一种多协议串行通信板卡的电磁兼容设计方法

发布时间：2020-10-25 06:05

　　目前,市面上的串行通信板卡往往集成几种串行通信方式于一身,在高速情况下带来了不同通信方式之间的相互串扰以及外部干扰问题,这就对该板卡的电磁兼容性提出了更高的要求。该文通过实际需求设计了一种集成RS-232/RS-422/RS-485的多路串行通信板卡,在不改变该板卡电气性能的情况下,采用电磁屏蔽的方式,提出了一种新的设计方法,出色地完成了对多协议串行通信板卡的电磁兼容设计工作。
【部分图文】：

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SLX45完成，FPGA通过PCI9030与上位机控制程序完成通信。PCI9030将复杂的PCI总线转换为简单的Localbus总线[2]，FPGA通过对Localbus的读写完成与上位机的通信。由于FPGA芯片的管脚电平一般为标准的TTL电平，与RS-232、RS-422和RS-485串行协议的输入电压的电平不符，故还需要相应的电压转换芯片进行电平转换。同时，为了使8路串行通道能够兼容多种串行接口标准，每路通道需要有一款通道转换芯片完成RS-232/RS-422/RS-485协议的电路转换工作，FPGA通过对通道转换芯片进行控制从而配置每路通道所支持的通信协议[3]。图1是多协议串行通信卡的硬件结构图。图1多协议串行通信卡硬件结构图收稿日期：2016-11-05作者简介：王剑博（1988—），男，硕士，助理工程师，主要研究方向为机载计算机技术及嵌入式系统。E-mail:jslt@dnzs.net.cnhttp://www.dnzs.net.cnTel:+86-551-6569096365690964ISSN1009-3044电脑知识Vol.12,No.35,December201652DOI:10.14004/j.cnki.ckt.2016.4918

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网络通讯及安全ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识第12卷第35期(2016年12月)图2双层屏蔽原理3.3.4结构设计根据以上分析，多协议串行通信卡的屏蔽腔采用双层复合金属材料，由双层金属腔壁和双层金属盖构成，见图3。屏蔽腔底部与印制板铜箔通过螺钉连接，为了补偿接缝在压紧时所出现的不均匀性，接触面间安装导电衬垫。屏蔽腔的外层金属为铜，内层为冷轧钢材料。双层金属采用结构胶粘接。相应地，在印制板上依据屏蔽腔的区域划分，敷设导电接地层，见图4，网纹填充区域即为接地层。在设计过程中屏蔽舱的盖板要距离板上电路5～10h以上，腔体壁要距离板上电路的边缘3h以上，这样是为了避免屏蔽腔体的导电壁对板上电路电场的扰动。当电路工作频率接近屏蔽腔的谐振频率时，有部分能量被吸收，可能发生衰减尖峰，影响电路的正常工作。因此在设计屏蔽腔尺寸时，为避免此种情况发生，让屏蔽腔体的谐振频率避开电路的工作频率，使它们不一致。屏蔽腔体的谐振频率与其尺寸参数的关系为公式（5）和公式（6）：lcM=λ021-è÷Nλ02ac2（5）c=11-hbè1-1ε（6）式中：λ0—谐振波长；M、N—谐振模次数；l—谐振腔体长；a—谐振腔体宽；b—谐振腔高度；h—介质厚度（印制板厚度）；ε—介质的相对介电常数。一般情况下M和N最大取2和3，因为更大的谐振模式已很微弱。ε=4.2～4.7。图3屏蔽腔结构图图4印制板接地层多协议串行通信卡印制板厚度h=1.6mm，屏蔽腔高度b=8mm，屏蔽腔长l=200mm,两个屏蔽腔的宽度分别为a1=40mm，a2=60mm。4结论本文在最后对经过电磁兼容设计的多协议串行通信板卡进行了RE102试验，该板卡如图5所示，实验对该多协议串行通信卡分别在低频2

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