1. 引言
衛(wèi)星通信終端多工作于戶外復(fù)雜電磁環(huán)境(如雷雨、高壓電網(wǎng)附近),需抵御強(qiáng)電磁干擾(EMI),行業(yè)痛點顯著——某戶外衛(wèi)星終端廠商初始產(chǎn)品在高壓電網(wǎng)附近,通信誤碼率超10??,無法滿足衛(wèi)星通信要求(誤碼率≤10??),導(dǎo)致項目延期。捷配累計交付衛(wèi)星通信終端PCB超20萬片,覆蓋應(yīng)急通信、海事衛(wèi)星等場景,本文基于捷配EMC(電磁兼容性)測試經(jīng)驗,拆解PCB抗干擾設(shè)計原理、防護(hù)方案及驗證標(biāo)準(zhǔn),助力通信企業(yè)提升終端抗干擾能力。
衛(wèi)星通信終端 PCB 抗干擾設(shè)計需遵循IPC-2221 第 6.8 條款(電磁兼容性設(shè)計)與GB/T 18655(車輛、船和內(nèi)燃機(jī) 無線電騷擾特性) (適用于車載衛(wèi)星終端),核心依賴三大防護(hù)技術(shù):一是屏蔽設(shè)計,采用金屬屏蔽罩(厚度≥0.2mm,材質(zhì)洋白銅)覆蓋射頻區(qū)域,屏蔽效能需≥40dB(1GHz~2GHz 頻段),捷配測試顯示,無屏蔽時干擾信號強(qiáng)度達(dá) - 40dBm,加屏蔽后降至 - 85dBm;二是濾波設(shè)計,在電源與信號入口處放置 EMI 濾波器(如 TDK DLW21SN102),插入損耗≥25dB(100MHz~1GHz),按IEC 61967(集成電路電磁兼容性測試)第 4 條款;三是接地優(yōu)化,采用 “分區(qū)接地”(射頻地、數(shù)字地、電源地分開),地之間用 0Ω 電阻連接,減少地噪聲耦合,比混合接地抗干擾能力提升 30%。此外,衛(wèi)星通信終端 PCB 需選用高絕緣強(qiáng)度基材,羅杰斯 RO4003C(介電強(qiáng)度 40kV/mm,耐候性 - 55℃~150℃)在戶外環(huán)境下,絕緣性能穩(wěn)定,比普通 FR-4(介電強(qiáng)度 25kV/mm)更適配衛(wèi)星場景,符合MIL-STD-202(電子設(shè)備環(huán)境測試標(biāo)準(zhǔn)) 對耐候性的要求。
- 屏蔽設(shè)計:① 屏蔽罩選型:射頻區(qū)域(如衛(wèi)星 modem 芯片)采用洋白銅屏蔽罩(厚度 0.2mm,尺寸按芯片布局定制),屏蔽效能≥40dB(1GHz 頻段),用捷配 EMC 測試暗室(JPE-EMC-100)驗證;② 屏蔽罩固定:屏蔽罩與 PCB 焊接,焊點間距≤2mm,焊接強(qiáng)度≥3N,按IPC-A-610G Class 3 標(biāo)準(zhǔn);③ 縫隙防控:屏蔽罩接縫處縫隙≤0.1mm,防止干擾信號泄露,用激光測隙儀(JPE-Laser-50)檢測;
- 濾波設(shè)計:① 電源濾波:在 12V 電源入口處放置 EMI 濾波器(TDK DLW21SN102),插入損耗 25dB@1GHz,元件間距≤5mm,靠近電源接口;② 信號濾波:衛(wèi)星天線信號線(RF 線)串聯(lián) 50Ω 射頻濾波器(如 Murata BLM18PG102SN1),減少高頻干擾,按IPC-7351元件布局;
- 接地與布線:① 分區(qū)接地:射頻地、數(shù)字地、電源地各自獨立,在電源芯片處用 0Ω 電阻單點連接,接地孔直徑 0.3mm,間距≤3mm;② 信號線優(yōu)化:衛(wèi)星射頻信號線長度≤100mm,線寬 0.3mm,間距 0.6mm(2 倍線寬),減少串?dāng)_,參考IPC-2221 第 6.4 條款。
- 輻射發(fā)射測試:按CISPR 22(信息技術(shù)設(shè)備無線電騷擾限值) ,1GHz 頻段輻射值≤54dBμV/m,用捷配 EMC 暗室(JPE-EMC-100)測試;
- 抗擾度測試:進(jìn)行射頻電磁場輻射抗擾度測試(80MHz~1GHz,場強(qiáng) 10V/m),終端通信誤碼率≤10??,符合IEC 61000-4-3 標(biāo)準(zhǔn);
- 戶外環(huán)境測試:在高壓電網(wǎng)附近(110kV 線路下方)連續(xù)測試 24 小時,記錄誤碼率,需≤10??,捷配提供戶外測試場地與數(shù)據(jù)記錄服務(wù)。
衛(wèi)星通信終端 PCB 抗干擾設(shè)計需 “屏蔽 - 濾波 - 接地” 協(xié)同,核心是阻斷干擾信號的傳輸路徑。捷配可提供全流程服務(wù):EMC 仿真團(tuán)隊提前預(yù)判干擾風(fēng)險,DFM 系統(tǒng)檢查屏蔽罩與濾波元件布局,實驗室提供 EMC 全項測試,確保終端在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定工作。