EMI/EMC設(shè)計講座（一）PCB被動組件的隱藏特性解析

電和磁的來源

前面已經(jīng)提到，變動中的電流會產(chǎn)生磁場，靜電荷分布會產(chǎn)生電場，下面將進(jìn)一步討論電流和輻射電場之間的關(guān)系。我們必須檢視電流源的結(jié)構(gòu)，并觀察它是如何影響輻射訊號的。此外，我們也必須要注意，當(dāng)距離電流源越遠(yuǎn)時，訊號強度會越低。

時變電流存在于兩種結(jié)構(gòu)中：1.磁的來源（是封閉回路），2.電的來源（是雙極天線）。首先探討磁的來源。

圖二：一個磁場的射頻傳送

在附圖二中，一個電路包含有一個頻率源（振蕩器）和一個負(fù)載。我們可以看到有一個回傳電流（return current），在此電路沿著封閉回路流動著。這個封閉回路是由PCB走線和射頻電流的回傳路徑組成的。我們可以利用仿真軟件，來建立此訊號走線的模型，并評估此模型所產(chǎn)生的輻射電場。此回路所產(chǎn)生的電場是下面四個變量的函數(shù)。

1.回路中的電流振幅：電場大小和存在于訊號走線的電流大小成正比。

2.回路的極性和測量裝置的關(guān)系：如果測量裝置的天線也是呈回路狀（loop），回路電流的極性必須和測量裝置的天線之極性相同，如此才能測量到正確的回路電流。例如：如果測量裝置是使用雙極（dipole）天線，則回路電流的極性必須和它一樣，兩者的極性都必須是垂直的（vertical polarization）。

3.回路的大?。喝绻芈贩浅５男。ū然芈酚嵦柣蚬ぷ黝l率的波長小很多），則電磁場的強度將和回路面積成正比。如果回路越大，在天線端所測量到的頻率就越低。對特定的回路面積而言，此天線會在特定的頻率下共振。

4.距離：電磁場強度下降的比 率，是決定于來源端和天線之間的距離。此外，此距離也決定所產(chǎn)生的是電場或者是磁場。當(dāng)距離比較短時，磁場強度和距離的平方成反比。當(dāng)距離比較長時，會出現(xiàn)一個電磁平面波（plane wave）。此平面波強度和距離成正比。在平面波上，電場向量和磁場向量相交點的位置，大約在1/6波長的地方（也可使用λ/2π來表示，波長（λ）= 300/f）。1/6波長和EMI的「點源（point source）」相關(guān)，「點源」是指電磁波發(fā)射的起源。接收端天線越大，1/6波長的值可以越大。

結(jié)語

和大多數(shù)的電子工程設(shè)計一樣，EMC設(shè)計是需要細(xì)心的思慮的。閱讀本文時，讀者應(yīng)該同時參照平時所執(zhí)行的EMC實務(wù)工作，如此就可能會發(fā)現(xiàn)許多過去未曾注意到的地方，而這些地方往往就是EMI最容易發(fā)生的處所。

在強調(diào)產(chǎn)品迅速上市的時代里，工程師所承受的壓力與日俱增。使用良好的EMI模擬工具雖然可以協(xié)助我們快速地達(dá)成任務(wù)；但若過度依賴這些工具，恐怕會在一些非常特殊的情況或環(huán)境下，無法舉一反三。所以，擁有深厚的理論基礎(chǔ)，將可以彌補常態(tài)的實務(wù)工作之不足。