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連載?|?村田靜噪小課堂?:?噪聲問題復雜化的因素[九]

時間：2021-11-29 16:29:34
關鍵字： 噪聲   
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[導讀]同學們,《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！上一章介紹的是產生電磁噪聲的機制本節(jié)為你詳細介紹噪聲的傳導和反射第3?章??噪聲?問題復雜?化?的因素???第1章為什么需要EMI靜噪濾波器第2章產生電磁噪聲的機制第3章噪聲問題復雜化的因素3-1.簡介3-2.諧振和阻尼3-3.噪聲的傳導和反...

同學們,


《靜噪基礎課程》本期繼續(xù)開講！


上一章介紹的是


產生電磁噪聲的機制


本節(jié)為你詳細介紹噪聲的傳導和反射




第 3 章
噪 聲 問 題 復 雜 化 的 因 素




第1章 為什么需要EMI靜噪濾波器


第2章 產生電磁噪聲的機制


第3章 噪聲問題復雜化的因素


3-1.簡介


3-2.諧振和阻尼


3-3.噪聲的傳導和反射


  • 3-3-1. 數(shù)字信號對脈沖波形的影響


  • 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. 阻抗因傳輸線路而變化


  • 3-3-6. 多重反射導致的諧振


  • 3-3-7. 數(shù)字信號的終止


  • 3-3-8. 對EMC措施的影響


  • 3-3-9. 如何防止噪聲傳導


  • 3-3-10. S參數(shù)


3-4.源阻抗


3-5.小結


3-3噪聲傳導和反射



3-3-9. 如何防止噪聲傳導


?????????(1) 阻抗失配可防止噪聲傳導




實現(xiàn)阻抗匹配并不總是能帶來理想的結果。如果要防止噪聲傳導（而不是傳輸信號），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備噪聲發(fā)射機制以外，可以認為從噪聲源到天線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，噪聲可能被傳導至天線并造成很強的發(fā)射。



(2) 去耦電容器導致阻抗失配



為防止噪聲傳導，傳輸線兩側的反射都應當增強，使噪聲無法傳導。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。如果要增強衰減，就需要吸收能量。這就是需要使用EMC措施相關元件發(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僅涉及了針對所有元件的噪聲傳輸路徑，但實際上它是很多傳輸路徑的結合。例如，如果從接口電纜發(fā)射數(shù)字IC電源噪聲，則可以認為具體情況會如圖3-3-26所示（作為示例）?？梢酝ㄟ^對傳輸路徑按類型分解來應用圖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措施相關元件的性能可通過S參數(shù)來表示




盡管噪聲傳輸路徑中所使用EMC措施相關元件的效果一般可通過插損來表示，但還會使用S參數(shù)進行更準確的表示。




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。因為S參數(shù)能夠表示元件在高頻范圍內的性能，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S參數(shù)表示EMC措施相關元件時，表示降噪性能的插損可由S參數(shù)傳輸系數(shù)所取代。其前提是電路為線性運行，且要使用在50Ω系統(tǒng)上測得的S參數(shù)。



(3) 傳輸系數(shù)和反射系數(shù)



如圖3-3-27所示從左側和右側輸入電波可得到傳輸系數(shù)和反射系數(shù)，這兩個系數(shù)可用來表示具有一個輸入終端和一個輸出端子（也稱為“端口”）的元件的S參數(shù)。圖3-3-25中所解釋的元件內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)（針對兩端口元件）



(4) 通過數(shù)據(jù)表來表示



由于S參數(shù)一般隨著頻率變化而改變，因此針對每個頻率以表格的形式提供了相應的S參數(shù)值。圖3-3-28作為關于S參數(shù)的一個例子，提供了針對三終端EMC措施相關元件NFE61PT102的S參數(shù)。




圖3-3-28 S參數(shù)的示例（NFE61PT102）




這個EMC措施相關元件內部具有較大的衰減。左圖為S參數(shù)表。如表中所示，每個端口的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)都通過大小和相位來表示。（在某些情況下，它們會通過實數(shù)和虛數(shù)來表示，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進入和傳輸?shù)接覀鹊脑肼暠龋渲翟叫”砻鹘翟肽芰υ胶?。如要將其轉換為插損，數(shù)值大小需要轉換為以dB為單位（不帶負號）。




在1MHz到1GHz頻率范圍內，反射系數(shù)S11約為0.2到0.6。此特征表示當噪聲從左側進入時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致問題。



(6) 用S參數(shù)表示特征的好處



在使用S參數(shù)表示EMC措施相關元件時，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的效果，從而可以考察多重反射導致的次要影響。從這個角度來看，S參數(shù)比插損的表示更準確。




當測量系統(tǒng)的阻抗改變時，S參數(shù)也會隨之變化。通常是在50Ω系統(tǒng)中測量的。為準確估計降噪效果，需要根據(jù)連接實際元件位置處的阻抗通過轉換進行闡釋。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行繪制。




3-3.噪聲傳導和反射 - 重點內容


√ 根據(jù)傳輸理論，電以波的形式進行傳導和反射。


√ 線路特性阻抗和負載阻抗之間的任何偏差都會導致反射。


√ 反射導致線路上產生駐波，進而使阻抗發(fā)生變化或者產生諧振。


√ 在使導線長度為二分之一波長的頻率間隔處，會反復產生諧振。


√ 可采用兩種方法來停止噪聲傳導: 增強反射和內部衰減。


√ 元件特征可通過S參數(shù)表示。







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