无线电易感性-如何治愈

工程师们通常希望无线电敏感性（RS）或无线电免疫可以通过抗生素，疫苗或某种形式的万能药来治愈。不幸的是，解决 RS 问题并不容易。事实上，物理定律是适用的。在本文中，我们将讨论 RS 的来源。我们还提供提示和提示，以保护系统、电源、印刷电路板 （PCB） 和电子元件免受射频干扰。

介绍

蓝绿面包霉菌已被用于治疗感染数百年。然后在1932年，亚历山大·弗莱明认识到抗生素的作用，并将药物命名为青霉素。他不是第一个发现青霉素治疗价值的人，但他开始了一系列事件，导致青霉素在 1940 年代的商业化和大规模生产。从字面上看，“净化面包霉菌”挽救了数百万人的生命。

人类有多少次想服用一种药物并将其用作治疗另一个问题的方法？比我们可能意识到的要多。虽然青霉素一直是人类的灵丹妙药，但它对无线电敏感性（RS）不起作用。对于这个问题，我们必须求助于物理定律，它确实教会了我们如何控制对无线电干扰的敏感性。

了解 RS 问题的本质

根据赛尔的说法，敏感性是“一个电子设备受到另一个设备的电磁场不利影响的容易程度”。通俗地说，电磁场是一种无线电信号。电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）是相关的，并且多次可以互换使用。

“数字IC不受RFI的影响，那么为什么模拟IC不受RFI的影响呢？”一位新的数字工程师问道。数字IC受RFI的影响，但不是那么明显。事实上，数字是带有阈值的模拟。一旦数字信号电平高于或低于两个阈值，在大多数情况下可以忽略低电平RFI。然而，这并不总是正确的，因为边沿抖动是由对过渡的干扰引起的。大多数数字设备在系统级别受到保护。因此，将数字逻辑门的成本增加一倍或三倍以增加RFI保护是不经济的，尤其是在大多数客户不需要它的情况下。

RS 是主要用于无线电集成电路 （IC） 的系统规范，但也有少数例外。大多数系统中的大多数电路通过外壳（屏蔽）电源去耦网络、电源线滤波器和隔离电路与外部世界隔离。此规范有两个例外：直接连接到天线的无线电设备，以及连接到系统输入和输出端口的其他设备。埃德·黑尔讨论消费类设备、有线电视、电视机、录像机、电话和其他音频系统的干扰问题，这些干扰问题来自业余无线电爱好者 （HAM） 的预期。

然而，它在美国无线电中继联盟的网站上。他们的照片显示了对模拟（NTSC）电视的干扰。美国目前的高清或数字信号（ATSC）具有悬崖效应，由于数字处理和纠错，在一定程度上忽略了干扰。具体来说，信号电平的轻微降低或干扰的增加会导致信号完全丢失，因为纠错不堪重负（悬崖效应）。当正好在这个悬崖边缘时，图片可能会被分解成块或条纹，运动可能会冻结。音频也会淡入淡出。

为内部系统部件提供 RS 保护而增加费用和复杂性并不经济高效。那么，这就引出了另一个问题。为什么模拟IC可以防止静电放电（ESD）？

保护与外界的模拟连接

ESD需要两种不同的保护级别：IC内部的ESD在处理和组装过程中对其进行保护;系统级ESD位于输入/输出（IO）端口，更可靠，并且需要不适合IC内部的分立器件。

与外界的系统连接是 RS 最重要的地方。典型的例子是交流电源进入系统盒或信号进入电视天线、卫星天线或以太网电缆等设备。下一个问题是音频和视频以及网络连接等电缆的出口点。

电源连接（传导辐射）

在交流电力线入口处是一个低通滤波器模块。这可以保护系统免受从外部来源进入的任何 RFI 的影响。由于滤波器是互易的，因此还可以防止来自系统和开关电源的信号传播到交流电力线上。该滤波器是无源滤波器，由共模扼流圈（电感）和电容器组成。典型Corcom®电源滤波器的原理图如图1所示。

