無(wú)線電易感性-如何治愈

工程師們通常希望無(wú)線電敏感性（RS）或無(wú)線電免疫可以通過(guò)抗生素，疫苗或某種形式的萬(wàn)能藥來(lái)治愈。不幸的是，解決 RS 問(wèn)題并不容易。事實(shí)上，物理定律是適用的。在本文中，我們將討論 RS 的來(lái)源。我們還提供提示和提示，以保護(hù)系統(tǒng)、電源、印刷電路板 （PCB） 和電子元件免受射頻干擾。

介紹

藍(lán)綠面包霉菌已被用于治療感染數(shù)百年。然后在1932年，亞歷山大·弗萊明認(rèn)識(shí)到抗生素的作用，并將藥物命名為青霉素。他不是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)青霉素治療價(jià)值的人，但他開(kāi)始了一系列事件，導(dǎo)致青霉素在 1940 年代的商業(yè)化和大規(guī)模生產(chǎn)。從字面上看，“凈化面包霉菌”挽救了數(shù)百萬(wàn)人的生命。

人類有多少次想服用一種藥物并將其用作治療另一個(gè)問(wèn)題的方法？比我們可能意識(shí)到的要多。雖然青霉素一直是人類的靈丹妙藥，但它對(duì)無(wú)線電敏感性（RS）不起作用。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們必須求助于物理定律，它確實(shí)教會(huì)了我們?nèi)绾慰刂茖?duì)無(wú)線電干擾的敏感性。

了解 RS 問(wèn)題的本質(zhì)

根據(jù)賽爾的說(shuō)法，敏感性是“一個(gè)電子設(shè)備受到另一個(gè)設(shè)備的電磁場(chǎng)不利影響的容易程度”。通俗地說(shuō)，電磁場(chǎng)是一種無(wú)線電信號(hào)。電磁干擾（EMI）和射頻干擾（RFI）是相關(guān)的，并且多次可以互換使用。

“數(shù)字IC不受RFI的影響，那么為什么模擬IC不受RFI的影響呢？”一位新的數(shù)字工程師問(wèn)道。數(shù)字IC受RFI的影響，但不是那么明顯。事實(shí)上，數(shù)字是帶有閾值的模擬。一旦數(shù)字信號(hào)電平高于或低于兩個(gè)閾值，在大多數(shù)情況下可以忽略低電平RFI。然而，這并不總是正確的，因?yàn)檫呇囟秳?dòng)是由對(duì)過(guò)渡的干擾引起的。大多數(shù)數(shù)字設(shè)備在系統(tǒng)級(jí)別受到保護(hù)。因此，將數(shù)字邏輯門的成本增加一倍或三倍以增加RFI保護(hù)是不經(jīng)濟(jì)的，尤其是在大多數(shù)客戶不需要它的情況下。

RS 是主要用于無(wú)線電集成電路 （IC） 的系統(tǒng)規(guī)范，但也有少數(shù)例外。大多數(shù)系統(tǒng)中的大多數(shù)電路通過(guò)外殼（屏蔽）電源去耦網(wǎng)絡(luò)、電源線濾波器和隔離電路與外部世界隔離。此規(guī)范有兩個(gè)例外：直接連接到天線的無(wú)線電設(shè)備，以及連接到系統(tǒng)輸入和輸出端口的其他設(shè)備。埃德·黑爾討論消費(fèi)類設(shè)備、有線電視、電視機(jī)、錄像機(jī)、電話和其他音頻系統(tǒng)的干擾問(wèn)題，這些干擾問(wèn)題來(lái)自業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者 （HAM） 的預(yù)期。

