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  • 电器设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备...任何两根电源线或通信线上所存在的干扰,均可用共模干扰和差模干扰来表示:共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,它定义为任何载流导体
  • 近几年来,lora技术的发展趋势越来越广泛,并被广泛应用于各行各业。伴随着lora技术的不断发展,各种lora模块干扰事件却日益增多,其中同频干扰最为严重,危害也最为严重,所以...人们问同频干扰的起因是什么?实际上...

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      近几年来,lora技术的发展趋势越来越广泛,并被广泛应用于各行各业。伴随着lora技术的不断发展,各种lora模块干扰事件却日益增多,其中同频干扰最为严重,危害也最为严重,所以我司给大家科普一下同频干扰的相关知识。

      什么是同频干扰?

      相关专家给出了一个明确的定义:凡无用信号的载频与有用信号的载频相同,而接收者对同一频道的有用信号产生干扰时,统称为同频干扰。人们问同频干扰的起因是什么?实际上,这就是无线传输的特点,只要我们使用多个lora模块在同一频率上进行通信,就会出现这个问题,只是需要我们找到解决方法。

    LoRa如何解决同频干扰问题?

      我们的客户使用lora模块市场时,还经常遇到同频干扰问题,所以我司工程师针对这个问题,开发了三套解决方案:

      一、主机轮询。

      主机轮询方式是主机轮询叫号,其原理很简单,通过点名来实现应答。例如主机发送给1个从机,因为从机都有地址设置,所以只有从机1可以对主机作出响应。接收来自机1的指令后,将数据上传到主机。宿主再次以相同的点轮询其他从属数据。打个恰当的比喻,就是老师(主机)上课,1号学生(从机)回答问题,此时只有1号学生才能回答老师的问题。主机轮询就是这样。轮询的优点是设备间不容易发生冲突,组网也比较稳定,但缺点是主机轮询耗时较长,这种组网方式适合于时间要求较低的应用。

      主进程查询

      二、从机定时上传。

      时序上载的原则是,主机广播发送信息到从机,从机接收信息后,同步时间,然后根据我们设定的时间进行时序上载,例如:主机广播发送信息后,从机1上载1秒,从机2上载2秒…等等,例如:我们军训时,老师给我们下了一道命令,要求我们上载,从左到右,那么左边第一个人的数字是1,右边是2,如此类推。通过设置从机的时序上载时间,避免数据同时上载,可以达到避免同频干扰的目的。

      三、从主动机上传。

      自带RSSI功能的lora模块从机主动上传,组网方式相对是比较可靠的主动上传方式。此传输方法是在检测环境中的RSSI信号强度时,通过从机需要数据上传,在当前环境中RSSI强度较大时,等待RSSI值变小后再进行主动上传。如果上传成功,主机将反馈给从机,决定是否需要重新上传。但这种方式并不适用于没有RSSI功能的lora模块,因为从机上传输的频率越高,通信故障的可能性就越大,即我们所说的同频干扰。

      归纳上述三种方式,都是采用从机模块错开上传时间的原理,从而达到解决同频干扰的问题,这也是我司工程师给出的最佳解决方法,希望对大家有所帮助。

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  • EMC电磁兼容的共模干扰与差模干扰是什么,又该如何抑制呢?2019-12-6 17:43| 查看: 84| 评论: 0摘要: 一 什么是共模与差模电器设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根...

    EMC电磁兼容的共模干扰与差模干扰是什么,又该如何抑制呢?
    2019-12-6 17:43| 查看: 84| 评论: 0

    摘要: 一 什么是共模与差模电器设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是地线。电压和电 ...


    一 什么是共模与差模
    电器设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态,一种是两根导线分别做为往返线路传输,我们称之为"差模";另一种是两根导线做去路,地线做返回传输,我们称之为"共模"。

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    如上图,蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的,我们称之为"差模";而黄信号是在信号与地线之间传输的,我们称之为"共模"。
    任何两根电源线或通信线上所存在的干扰,均可用共模干扰和差模干扰来表示:1共模干扰共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;

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    共模干扰的电流大小不一定相等,但是方向(相位)相同的。电气设备对外的干扰多以共模干扰为主,外来的干扰也多以共模干扰为主,共模干扰本身一般不会对设备产生危害,但是如果共模干扰转变为差模干扰,干扰就严重了,因为有用信号都是差模信号。2差模干扰差模干扰在两导线之间传输,属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。
    在一般情况下,共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。

