EMI/EMC設計講座（一）PCB被動(dòng)組件的隱藏特性解析

電和磁的來(lái)源

前面已經(jīng)提到，變動(dòng)中的電流會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，靜電荷分布會(huì )產(chǎn)生電場(chǎng)，下面將進(jìn)一步討論電流和輻射電場(chǎng)之間的關(guān)系。我們必須檢視電流源的結構，并觀(guān)察它是如何影響輻射訊號的。此外，我們也必須要注意，當距離電流源越遠時(shí)，訊號強度會(huì )越低。

時(shí)變電流存在于兩種結構中：1.磁的來(lái)源（是封閉回路），2.電的來(lái)源（是雙極天線(xiàn)）。首先探討磁的來(lái)源。

圖二：一個(gè)磁場(chǎng)的射頻傳送

在附圖二中，一個(gè)電路包含有一個(gè)頻率源（振蕩器）和一個(gè)負載。我們可以看到有一個(gè)回傳電流（return current），在此電路沿著(zhù)封閉回路流動(dòng)著(zhù)。這個(gè)封閉回路是由PCB走線(xiàn)和射頻電流的回傳路徑組成的。我們可以利用仿真軟件，來(lái)建立此訊號走線(xiàn)的模型，并評估此模型所產(chǎn)生的輻射電場(chǎng)。此回路所產(chǎn)生的電場(chǎng)是下面四個(gè)變量的函數。

1.回路中的電流振幅：電場(chǎng)大小和存在于訊號走線(xiàn)的電流大小成正比。

2.回路的極性和測量裝置的關(guān)系：如果測量裝置的天線(xiàn)也是呈回路狀（loop），回路電流的極性必須和測量裝置的天線(xiàn)之極性相同，如此才能測量到正確的回路電流。例如：如果測量裝置是使用雙極（dipole）天線(xiàn)，則回路電流的極性必須和它一樣，兩者的極性都必須是垂直的（vertical polarization）。

3.回路的大?。喝绻芈贩浅５男。ū然芈酚嵦柣蚬ぷ黝l率的波長(cháng)小很多），則電磁場(chǎng)的強度將和回路面積成正比。如果回路越大，在天線(xiàn)端所測量到的頻率就越低。對特定的回路面積而言，此天線(xiàn)會(huì )在特定的頻率下共振。

4.距離：電磁場(chǎng)強度下降的比 率，是決定于來(lái)源端和天線(xiàn)之間的距離。此外，此距離也決定所產(chǎn)生的是電場(chǎng)或者是磁場(chǎng)。當距離比較短時(shí)，磁場(chǎng)強度和距離的平方成反比。當距離比較長(cháng)時(shí)，會(huì )出現一個(gè)電磁平面波（plane wave）。此平面波強度和距離成正比。在平面波上，電場(chǎng)向量和磁場(chǎng)向量相交點(diǎn)的位置，大約在1/6波長(cháng)的地方（也可使用λ/2π來(lái)表示，波長(cháng)（λ）= 300/f）。1/6波長(cháng)和EMI的「點(diǎn)源（point source）」相關(guān)，「點(diǎn)源」是指電磁波發(fā)射的起源。接收端天線(xiàn)越大，1/6波長(cháng)的值可以越大。

結語(yǔ)

和大多數的電子工程設計一樣，EMC設計是需要細心的思慮的。閱讀本文時(shí)，讀者應該同時(shí)參照平時(shí)所執行的EMC實(shí)務(wù)工作，如此就可能會(huì )發(fā)現許多過(guò)去未曾注意到的地方，而這些地方往往就是EMI最容易發(fā)生的處所。

在強調產(chǎn)品迅速上市的時(shí)代里，工程師所承受的壓力與日俱增。使用良好的EMI模擬工具雖然可以協(xié)助我們快速地達成任務(wù)；但若過(guò)度依賴(lài)這些工具，恐怕會(huì )在一些非常特殊的情況或環(huán)境下，無(wú)法舉一反三。所以，擁有深厚的理論基礎，將可以彌補常態(tài)的實(shí)務(wù)工作之不足。