带你读懂什么叫辐射发射

一

辐射发射

辐射发射RE102试验是军用设备中最难通过一项的试验。这个试验之所以不容易通过，是因为这个指标制定的十分严格。

对电子设备提出RE102要求的目的是防止电子设备在工作时所产生的意外电磁辐射对无线接收设备产生影响。如果系统中的电子设备产生较强的辐射发射，无线通信系统的通信距离便会缩短。

不熟悉通信原理的设计师可以通过下面的比喻来理解这个问题。两个人谈话时，如果背景噪声很大，就需要讲话的声音很大，或者靠得很近，才能够听清。声波通信如此，电磁波通信也是如此。

由于军用通信的接收机具有很高的灵敏度，大部分调谐式接收机的灵敏度可以达到1mV。为了不对如此微弱的信号形成干扰，这个指标必须十分严格。

二

RE102试验注意事项

在做RE102试验时，要注意设备的状态，微小的差异就会导致试验结果出现很大的不同。

另外，不同的试验室中测试的结果也会有一定的差异，因此，有时需要将本单位的摸底试验室与认证试验室进行比对，以保证试验一次通过。

在进行RE102试验时，要注意设备上的电缆的状态，电缆是产生电磁辐射的主要原因。

最重要的一点是，设备上的所有连接器上必须接上类似于实际应用的电缆（屏蔽的或非屏蔽的），如果电缆的另一端没有合适的设备可以连接，可以悬空。

三

辐射发射是怎样产生的？

大部分设计师感到最头疼的项目是辐射骚扰发射。这个项目真是那么通过吗？其实，只要了解了辐射骚扰产生的机理，就不是那么难了。

四

电磁辐射的基本知识

解决电磁兼容的问题，很大程度消除伴随电磁辐射，例如RE102就是针对伴随辐射发射的试验，这是最难通过的试验。

电磁辐射主要两种途径。一种是电流产生的，左图中，一个闭合的电路中，如果有一个电压，就产生了电流，这个电流就产生了一个磁场。如果这个电流是变化的，磁场也变化，就产生了电磁波辐射。

另一种辐射是电压产生的。右图中，两个导体之间有一个电压，如果电压是直流的，没有任何情况发生。如果是交流的，导体就会产生电磁波辐射。

这种能把电压、电流以电磁波辐射出去的结构叫天线。我们把图3中左图的结构叫环路天线，右图叫做偶极天线。

五

偶极天线的特性

偶极天线主要对应设备中的电缆的情况。了解偶极天线的特性，对于处理电缆相关的电磁兼容问题十分有用。偶极天线的一些特性如下：

01

辐射效率

电极的尺寸越大，辐射效率越高，电压的频率越高，辐射效率越高，如 图4右下三张图所示

02

谐振频率

辐射的强度随着频率升高而增强，在对应1/2波长的频率达到最大，通常称为这个频率是偶极天线的谐振频率，显然，电极的尺寸越大谐振频率越低

03

多个谐振频率

每当频率对应的波长达到对应1/2波长的奇数倍时，都会发生谐振，这时的辐射最强，如 图4右下图所示

很多电路工程师发现，在电缆上套一个磁环，原来超标的频率点会发生移动，这是谐振频率变化的结果。

六

环形天线的特性

环路天线主要对应设备中的电路环路，环路天线的特性类似于偶极天线：

01

辐射效率

环路的周长小于一个波长时，辐射的强度随着频率升高，而增强，在对应一个波长的频率，达到最大，通常称为这个频率是环天线的谐振频率。

02

天线的谐振

每当天线的尺寸对应波长的整数倍时，都会发生谐振，这时的辐射最强。实际的谐振频率会稍微高一点。图5中，400mm对应一个波长的谐振频率为750MHz，实际在810MHz。而偶极天线的场合，谐振频率会比理论值稍低。由于偶极天线是1/2波长的奇数倍，所以这里的谐振频率点更密。

七

天线的辐射效率

电磁兼容设计的一个重要内容就是降低天线的辐射效率和接收效率。

电流回路的周长相同，但是从左向右面积逐渐变小。从下面的辐射频谱可以看到，随着电流回路的面积减小，电磁辐射强度逐渐变小，是环路天线的情况。

由于环路的周长相同，因此他们达到最强辐射的频率相同。这个结论非常有用。因为，在PCB上布置电路时，如果两个电路芯片之间的距离确定，我们要尽量使信号电流的回路面积缩小，这样能控制电磁辐射。

图6右下图，是偶极天线的情况。这里三个不同的情况是，偶极天线的两个电极相对位置不同。他们靠得越近，辐射效率越低。由于环路的电极的尺寸相同，因此，他们达到最强辐射的频率相同。