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    差模干扰的电流大小相等,方向(相位)相反。由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续,以及信号回流路径流过了意料之外的通路等,差模电流会转换成共模电流。
    二 共模干扰产生原因1、电网串入共模干扰电压。2、辐射干扰(如雷电,设备电弧,附近电台,大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰,原因是交变的磁场产生交变 的电流,地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同,两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。3、接地电压不一样,简单的说就电位差而造就了共模干扰。4、设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。
    三 共模干扰电流共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的,一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面:1、外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是等幅和同相的),由这个电压产生的电流;2、由于电路走线两端的器件所接的地电位不同,在这个地电位差的驱动下产生的电流;3、器件上的电路走线与大地之间有电位差,这样电路走线上会产生共模干扰电流。
    器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流,则电路走线会产生强烈的电磁辐射,对电子、电气产品元器件产生电磁干扰,影响产品的性能指标;另外,当电路不平衡时,共模干扰电流会转变为差模干扰电流,差模干扰电流对电路直接产生干扰影响。
    对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模干扰电流流过电路中的导线环路时,将引起差模干扰辐射,这种环路相当于小环天线,能向空间辐射磁场,或接收磁场。
    四 如何识别共模干扰1从干扰源判断:
    雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰为共模干扰。2从频率上判断:
    共模干扰主要集中在1MHz以上。这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的,这种感应只有在较高频率时才容易发生。但有一种例外,当电缆从很强的磁场辐射源(例如,开关电源)旁边通过时,也会感应到频率较低的共模干扰。3 仪器测量:
    只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量、判断了,判断的步骤如下:
    a. 将电流卡钳分别卡在信号线或地线(火线或零线)上,记录下某个感应频率(f1)的干扰强度;
    b.将电流卡钳同时卡住信号线和地线,若能观察到(f1)处的干扰,则(f1)干扰中包含共模干扰成份,要判断是否仅含共模 干扰成份,进行步骤c的判别;
    c.将卡钳分别卡住信号线和地线,若两根线上测得的(f1)干扰的幅度相同,则(f1)干扰中仅含共模干扰成份;若不相同,则(f1)干扰中还包含差模干扰成份。
    五 如何抑制共模干扰共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害较大的干扰,我们抑制它最直接的方法就是滤波,这是抑制和防止共模干扰的一项重要措施。
    滤波器的功能就是允许某一特定频率的信号顺利通过,而其它频率的信号则要受到较大的抑制,它实质上是一个选频电路,它切断了电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径,另外它还是压缩干扰频谱的一种有效方法,当干扰频谱不同于有用信号的频带时,可以用滤波器将无用的干扰信号滤除。因此,恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制共模干扰是十分重要的。
    如果有用信号是差模信号而干扰信号是共模信号,可使用共模电感来抑制干扰信号:

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    六 共模电感的原理和抑制干扰
    在电路中串入共模电感,当有共模干扰电流流经线圈时,由于共模干扰电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模干扰电流,达到滤波的目的。
    当电路中的正常差模电流流经共模电感时,电流在同相绕制的共模电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,因而对正常的差模电流基本没有衰减作用。1、USB 信号上的共模干扰抑制方法

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    USB 传输线上的信号是差分信号而干扰源是共模干扰信号,在传输线上串上共模电感能较好的抑制共模干扰,而对有用的差分信号没有任何衰减。
    电路中加入滤波器-共模电感后共模干扰信号得到有效抑制2、共模电容抑制干扰信号方法
    如果共模干扰源是在电源回路,可使用共模电容来抑制干扰信号。

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    在电路中引入共模电容,则共模电容提供最短的路径使共模干扰信号被旁路,从而抑制共模干扰的产生 。3、差模电容抑制干扰方法
    如果电源回路同时还存在差模干扰,使用差模电容来抑制干扰。

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    在电路中引入差模电容,则差模电容提供最短的路径使差模干扰信号被旁路,从而抑制差模干扰的产生 。
    七 写在最后
    共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害很大的干扰,抑制它的方法除了滤波外,还可以通过对信号线路进行屏蔽,在PCB 板上大面积铺地降低地线阻抗来减少共模信号强度等方法

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  • 一, 什么是共模与差模 电器设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。 ...

