顺利通过EMC试验（八）文字版
预习思考题
当出现时钟频率或者时钟的高次谐波辐射发射超标时，你会关注PCB的那部分电路？
任何一个电路必须是闭合，这样才能够形成电流，一个设备中的电路回路，不算集成电路芯片内部的，会有数百个，这些闭合的回路都构成了环形天线。起着辐射电磁波和接收电磁波的作用。
在进行PCB的设计，或者电缆走线设计时，我们往往仅关注电源线和信号线，这忽视了电流回路。实际上，我们最不关注的地线构成了电流回路的另一部分。
今后大家应该把地线看成电源电流，信号电流返回源的一个路径，这样很多电磁兼容的问题就好理解了。
例如，对于地线是怎样导致电磁干扰问题的。由于工程师们在设计电路时，假设地线上的电位都是相同的，以地线电位为参考点，而实际的地线由于流过电流，电位不会相同，因此就会出问题。
再次提醒大家，电源线与地线，信号线与地线，构成一个电流回路。PCB或电缆设计时，别忽视地线的设计。
首先，我们考察电流回路的长度，也就是周长，对辐射特性的影响。
图中有三个情况，从左到右，电流回路的周长越来越长，下面是对应各种回路周长的辐射频谱。
可以看出，随着回路周长的增加，低频段的辐射强度越来越强。下面，我们总结几个主要特性：
1. 辐射效率与频率的关系：环路的周长小于一个波长时，辐射的效率随着频率升高，而升高，在对应一个波长的频率处，达到最大。这个频率叫做环天线的谐振频率。
2. 谐振频率以上的辐射特性：超过第一个谐振频率后，辐射效率不会继续随频率增加，而是比谐振频率处稍微降低。每当天线的尺寸对应波长的整数倍时，都会发生谐振，这时的辐射最强。实际的谐振频率会比这个理论数值稍微高一点。图中，400mm对应一个波长的谐振频率为750MHz，实际在810MHz。
3. 电磁场的极化方向：环路天线辐射的电磁波，在垂直于环路的方向上，没有电场。而磁场的极化方向为垂直于环路面积的方向。因为电场与磁场垂直，所以电场极化方向为环路平行的方向。因此，实际的PCB板上，信号线与地线在同一层，和信号线与地线不在同一层，电场极化方向不同。利用这个特点，可以在进行试验时，通过将天线水平放置和垂直放置，判断辐射源电路。
现在，我们考察一下回路面积对辐射效率的影响。
图中有三种情况，每种情况的回路周长相同，但是从左到右，回路的面积逐渐缩小。
下面的图是对应每种情况的辐射情况。
从辐射图中可以看出，三种情况的最大辐射频率相同，这是因为环路的周长相同。但是，辐射强度从左到右逐渐减弱。这是因为，从左到右回路的面积逐渐减小。这个结论很重要，如果两个电路芯片之间的距离确定，我们要尽量使信号电流的回路面积缩小，这样能控制电磁辐射。
另外，由于集成电路芯片的体积很小，这意味着其内部电路形成的回路面积很小，因此， 芯片自身的辐射往往不是导致辐射超标的主要原因。这一点很重要，因为在实际中，经常看到设计师们下很大功夫来控制芯片的电磁辐射，例如对其进行局部屏蔽。今后 ，不应该把主力放在某个芯片上。
由于天线的互易性，对于抗干扰性，也是这样。虽然敏感现象发生在芯片上，但是芯片自身并不是主要的原因，主要的原因是芯片外部的连线。这正是我们在芯片的关键连线上实施滤波措施的基本依据。
