中心論題：

• 建立差模電流輻射模型
• 對差模電流輻射模型進行數值模擬
• 分析模擬結果，研究閉合印製線回路的輻射規律

解決方案：

• 改變閉合印製線回路的形狀減少輻射幹擾
• 最小化印製線或元器件在輻射水平較大極化方向上的電長度
• 確定通風窗或者是觀察窗的位置和結構以減少輻射幹擾

引言
開關電源的電磁幹擾問題主要立括傳導發射(conducted emission)幹擾和輻射發時(radiated emission)幹擾
，電磁兼容中所謂的發射，是指“從源向外發出電磁能的現象”
，yuyibantongxinlingyuzhongrenweidexiangwaifashediancibobutong，kaiguandianyuanzhongdefashechangchangshiwuyide，ruguobujiayikongzhi，jiuhuiduizhouweidedianzishebeichanshengyanzhongdeganrao。suizhekaiguandianyuandexiaoxinghua、高頻和高功率設計，閉合印製線回路引起的輻射幹擾(差模幹擾)己成為開關電源的主要輻射幹擾源之一，研究閉合印製線回路的輻射規律對減小開關電源的輻射幹擾有著重要的意義。

建立差模電流的輻射模型
開關電源利用半導體器件的開和關工作
，並以開和關的時間比來控製輸出電壓的高低
，由於其通常工作在20KHz以上的開關頻率工作，開關電源內的dv／dt
、di／dt很大，產生嚴重的浪湧電壓
、浪湧電流和其它各種噪聲。圖1是shi典dian型xing的de開kai關guan電dian源yuan的de簡jian圖tu和he產chan生sheng噪zao聲sheng的de回hui路lu，含han有you大da量liang高gao次ci諧xie波bo的de噪zao聲sheng通tong過guo閉bi台tai回hui路lu向xiang空kong間jian輻fu射she電dian磁ci能neng量liang
，即ji差cha模mo電dian流liu的de輻fu對dui幹gan擾rao。通tong常chang的de閉bi合he環huan形xing回hui路lu的de形xing狀zhuang都dou是shi不bu規gui則ze的de，這zhe裏li我wo們men隻zhi討tao論lun一yi般ban的de模mo型xing
，如ru圖tu2所示。

              
這是一種帶有接地平麵的正方形的閉合印製線環路，在回路的兩端分別接有電壓源和阻抗相等的源內阻、負載
，當電壓信號的頻率較高時，這種結構與方環形天線是非常相似的，成為一種嚴重的輻射源。

數值模擬
對於建立好的模型．可以通過電磁場的數值模擬軟件來對其輻射特性進行分析。在這裏我們使用Ansoft的HFSS(High Frequency Structure Simulator)laijinxingmoni。shouxianlaiyanjiuzhezhongbiheyinzhixianhuiludemianjifashengbianhuashiqifushetexingruhefashengbianhua。dangchamofusheyongxiaohuantianxianchanshengdefushelaimonishi，zaijulifushehuiluweideyuanchangdedianchangqiangduweiE=131．6 ×106(fSI)(1／r)Sinθ(1)其中f（H2）為回路中電流信號的頻率，S(m2)為回路麵積
，1(A)為電流強度，θ（0）為測量天線與輻射平麵的夾角。我們根據圖1所示的結構，取正方形閉合回路的邊長分別為3cm、4cm
、5cm、6cm和7cm進行模擬，信號頻率為500MHz。圖3(a)和圖4分別為模擬得到的差模電流輻射的遠場三維方向圖(由於閉合回路的邊長變化時其遠場方向圖是非常相似的，此處隻給出邊長為5cm時的方向圖）和S-E曲qu線xian，從cong中zhong可ke以yi很hen明ming顯xian出chu由you於yu印yin製zhi線xian路lu板ban接jie地di平ping麵mian的de存cun在zai使shi得de差cha模mo輻fu射she功gong率lv主zhu要yao集ji中zhong在zai接jie地di平ping麵mian上shang方fang
，同tong時shi，遠yuan區qu輻fu射she場chang的de電dian場chang強qiang度du與yu回hui路lu麵mian積ji呈cheng線xian性xing變bian化hua關guan係xi(本文中的電場強度均指在閉合印製線回路最大輻射方向上的電場強度)
，這與式(1)是完全符合的。