    一, 什么是共模与差模
    电器设备的电源线,电话等的通信线,与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。

    电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态,一种是两根导线分别做为往返线路传输,我们称之为"差模";另一种是两根导线做去路,地线做返回传输,我们称之为"共模"。
    在这里插入图片描述
    如上图,蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的,我们称之为"差模";而黄信号是在信号与地线之间传输的,我们称之为"共模"。

    任何两根电源线或通信线上所存在的干扰,均可用共模干扰和差模干扰来表示:
    1,共模干扰
    共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;

    在这里插入图片描述
    共模干扰的电流大小不一定相等,但是方向(相位)相同的。电气设备对外的干扰多以共模干扰为主,外来的干扰也多以共模干扰为主,共模干扰本身一般不会对设备产生危害,但是如果共模干扰转变为差模干扰,干扰就严重了,因为有用信号都是差模信号。
    2,差模干扰
    差模干扰在两导线之间传输,属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。

    在一般情况下,共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。
    在这里插入图片描述
    差模干扰的电流大小相等,方向(相位)相反。由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续,以及信号回流路径流过了意料之外的通路等,差模电流会转换成共模电流。
    二, 共模干扰产生原因
    1、电网串入共模干扰电压。

    2、辐射干扰(如雷电,设备电弧,附近电台,大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰,原因是交变的磁场产生交变 的电流,地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同,两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。

    3、接地电压不一样,简单的说就电位差而造就了共模干扰。

    4、设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。
    三, 共模干扰电流
    共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的,一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面:

    1、外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是等幅和同相的),由这个电压产生的电流;

    2、由于电路走线两端的器件所接的地电位不同,在这个地电位差的驱动下产生的电流;

    3、器件上的电路走线与大地之间有电位差,这样电路走线上会产生共模干扰电流。

    器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流,则电路走线会产生强烈的电磁辐射,对电子、电气产品元器件产生电磁干扰,影响产品的性能指标;另外,当电路不平衡时,共模干扰电流会转变为差模干扰电流,差模干扰电流对电路直接产生干扰影响。

    对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模干扰电流流过电路中的导线环路时,将引起差模干扰辐射,这种环路相当于小环天线,能向空间辐射磁场,或接收磁场。
    四, 如何识别共模干扰
    1,从干扰源判断:

    雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰为共模干扰。
    2,从频率上判断:

    共模干扰主要集中在1MHz以上。这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的,这种感应只有在较高频率时才容易发生。但有一种例外,当电缆从很强的磁场辐射源(例如,开关电源)旁边通过时,也会感应到频率较低的共模干扰。
    3, 仪器测量:

    只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量、判断了,判断的步骤如下:

    a. 将电流卡钳分别卡在信号线或地线(火线或零线)上,记录下某个感应频率(f1)的干扰强度;

    b.将电流卡钳同时卡住信号线和地线,若能观察到(f1)处的干扰,则(f1)干扰中包含共模干扰成份,要判断是否仅含共模 干扰成份,进行步骤c的判别;

    c.将卡钳分别卡住信号线和地线,若两根线上测得的(f1)干扰的幅度相同,则(f1)干扰中仅含共模干扰成份;若不相同,则(f1)干扰中还包含差模干扰成份。
    五, 如何抑制共模干扰
    共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害较大的干扰,我们抑制它最直接的方法就是滤波,这是抑制和防止共模干扰的一项重要措施。

    滤波器的功能就是允许某一特定频率的信号顺利通过,而其它频率的信号则要受到较大的抑制,它实质上是一个选频电路,它切断了电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径,另外它还是压缩干扰频谱的一种有效方法,当干扰频谱不同于有用信号的频带时,可以用滤波器将无用的干扰信号滤除。
    因此,恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制共模干扰是十分重要的。
    如果有用信号是差模信号而干扰信号是共模信号,可使用共模电感来抑制干扰信号:
    在这里插入图片描述
    六, 共模电感的原理和抑制干扰
    在电路中串入共模电感,当有共模干扰电流流经线圈时,由于共模干扰电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模干扰电流,达到滤波的目的。

