C R 下 显示器的E M ! 抑制研究 张金铭 杨继深史燕中 一引 言 计 算机 系统中广泛使用 C R T 显示器 但对于军用计算机系统， C R T 显示器产生的电 磁干扰 发射却是设 计中的一个难题，特别是显示器产生的行扫描信号辐射，由 于幅度大、 频率低， 抑 制起来 很困 难，几乎所有的设备辐 射强度都要超过G J B -1 5 1 中R E 0 2 的 限制要求 虽然新的电 磁兼容军用标准G J B -1 5 1 A 中的电场辐射限制在低频端进行了 放松， 但只有通过适当 设计的显 示器才能通 过这个标准本文对显示器的行扫描信号辐射的抑制方法进行了 较深入的 讨论 希 望能对从事军用计算机设计的人员有所帮助 二.C R T 显示器电磁辐射的分析 1 . C R T 显示器辐射的频谱 本研究选用三星牌 巧” 显示器作为 研究 对象为了对显示器的行扫描信号的电 磁辐射强度 有一个初步认识， 首先用频谱仪按照G J B -1 5 2 的 要求 在 1 米的距离上 对其 辐射频 谱进行测量 由于 显示器本身不能工作，必须与主机连接起来后才能工作， 这样主机和连接电 缆产生的 影响 是不容忽视的。
为了减小这些因素的影响， 本测试中使用了本所研制的低辐射计算机主机和特 殊的 电缆，这样测量的结果只代表显示器本身的辐射情况 测量结果如图1 所示 通过对显示 器的 电路 进行分析，可以知道图中的谱线是行扫描信号的 各次谐波 除了 行扫描信号以 外， 其 它信号的辐射强度很小 0 I;:{ ; :，，子’‘ 一 - - -一 万 - 一; 犷 二三 几 止二二 几二 刃 一二 一 笋了 万 一二 二 ‘三 一- 一 - - . . 一 决-. 一争一 一二 份 - 刁 钊 _，_几呈石么 二 三 二二」 缸 _ _ L 二_ 1 1: _二上 万 二百 二三 翻 一 」「 i! 一 ]f 厂 -L萝一_ 立 二 下一_丁 一 二 二止 _三 二 二 _一 万 一 J一 { . I宝L二 蚕 、 三 又 一; 一 ! 「一 1「 誉 -勺f耳压匕 _ 厅 一 几 一 芍 下丛 一 二二 二 IL 二 二 一 三〕「 〕 日日目 【 且 江 !{ j 翻 W I V _Wt 渗 【T _ 「 1 川归旧 口」 比! 卜 }lu G t -t1 8 H h`T is .. ，喻rs 5 -I r m; m . 图1 1 5 " 显示器的电磁 辐射频谱 2 .行扫描信号主要辐射源的分析 按照功能 可以将C R T 显 示器分为电 源模块、 扫描模块、 信号处理模块等三大部分。
它们 之间的连接如图2 所示 信号处理模块主要将主机送来的视频信号进行放大使之达到足 够的幅度 这部分电路产生 的辐射以视频信号为主， 在本研究中不做详细分析扫描模块是在主机的同步信号的同步下产 生使电子束水平扫描和垂直扫描的 锯齿波电流，另外， 显象管的第二阳 极电压 ( 电 子束的加速 电 压) 也是由 这个模块产生电 源的作用是为整个设备提供符合要求的电 源，这个电 源是开关 电源 ( 开关电 源的详 细工作原理可参阅有关资 料)图中的虚线是表示开关电源中 的开关控制 信号取自扫描电路，一般是通过电 感祸合的方式获得 加速高压 描信号 场扫描信号 图2 显示器的原理框图 通过大量的试验和深入分析，发现C R T 显示器中 行频信号的主要辐射源有以下 几个: ( I )高压包及其联幼 近场测试表明，高压包及其联线是强辐射源 因为高压包实际是一个变压器， 它的初级与 行扫描输出电路相联， 利用初级 线圈的电感在行扫描逆行程期通过电流的急剧变化来产生高 压 ( v = L a i / a t )脉冲， 这个高 压脉 冲信号经过变压器进一步升压， 得到更高的脉冲电 压， 然 后经过整流和电容的平滑得到直流高压，这个高压加到显象管的第二阳极上，作为电子 束的 加 速电压。
