【最痛EMI问题】+结合工程实例来解决电磁干扰问题

问题2:EMI 一般的抑制思路或解决措施有哪些?

首先,作为电子工程师或者射频工程师,在做项目中都会遇到过EMI(电磁干扰)与EMC(电磁兼容)的问题。
下面本人结合工程实例分享下在实际做项目中遇到的问题。(只作为参考)!!!

描述问题1:
2018年在公司上班的时候,公司在开发一款宽带数传电台,里面的电源变换就遇到了电磁干扰问题。
采用某公司的DC-DC-50W的电源模块,28V变换12V,按照PDF手册,推荐版图,搭建的电路,本以为顺利进行,结果在整机测试环节出现问题,由于做的是接收机,当射频信号输入到-90dbm左右的时候。接收机的误码率变大,在降低输入射频信号,导致接收机严重丢帧,甚至解调不出来。

查找问题:
首选怀疑是功放原因,因为是收发一体TDD模式,功放干扰接收,经测试功放完全断电,还是存在这个问题,后来怀疑DC-DC模块的问题,经过测试如图;

DC-DC输出存在开关频率,然后调制到载波两端,形成干扰!
由于当时没有拍照保留,以下是模拟出来的,大概是这个思路,仅供参考
从图中可以看出,DC-DC模块的开关频率,被调制到载波两边,这个开关频率很难被射频滤波器滤除,会随着射频信号一同进入解调器,当主信号越来越小的时候,就会产生干扰。

解决问题:
电磁干扰主要有两种形式,传导和辐射。所以我们判断应该是DC-DC没有处理干净,属于传导方式。由于机载设备,体积有限,不能用很大的磁环做滤波器,开关频率低,电感体积也比较大,后来我们试着用大电容(1000uF/16V)和磁珠去滤波,因为输出电流要3A左右,我们采用多颗磁珠并联,起到增加电流作用,结果起到了作用,如图:
QQ图片20230512133158

开关频率被抑制10db,这时候在测试接收机灵敏度,已经在-103dbm ---- -105dbm之间,可以接受。

描述问题2:
接下来是更头疼的问题,电台交付客户,安装在机舱,电台天线在飞机的腹部,如图;
QQ图片20230512133213

上面是机翼的舵机,当电台工作的时候,发现飞机的左右舵机都无法正常工作,这就出现了EMC(电磁兼容)问题。

查找问题:
在某研究所电磁兼容实验室进行测试。经过一番查找,问题定位到了电台的天线距离舵机比较近,和线缆接头部位向外辐射有可能造成舵机不正常工作的原因。

解决问题:
这个基本属于EMI的辐射干扰,最好的办法就是进行屏蔽,我们采用铜箔胶带,把所有的线缆都进行包裹,射频线,数据线,电源线等。还有就是把腹部的天线向前移动,距离舵机越远越好,最后经测试把天线移动到飞机前端,效果最佳。

描述问题3:
最近刚刚做的一个项目,200W功放,经客户反馈消息得知,当功率上升到100W以上,会出现正向检波电压与温度传感器不正常工作。由于我们的方案不当,后面做出了整改。
QQ图片20230512133240

查找问题:
客户和我们一起查找问题,我们把PCB和结构整合到一起,分析原因,如图;

由于在画PCB的时候考虑不当,正向检波芯片距离输出功率太近,大功率通过辐射的方式干扰检波芯片不正常工作。由于反向检波芯片距离较远,没有出现辐射干扰问题。还有就是结构上的问题,没有做分腔屏蔽,这也是个致命的错误。

解决问题:
我们整改方式,采用重新调整布局,结构分腔方式,有效的降低了辐射干扰,如图;

把正向检波芯片远离输出功率端口,然后在独立分腔屏蔽。最终解决客户的问题。

通过以上3个实际案例,总结下(个人见解),电磁干扰主要是传导和辐射,解决传导主要采用一些器件,如电感,电容,磁珠,滤波器等器件,把干扰源与被干扰源直接切断,有效的抑制干扰。

解决辐射干扰主要就是采用远离和屏蔽的办法,所有的线缆均采用铜箔胶带或者是导电布胶带包裹,尤其是接头部分。

在体积受限的情况下,只能采用屏蔽,适当的情况下还可以采用相对频率的吸波材料,配合结构,尽可能的降低辐射出来的强度。

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