电磁兼容（EMC）：整改案例（十三）屏蔽外壳开孔解决433MHz无线通信问题

目录

1. 异常现象

2.原因分析

4.总结

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1. 异常现象

在一套吸油烟机和灶具系统中，用到了433MHz无线通信模块实现吸油烟灶联动功能。用户小批试产过程中，发现有部分系统的吸油烟机发生误关机，灶具还在正常工作，但吸油烟机却关机了。有去到市场用户端也有个别反馈，灶具开着还在炒着菜，结果吸油烟机关机，你说气人不气人。

2.原因分析

吸油烟机与灶具的联动原理：也就是在灶具工作时，通过433MHz无线通信，发送开机指令给吸油烟机，吸油烟机收到指令后执行开机动作；在灶具工作过程中，会一直发送心跳包给吸油烟机，当吸油烟机在持续1分钟的时间内未收到心跳包，则认为灶具关机，吸油烟机也就执行关机。异常现象很明确的可看出，就是吸油烟机在持续1分钟中没有收到心跳包而执行关机操作。
要实现433MHz无线通信的可靠性与稳定性，我们需要从硬件设计、天线布置、通信协议、抗干扰机制等多个维度进行系统设计。以下是433MHz无线通信系统设计几点关键注意事项：
1） 天线设计与结构
选择合适天线：需使用433MHz频段匹配的天线（如弹簧天线、棒状天线、吸盘天线等），阻抗为50Ω。
天线增益与高度：增益越高、架设越高，通信距离越远；天线应垂直向上、远离金属障碍物。
避免屏蔽：若设备安装在金属壳体内，需用延长线将天线引出至外部。
2）发射功率与频率设置
合理设置发射功率：在法规允许范围内（如中国<10mW），尽量使用较高发射功率以提升覆盖范围。
频率微调避开干扰：433MHz频段为公共ISM频段，易被干扰。可通过扫频工具或模块指令（如AT+RFCH`）选择干扰最小的信道。
3）通信协议与抗干扰机制
使用带协议栈的模块：避免使用“透传模块”裸传数据，建议选用内置TDMA、LORA、FEC前向纠错等机制的模块。
加入重发与校验机制：如CRC校验、自动重传（ARQ），防止丢包与误码。
数据加密：启用如CCM模式的加密认证机制，防止数据被截获或篡改。
4） 电源设计
电源稳定性：避免电压波动导致模块复位或频率漂移，建议使用LDO稳压。
5）发射功率
射频隔离：发射功率>17dBm时，需使用射频开关+滤波器防止发射能量反灌损坏接收电路。
6） 软件层优化
数据包格式设计：短小、结构化，减少空中时间，降低碰撞概率。
动态功率调整：根据RSSI值动态调整发射功率，兼顾能耗与稳定性。
合理重试机制：避免无限重发，设定最大重试次数+退避时间。
3.整改方案
结合以上几点对整个系统进行分析整改，发现灶具和吸油烟机的433MHz模块都是采用PCB板载天线设计，这样虽然是节省成本了，但是会降低模块的发射功率和接收灵敏度。另外吸油烟机放置433MHz模块的空间一个比较完整的金属壳，将整个433MHz控制模块罩在里面，形成比较完好的屏蔽。因此主要的几个整改措施如下：

在灶具端将433MHz模块的PCB板载天线改为外置天线并引出；将吸油烟机端433MHz模块的PCB板载天线改为外置天线并引出；将吸油烟机的金属外壳开一些蜂窝式小孔如下图示，降低金属外壳的屏蔽效能。

经整改后，解决了吸油烟机误关机的问题。

4.总结

金属外壳屏蔽能很好的解决EMC问题，但有时过度的屏蔽也会将产品的有用无线信号给屏蔽掉，从而导致产品功能异常。因此需要时刻记住产品的EMC设计是一个综合多方面权衡的设计。

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