图1.共模扼流圈电力线滤波器。

输入和输出 RFI 保护（传导发射）

Corcom 还生产用于直流电压、RJ-11 插孔（电话）和 RJ-45 插孔（以太网）的其他滤波器模块。这些模块可防止 RFI 侵入系统机箱，并衰减系统中生成的任何杂散信号离开机箱。入口和出口点通常由无源元件制成的低通滤波器保护。受带通滤波器保护的无线电和电视射频信号除外。实际上，低于和高于所需无线电频率的信号都被阻止了。

电磁干扰和辐射发射 （RFI）

辐射信号通过系统容器的侧面来回走动。塑料盒很常见，因为它们价格低廉，可以制成引人注目的形状，并防止触电危险。然而，EMI和RFI直接通过塑料传播。因此，必须使用金属屏蔽层提供额外的屏蔽6或盒子内的导电涂层。导电涂层和轻质金属板提供静电保护，而磁铁屏蔽需要更重的磁性材料。在这种情况下，印刷电路板（PCB）设计和接地至关重要，直流电源和去耦也是如此。

半导体和 IC 中的 RS

最简单的半导体是二极管，一个小型单向开关。图2显示了一个晶体收音机，这种设计在1930年代非常普遍。顶部是天线，底部是接地;没有提供在电台之间进行选择的调谐。在那些日子里，周围没有多少电台，最近和最响亮的电台压倒了其他电台。二极管对射频进行整流，将其转换为音频能量，高阻抗耳机将其转换为声音。

图2.晶体无线电原理图。

二极管是否易受无线电信号的影响？是的，确实如此，这就是将其包含在此处的重点。图3是现代IC中最常见的电路。该电路通过使用ESD结构中的二极管来管理ESD。与晶体无线电的情况一样，ESD二极管也可以解调无线电信号。因此，有必要采取措施保护ESD二极管免受无线电信号的影响。

图3.此原理图适用于具有ESD保护的现代无线电电路。

如果将RF信号施加到信号引脚或VCC电源引脚，会发生什么情况？电路的功能恢复为晶体收音机。现在显而易见的问题是：普通IC ESD二极管是否容易受到无线电信号的影响？绝对。如图3所示，VCC线路有一个接地电容。这为将无线电信号分流到地提供了一条通过电容器的路径。例如，美国AM广播电台的频段约为1MHz。如果图3 （B）中的电容为0.1μF，则会降低AM无线电信号，因为电容在该频率下是低阻抗的。

事实上，电路中的任何非线性都会整流杂散信号。线性度优异的放大器比线性度差的放大器整流更少。即使是优秀的放大器过载也会导致严重的失真和非线性。

LDO（低压差）和基准电压源等 3 端稳压器怎么样？它们包括一个内部基准电压源（通常是带隙或齐纳二极管）、一个放大器和一个调整管。放大器使用反馈将基准电压与输出电压进行比较，并提供误差信号来校正输出。所需的输出是稳定的直流电压。当输入线路电压变化和输出负载变化时，稳压器需要工作，因此需要一定的校正速度或带宽。但是，必须限制校正速度，以确保平稳控制和稳定性。因此，典型带宽最大值为200kHz至1MHz。现在有人问，当800MHz左右的高频无线电信号施加到任何终端（输入，输出或接地）时会发生什么？无线电信号不会被反馈回路衰减或校正。因此，无线电信号通过调节器传播。值得庆幸的是，稳压器需要电源去耦来消除此类无线电信号。电容器仅在其自谐振点以下工作。这就是为什么人们可能会在必须拒绝RFI的设备上看到四个去耦电容。

总结

大多数常见的IC没有进行无线电敏感性测试。这是因为在99.9%的应用中，系统已经受到RFI和EMI的保护，既不会侵入系统，也不会受到系统辐射。无线电IC是一个例外。由于它们需要RF才能工作，因此这些电路必须结合内部和外部带通滤波，以便只允许所需的频率进出系统。

审核编辑：郭婷