                 
結果分析
biheyinzhixianhuiludemianjiyueda，chamodianliusuochanshengdefusheganraojiuyueyanzhong。danshitongyangmianjidebiheyinzhixianhuilu，ruguohuiluxingzhuangfashengbianhua，buzaishizhengfangxingjiegou，qichanshengdefusheganraoxiaoguoyiyanghuisuizhebianhua，shenzhichanshengxiangdangdadechayi。tu5顯示了當閉合印製線回路的麵積保持25m2不變時
，矩形印製線回路源與終端所在的邊分別為2cm、3cm、4cm和5cm時差模電流所產生的輻射幹擾效果
，且在頻率為500MHz、1GHz和1．5GHz時shi分fen別bie進jin行xing考kao慮lv。顯xian然ran
，頻pin率lv增zeng高gao，相xiang同tong結jie構gou的de閉bi合he印yin製zhi線xian回hui路lu產chan生sheng的de輻fu射she幹gan擾rao跟gen著zhe增zeng強qiang，並bing且qie隨sui著zhe頻pin率lv增zeng高gao差cha模mo電dian流liu的de輻fu射she能neng量liang逐zhu漸jian向xiang印yin製zhi線xian路lu板ban的de正zheng麵mian"轉移"，如圖3所(suo)示(shi)

，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)高(gao)使(shi)得(de)接(jie)地(di)平(ping)麵(mian)相(xiang)對(dui)於(yu)差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)尺(chi)寸(cun)變(bian)大(da)，從(cong)而(er)對(dui)閉(bi)合(he)印(yin)製(zhi)線(xian)回(hui)路(lu)的(de)輻(fu)射(she)場(chang)產(chan)生(sheng)更(geng)大(da)的(de)反(fan)射(she)效(xiao)果(guo)。更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，隨(sui)著(zhe)閉(bi)合(he)印(yin)製(zhi)線(xian)回(hui)路(lu)由(you)正(zheng)方(fang)形(xing)逐(zhu)漸(jian)變(bian)化(hua)為(wei)越(yue)來(lai)越(yue)狹(xia)長(chang)的(de)矩(ju)形(xing)，差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)顯(xian)著(zhu)減(jian)小(xiao)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)
，即(ji)使(shi)閉(bi)合(he)印(yin)製(zhi)線(xian)回(hui)路(lu)的(de)麵(mian)積(ji)相(xiang)同(tong)。適(shi)當(dang)地(di)改(gai)變(bian)其(qi)形(xing)狀(zhuang)，使(shi)之(zhi)越(yue)來(lai)越(yue)狹(xia)長(chang)，同(tong)樣(yang)可(ke)以(yi)減(jian)小(xiao)相(xiang)同(tong)強(qiang)度(du)的(de)差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)。

閉合印製線回路上流過的差模電流產生的輻射幹擾在各個極化方向上的分布是不同的。圖6是矩形印製線回路的源和終端所在的邊為3(回路麵積為25)時頻率為1．5GHz差模電流的輻射幹擾在X、Y
、Z方向上的極化分量的三維方向圖，從圖中可以看到



，X和Z方向上的極化分量主要集中於印製板正麵的X軸的兩側，而Y方向上的極化分量主要集中於印製板的正上方區域，並且沿Y方向的極化分量最大，分別為X
、Y方向極化分量的兩倍左右，對於源和終端所在邊為2cm、4cm和5cm時的閉合回路也是如此。

