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研究生:蔡維霖
論文名稱:車載液晶顯示器電磁干擾之研究
指導教授:羅鈞壎
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:電磁干擾車載液晶顯示器鐵氧體磁珠
外文關鍵詞:EMCLCD monitorsFerrite Bead
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電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility : EMC)設計原則是要能夠減少基板上雜訊源的電磁波干擾,並將產生雜訊的高頻元件進行遮蔽。選擇適合的鐵氧磁體可有效抑止電磁波干擾,鐵氧磁體對高頻雜訊獨特的抑制表現,可由其與頻率相關的複合阻抗看出,鐵氧磁體能產生阻抗的損失以消除高頻雜訊而對低頻訊號則具有可忽略的串聯阻抗。此外,藉由減少額外的遮蔽需求達成有效的過濾電磁波源可使整體 EMC 設計的成本降低。

由於車用電子的需求不斷增加,故 EMC 對車用電子裝備的影響性愈來愈受重視。 EMC 測試最主要的目的是為了確保連接至車用系統的電子裝備能正常運作不受電磁干擾影響。執行 EMC 測試時,由於車用電子零組件的構造與功能不同,故執行測試的項目以及條件也不相同,但各種試驗均依循規範。

在本次研究中,我們利用鐵氧體磁珠屏蔽方式抑制電磁干擾,結果顯示未增加屏蔽之垂直極化量測數據超出檢測標準值,但將鐵氧體磁珠放置在訊號與時脈傳輸線上後再次量測,結果顯示垂直極化量測數據低於檢測標準值,最大降低幅度約為 14-16 dB。

The EMC design principle requires that EMI be attenuated at its source on the PC board. It is necessary to confine unfiltered high frequency noise components. When properly selected ferrites can thus provide significant EMI reduction. The unique high frequency noise suppression performance of ferrites can be traced to their frequency dependent complex impedance. Ferrites can thus provide resistive loss to dissipate high frequency noise while presenting negligible series impedance to lower frequency intended signal components. Besides, effective source filtering also helps limit overall EMC design costs by reducing the need for additional shielding.

Due to the increasing demand for automotive electronics, EMC Impact on vehicle electronic equipment become more and more attention. EMC testing the main purpose is to ensure that the connection to the vehicle systems functioning electronic equipment without electromagnetic interference effects. Implementation of EMC testing, due to the construction of vehicle electronic components and feature different, execution of test projects, and the conditions are not the same, but various tests are guided by specifications.

In this study, we used ferrite beads to suppress EMI, the result showed that the value of vertical polarization measurement exceeds the standard value. But the ferrite beads were placed in the signal transmision line and clock line and tested it again. The result showed that the value of vertical polarization measurement was lower than the standard value, the maximum reduction rate being about 14-16 dB.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究動機 2
1.3 電磁波介紹 3
1.4 電磁波的利用 5
1.5 車用液晶顯示器介紹 6
1.6 論文架構 7
第二章 基本理論與材料探討 8
2.1 屏蔽理論 8
2.2 電磁干擾 10
2.3 電磁屏蔽材料分析 11
2.4 導電材料特性及種類 13
第三章 實驗方法與流程 23
3.1 確認主要電磁干擾源頭 23
3.2 測試儀器及測試環境介紹 23
3.3 量測方法 27
第四章 實驗結果與討論 28
4.1 實驗流程簡介 28
4.2 實驗結果分析與論 29
第五章 結論 45
參考文獻 47

圖目錄

圖1.5.1 (a) 車用液晶顯示器佈置示意圖. (b) 車用液晶顯示器產品 6
圖2.1.1 屏蔽原理 8
圖2.2.1 電磁干擾源 10
圖2.2.2 電磁相容之基本架構 11
圖2.3.1 電磁波屏蔽材料分類 13
圖2.4.1 導電襯墊 14
圖2.4.2 導電布膠帶 15
圖2.4.3 導電泡棉 15
圖2.4.4 銅箔/鋁箔導電膠帶 16
圖2.4.5 電磁波吸收體 17
圖2.4.6 鐵氧體磁珠 18
圖2.4.7 鐵氧體磁珠等效電路圖 19
圖2.4.8 鐵氧體磁珠 Impedance-Frequency 特性圖 20
圖2.4.9 車載液晶顯示器 PCB Layout 圖 21

