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連載?|?村田靜噪小課堂?:?噪聲問(wèn)題復(fù)雜化的因素[九]

時(shí)間：2021-11-29 16:29:34

關(guān)鍵字：噪聲

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[導(dǎo)讀]同學(xué)們,《靜噪基礎(chǔ)課程》本期繼續(xù)開(kāi)講！上一章介紹的是產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制本節(jié)為你詳細(xì)介紹噪聲的傳導(dǎo)和反射第3?章??噪聲?問(wèn)題復(fù)雜?化?的因素???第1章為什么需要EMI靜噪濾波器第2章產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制第3章噪聲問(wèn)題復(fù)雜化的因素3-1.簡(jiǎn)介3-2.諧振和阻尼3-3.噪聲的傳導(dǎo)和反...

同學(xué)們,

《靜噪基礎(chǔ)課程》本期繼續(xù)開(kāi)講！

上一章介紹的是

產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制

本節(jié)為你詳細(xì)介紹噪聲的傳導(dǎo)和反射

第 3 章
噪聲問(wèn) 題復(fù) 雜化的因素

第1章為什么需要EMI靜噪濾波器

第2章產(chǎn)生電磁噪聲的機(jī)制

第3章噪聲問(wèn)題復(fù)雜化的因素

3-1.簡(jiǎn)介

3-2.諧振和阻尼

3-3.噪聲的傳導(dǎo)和反射

3-3-1. 數(shù)字信號(hào)對(duì)脈沖波形的影響
3-3-2. 特性阻抗和反射
3-3-3. 數(shù)字電路阻抗匹配
3-3-4. 駐波
3-3-5. 阻抗因傳輸線(xiàn)路而變化
3-3-6. 多重反射導(dǎo)致的諧振
3-3-7. 數(shù)字信號(hào)的終止
3-3-8. 對(duì)EMC措施的影響
3-3-9. 如何防止噪聲傳導(dǎo)
3-3-10. S參數(shù)

3-4.源阻抗

3-5.小結(jié)

3-3噪聲傳導(dǎo)和反射

3-3-9. 如何防止噪聲傳導(dǎo)

?????????(1) 阻抗失配可防止噪聲傳導(dǎo)

實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并不總是能帶來(lái)理想的結(jié)果。如果要防止噪聲傳導(dǎo)（而不是傳輸信號(hào)），就需要避免匹配阻抗。

如章節(jié)2-1所示，除了充分了解電子設(shè)備噪聲發(fā)射機(jī)制以外，可以認(rèn)為從噪聲源到天線(xiàn)之間建立了噪聲傳輸路徑（如圖3-3-25所示）。

圖3-3-25 噪聲反射和衰減

在這種情況下，如果阻抗已經(jīng)完全匹配，噪聲可能被傳導(dǎo)至天線(xiàn)并造成很強(qiáng)的發(fā)射。

(2) 去耦電容器導(dǎo)致阻抗失配

為防止噪聲傳導(dǎo)，傳輸線(xiàn)兩側(cè)的反射都應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)，使噪聲無(wú)法傳導(dǎo)。在此期間，使用去耦電容器或電感器等元件顯著改變阻抗，從而增加反射。

也可以加劇傳輸路徑的衰減。如果要增強(qiáng)衰減，就需要吸收能量。這就是需要使用EMC措施相關(guān)元件發(fā)揮噪聲吸收作用的原因?？墒褂镁哂须娮枳杩沟蔫F氧體磁珠。

盡管圖3-3-25僅涉及了針對(duì)所有元件的噪聲傳輸路徑，但實(shí)際上它是很多傳輸路徑的結(jié)合。例如，如果從接口電纜發(fā)射數(shù)字IC電源噪聲，則可以認(rèn)為具體情況會(huì)如圖3-3-26所示（作為示例）?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)傳輸路徑按類(lèi)型分解來(lái)應(yīng)用圖3-3-25所示的噪聲反射和衰減。

圖3-3-26 已分解噪聲傳輸路徑的示例

3-3-10. S參數(shù)

(1) EMC措施相關(guān)元件的性能可通過(guò)S參數(shù)來(lái)表示

盡管噪聲傳輸路徑中所使用EMC措施相關(guān)元件的效果一般可通過(guò)插損來(lái)表示，但還會(huì)使用S參數(shù)進(jìn)行更準(zhǔn)確的表示。

