CRT显示器电磁辐射的产生及抑制

摘 要：CRT显示器的辐射信号主要来自行频信号，其主要辐射源包括高压包及其连线、偏转线圈、电源及电源线、显像管等，通过合理布置印刷线及信号线、采取接地和屏蔽等措施，可减少或抑制辐射的产生．减少对人体的伤害．
CRT显示器；电磁辐射；电磁屏蔽.0 引言
目前计算机系统常采用CRT显示器．CRT是视频显示装置，显示字符、图像等信息，是人机对话的重要工具，也是计算机主要的信息泄露源．测试表明，CRT彩色显示器的各种印刷电路板、各部件之间的电源和信号接口与连线、数据线接地线、荧屏及偏转线圈等均可产生不同程度的辐射．辐射频谱中所含的信息包括时钟信息、数据信息、接口信息和视频信息等．实验证明，在一定距离内，对接收到的视频信号进行简单处理，便可由普通彩电清晰地再现CRT彩色荧屏的全部信息，无论是数字信息还是图像信息，在显示过程中都有可能被截获和窃收．此外，CRT显示器在图像显示过程中有多种低强度的辐射产生，这些辐射会让人产生视觉疲劳，严重情况下会出现眼睛晶状体浑浊，发生白内障，电磁辐射还会影响人的生殖系统，也是诱发癌症、加速人体癌细胞增殖的因素之一．因此，对CRT显示器电磁辐射产生机理进行分析并提出抑制措施是非常必要的．
1 显示器电磁辐射源分析
对显示器进行电路分析可知，显示器的辐射信号主要来自行扫描信号．按照功能，可以将CRT显示器设备分为电源模块、扫描模块、信号处理模块．信号处理模块主要将主机送来的视频信号放大到一定的幅度，这部分电路产生的辐射以视频信号为主。扫描模块在主机的同步信号下产生使电子束水平扫描和垂直扫描的锯齿波电流，显像管的第二阳极电压(电子束的加速电压)也由这个模块产生．开关电源的作用是为整个设备提供符合要求的能量．CRT显示器中行频信号的主要辐射源有以下几个．
1．1 高压包及其连线
近场测试表明，高压包及其连线是强辐射源．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连，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

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；这个高压加到显像管的第二阳极上，作为电子束的加速电压．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耦合的方式耦合到与高压包直接连接的连线上，借助这些连线产生很强的辐射．这些连线是典型的高压小电流辐射源，其近场为电场源．
1．2 偏转线圈
偏转线圈的作用是产生强磁场，使电子束在磁场作用下运动方向发生变化．控制磁场的强度，电子柬就发生不同程度的方向偏转，从而实现在荧光屏．1 的扫描．尽管偏转线圈的磁路是相对封闭的，但漏磁在所难免．同时，近场测试可以发现，偏转线圈产生的磁场辐射是很强的．
1．3 电源及电源线
开关电源本身就是一个强的辐射源，而且显示器中电源的开关频率与行扫描频率是相同的，所以两者相叠加辐射更强．
1．4 显像管
显像管的侧壁玻璃壳内外是导电的碳膜，碳膜层构成了平行板电容器(电容量约500 pF)．外层碳膜接地能够滤除掉部分高频干扰．显像管的前面有一层通过蒸镀形成的0．05μm一0．5μm厚的铝膜，这层铝膜与碳膜连在一起，成为第二阳极的一部分，这层铝膜还可以将荧光粉的光反射到前方，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，高压线的辐射模型相当于在一根杆状天线的顶端加一个金属板．
2 显示器电磁辐射的抑制
2．1 合理布置印刷线及信号线
1)处理小信号、不产生干扰的电路同处理大信号、产生干扰的电路分开．印刷线不能过细，以免阻抗太大；拐角不能过尖，避免引起尖端辐射；线路尽量避免平行，以减少分布电容和分布电感引起的耦合干扰．
2)信号线应尽量远离高压线，以防止高压信号的污染，布线时最好用地线将高压电路圈起来．经过非线性器件后的信号，谐波分量频率会升高，应采用低通滤波器滤除谐波分量。
3)高频信号尽量缩短引线，信号回路所产生的环路面积要小，主要信号线汇集在印制板中央。信号线要平行，印制线在两信号线间插入地线，而导线最好采用双绞线。
4)信号输入端与输出端应分别布置，以免输入信号和输出信号相互干扰，引起振荡．
2．2良好的接地
接地是抑制电磁干扰的有效措施之一，理想的接地系统各类电路的电位基准都保持零电位．
1)CRT显示器中视频信号带宽大于25MHz，因此既有高频分量又有低频分量，根据接地对频率的要求，最好采用混合接地的方式，既有单点接地，又有多点接地。
2)信号与机壳接地对于非印制板上的信号线，最好采用双绞线或屏蔽线，并采用单点接地。机壳具有保护系统及屏蔽干扰的双重作用，为了保证机壳的零电位，应将其接地，否则会引起静电荷积累放电及屏蔽效能下降．如有可能，最好采用机壳多点接地，以清除可能存在的机壳自激．
2．3采取屏蔽措施
屏蔽就是用导电、导磁性能良好的材料将机内外的电磁场隔离开来，这是抑制电磁干扰的有效措施．频率较低时，主要是磁场分量，而对磁场分量的屏蔽主要靠反射和吸收；频率较高时，主要是电场分量，其屏蔽原理如图1所示。


不屏蔽时，A点的电场直接到达B点，在B点感应出相应的电动势．而采用屏蔽时，A点电场先到达屏蔽体S，在S的另一面感应等量电荷，并作为二次源向B点辐射．如果将S点接地，则感应电荷将流向大地，不产生辐射从而使A点的场源到达不了B点．S点的作用相当于将A点辐射出的电场吸收，同时也有部分被反射。
屏蔽包括机壳屏蔽、机内屏蔽及电路电缆屏蔽．对于CRT整机应用机壳屏蔽，荧屏应采用导电玻璃，并保证机壳搭接处接触良好．机内的振荡源也应采取屏蔽措施，行推动变压器、枕形校正变压器及升压变压器最好采用双重屏蔽变压器．屏蔽体的设计应注意屏蔽层厚度、屏蔽材料选择、屏蔽层与场源的距离、孔隙设计、几何结构设计及涂层设计等．
3 结语
随着信息技术的快速发展，特别是PC的快速普及，CRT显示器电磁辐射会给人体带来诸多显见或是潜在的伤害，而且它还会造成泄漏机密影响安全等后果．因此只有不断地控制和采用一定的防护保护措施，才能使其更加可靠、有效和安全．
参考文献：
[1] 吕仁清，蒋垒兴．电磁兼容性结构设计[M]．南京：东南大学出版社。1990．
[2] [美]凯瑟B E．电磁兼容原理[M]．肖华庭译．北京：电子工业出版社，1985．
[3] 区健昌，林守霖，吕英华．电子设备的电磁兼容性设计[M]．北京：电子工业出版社，2003．