁噪声后，也会产生T•扰。另外还可发现，如果上升边缘和下降边缘的倾斜度减缓，就有助于降低高频率成分的水平。（特约撰稿人：大山真次=电装）辐财放射空间机売lYp-p时钟信号的场合2asin（nrra）sin（n^5）•nnannfifc/cLa=r/T=1/2BNt/r=tr/T-20dB/dec振幅dBv20IOg：o（2/n）-116dB/jV・-40dB/dec干扰

3、电ISIlliIri=i/r裔衰喊图9：电磁噪声的发牛•和传播高次谐波变为电磁噪声。在发牛源降低英强度,或在传播途径中使之衰减。探究发生源、降低噪声水平（二）探究电磁噪声的发生源在车载导航仪电路中，开关电源DC-DC转换器、CPU时钟、内存总线时钟及视频信号等是主要电磁噪声发生源。这些电路产牛的电磁噪声会在内部线路及机壳中传播后，再经山与外部连接的线束传播，形成干扰电场，也即噪声辐射。因此，在处理电磁噪声时，业内一肓采用在发生源尽可能降低其强度，或在传播途径屮使之衰减的设计思路。图10展示了通过实际的年载导航仪印刷底板测定的数据。用示波器

4、探针（FET探针）接触紧靠CPU的接地层，观测了接地层的电位变动和接地层电压的频谱（这里的FET探针基准点位于飯金机壳的代表点）。结果显示，应为0V的接地层电压剧烈变动，产生了100MHz、甚至1GHz的高频电磁噪声电压。Btt：10mV/div虜・10ms/dtvHlitK龟位厦就豹9iil（NHI升聆的vwwMv图10：实际的电磁噪声水平7kFM频段，接地层的电压频谱与放射频谱形状极为相似。发生源的降低（接地层对策）和传播途径的衰减（吸收）都十分重要。（点击放大）另外，如图10下部，测量了同一导航仪的ECU（电子控制单元，以下称导航仪

5、ECU）的辅射放射，结果与接地层的电位变动频谱相似。比如，从100MHz附近（FM收音机或电视频段）来看，窄频段的频谱极为相似，表明放射起因于接地层的电位变动（底噪水平因传播途径的频率特性而异）。也就是说，通过抑制接地层的电位变动，就可降低放射。这里要注意的是在考虑电磁噪声对策ZjW,需耍彻底观察频谱仪的图像，充分理解什么地方发生了什么情况。从图10中的电位变动频谱来看，（1）1M〜10MHz存在锯齿状波峰,随着频率升高，齿的间隔越來越细，（2）10M〜100MHz存在山丘状隆起，（3）100M〜1GHz存在无规律的细小波峰。（1）锯齿的

6、间隔发牛变化是因为横轴以对数分度，如果横轴按线性分度，间隔就会均等。这一部分是以300kHz振荡的开关电源的高次谐波电磁噪声，一肓到10MHz附近。值得注意的是看不到锯齿的10M〜lOOMHzo锯齿只是在上述300kHz的间隔小未能显示出來，但波峰是存在的，只不过是以这些波峰的包络线方式显示出來。这就是上述提到的（2）。也就是说，恰当的理解是，由电源振荡产牛的高次谐波还延续到了lOOMHzo因此通过深刻理解频谱分析仪的计测原理，对横轴及频段的设定等进行最佳调整，便可指定电磁噪声发生源，从容找出对策。（特约撰稿人：大山真次=电装）探究发生源

7、、降低噪声水平（三）考虑传播途径的衰减机制要想减小（1）、（2）屮电源导致的接地层电位变动，作为有效手段，可以采取对CPU等电路的开关速度（由截止变为导通，由导通变为截止）进行限制的发生源对策，以及通过降低接地层的电阻來与电阻更低的接地衣而（这时为车身）连接的传播途径对策。这时，作为减少放射的发生源对策，技术人员常常采取对电路的开关速度进行限制的“钝化”手段（减少高次谐波成分的波形整形），但也有很多情况并未能够获得满意效果。这些技术人员并未注意到，用于钝化波形的电容器及电感器并不具备吸收能量的功能，从而出现了上述头疼的问题。比如，为钝化电

8、压波形而增加电容器后，尽管该波形得到钝化，但电路关闭时电容器导线屮却有人的瞬间电流通过，放射出电磁噪声。相反，如果为使电流钝化而插入电感器，电路打开时电感器两端就会发生反电动势，放射出电磁噪声