正是由于高压包的这种工作原理，使它成为 最强的辐射源之一 其辐射既有电 场也 有 磁场高压包内的强电磁场通过空间 祸合的方式祸 合到与高压包直接连接的联线上， 借助这些 联线产生很强的 辐射，这些联线是典型的高压小电流辐射源，其近场为电 场源 ( 2 )偏转线圈 偏转线圈的 作用是产生一个强 磁场， 使电子 束在它的作用下发生运动 方向变化 控制磁场 的强度，电子束就发 生不同程 度的 方向 偏转， 从而实现在荧光屏上的扫描 尽管偏转线圈 的磁 路是相对封闭， 但漏磁在所难 免，因 此近场测试可以发现偏转线圈产生的 磁场发射是很强 的 ( 3 )电源及电派线 开关电源本身就是强的辐 射源，由 于显示器中电 源的开关频率与行扫描频率是相同的 ，两 者的辐射相叠加， 使问 题更加 突出 ( 4 )显象管 显象管的构造如图3 所示 显象管的侧壁玻璃壳内 外是导电的碳膜， 内外碳膜层构hl了平 、 行板电容器 ( 电容量约5 0 0 P F )，由于 外层碳膜接地，因 此能够滤除掉一部分高频干扰 显象 管的前面有一层通过蒸 镀形成的0 . 0 5一0 . 5 F u n 厚的 铝膜， 这层铝膜与 碳膜连 在一 起，作为第 二阳极的一部分。
其作用是防止荧光粉所发的光向后反射，造 成亮度损失 有了 这层铝膜后， 可以 将荧光粉发的光反射到前方， 从而增强荧光屏的亮度和对比 度这 层铝膜相当于高压 线的 延长， 这时高压线的辐射模型相当 于在一根杆天线的顶端加一 个金 属板，如图4 所示这 种天 线 的 辐 射 场 计 算 有现 成 的 公 式 可以 使 用 t 日 高压包荧光粉 玻璃壳 图3显象管的构造 图4高压线和显象管的辐射模型 三.单层屏蔽 抑 制C R T 显 示 器电 磁 辐射 的 最 简 单 方 法 是 将 机 芯 屏 蔽 起 来， 妥 善处 理 显 示 器 屏蔽 箱 上的 各 种联线、开口 和联线 基本原理如图5 所示 屏蔽玻璃 信号滤波器 e E M I 衬垫 电源线滤波器 图 5显示器屏蔽的原理 1 .屏蔽设计的关锐 . 所有接缝处要用E M I 衬垫进行 密封， 特别是屏蔽玻 璃与 屏蔽壳基体之间的连接缝隙要处39 好 . 设计适当的电源线滤波器和信号线滤波器，电 源线滤波器的 低端衰减要足够大， 否则不能 对行扫描信号进行有效的抑制 信号线滤波器的截止频率要兼顾视频信号的质量和干 扰的 抑制。
. 使用截止 波导的原理来解决各种旋钮和指示灯的 屏蔽， 但要注意不能用导体穿过截止波导 管 . 通风口 除了 考虑通风量和屏蔽效能外，还要注意通风口的 位置， 要尽量远离强辐射源、 如 高压包 2 . 屏蔽后的结果 经过如上所述的 屏蔽后的显示 器的电磁 辐射如图6 所示，可以 看出， 显示器的电磁辐射已 经大大降低了， 但低频时尚有一些 辐射超标经过分析，可以知道这些超标点 是显 示器的行扫 描信号产生的辐射 为了确定这些辐射是从那里泄漏的 ( 从电 源线还是显示器本身)， 我们作了大量的试验， 包括用电流卡钳对电 源线进行测 量， 看有没 有传导电流发射，用近场探头查找泄 漏缝隙结果 表明电 源线和机箱上的 缝隙都有 不同 程度的泄漏为了进一步确定主要泄漏源， 利用屏蔽室的 墙做隔离 层，作了以下 试验:分 别用天线测量显示器本身 和电源线产生的辐射，如图7 ( a )、 ( b ) 所 示 结 果 表明 ， 当 按图7 ( a ) ’ 的 布 置 测 试 时 ， 辐 射 强 度 与图6 的 情 况 基本 相 同 ， 而 按 图7 ( b ) 测试时，儿乎没有测量到泄漏辐射， 因此可以 判断泄 漏主要是从显示器本身产生的。
