EMC干货之天线效应——B-TRON

BTRON

EMC干货之天线效应
天线的定义
能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。
天线的作用
天线已随处可见，它与我们的日常生活息息相关。例如，收听无线电广播的收音机需要天线,电视机需要天线，手机也需要天线。在一些建筑物、汽车、轮船、飞机上等都可以看到各种各样的天线。天线的作用主要有以下两点：
(1) 能量转换
对于发射天线，天线应将电路中的高频电流能量或传输线上的导行波能量尽可能多地转换为空间的电磁波能量辐射出去。对于接收天线，天线应将接收的电磁波能量最大限度地转换为电路中的高频电流能量输送到接收机。
(2) 定向辐射或接收
对于发射天线，辐射的电磁波能量应尽可能集中在指定的方向上，而在其它方向不辐射或辐射很弱。对于接收天线，只接收来自指定方向上的的电磁波，在其它方向接收能力很弱或不接收。如果天线没有方向性，或方向性弱，则对发射天线来说，它所辐射的能量中只有一少部分到达指定方向，大部分能量浪费在不需要的方向上。对接收天线来说，在接收到所需要信号的同时，还将接收到来自其它方向的干扰信号或噪声信号，致使所需信号完全淹没在干扰和噪声中。因此，一副好的天线应该具有完成某种任务而要求的方向性。
天线的基本参数
根据C（光速3X10^8）=f（频率）×λ（波长） 得出波长与频率成反比, 即频率越低，波长越长，天线越长；反之频率越高，波长越短，天线也就越短。
电磁波的辐射条件
    电磁波辐射的两个基本条件： 有交变的电压、电流 ；二是能把能量辐射出去的天线。
寄生天线
电气、电子设备工作时之所以产生电磁辐射或设备本身的抗扰度低，正是因为设备当中存在一些类似天线功能的条件，在 EMC 领域，我们称之为寄生天线。这些寄生天线既能辐射电磁波，也能够接收电磁波，而且它对我们的产品是非常不利的，所以我们要发现和消除寄生的天线结构，即使不能彻底消除这些天线结构，也应该降低它们的辐射效率，或者避免交变电流进入这些天线，辐射性的电磁干扰也就不再存在或者可以减小。因此，控制辐射性干扰源的过程就是分析寄生天线、消除寄生天线、控制天线辐射的过程。

电路板上的两种寄生天线
(1)环形天线
         只要电路中存在电流环路，就形成了一个环形天线。环路的面积越大，辐射效率越高；频率越高，辐射效率越高；达到一定频率（谐振）后，辐射效率不再随频率升高而增加。
(2)偶极天线
只要两个导体之间存在电位差，就构成了偶极天线，其中杆天线也属于偶极天线，它们都是通过空间的杂散电容形成位移电流而产生天线效应。对于偶极天线，电极的尺寸越大，辐射效率越高；频率越高，辐射效率越高；达到一定频率（谐振）后，辐射效率不再随频率升高而增加。

控制两种寄生天线辐射的方法
(1)环路天线
A. 控制回路面积
B. 控制电流

案例 1
天线环路很小，辐射很小。
   


案例2
天线环路面积增加，辐射增强



(2)偶极天线
A. 消除共模电压
B. 控制共模电流

案例1
环路没有加滤波器，辐射很大。



   案例2
使用比创达滤波器阻止高频电流进入环路，辐射降低。



       

天线失效的预防方法

由于天线可以接收信号，当它在受到静电冲击（ESD） 或受到外来辐射（RS）时，会出现失效现象，预防方法如下：

（1）使用低容值的静电抑制器来抑制 ESD


案例1   
收音机外部拉杆天线



收音机内部天线 CABLE
   
增加比创达低容值的静电抑制器于天线PCB的输入端



（2）使用磁环来抑制天线输入端的 RS
案例2
在收音内部天线 CABLE 上加绕比创达磁环来抑制 RS


（3）使用滤波器来抑制天线输入端的 RS
    针对GSM\WLAN\BLUETOOTH 等高频天线的输入端，使用比创达滤波器对其进行滤波处理。
案例 1  
BLUETOOTH天线输入端加入比创达滤波器来抑制RS


总结
由于电子、电器电路在EMC领域中存在天线效应，这就要求我们在设计电路时，首先要充分考虑 PCB  LAYOUT 元器件布局和接地处理，最大可能避免寄生天线的出现；而当天线效应已经无法避免时，我们可以选用比创达滤波器等相关EMC器件来削减它的影响。有关比创达(深圳市比创达电子科技有限公司)EMC元器件的选型及应用，我们会在今后作更多的介绍，敬请关注，谢谢!

BTRON

    B-TRON公司于2006年成立，致力于为客户提供专业的EMC解决方案，主要从事EMC器件的研发、生产及销售，“B-TRON”自主品牌的ESD及EMI器件已广泛用于通讯/安防/电源/汽车/工控/医疗/家电/消费电子等多种领域。
    产品类别：ESD抑制器、大功率TVS、EMI抑制器、共模滤波器等。
    实验室服务项目：ESD实验室、辐射实验室、传导实验室、EFT实验室、雷击浪涌实验室、汽车电子7637测试实验室。
    整改产品：数码消费类、家用电器、计算机及周边、汽车电子、通讯和网络产品、智能家居、医疗器械、银行金融等电子产品。

BTRON

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