                  
根據印製線路板上差模電流的輻射特性，開關電源設計人員在進行印製線路板和機箱內部結構設計的時候可以從以下幾個方麵來考慮：

• 通過改變閉合印製線回路的形狀
  ，使之盡量狹長。可以有效的減小差模電流的輻射幹擾水平。
• genjuchamodianliuzaigegejihuafangxiangshangdefusheshuipingdebutong，jinliangshilinjinyinzhibanshangdeyinzhixianhuoyuanqijianzaijiaodafusheshuipingdejihuafangxiangshangyouzuixiaodedianchangdu
  ，zheyangkeyibaozhengtamenouhedaojiaoshaodediancinengliang。
• 在對機箱內部的電纜進行布線設計時，確保電纜在較大輻射水平的極化方向上的電長度最小
  ，從而使電纜耦合到的電磁能量最小。
• 確(que)定(ding)得(de)到(dao)最(zui)小(xiao)的(de)機(ji)箱(xiang)對(dui)外(wai)輻(fu)射(she)效(xiao)果(guo)的(de)通(tong)風(feng)窗(chuang)或(huo)者(zhe)是(shi)觀(guan)察(cha)窗(chuang)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)結(jie)構(gou)。通(tong)風(feng)窗(chuang)或(huo)觀(guan)察(cha)窗(chuang)應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)的(de)安(an)裝(zhuang)在(zai)輻(fu)射(she)水(shui)平(ping)較(jiao)低(di)的(de)位(wei)置(zhi)
  ，如(ru)果(guo)通(tong)風(feng)窗(chuang)或(huo)觀(guan)察(cha)窗(chuang)是(shi)由(you)矩(ju)形(xing)孔(kong)構(gou)成(cheng)的(de)
  ，還(hai)應(ying)該(gai)考(kao)慮(lv)輻(fu)射(she)場(chang)在(zai)窗(chuang)口(kou)位(wei)置(zhi)的(de)各(ge)個(ge)方(fang)向(xiang)的(de)極(ji)化(hua)水(shui)平(ping)，盡(jin)量(liang)使(shi)矩(ju)形(xing)孔(kong)的(de)長(chang)邊(bian)不(bu)在(zai)輻(fu)射(she)水(shui)平(ping)最(zui)大(da)的(de)極(ji)化(hua)方(fang)向(xiang)上(shang)
  ，以(yi)便(bian)使(shi)從(cong)機(ji)箱(xiang)輻(fu)射(she)出(chu)去(qu)的(de)電(dian)磁(ci)能(neng)量(liang)最(zui)小(xiao)。

       對以上幾點進行考慮的時候還要綜合其它結構的幹擾源的輻射效果
，比如繼電器、散熱器和電纜產生的輻射幹擾
，而這些都是可以通過數值或者是解析的方法得到的。

結論
從(cong)對(dui)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)進(jin)行(xing)電(dian)磁(ci)場(chang)數(shu)值(zhi)模(mo)擬(ni)的(de)結(jie)果(guo)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)
，差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)隨(sui)著(zhe)閉(bi)合(he)回(hui)路(lu)的(de)麵(mian)積(ji)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)強(qiang)
，並(bing)呈(cheng)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)，頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)高(gao)也(ye)使(shi)差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)更(geng)集(ji)中(zhong)於(yu)接(jie)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)上(shang)方(fang)。更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，相(xiang)同(tong)麵(mian)積(ji)的(de)閉(bi)合(he)回(hui)路(lu)，回(hui)路(lu)的(de)形(xing)狀(zhuang)越(yue)來(lai)越(yue)狹(xia)長(chang)，差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)引(yin)起(qi)的(de)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)就(jiu)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao)。同(tong)時(shi)，差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)在(zai)各(ge)個(ge)極(ji)化(hua)方(fang)向(xiang)上(shang)有(you)不(bu)同(tong)的(de)分(fen)布(bu)。這(zhe)些(xie)差(cha)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)輻(fu)射(she)特(te)性(xing)可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)進(jin)行(xing)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)印(yin)製(zhi)線(xian)路(lu)板(ban)設(she)計(ji)和(he)機(ji)箱(xiang)內(nei)部(bu)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)設(she)計(ji)的(de)依(yi)據(ju)。