    当电路中的正常差模电流流经共模电感时,电流在同相绕制的共模电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,因而对正常的差模电流基本没有衰减作用。
    1、USB 信号上的共模干扰抑制方法
    在这里插入图片描述
    USB 传输线上的信号是差分信号而干扰源是共模干扰信号,在传输线上串上共模电感能较好的抑制共模干扰,而对有用的差分信号没有任何衰减。
    电路中加入滤波器-共模电感后共模干扰信号得到有效抑制
    2、共模电容抑制干扰信号方法
    如果共模干扰源是在电源回路,可使用共模电容来抑制干扰信号。
    在这里插入图片描述
    在电路中引入共模电容,则共模电容提供最短的路径使共模干扰信号被旁路,从而抑制共模干扰的产生 。
    3、差模电容抑制干扰方法
    如果电源回路同时还存在差模干扰,使用差模电容来抑制干扰。
    在这里插入图片描述
    在电路中引入差模电容,则差模电容提供最短的路径使差模干扰信号被旁路,从而抑制差模干扰的产生 。

    关于滤波器的数值选取:
    在这里插入图片描述
      Le为共模扼流圈,由于LC的两个线圈绕向一致,当电源输人电流流过LC时,所产生的磁场可以互相抵消,不会引起磁芯的饱和,因此,它使用导磁率高的磁芯。Le对共模噪声来说,相当于一个很大电感量的电感,故它能有效地抑制共模传导噪声。负载输入端分别对地并接的电容Cy对共模噪声起旁路作用。共模扼流圈两端并联的电容CX对差模噪声起抑制作用。R为CX的放电电阻,它是VDE-0806和IEC-380安全技术条件标准所推荐的。图中各元件的参数范围:Cx=0.12pF;Cy=2233nF;Le=几~几十mH,随工作电流不同而取不同的参数值。如电流为25A时,Le=1,8mH;电流为0.3A;Le=47mH。扼流圈一般用高磁导率棒状磁芯材料,对于消除高频干扰效果很好,但对于大工作电流之情况,扼流圈的体积比较庞大,用以避免磁饱和。

    七, 写在最后
    共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害很大的干扰,抑制它的方法除了滤波外,还可以通过对信号线路进行屏蔽,在PCB 板上大面积铺地降低地线阻抗来减少共模信号强度等方法。

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  • 什么是传导干扰,什么是辐射干扰

    千次阅读 2014-05-27 09:15:56
    辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。 为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些...

    什么是传导干扰

    传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;

    什么是辐射干扰

    辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。

    为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。电磁兼容性EMC 标准不是恒定不变的,而是天天都在改变,这也是各国政府或经济组织,保护自己利益经常采取的手段。

    传导干扰一般是通过电压或电流的形式在电路中进行传播的,图6 是测试电子设备产生传导干扰的基本方法,或表示传导干扰通过电源线传输的几种方式。图6 中,电子设备表示干扰信号源,CI 表示共模干扰信号,DI 表示差模干扰信号;V1、V2、V3 分别表示用仪表对干扰信号进行测量的连接方法,低通滤波器是为了便于对V1、V2、V3 进行测试,而另外加接进去的;R1、R2、R3、R4 分别为各电子设备的接地电阻,也包括大地之间的电阻,接地电阻一般为几欧姆到几十欧姆,其阻值与地线的安装和地表面土壤结构有关;C1 为电子设备对大地的电容,其容量与电子设备的体积还有地面距离有关,一般为几微微法到几千微微法。
    从图6 中我们可以看出:V1=CI-DI,V2=CI+DI,V3=DI
    从图6 中我们还可以看出,差模干扰信号DI 是通过电子设备两根电源输送线传输的,因此,必须用低通滤波器对它进行隔离;而共模干扰信号CI 是通过电子设备对大地的电容C1 传输的,由于C1 的容量一般都非常小,C1 对低频共模干扰信号的阻抗很大,因此,在低频段,共模干扰信号一般很容易进行抑制,但在的高频段,对共模干扰信号进行抑制,难度却要比差模干扰信号抑制的难度大很多。

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  • 什么是共模干扰和差模干扰.doc
  • 本文主要简单介绍了共模干扰和差模干扰
  • 这篇文章主要简单的介绍一下什么是电磁干扰以及干扰的主要原因,电磁干扰源分为自然界和人为两种。
  • 注释:文章转自网络,仅作分享学习。杂散干扰主要是由于接收机的灵敏度不...杂散干扰是由发射机产生的,包括功放产生和放大的热噪声、系统的互调产物,以及接收频率范围内收到的其他干扰。杂散干扰是一个系统频段外...
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  • 什么是共模干扰和差模干扰

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