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如何使用Zigbee實現無線傳輸電路的抗電磁干擾優化設計

2072271 2021-01-14 | pdf | 0.40 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

　　隨著世界上第一個電磁兼容性規范1944年在德國誕生，電磁兼容設計在現代電子設計中變得越來越重要。普通的10 kV/630 kW“箱式”變壓器低頻噪音輻射處的電場輻射一般可達800 V/m，電磁輻射可達30 B/μT，對工作在此環境下的無線傳輸模塊有非常大的影響，因此有必要對無線傳輸模塊進行抗電磁干擾設計。

　　1、PCB的抗干擾設計

　　1.1 硬件方面的抗電磁干擾設計

　　1）選擇集成度高，抗干擾能力強，功耗小的電子器件。

　　2）良好的接地設計。對于工作在2 MHz一下低頻應采取共地，即一點接地；對于工作在10 MHz以上的高頻應采用分地，即多點接地。同時，數字地和模擬地分開，中間用磁珠連接。對傳感器信號地線采用浮空隔離，不與大地相連。將所有閑置的單片機IO端口，應該接地而不是接電源。

　　3）濾波處理。每個IC的電源端并聯一個高頻電容，減少IC對電源的影響。

　　4）PCB的設計：①布線時遵循3-W原則，也就是相鄰兩條線路間的中心距離應該大于或者等于3倍的線寬。隨著線間距離的增大，同時也能減少線間的耦合串擾。②按照功能布局，不同模塊接對應的電源。③電源和地線盡量的粗，電流方向和信號線方向相同。④晶振盡量靠近單片機。⑤線路盡量使用45°折線而不是90°折線。⑥多層板設計，將電源層和接地層放在中間層，這樣利于各元器件的迅速接地，抑制共模干擾，有利于抗電磁干擾。

　　1.2 軟件方面的抗電磁干擾設計

　　1）使用看門狗，MSP430中已經集成，遂不贅述。

　　2）數據冗余技術，在噪聲幅度較大的環境巾傳輸數據，給數據增加一定的冗余位用于校驗，能增加檢錯和糾錯的能力，具有非常明顯的抗干擾效果。

　　2、電磁干擾仿真軟件介紹電磁干擾的數值仿真過程也就是電磁場問題的數值計算過程，電磁數值計算的任務是基于麥克斯韋方程組，建立逼近實際問題的連續型數學模型，然后采用相應的數值計算方法，經離散化處理，解出模型的數值解，再經處理得出場域中任意點處的場強，能量，損耗分布，及其他參數。常見的計算法方法有時域有限元法、頻域有限元法，矩量法等，其中矩量法基于Maxwell 方程中的積分方程，計算精度較高；頻域有限元法基于Maxwell方程中的偏微分方程，計算量較大，其中Ansoft Designer就是基于頻域有限元方法的軟件。 Ansoft Desinger集成了高頻、基于物理原型的電磁建模、仿真及與電路和系統分析的無縫連接環境，為了獲得S參數和電流密度J，采用了混合電位積分方程（MPIE Mixed Potential Integral Equation）法和矩量法（MoM Method of Moments）分別計算之，這樣就能通過電流密度求得S參數和輻射場。