在现代电子设计领域，线束到 PCB 连接处的电磁干扰（EMI）问题一直是工程师们面临的重大挑战。这些接口点往往成为薄弱环节，使得不需要的信号可能会逸出精心设计的电路，进而引发系统故障。本文将详细探讨四种协同工作的技术，包括屏蔽连接器、智能 PCB 布局、正确接地和共模扼流圈，当将这些方法作为一个集成系统应用时，能够在保持设计灵活性的同时实现可靠的 EMC 合规性。

屏蔽连接器：提供道防线

当高频信号通过连接器时，如果屏蔽层出现破裂，就会辐射出电磁场，这种辐射可能会干扰附近的电路，导致系统故障。屏蔽连接器主要通过三种方法来解决这些问题：一是采用完整的 360 度屏蔽，覆盖所有信号接和 SMT 连接区域；二是设置多个接地点，为电流安全返回创建多条路径；三是采用受控阻抗设计，在整个连接过程中保持一致的电磁边界。

图 1.10 GHz 频率下的 EMI 仿真结果显示，一般连接器设计和屏蔽连接器架构之间的场发射减少。（图片：I - PEX Inc.）

从图 1 中 10 GHz 频率下的真实性能数据比较可以看出，屏蔽连接器的性能远优于传统连接器。传统连接器会表现出较强的电磁场发射，而屏蔽设计显示的场辐射几乎为零。这些设计原则使工程师能够将敏感的 RF 元件放置在靠近连接器接口的位置，有助于创建更小的电子设备，同时满足 EMI 合规性要求。其电磁隔离功能为设计人员提供了更多的元件放置自由度，使其能够更好地遵守监管标准。

智能 PCB 布局：构成第二层防御

当电路快速切换时，会产生电噪声，从而干扰其他设备。在线束到 PCB 连接处管理这种 EMI 需要智能布局设计。实际上，适当的 PCB 布局可以在不添加昂贵部件的情况下解决 EMI 问题。

PCB 布局会形成类似于的不可见回路，当电流在开关事件期间流过这些回路时，会产生 EMI 能量。从图 2 的比较中可以清晰地看到，垂直环路设计产生 1.0 nH 的电感，导致 70% 的电压过冲和严重的振铃；而环路仅 0.4 nH 电感，仅产生 30% 的过冲。这意味着将环路电感减半，可将 EMI 降低四倍。更短的走线和更好的元件放置会对 EMI 控制产生显著影响。此外，开关节点与接地形成电容器板，会产生电场辐射。因此，在 PCB 布局时，应重点关注供电路径，化这些回路的物理面积，以同时减少 E 场和 H 场发射。智能走线布线、仔细的过孔布局和适当的接地层设计能够有效控制 EMI 问题，这种方法尤其适用于传统滤波成本高昂且效果较差的高频开关应用，可以在 EMI 问题通过线束连接之前就将其解决。

图 2.PCB 布局优化将环路电感从 1.0 nH 降低到 0.4 nH，从而将电压过冲和振铃减少 57%。（图片：EPC Corp， Inc.）

正确接地：为高频电流提供干净返回路径

接地对于 EMI 控制至关重要，它为远离 PCB 电路的不需要的电能提供了一条安全的逃生路线。如果接地不良，噪音会在设备内部积聚并产生问题。从图 3 的比较中可以明显看出差异，左侧显示铝箔带的良好接地，右侧则显示了没有良好接地时的情况。接地不良会产生电压尖峰，使信号更加微弱。

图 3.EMI 接地箔胶带可降低 RF 应用中的系统噪声并提高信号质量。（图片：3M）

在连接点处，电流会试图找到简单的接地路径，连接不良会产生阻力，进而产生热量和噪音，高频信号受接地问题的影响。正确的接地带实施能够提供信号所需的低电阻返回路径，同时保持电磁辐射得到控制。如今，大多数电子设备都以更高的频率运行，这使得接地变得更加重要。当与 PCB 的线束连接产生电阻时，会产生干扰其他电路的谐波。解决这一问题需要使用专用导电材料，如垫圈和粘合剂，以保持一致的电气接触。

共模扼流圈：过滤剩余不需要的信号

共模扼流圈能够阻挡不需要的电流，同时保持所需信号的清洁，在现代电子设计中起着至关重要的作用。该元件在共享铁氧体磁芯上使用两个绕组，当共模电流以相同的方式流过两个导体时，会产生附加的磁通量，从而产生高阻抗，有效地阻止了不需要的 EMI。

图 4.EMI 滤波器设计采用 CM 扼流圈，可在共模电流从辐射之前拦截共模电流。（图片：WTWH Media LLC）

共模扼流圈的工作原理基于两根导体上的电感相等，差分信号的反向磁通抵消，以及为共模噪声提供高阻抗路径。在线束到 PCB 的接口上，开关电路和接地层之间的寄生电容耦合、连接系统之间的接地电位差以及电磁场直接耦合到导体等因素都会产生共模电流问题。位置对共模扼流圈的性能非常重要，应将其靠近连接器接口，以便在电流从电缆辐射之前阻止电流。同时，还需要将扼流圈的频率响应与特定的 EMI 曲线相匹配，并确保其为应用提供足够的饱和电流额定值。