车辆电磁兼容：电缆辐射与解决方案

电缆是系统中导致电磁兼容问题的最主要因素。在实际中经常发现：当将设备上的外拖电缆取下来时，设备就可以顺利通过试验；在现场中遇到电磁干扰现象时，只要将电缆拔下来，故障现象就会消失。这是因为电缆是一根高效的接收和辐射天线，并且电缆中的导线平行传输的距离最长，因此导线之间存在较大的分布电容和互电感，这会导致导线之间发生信号的串扰。

电缆的辐射问题是工程中最常见的问题之一，90%以上的设备（主要是含脉冲电路的设备）不能通过辐射发射试验都是由于电缆辐射造成的。电缆产生辐射的机理有两种：一种是电缆中的信号电流（差模电流）回路产生的差模辐射；另一种是电缆中的导线（包括屏蔽层）上的共模电流产生的。电缆的辐射主要来自共模辐射。共模辐射是由共模电流产生的，共模电流的环路面积是由电缆与大地（或邻近其他大型导体）形成的，因此具有较大的环路面积，会产生较强的辐射。

电缆上的共模电流产生主要是由差模电流的泄漏导致的。即使电缆中包含了信号回线，也不能保证信号电流100%从回线返回信号源，特别是在频率较高的场合，空间各种杂散参数为信号电流提供了第三条，甚至更多的返回路径。这种共模电流虽然所占的比例很小，但是由于辐射环路面积大，辐射是不能忽视的。不要试图通过将电路与大地“断开”（将线路板与机箱之间的地线断开，或将机箱与大地之间的地线断开）来减小共模电流，从而减小共模辐射。将电路与大地断开仅能够在低频减小共模电流，高频时寄生电容形成的通路的阻抗很小。共模电流主要由杂散电容产生。当然，如果共模辐射的问题主要发生在低频，将线路板或机箱与大地断开会有一定效果。

从共模电流产生的机理可知，减小这种共模电流的有效方法是减小差模回路的阻抗，从而促使大部分信号电流从信号地线返回。一般信号线与回线靠得越近，则差模电流回路的阻抗越小。

减小共模辐射的措施主要包括以下几点。

1）电缆长度：在满足使用要求的前提下，尽量使用短的电缆。

2）增加共模电流环路的阻抗：目的是减小共模电流，因为在共模电压一定的情况下，增加共模电流路径的阻抗可以减小共模电流。(www.xing528.com)

3）减小共模电压：目的是减小共模电流，当共模回路阻抗一定时，减小共模电压就可以减小共模电流。

4）使用低通滤波器滤波：目的是减少高频共模电流成分。

5）电缆屏蔽：目的是为共模电流提供一条环路面积较小的路径。

6）在电缆上串联共模扼流圈，共模扼流圈能够对共模电流形成较大的阻抗，而对差模信号没有影响，因此使用上很简单，并且共模扼流圈不需要接地，可以直接加到电缆上。将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈，根据需要，也可以将电缆在磁环上绕几匝。为了工程方便，很多厂家提供分体式的磁环，这种磁环可以很容易地卡在电缆上。电缆上套了铁氧体磁环后，辐射强度的改善量取决于原来共模电流回路的阻抗。

当电缆处于电磁场中时，电缆上会感应出噪声电压。电磁场在电缆上感应出的电压也分为共模和差模两种。共模电压是电磁场在电缆与大地之间的回路产生的，差模电压是电磁场在信号线与信号地线形成的回路中产生的。当电路是非平衡电路时，共模电流会转换成差模电压，对电路形成干扰。由于信号线与信号地线形成的回路面积很小，因此噪声电压仍以共模为主。