然而，它在美國(guó)無(wú)線電中繼聯(lián)盟的網(wǎng)站上。他們的照片顯示了對(duì)模擬（NTSC）電視的干擾。美國(guó)目前的高清或數(shù)字信號(hào)（ATSC）具有懸崖效應(yīng)，由于數(shù)字處理和糾錯(cuò)，在一定程度上忽略了干擾。具體來(lái)說(shuō)，信號(hào)電平的輕微降低或干擾的增加會(huì)導(dǎo)致信號(hào)完全丟失，因?yàn)榧m錯(cuò)不堪重負(fù)（懸崖效應(yīng)）。當(dāng)正好在這個(gè)懸崖邊緣時(shí)，圖片可能會(huì)被分解成塊或條紋，運(yùn)動(dòng)可能會(huì)凍結(jié)。音頻也會(huì)淡入淡出。

為內(nèi)部系統(tǒng)部件提供 RS 保護(hù)而增加費(fèi)用和復(fù)雜性并不經(jīng)濟(jì)高效。那么，這就引出了另一個(gè)問(wèn)題。為什么模擬IC可以防止靜電放電（ESD）？

保護(hù)與外界的模擬連接

ESD需要兩種不同的保護(hù)級(jí)別：IC內(nèi)部的ESD在處理和組裝過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行保護(hù);系統(tǒng)級(jí)ESD位于輸入/輸出（IO）端口，更可靠，并且需要不適合IC內(nèi)部的分立器件。

與外界的系統(tǒng)連接是 RS 最重要的地方。典型的例子是交流電源進(jìn)入系統(tǒng)盒或信號(hào)進(jìn)入電視天線、衛(wèi)星天線或以太網(wǎng)電纜等設(shè)備。下一個(gè)問(wèn)題是音頻和視頻以及網(wǎng)絡(luò)連接等電纜的出口點(diǎn)。

電源連接（傳導(dǎo)輻射）

在交流電力線入口處是一個(gè)低通濾波器模塊。這可以保護(hù)系統(tǒng)免受從外部來(lái)源進(jìn)入的任何 RFI 的影響。由于濾波器是互易的，因此還可以防止來(lái)自系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)電源的信號(hào)傳播到交流電力線上。該濾波器是無(wú)源濾波器，由共模扼流圈（電感）和電容器組成。典型Corcom?電源濾波器的原理圖如圖1所示。

圖1.共模扼流圈電力線濾波器。

輸入和輸出 RFI 保護(hù)（傳導(dǎo)發(fā)射）

Corcom 還生產(chǎn)用于直流電壓、RJ-11 插孔（電話）和 RJ-45 插孔（以太網(wǎng)）的其他濾波器模塊。這些模塊可防止 RFI 侵入系統(tǒng)機(jī)箱，并衰減系統(tǒng)中生成的任何雜散信號(hào)離開(kāi)機(jī)箱。入口和出口點(diǎn)通常由無(wú)源元件制成的低通濾波器保護(hù)。受帶通濾波器保護(hù)的無(wú)線電和電視射頻信號(hào)除外。實(shí)際上，低于和高于所需無(wú)線電頻率的信號(hào)都被阻止了。

電磁干擾和輻射發(fā)射 （RFI）

輻射信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)容器的側(cè)面來(lái)回走動(dòng)。塑料盒很常見(jiàn)，因?yàn)樗鼈儍r(jià)格低廉，可以制成引人注目的形狀，并防止觸電危險(xiǎn)。然而，EMI和RFI直接通過(guò)塑料傳播。因此，必須使用金屬屏蔽層提供額外的屏蔽6或盒子內(nèi)的導(dǎo)電涂層。導(dǎo)電涂層和輕質(zhì)金屬板提供靜電保護(hù)，而磁鐵屏蔽需要更重的磁性材料。在這種情況下，印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)和接地至關(guān)重要，直流電源和去耦也是如此。

半導(dǎo)體和 IC 中的 RS

最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體是二極管，一個(gè)小型單向開(kāi)關(guān)。圖2顯示了一個(gè)晶體收音機(jī)，這種設(shè)計(jì)在1930年代非常普遍。頂部是天線，底部是接地;沒(méi)有提供在電臺(tái)之間進(jìn)行選擇的調(diào)諧。在那些日子里，周圍沒(méi)有多少電臺(tái)，最近和最響亮的電臺(tái)壓倒了其他電臺(tái)。二極管對(duì)射頻進(jìn)行整流，將其轉(zhuǎn)換為音頻能量，高阻抗耳機(jī)將其轉(zhuǎn)換為聲音。

