当我们在上一篇文章中讨论绿色电子电流(差分模式)时,我提到了共模(CM)电流(红色电子)通常是由不平衡差分模式(DM)电流引起的。很容易看出,在不平衡差分传输系统中,有一条线路较长,有一个额外的通孔,需要一个分支,+信号和-信号之间的间距必须改变以绕过一个组件或其他东西。这在单端系统中也会发生。信号离开源,到达负载,然后从负载返回到源。由于路径长度和对地电容耦合的差异,信号路径和返回路径的阻抗不完全相等。
如果如图1所示,源和负载都是硬接地(例如到安全接地),则通过某种神秘的寄生耦合电感建立另一条返回路径。如果它们不是硬接地,那么可选的返回路径是通过一些同样神秘的寄生耦合电容。随着电感的增加,CM阻抗随频率的增加而增加,而随着电容的增加,CM阻抗随频率的增加而减小。这少量CM电流流过一个非常大的回路区域,在源和负载之间产生了电位差。
在题为“来自绿色电子电流的辐射发射”的帖子中,我指出,可以通过假设长度为L的每根导线表现为一个小偶极子,两个偶极子相异(绿色电流),并且两个偶极子通过间距(S)分开来开发DM情况下的简化辐射发射模型。因为它们的相位不一致,间距越近,场抵消的结果就越多。一个类似的配置存在于CM(红色)电流,除了两个偶极子中的CM电流是相的。因为它们是相的,间距越近,发生的场增强就越多。它看起来就像一根更大的电线。
下面的CM关系给出了距离(d)的电场(E)。
E = 1.257×104
L I F / d
地点:
E =场强(微伏/米)
L =导线长度,单位为厘米
我=电流(安培)
F =频率,单位为MHz
d =到观测点的距离,单位为米;通常测量距离。
使用与上一篇文章中使用的DM相同的示例,让我们看看CM现在发生了什么。假设一个用于空间应用的可更换电子模块有一根0.5米(20英寸)的跨接电缆,线对间距为1mm,连接两个子系统。这条电缆承载3.5 ma的数据信号,频率为50 MHz。它是否符合MIL-STD-461F RE102要求?
计算1米处的电场E有:
E = 1.257×104* 50 * 3.5 * 103* 50 / 1 = 109,988微伏/米
转换为dBuV/m得到:
dBuV/m = 20 log 109,988= 101 dBuV/m。MIL-STD-461F规格限制在50 MHz是24 dBuV/m!
DM的电平为36 dBuV/m,超出规格约11 dB。来自同一信号的CM超出规格77分贝…高66分贝。
对于DM,我们只认为我们有问题。现在,有了CM,我们知道我们做到了。
——罗恩·布鲁尔