【導讀】問題討論:設(shè)計時我加了屏蔽罩,結(jié)果在測試的時候不加屏蔽罩的效果要比加了屏蔽罩的效果好,這是為什么?跟PCB設(shè)計的屏蔽罩有關(guān)系嗎?
我們先來講講屏蔽罩的概念。這就不得不提到EMC控制了,EMC三要素我們知道是干擾源、干擾路徑以及敏感源,那么控制EMC的三個法寶就是濾波、接地和屏蔽,而屏蔽罩就是一種屏蔽方式。還有就是手機板,俗話說:空間不夠,屏蔽要湊,就是說手機板在高密的程度下還需要加屏蔽罩的問題。再有就是射頻信號,這種情況下采用了一系列的屏蔽腔體。上面提到的這些就是屏蔽罩的各種形式。
那么再來看看屏蔽罩的作用:簡單的說作用基本就兩個,其一防止對外的輻射干擾,其二屏蔽外界的輻射干擾;復雜點說就是為了防止外界電場、磁場或電磁場對內(nèi)部設(shè)備的干擾或為了避免設(shè)備的電磁場對外界的影響,將設(shè)備放在一個封閉或近似封閉的金屬殼或金屬網(wǎng)罩中。
由上述基礎(chǔ)知識,我們得到的答案是:
出現(xiàn)上述問題可能跟PCB設(shè)計有關(guān)系,但也有可能沒關(guān)系。
具體原因可能是:
第一:屏蔽罩的尺寸你是否用正確了。
每塊射頻PCB都要裝在屏蔽腔內(nèi),屏蔽腔有數(shù)量較多的諧振頻率,諧振頻率與屏蔽腔的機械尺寸有關(guān),也與PCB的層結(jié)構(gòu)、介質(zhì)有關(guān)。在射頻PCB設(shè)計中要關(guān)注最低諧振頻率,當工作頻率接近最低諧振頻率時,部分能量被吸收,造成尖峰值衰減,從而影響電路的正常工作。因此應選擇合適的屏蔽腔尺寸,使其諧振頻率不要落在微帶電路的工作頻帶內(nèi),至于計算公式就交給硬件工程師了。PCB設(shè)計工程師需要注意下列設(shè)計要點:增加屏蔽罩的長寬比,盡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與屏蔽框接觸良好。
若屏蔽罩與PCB板載屏蔽框的接觸不是很緊密,則會產(chǎn)生時而開路,時而短路的情況,這樣的行為模式,宛如一個開關(guān)。而開關(guān)為非線性組件,會有非線性效應,諧波便是典型的非線性效應之一。而任何金屬,若沒完全接地,那就是一個輻射體,因此屏蔽罩加上PCB板載屏蔽框,整個屏蔽宛如一個共振腔結(jié)構(gòu),會發(fā)生耦合,把能量輻射出去,再加上屏蔽罩與PCB板載屏蔽框的開關(guān)效應,那么輻射雜散會更加強,就出現(xiàn)超標的風險了。
第三:屏蔽罩離器件的距離是否足夠了。
由于屏蔽罩與RF走線,或是匹配組件間的距離過近,其寄生電容就會影響阻抗,尤其是0402尺寸的組件,因為體積較大,更容易有這現(xiàn)象。
第四:屏蔽罩的材料你是否用正確了。
常用的屏蔽材料為高導電性能材料,如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔、鋼板或金屬鍍層、導電涂層等。靜電屏蔽主要用于防止靜電場的影晌。比如對小型儀器或器件干擾的防護,采用銅鋁密實殼體做屏蔽罩。低頻電磁干擾,采用鐵或鈹鉬合金等磁性材料制成殼體。對低溫下進行精密電磁測量干擾的防護,采用超導材料屏蔽罩等等。
第五:電路本身的內(nèi)部輻射雜散就大。
如果屏蔽罩內(nèi)部的輻射雜散太大,在加蓋了屏蔽蓋之后,輻射雜散無法往外輻射,會耦合到傳導雜散里面。所以在射頻電路本身沒有做好的情況下,無屏蔽蓋的傳導雜散反而比有屏蔽蓋好。
另外,屏蔽罩常用于哪些電路?
屏蔽罩的目的是隔離,互相容易干擾的電路就可以考慮隔離:
1) 比如射頻單元和中頻單元,接收通道的中頻信號會對射頻信號產(chǎn)生較大干擾;另外一方面,發(fā)射通道的射頻信號對中頻信號也會造成輻射干擾。
2) 比如射頻區(qū)域的本振電路要單獨屏蔽,我們知道本振電平本身較高,會對其它單元形成較大的輻射干擾。
3) 比如數(shù)字信號處理電路是強烈的輻射源,高速數(shù)字信號陡峭的上下沿會對模擬的射頻信號產(chǎn)生干擾。
4) 比如級聯(lián)放大電路,總增益可能會超過輸出到輸入端的空間隔離度,這樣就滿足了振蕩條件之一,電路可能自激。
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