圖2.晶體無(wú)線電原理圖。

二極管是否易受無(wú)線電信號(hào)的影響？是的，確實(shí)如此，這就是將其包含在此處的重點(diǎn)。圖3是現(xiàn)代IC中最常見(jiàn)的電路。該電路通過(guò)使用ESD結(jié)構(gòu)中的二極管來(lái)管理ESD。與晶體無(wú)線電的情況一樣，ESD二極管也可以解調(diào)無(wú)線電信號(hào)。因此，有必要采取措施保護(hù)ESD二極管免受無(wú)線電信號(hào)的影響。

圖3.此原理圖適用于具有ESD保護(hù)的現(xiàn)代無(wú)線電電路。

如果將RF信號(hào)施加到信號(hào)引腳或VCC電源引腳，會(huì)發(fā)生什么情況？電路的功能恢復(fù)為晶體收音機(jī)?，F(xiàn)在顯而易見(jiàn)的問(wèn)題是：普通IC ESD二極管是否容易受到無(wú)線電信號(hào)的影響？絕對(duì)。如圖3所示，VCC線路有一個(gè)接地電容。這為將無(wú)線電信號(hào)分流到地提供了一條通過(guò)電容器的路徑。例如，美國(guó)AM廣播電臺(tái)的頻段約為1MHz。如果圖3 （B）中的電容為0.1μF，則會(huì)降低AM無(wú)線電信號(hào)，因?yàn)殡娙菰谠擃l率下是低阻抗的。

事實(shí)上，電路中的任何非線性都會(huì)整流雜散信號(hào)。線性度優(yōu)異的放大器比線性度差的放大器整流更少。即使是優(yōu)秀的放大器過(guò)載也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的失真和非線性。

LDO（低壓差）和基準(zhǔn)電壓源等 3 端穩(wěn)壓器怎么樣？它們包括一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源（通常是帶隙或齊納二極管）、一個(gè)放大器和一個(gè)調(diào)整管。放大器使用反饋將基準(zhǔn)電壓與輸出電壓進(jìn)行比較，并提供誤差信號(hào)來(lái)校正輸出。所需的輸出是穩(wěn)定的直流電壓。當(dāng)輸入線路電壓變化和輸出負(fù)載變化時(shí)，穩(wěn)壓器需要工作，因此需要一定的校正速度或帶寬。但是，必須限制校正速度，以確保平穩(wěn)控制和穩(wěn)定性。因此，典型帶寬最大值為200kHz至1MHz?，F(xiàn)在有人問(wèn)，當(dāng)800MHz左右的高頻無(wú)線電信號(hào)施加到任何終端（輸入，輸出或接地）時(shí)會(huì)發(fā)生什么？無(wú)線電信號(hào)不會(huì)被反饋回路衰減或校正。因此，無(wú)線電信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)器傳播。值得慶幸的是，穩(wěn)壓器需要電源去耦來(lái)消除此類無(wú)線電信號(hào)。電容器僅在其自諧振點(diǎn)以下工作。這就是為什么人們可能會(huì)在必須拒絕RFI的設(shè)備上看到四個(gè)去耦電容。

總結(jié)

大多數(shù)常見(jiàn)的IC沒(méi)有進(jìn)行無(wú)線電敏感性測(cè)試。這是因?yàn)樵?9.9%的應(yīng)用中，系統(tǒng)已經(jīng)受到RFI和EMI的保護(hù)，既不會(huì)侵入系統(tǒng)，也不會(huì)受到系統(tǒng)輻射。無(wú)線電IC是一個(gè)例外。由于它們需要RF才能工作，因此這些電路必須結(jié)合內(nèi)部和外部帶通濾波，以便只允許所需的頻率進(jìn)出系統(tǒng)。

審核編輯：郭婷