电缆布线造成的辐射超标案例分析

一、现象描述

对某产品进行辐射发射测试，发现其不能满足要求，具体现象是从100～230 MHz频段内出现严重超标，最大点超过ClassB限值20 dB之多。测试频谱如图1所示。

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图1 辐射发射测试频谱图

二、原因分析

经过检查发现，该设备的直流供电电源线，布置如图2所示，即直流电源线从电源连接器、电源滤波器进入设备后，分为两路，经过一段很长的距离后再接到内部连接器。可见，两根直流电源线（-48 V线与0 V）之间形成了一个较大的环路，如图2箭头线所示。

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图2 直流电源线布置图

根据电磁理论、麦克斯韦方程，磁场由电流和电场产生。变化的电场会产生磁场，根据右手定律，电流流过导体或环路时也会产生磁场，如图3所示。

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图3右手定律

可见，电流和环路是形成辐射的重要条件。在本案例中，正、负电源线分开布线形成了一个比较大的环路，电源线中流动的电源噪声是辐射驱动的。如果闭环较小（远远小于所关心的信号或频率的波长），则场强与闭环面积成正比。闭环越大，天线终端观察到的频率越低。对于一个特定的物理尺寸，天线将在特定的频率上产生谐振。

环形天线产生的差模辐射，远区辐射场的电场强度与回路面积呈线性变化关系。闭合回路的面积越大，差模电流所产生的辐射就越严重。另外，同样面积的闭合回路，如果回路形状发生变化，不再是正方形结构，其产生的辐射干扰效果一样会随着变化，甚至产生相当大的差异。频率增高，相同结构的闭合回路产生的辐射干扰跟着增强，并且随着频率增高差模电流的辐射能量逐渐向环路的正面转移。更为重要的是，随着闭合回路由正方形逐渐变化为越来越狭长的矩形，差模电流所产生的辐射干扰显著减小。也就是说，即使闭合回路的面积相同，适当地改变其形状，使之越来越狭长，同样可以减小相同强度的差模电流的辐射干扰。闭合回路上流过的差模电流产生的辐射发射在各个极化方向上的分布是不同的。

辐射的极化分量主要集中于环路正面的两侧，而本案例中的散热孔正好位于环路的正上方，也就是环路辐射最强的方向上。

三、处理措施

根据以上分析结果，要解决此问题，只要将地线与电源线从散热孔中间布线（如图2中虚线所示），使电源线的环路面积与原来相比使电源线的环路面积大大减小，经过测试，在111～165 MHz左右辐射发射降低近20 dBμV/m，如图4所示。

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