工程師們通常希望無線電敏感性（RS）或無線電免疫可以通過抗生素，疫苗或某種形式的萬能藥來治愈。不幸的是，解決 RS 問題并不容易。事實上，物理定律是適用的。在本文中，我們將討論 RS 的來源。我們還提供提示和提示，以保護系統(tǒng)、電源、印刷電路板 （PCB） 和電子元件免受射頻干擾。

介紹

藍綠面包霉菌已被用于治療感染數(shù)百年。然后在1932年，亞歷山大·弗萊明認識到抗生素的作用，并將藥物命名為青霉素。他不是第一個發(fā)現(xiàn)青霉素治療價值的人，但他開始了一系列事件，導致青霉素在 1940 年代的商業(yè)化和大規(guī)模生產(chǎn)。從字面上看，“凈化面包霉菌”挽救了數(shù)百萬人的生命。

人類有多少次想服用一種藥物并將其用作治療另一個問題的方法？比我們可能意識到的要多。雖然青霉素一直是人類的靈丹妙藥，但它對無線電敏感性（RS）不起作用。對于這個問題，我們必須求助于物理定律，它確實教會了我們?nèi)绾慰刂茖o線電干擾的敏感性。

了解 RS 問題的本質(zhì)

根據(jù)賽爾的說法，敏感性是“一個電子設備受到另一個設備的電磁場不利影響的容易程度”。通俗地說，電磁場是一種無線電信號。電磁干擾（EMI）和射頻干擾（RFI）是相關的，并且多次可以互換使用。

“數(shù)字IC不受RFI的影響，那么為什么模擬IC不受RFI的影響呢？”一位新的數(shù)字工程師問道。數(shù)字IC受RFI的影響，但不是那么明顯。事實上，數(shù)字是帶有閾值的模擬。一旦數(shù)字信號電平高于或低于兩個閾值，在大多數(shù)情況下可以忽略低電平RFI。然而，這并不總是正確的，因為邊沿抖動是由對過渡的干擾引起的。大多數(shù)數(shù)字設備在系統(tǒng)級別受到保護。因此，將數(shù)字邏輯門的成本增加一倍或三倍以增加RFI保護是不經(jīng)濟的，尤其是在大多數(shù)客戶不需要它的情況下。

RS 是主要用于無線電集成電路 （IC） 的系統(tǒng)規(guī)范，但也有少數(shù)例外。大多數(shù)系統(tǒng)中的大多數(shù)電路通過外殼（屏蔽）電源去耦網(wǎng)絡、電源線濾波器和隔離電路與外部世界隔離。此規(guī)范有兩個例外：直接連接到天線的無線電設備，以及連接到系統(tǒng)輸入和輸出端口的其他設備。埃德·黑爾討論消費類設備、有線電視、電視機、錄像機、電話和其他音頻系統(tǒng)的干擾問題，這些干擾問題來自業(yè)余無線電愛好者 （HAM） 的預期。

然而，它在美國無線電中繼聯(lián)盟的網(wǎng)站上。他們的照片顯示了對模擬（NTSC）電視的干擾。美國目前的高清或數(shù)字信號（ATSC）具有懸崖效應，由于數(shù)字處理和糾錯，在一定程度上忽略了干擾。具體來說，信號電平的輕微降低或干擾的增加會導致信號完全丟失，因為糾錯不堪重負（懸崖效應）。當正好在這個懸崖邊緣時，圖片可能會被分解成塊或條紋，運動可能會凍結(jié)。音頻也會淡入淡出。

為內(nèi)部系統(tǒng)部件提供 RS 保護而增加費用和復雜性并不經(jīng)濟高效。那么，這就引出了另一個問題。為什么模擬IC可以防止靜電放電（ESD）？

保護與外界的模擬連接

ESD需要兩種不同的保護級別：IC內(nèi)部的ESD在處理和組裝過程中對其進行保護;系統(tǒng)級ESD位于輸入/輸出（IO）端口，更可靠，并且需要不適合IC內(nèi)部的分立器件。

與外界的系統(tǒng)連接是 RS 最重要的地方。典型的例子是交流電源進入系統(tǒng)盒或信號進入電視天線、衛(wèi)星天線或以太網(wǎng)電纜等設備。下一個問題是音頻和視頻以及網(wǎng)絡連接等電纜的出口點。

電源連接（傳導輻射）

在交流電力線入口處是一個低通濾波器模塊。這可以保護系統(tǒng)免受從外部來源進入的任何 RFI 的影響。由于濾波器是互易的，因此還可以防止來自系統(tǒng)和開關電源的信號傳播到交流電力線上。該濾波器是無源濾波器，由共模扼流圈（電感）和電容器組成。典型Corcom?電源濾波器的原理圖如圖1所示。

