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为什么加了屏蔽罩,测试效果反而不好?

【导读】问题讨论:设计时我加了屏蔽罩,结果在测试的时候不加屏蔽罩的效果要比加了屏蔽罩的效果好,这是为什么?跟PCB设计的屏蔽罩有关系吗?

为什么加了屏蔽罩,测试效果反而不好?

我们先来讲讲屏蔽罩的概念。这就不得不提到EMC控制了,EMC三要素我们知道是干扰源、干扰路径以及敏感源,那么控制EMC的三个法宝就是滤波、接地和屏蔽,而屏蔽罩就是一种屏蔽方式。还有就是手机板,俗话说:空间不够,屏蔽要凑,就是说手机板在高密的程度下还需要加屏蔽罩的问题。再有就是射频信号,这种情况下采用了一系列的屏蔽腔体。上面提到的这些就是屏蔽罩的各种形式。

那么再来看看屏蔽罩的作用:简单的说作用基本就两个,其一防止对外的辐射干扰,其二屏蔽外界的辐射干扰;复杂点说就是为了防止外界电场、磁场或电磁场对内部设备的干扰或为了避免设备的电磁场对外界的影响,将设备放在一个封闭或近似封闭的金属壳或金属网罩中。

由上述基础知识,我们得到的答案是:

出现上述问题可能跟PCB设计有关系,但也有可能没关系。

具体原因可能是:

第一:屏蔽罩的尺寸你是否用正确了。

每块射频PCB都要装在屏蔽腔内,屏蔽腔有数量较多的谐振频率,谐振频率与屏蔽腔的机械尺寸有关,也与PCB的层结构、介质有关。在射频PCB设计中要关注最低谐振频率,当工作频率接近最低谐振频率时,部分能量被吸收,造成尖峰值衰减,从而影响电路的正常工作。因此应选择合适的屏蔽腔尺寸,使其谐振频率不要落在微带电路的工作频带内,至于计算公式就交给硬件工程师了。PCB设计工程师需要注意下列设计要点:增加屏蔽罩的长宽比,尽量避免使用正方形的屏蔽罩。另外放一些高器件,加高屏蔽罩的高度。

第二:屏蔽罩是否接地或者与屏蔽框接触良好。

若屏蔽罩与PCB板载屏蔽框的接触不是很紧密,则会产生时而开路,时而短路的情况,这样的行为模式,宛如一个开关。而开关为非线性组件,会有非线性效应,谐波便是典型的非线性效应之一。而任何金属,若没完全接地,那就是一个辐射体,因此屏蔽罩加上PCB板载屏蔽框,整个屏蔽宛如一个共振腔结构,会发生耦合,把能量辐射出去,再加上屏蔽罩与PCB板载屏蔽框的开关效应,那么辐射杂散会更加强,就出现超标的风险了。

第三:屏蔽罩离器件的距离是否足够了。

由于屏蔽罩与RF走线,或是匹配组件间的距离过近,其寄生电容就会影响阻抗,尤其是0402尺寸的组件,因为体积较大,更容易有这现象。

第四:屏蔽罩的材料你是否用正确了。

常用的屏蔽材料为高导电性能材料,如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层等。静电屏蔽主要用于防止静电场的影晌。比如对小型仪器或器件干扰的防护,采用铜铝密实壳体做屏蔽罩。低频电磁干扰,采用铁或铍钼合金等磁性材料制成壳体。对低温下进行精密电磁测量干扰的防护,采用超导材料屏蔽罩等等。

第五:电路本身的内部辐射杂散就大。

如果屏蔽罩内部的辐射杂散太大,在加盖了屏蔽盖之后,辐射杂散无法往外辐射,会耦合到传导杂散里面。所以在射频电路本身没有做好的情况下,无屏蔽盖的传导杂散反而比有屏蔽盖好。

另外,屏蔽罩常用于哪些电路?

屏蔽罩的目的是隔离,互相容易干扰的电路就可以考虑隔离:

1) 比如射频单元和中频单元,接收通道的中频信号会对射频信号产生较大干扰;另外一方面,发射通道的射频信号对中频信号也会造成辐射干扰。

2) 比如射频区域的本振电路要单独屏蔽,我们知道本振电平本身较高,会对其它单元形成较大的辐射干扰。

3) 比如数字信号处理电路是强烈的辐射源,高速数字信号陡峭的上下沿会对模拟的射频信号产生干扰。

4) 比如级联放大电路,总增益可能会超过输出到输入端的空间隔离度,这样就满足了振荡条件之一,电路可能自激。

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