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如何使用Zigbee实现无线传输电路的抗电磁干扰优化设计
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2020-07-06
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随着世界上第一个电磁兼容性规范1944年在德国诞生，电磁兼容设计在现代电子设计中变得越来越重要。普通的10 kV/630 kW“箱式”变压器低频噪音辐射处的电场辐射一般可达800 V/m，电磁辐射可达30 B/µT，对工作在此环境下的无线传输模块有非常大的影响，因此有必要对无线传输模块进行抗电磁干扰设计。
1、PCB的抗干扰设计
1.1 硬件方面的抗电磁干扰设计
1）选择集成度高，抗干扰能力强，功耗小的电子器件。
2）良好的接地设计。对于工作在2 MHz一下低频应采取共地，即一点接地；对于工作在10 MHz以上的高频应采用分地，即多点接地。同时，数字地和模拟地分开，中间用磁珠连接。对传感器信号地线采用浮空隔离，不与大地相连。将所有闲置的单片机IO端口，应该接地而不是接电源。
3）滤波处理。每个IC的电源端并联一个高频电容，减少IC对电源的影响。
4）PCB的设计：①布线时遵循3-W原则，也就是相邻两条线路间的中心距离应该大于或者等于3倍的线宽。随着线间距离的增大，同时也能减少线间的耦合串扰。②按照功能布局，不同模块接对应的电源。③电源和地线尽量的粗，电流方向和信号线方向相同。④晶振尽量靠近单片机。⑤线路尽量使用45°折线而不是90°折线。⑥多层板设计，将电源层和接地层放在中间层，这样利于各元器件的迅速接地，抑制共模干扰，有利于抗电磁干扰。
1.2 软件方面的抗电磁干扰设计
1）使用看门狗，MSP430中已经集成，遂不赘述。
2）数据冗余技术，在噪声幅度较大的环境巾传输数据，给数据增加一定的冗余位用于校验，能增加检错和纠错的能力，具有非常明显的抗干扰效果。
2、电磁干扰仿真软件介绍电磁干扰的数值仿真过程也就是电磁场问题的数值计算过程，电磁数值计算的任务是基于麦克斯韦方程组，建立逼近实际问题的连续型数学模型，然后采用相应的数值计算方法，经离散化处理，解出模型的数值解，再经处理得出场域中任意点处的场强，能量，损耗分布，及其他参数。常见的计算法方法有时域有限元法、频域有限元法，矩量法等，其中矩量法基于Maxwell 方程中的积分方程，计算精度较高；频域有限元法基于Maxwell方程中的偏微分方程，计算量较大，其中Ansoft Designer就是基于频域有限元方法的软件。 Ansoft Desinger集成了高频、基于物理原型的电磁建模、仿真及与电路和系统分析的无缝连接环境，为了获得S参数和电流密度J，采用了混合电位积分方程（MPIE Mixed Potential Integral Equation）法和矩量法（MoM Method of Moments）分别计算之，这样就能通过电流密度求得S参数和辐射场。
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