圖1.共模扼流圈電力線濾波器。

輸入和輸出 RFI 保護（傳導發(fā)射）

Corcom 還生產(chǎn)用于直流電壓、RJ-11 插孔（電話）和 RJ-45 插孔（以太網(wǎng)）的其他濾波器模塊。這些模塊可防止 RFI 侵入系統(tǒng)機箱，并衰減系統(tǒng)中生成的任何雜散信號離開機箱。入口和出口點通常由無源元件制成的低通濾波器保護。受帶通濾波器保護的無線電和電視射頻信號除外。實際上，低于和高于所需無線電頻率的信號都被阻止了。

電磁干擾和輻射發(fā)射 （RFI）

輻射信號通過系統(tǒng)容器的側(cè)面來回走動。塑料盒很常見，因為它們價格低廉，可以制成引人注目的形狀，并防止觸電危險。然而，EMI和RFI直接通過塑料傳播。因此，必須使用金屬屏蔽層提供額外的屏蔽6或盒子內(nèi)的導電涂層。導電涂層和輕質(zhì)金屬板提供靜電保護，而磁鐵屏蔽需要更重的磁性材料。在這種情況下，印刷電路板（PCB）設計和接地至關重要，直流電源和去耦也是如此。

半導體和 IC 中的 RS

最簡單的半導體是二極管，一個小型單向開關。圖2顯示了一個晶體收音機，這種設計在1930年代非常普遍。頂部是天線，底部是接地;沒有提供在電臺之間進行選擇的調(diào)諧。在那些日子里，周圍沒有多少電臺，最近和最響亮的電臺壓倒了其他電臺。二極管對射頻進行整流，將其轉(zhuǎn)換為音頻能量，高阻抗耳機將其轉(zhuǎn)換為聲音。

圖2.晶體無線電原理圖。

二極管是否易受無線電信號的影響？是的，確實如此，這就是將其包含在此處的重點。圖3是現(xiàn)代IC中最常見的電路。該電路通過使用ESD結(jié)構(gòu)中的二極管來管理ESD。與晶體無線電的情況一樣，ESD二極管也可以解調(diào)無線電信號。因此，有必要采取措施保護ESD二極管免受無線電信號的影響。

圖3.此原理圖適用于具有ESD保護的現(xiàn)代無線電電路。

如果將RF信號施加到信號引腳或VCC電源引腳，會發(fā)生什么情況？電路的功能恢復為晶體收音機。現(xiàn)在顯而易見的問題是：普通IC ESD二極管是否容易受到無線電信號的影響？絕對。如圖3所示，VCC線路有一個接地電容。這為將無線電信號分流到地提供了一條通過電容器的路徑。例如，美國AM廣播電臺的頻段約為1MHz。如果圖3 （B）中的電容為0.1μF，則會降低AM無線電信號，因為電容在該頻率下是低阻抗的。

事實上，電路中的任何非線性都會整流雜散信號。線性度優(yōu)異的放大器比線性度差的放大器整流更少。即使是優(yōu)秀的放大器過載也會導致嚴重的失真和非線性。

LDO（低壓差）和基準電壓源等 3 端穩(wěn)壓器怎么樣？它們包括一個內(nèi)部基準電壓源（通常是帶隙或齊納二極管）、一個放大器和一個調(diào)整管。放大器使用反饋將基準電壓與輸出電壓進行比較，并提供誤差信號來校正輸出。所需的輸出是穩(wěn)定的直流電壓。當輸入線路電壓變化和輸出負載變化時，穩(wěn)壓器需要工作，因此需要一定的校正速度或帶寬。但是，必須限制校正速度，以確保平穩(wěn)控制和穩(wěn)定性。因此，典型帶寬最大值為200kHz至1MHz。現(xiàn)在有人問，當800MHz左右的高頻無線電信號施加到任何終端（輸入，輸出或接地）時會發(fā)生什么？無線電信號不會被反饋回路衰減或校正。因此，無線電信號通過調(diào)節(jié)器傳播。值得慶幸的是，穩(wěn)壓器需要電源去耦來消除此類無線電信號。電容器僅在其自諧振點以下工作。這就是為什么人們可能會在必須拒絕RFI的設備上看到四個去耦電容。

總結(jié)

大多數(shù)常見的IC沒有進行無線電敏感性測試。這是因為在99.9%的應用中，系統(tǒng)已經(jīng)受到RFI和EMI的保護，既不會侵入系統(tǒng)，也不會受到系統(tǒng)輻射。無線電IC是一個例外。由于它們需要RF才能工作，因此這些電路必須結(jié)合內(nèi)部和外部帶通濾波，以便只允許所需的頻率進出系統(tǒng)。

審核編輯：郭婷