圖3.2.1 GSP-830 頻譜分析儀 23
圖3.2.2 天線圖 25
圖3.2.3 3m 電波暗室 26
圖3.2.4 吸波材料 26
圖3.3.1 偵測套件之連接架構 27
圖4.1.1 量測未加屏蔽之待測物 28
圖4.2.1 GMW 3097 規範 31
圖4.2.2 無增加濾波元件及遮蔽所測量之訊號強度 32
圖4.2.3 增加遮蔽後所測量之訊號強度 32
圖4.2.4 未增加遮蔽前之 G2 水平極化量測數據(ETC) 33
圖4.2.5 未增加遮蔽前之 G2 垂直極化量測數據(ETC) 34
圖4.2.6 未增加遮蔽前之 G3 水平極化量測數據(ETC) 35
圖4.2.7 未增加遮蔽前之 G3 垂直極化量測數據(ETC) 36
圖4.2.8 未增加遮蔽前之 G4 水平極化量測數據(ETC) 37
圖4.2.9 未增加遮蔽前之 G4 垂直極化量測數據(ETC) 38
圖4.2.10 未增加遮蔽前之 G5 水平極化量測數據(ETC) 39
圖4.2.11 未增加遮蔽前之 G5 垂直極化量測數據(ETC) 40
圖4.2.12 未增加遮蔽前之 G6 水平極化量測數據(ETC) 41
圖4.2.13 未增加遮蔽前之 G6 垂直極化量測數據(ETC) 42
圖4.2.14 已增加遮蔽後之水平極化量測數據(ETC) 43
圖4.2.15 已增加遮蔽後之垂直極化量測數據(ETC) 44

表目錄
表1.3.1 不同稱呼之電波所占有的頻率及波長範圍 4
表1.4.1 各頻段電磁波的利用 5
表2.4.1 導電泡棉結構圖及特性 16
表5.1.1 未增加屏蔽前與增加屏蔽後之垂直極化量測結果比較表 46

[1] C. R. Paul, Introduction to Electromagnetic
Compatibility, John Wiley and Sons, New York, pp.
42-79, (1992).

[2] Y. Sakamoto, “Noise suppression devices and EMC
designs” Kogyochosa-kai 2005 Jan.

[3] O.Fujiwara, “Correspondence between Frequency
Characteristics of Radiated Emission and Input
Impedance of Power-Ground planes of PCB” Singakuron(B)
Vol.J86-B No.8 pp.1639-1646 2003 Aug.

[4] N. Shibuya, “Crosstalk Noise Analysis of Wiring on the
Printed Circuit Board” Shingakuron(B) Vol1.J68-B,
No.9, pp.1068 1985.

[5] 黃繼遠、莫文偉、鄭銘章,“電磁波 vs. 電磁波遮蔽材”,科學發展362期,
第18~21 頁,2003。

[6] A. J. G. Swainson, “Reciprocity in Electromagnetic
Shielding”, IEE Seminar on 27.Jan. 2000, pp.8/1-8/6.

[7] Clayton R. Paul, Introduction to Electromagnetic
Compatibility, A Wiley-Interscience Publication,
Chapter 1, 2006.

[8] S. Ranganathan, S. Mee, "Automotive EMC measurement
techniques based on new technologies and vehicle
packaging," IEEE International Symposium on
Electromagnetic Compatibility, August 2008, Detroit, MI.

[9] 林國榮,“電磁干擾及控制”,全華科技圖書股份有限公司,第 1-15頁,
2000。

[10] M. H. Pong, C. M. Lee, and X. Wu, ‘‘EMI due to
electric field coupling on PCB,’’ in Proc. IEEE
PESC’98, 1998, vol. 2, pp. 1125-1130.

[11] 林慶仁著,“傳導性 EMI 量測系統的架構及原理",中央研究院。

[12] 謝明展,陳秋麟,劉承璋,唐永奇,“傳導性電磁干擾雜訊之量測技術比
較” 中華民國第十九屆電力工程研討會。

[13] 王志強譯,開關電源設計(第二版),第 371~378 頁,北京,電子工業出版
社,民國九十四年。

[14] 郭佳憲、李貴琪,“高科技的隱形材料”。

[15] 清水康敬“電磁波干擾材料與電波吸收材料”,日本工業材料 26-29 頁。

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