系统设计中的无线电干扰应对策略

精密控制部门策略应用工程师

Maxim公司

工程师常常希望能有一种能解决所有无线电干扰或射频抗扰问题的方法。不过，由于这些现象都受到物理定律的限制，因此，要征服无线电干扰问题并不容易。

以惯用术语来说，电磁场是无线电信号。电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)是相关联的；事实上，EMI和RFI两个名词也经常互换使用。

除少数情况外，无线电干扰主要是用于射频芯片的系统规格。在多数系统中，通常这类电路是通过机壳(屏蔽)、电源去耦网络、电力线滤波器和隔离电路与外部世界隔离。但仍有两种情况例外：直接连接到天线的射频设备；其它连接到系统输入和输出端口的设备。

从系统角度来看，为保护内部系统组件免受EMI或RFI干扰而增加设计复杂性，并不是一种经济的方法。

工程师可在两个地方实施静电放电保护。一是在IC处理和封装过程中实施内部ESD保护；另一处则是在输入/输出端口进行系统级ESD保护。后者性能更强，但这种保护必须采用分立组件实现。

系统与外界连接的部位，是无线电干扰最严重的地方。典型的例子就是，当交流电进入系统内部，以及当信号进入诸如电视天线、卫星天线或以太网络电缆时。

辐射信号一直存在于系统外壳的一侧。目前，许多电子产品在设计时，考虑到成本、外形以及防触电等因素，大多选用塑料外壳。但是，EMI和RFI却可以直接穿透塑料材质传播。

因此，制造商必须提供额外的金属屏蔽，或是在设备外壳内加设导电层。导电层和轻薄的金属板可以提供静电保护，而磁屏蔽则需要较重的磁性材料。在这种情况下，印刷电路板和接地的设计，就与直流电源的设计和去耦同样重要。

事实上，电路中的任何非线性都对杂散信号有校正作用。线性度优良的放大器所需要的校正自然少于线性度差的组件。但若系统处于超负载情况，那么即使采用性能卓越的放大器，仍将引起显著的失真和非线性。

三端稳压器(如低压差稳压器和电压基准)包括内部参考电压(通常是一个带隙或齐纳二极管)、一个放大器和一个导通晶体管。放大器使用反馈比较输出和参考电压，并提供一个用以修正输出误差的信号。所需的输出是稳定的直流电压。当输入线电压变化以及输出负载变化时，稳压器就启动稳压机制，所以需要一定的修正速度或带宽。不过，必须对修正速度进行限制，以确保平稳控制和稳定输出。

因此，典型带宽是200kHz到最高1MHz。当施加大约800MHz的高频射频信号到稳压器的任一端引脚(输入、输出或接地)时，反馈回路不会对射频信号进行衰减或修正。因此，射频信号便会通过稳压器传播。

幸运的是，稳压器要求电源去耦以消除这种射频信号。电容器只在低于其自共振点时才工作。

通常，一般的IC不对无线电干扰性进行测试，因为在99.9%的应用中，系统均已受到保护，可免受RFI和EMI的干扰。但是射频IC(RFIC)是例外。因为RFIC需要在射频下工作，这些电路必须与内部和外部带通滤波配合使用，以便只允许所需的频率进出系统。