物联网电磁兼容之基本指南

Table of Contents

• 会有哪些问题呢？
• EMC耦合
• EMC设计技巧
• Conclusion

会有哪些问题呢？

RF设备利用电磁波相互通信，然而随着各种RF设备的数量增加，这些设备可能会受到其他电子设备的电磁干扰。如果没有适当地保护这些设备免受电磁波的干扰，而且也没有正确的过滤通信信号的话，可能会严重降低通信能力和整体性能。

随着电磁噪声和一般系统及网络复杂性持续增加，设计产品的电磁兼容性(EMC)对系统设计人员而言成为更为复杂的挑战。此外，单一产品的传导和辐射发射及抗扰性可能是定制电子产品中最具挑战性的部分。再者，在EMC认证过程中只要有一项测试失败就会造成大量时间和金钱的损失以及产品上市的延迟。为了确保产品符合法规标准必须执行各种EMC测试，而我们的白皮书有专门探讨EMC的主题。虽然有些EMC测试很常见，例如测量设备的传导和辐射发射，但也有鲜为人知的测试，例如谐波失真或高频干扰测试。

EMC耦合

说到耦合类型第一个经常想到的是辐射耦合，即是一个设备的电磁辐射耦合到其他设备的电路中，可能导致功能上的干扰。如果要快速解决这个问题可以为设备建立屏蔽来抵消辐射耦合。但是在某些复杂的系统中，辐射耦合可能会在某一个设备内发生；如果是这种情况，可能需要对电路设计做进一步的EMC分析。

虽然可以采取一些EMC措施来减轻个别设备之间的EMI，但许多设备内部仍有耦合现象，即便没有受到其他设备的影响也可能影响到信号的完整性，从而导致通信中断和影响信号强度。不良的电路设计可能造成四种耦合现象，包含感应电流和电流回路，导致内部或外部电磁不兼容。幸运的是，还有很多方法可以避免产生耦合路径，也可以采取多种缓解措施来降低EMC。

例如，缩短不同电路回路的公共走线长度或甚至采用多点连接的地线结构，都可以帮助减少电路中的电流耦合。降低工作频率以及不同信号的平行走线长度会降低电容耦合，而要减少电感耦合的最好方法是缩小电路回路。

所有RECOM产品在设计时以及之后的EMC测试中都采取了完善的措施防止内部耦合的发生，确保产品符合我们严格遵守的EMC标准。

EMC设计技巧

我们建议在设计符合严格EMC要求的产品时使用一些技巧，这些技巧将在我们的EMC白皮书中详细讨论。

1. 电磁将关键区域和非关键区域分开。请确保关键区域免受辐射耦合的影响，然后进入该区域的所有信号线确实经过滤波。利用这个概念可以将一个关键区域中的每个干扰与另一个区域隔离开来，在接下去的设计过程中让缓解措施和故障排除变得更加容易。
2. 连接器的位置需要经过深思熟虑。例如，将所有连接器放在板的一侧可以帮助防止板受到更高的辐射干扰(?)。如果使用屏蔽外壳，那么连接器也必须具有屏蔽能力。
3. 分别考虑每个走线。高阻抗走线很长因此容易受到寄生参数的影响而导致不必要的干扰。在某些情况下应考虑差分走线设计。
4. 使用电容器来让高频信号“短路”。如果放置的位置恰当，电容器可以消除高频信号干扰，因此要确保高频信号会通过电容器而不是绕过。

结论

物联网时代给电气工程师和设计师带来了复杂的设计挑战，这是在以前的技术年代极为少见的。使用高度敏感的信号和电源电路以及日益严格的EMC限制，要求精心的设计以确保设备正常运行同时符合法规。可以采取几种措施来减少IoT设备设计中常见的辐射、传导、电感和电容的电流耦合，更深入的讨论请参阅：电源与电磁兼容性白皮书. 不断进化的电路、器件和系统复杂性以及更高的工作频率将毫无疑问地继续为设计人员带来EMC挑战，因此必须对EMC有深入的了解才能在现代设计中开发出最佳的设计。