S參數(shù)方法是表示使用上述電波反射概念的電路特征的方式。因?yàn)镾參數(shù)能夠表示元件在高頻范圍內(nèi)的性能，所以常用于高頻電路。

(2) 插損特性可被S參數(shù)取代

在通過(guò)S參數(shù)表示EMC措施相關(guān)元件時(shí)，表示降噪性能的插損可由S參數(shù)傳輸系數(shù)所取代。其前提是電路為線(xiàn)性運(yùn)行，且要使用在50Ω系統(tǒng)上測(cè)得的S參數(shù)。

(3) 傳輸系數(shù)和反射系數(shù)

如圖3-3-27所示從左側(cè)和右側(cè)輸入電波可得到傳輸系數(shù)和反射系數(shù)，這兩個(gè)系數(shù)可用來(lái)表示具有一個(gè)輸入終端和一個(gè)輸出端子（也稱(chēng)為“端口”）的元件的S參數(shù)。圖3-3-25中所解釋的元件內(nèi)部衰減是傳輸部分和反射部分消減的輸入能量值。

圖3-3-27 S參數(shù)（針對(duì)兩端口元件）

(4) 通過(guò)數(shù)據(jù)表來(lái)表示

由于S參數(shù)一般隨著頻率變化而改變，因此針對(duì)每個(gè)頻率以表格的形式提供了相應(yīng)的S參數(shù)值。圖3-3-28作為關(guān)于S參數(shù)的一個(gè)例子，提供了針對(duì)三終端EMC措施相關(guān)元件NFE61PT102的S參數(shù)。

圖3-3-28 S參數(shù)的示例（NFE61PT102）

這個(gè)EMC措施相關(guān)元件內(nèi)部具有較大的衰減。左圖為S參數(shù)表。如表中所示，每個(gè)端口的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)都通過(guò)大小和相位來(lái)表示。（在某些情況下，它們會(huì)通過(guò)實(shí)數(shù)和虛數(shù)來(lái)表示，或者大小可能以dB為單位。）
(5) 頻率特征圖

右圖將傳輸系數(shù)S21和反射系數(shù)S11表示為頻率特征。在低頻范圍內(nèi)傳輸系數(shù)S21很大，在10MHz以上卻非常小。這一特征表示從左側(cè)進(jìn)入和傳輸?shù)接覀?cè)的噪聲比，其值越小表明降噪能力越好。如要將其轉(zhuǎn)換為插損，數(shù)值大小需要轉(zhuǎn)換為以dB為單位（不帶負(fù)號(hào)）。

在1MHz到1GHz頻率范圍內(nèi)，反射系數(shù)S11約為0.2到0.6。此特征表示當(dāng)噪聲從左側(cè)進(jìn)入時(shí)回到噪聲源的反射比。據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)，此元件具有較小的反射，且不那么可能由于多重反射導(dǎo)致問(wèn)題。

(6) 用S參數(shù)表示特征的好處

在使用S參數(shù)表示EMC措施相關(guān)元件時(shí)，不僅可以表示出主要的降噪效果（傳輸系數(shù)），而且可以表示出反射到噪聲源側(cè)的效果，從而可以考察多重反射導(dǎo)致的次要影響。從這個(gè)角度來(lái)看，S參數(shù)比插損的表示更準(zhǔn)確。

當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)的阻抗改變時(shí)，S參數(shù)也會(huì)隨之變化。通常是在50Ω系統(tǒng)中測(cè)量的。為準(zhǔn)確估計(jì)降噪效果，需要根據(jù)連接實(shí)際元件位置處的阻抗通過(guò)轉(zhuǎn)換進(jìn)行闡釋。電路模擬裝置通常都具備這樣的功能。

除了圖3-3-28(b)中的圖之外，S參數(shù)也可如圖3-3-4(c)所示在史密斯圖上進(jìn)行繪制。

3-3.噪聲傳導(dǎo)和反射 - 重點(diǎn)內(nèi)容

√ 根據(jù)傳輸理論，電以波的形式進(jìn)行傳導(dǎo)和反射。

√ 線(xiàn)路特性阻抗和負(fù)載阻抗之間的任何偏差都會(huì)導(dǎo)致反射。

√ 反射導(dǎo)致線(xiàn)路上產(chǎn)生駐波，進(jìn)而使阻抗發(fā)生變化或者產(chǎn)生諧振。

√ 在使導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度為二分之一波長(zhǎng)的頻率間隔處，會(huì)反復(fù)產(chǎn)生諧振。

√ 可采用兩種方法來(lái)停止噪聲傳導(dǎo): 增強(qiáng)反射和內(nèi)部衰減。

√ 元件特征可通過(guò)S參數(shù)表示。

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