近场探头的测量说明， 屏蔽 玻璃是主要的 泄漏源为了 进一步判断泄漏是玻璃本身产生 的， 还是从玻璃与主屏蔽体之间 连接缝隙泄漏的， 做了以 下试验:用一块2 毫米后的铝板代替 玻璃安装在屏蔽玻璃的位置上， 测量的辐射结果如图8 所示 从图8 中可以看出辐射强 度降 低 很少 因此可以认为泄漏主要是从缝隙产生的 为了降 低整体的 辐射强 度，我们提出了 从内 部 减小辐射源的 方案，即通过减小辐射源的辐射强度来弥补主屏蔽壳的的不 足 这就是下面讨论 的双层屏蔽 I理豆苍 奋 毛夏值;誉;墓 若 葺! ’ ;川. 7 l . 三 攀 软 遗一一 子 组 s 州 尸 ‘ 、 八 气 ， ‘ N S t er l I 日七 口 七 S V A. ‘ c} } l + 1曰 日 卜HZS n a p S l oz . e . , . 8 a e rr . 图 6 单 层 屏 蔽 后 的 辐 射 情 况 图7 判断泄漏部位的试验 怡.r } t旅， 乳 A m 图8 用铝板代替屏蔽玻璃后的 辐射情况 四. 双层屏蔽 1 .局部强辐射派的抑制 根据 前面的 分析 显示器中的强辐射源包括高 压包、 高压包上的联线、偏转线圈等部件。
用金属材料将这些器件局部屏蔽起来， 得到了图9 所示的 结果与图1 所示的结果比较，其辐 射降低了约10d1 艺1;!兰 1盖万: :’:兰卜 国 1 ;，: 洲 拼，! !，: 川州{日 ~一~冬 ~ 盛 一}; } 1 州{: 1 1; 1 人1 ! ! ; ; 了 卜一 ~沁 ~{ } 1{ { } 燕一 - -- - - - 4- ; :， 洲} ;:~ 吮 ~ ~ 未 之 已兰 ， 抓 川沐仁 份 铸 1 林匆L . { . 1 ，: ， ; { 豹 N 1 . h口1 J} 山} [] I L I. 瓦 ; . { 穿 「 几 「「}厂in=价六一 车采厂 - 四 份 {湘 瓜 阳 刃码 撇一k 月厂 / t l 江田已已主兰_ 毛 三 ⋯ 丫 1 } ‘ ’! T 日!侧 侧 吸翔 侧 . ( N o 幽 ;! {仁 .钾 犷 51 ,E 阶砚 ]:竺户爪 一 乙一气吮 月 _， ，r 亘 1 竺1 今献哪sal似粗翻刚. V - 18 .B-m .e s t u tIs t } k998.8.W. C e n t s 1 田 日匕兮, % v l . 图1 3显象管辐射抑制的结 果 六 .结 论 本研究对C R T 显示器的行扫描信号辐射的 机理和抑制方法作了较深入的分析。
通过研究， 我们发现行扫描 信号 辐射的抑制是十分困 难的 事情 美国 新发布的军用电磁兼容标准中对设备 的低频电场辐射的 要求有所降低为设备满足标准要求提供了 有利的条件同时新标准的实 施也 为C R T 显示器在军用计算机系统中 使用提供了 方便 通过研究， 我们也对屏蔽 有了 更深入的认识，近场时， 屏蔽体的屏蔽效能与辐射源的 特性 有很大关系，因此当对辐射源进行局部屏蔽时， 要注意辐射源的特性会发生变化，从而使设备 的总体屏蔽效能有所下降 参考文献 [ I ] H e n r y W . O t t , N o i s e R e d u c t i o n T e c h n i q u e s i n E l e c t r o n i c S y s t e m s , 2 n d E d i t o n J o h n W i l e y&S o n s , 1 9 8 8 . 伙 。