脉冲信号差模辐射频谱分析与PCB电磁兼容设计

"本文详细探讨了脉冲信号差模辐射的频谱特性，这是电磁兼容（EMC）基础理论的一部分。脉冲信号的频谱包络线由三部分组成：平坦段、20dB/dec下降段和40dB/dec下降段。差模辐射频率特性随着频率升高而增加，增益为40dB/dec。结合这两者，可以得出脉冲信号的差模辐射频谱包络线，其同样分为三段，分别对应不同频率范围的增益特性。 为了绘制实际的差模辐射包络线，我们需要知道脉冲的峰值电流、上升时间和差模电流的环路面积。通过傅立叶级数展开计算基频电流幅度，然后应用差模辐射计算公式确定辐射强度。在半对数坐标纸上，根据基频的不同，按照特定的斜率绘制上升线和平坦线。这有助于理解尽管高次谐波幅度较小，但它们产生的辐射强度不容忽视，这也是电子设备辐射频率高于其工作时钟频率的原因。 文章还提到了PCB的电磁兼容设计。在PCB设计中，电源线和地线上的噪声是一个关键问题。噪声电压波形、地线干扰和线路板走线的电感都是需要考虑的因素。为了减少电源线噪声，可以采用电源解耦电容，选择合适的电容值，并优化电容布局。此外，铁氧体元件可以用来增加电源端阻抗，从而改善解耦效果。 线路板有两种主要的辐射机理：差模辐射和共模辐射。差模辐射由电流环路产生，而共模辐射涉及整个电路的对称。辐射强度与频率、距离等因素有关，对于设计低辐射的电子产品至关重要。最后，实际电路的辐射要考虑负载阻抗、源阻抗以及电路结构，确保在近场和远场区域内，辐射得到有效控制。"