如何使用頻譜儀解決高頻時鐘輻射超標問題

一前言

在EMC整改過程中，時鐘輻射超標問題一直以來都是令人腦殼疼的存在，特別是信息技術高速發展的現代社會，數字信號速率越來越高，所需要的時鐘頻率也不斷變快，這無疑給我們的電子產品過EMC認證帶來了極大的挑戰。本期小編將跟大家一起探討實際整改過程中如何使用頻譜儀來解決可能遇到的高頻時鐘輻射超標問題。

二前期準備

1.設備：頻譜儀，示波器，探針，探環。

2.認識時域與頻域轉換：理想情況下用示波器抓取的時鐘信號為方波，對應到頻譜儀上為時鐘基頻及其奇數次倍頻，下面以27MHz時鐘信號實測波形為例：

時域波形圖

頻域波形圖

由上圖可以知道，基頻為27MHz的時鐘信號，其高次諧波可以到GHz級，這些高次諧波正是我們想要消滅的。

三實際案例探究

接下來我們將利用以上提到的工具來進行實際整改應用。本次的測試樣機為一款流媒體后視鏡，由一個電子顯示屏和兩個后攝模組組成，后攝模組采用屏蔽線纜，傳輸TVI信號給到電子顯示屏這邊。

1.實驗室摸底與初步定位

實驗室摸底超標數據如下：

由上圖的數據可以看到，1485MHz頻點以及500MHz-800MHz頻點存在不滿足限值情況?？梢韵冗M行簡單排查，鎖定主要的噪聲源頭，本次測試過程中，我們將兩個后攝模組拔掉后，數據沒有變化，所以確定噪聲源頭為電子顯示屏。

2.問題排查與處理 用頻譜儀探測超標問題點可分為兩個步驟：

第一步：將頻譜儀的衰減調到最小，有助于接收弱小噪聲信號，并將掃描頻段設置到能涵蓋超標頻點的頻段；

第二步：遵循由面到點，由大到小的順序，先用大探環掃描確定大概的輻射區域，再換小探環進一步縮小范圍，最后用探針來定位到噪聲位置。

按照第一步，我們用大探環進行掃描，結果如下：

因為客戶電路主體部分已經加了屏蔽罩，用大探環反復探測后，發現噪聲比較強的位置為傳感器模塊以及按鍵模塊接口附近，下一步用探針進一步定位，結果如下：

通過用探針對該傳感器及其附近的各個接口進行仔細探測，發現符合輻射超標頻點的引腳有兩個，其他引腳并沒有檢測到很強的噪聲。 下一步的處理可以是查找該引腳對應的功能，以便選擇合適的方案，本次由于時間有限，故先進行了濾波處理。由于需要優化的頻點為1485MHz，屬于較高頻率，故采取對地加5pF電容對該引腳做濾波處理，結果如下：

如上圖所示，再用探針去探測這兩個引腳時，1485MHz頻點幅度有明顯下降。

接下來重復以上步驟，繼續探測500MHz-800MHz的時鐘頻點，發現噪聲較強位置還是這兩個引腳，如下圖：

考慮到先前加的5pF電容針對的濾波頻段較高，于是重新選擇濾波電容，改用了22pF電容，結果如下：

通過數據對比，可以發現數據有了明顯的變化。繼續用大探環探測，未發現其他輻射強度高的位置，接下來需要到實驗室重新復測，檢驗下成果。 3.實驗室復測

對比整改前后兩次測試的結果，可以發現，1485MHz頻點已經沒有了，500MHz-800MHz的時鐘也有了極大的改善。 ?

四反思與總結

通過以上的案例整改，我們知道了頻譜儀確實能夠幫助我們改善EMC問題，既能排查問題點，也能驗證措施的有效性，降低我們對實驗室的依賴性。上述案例整改過程中也有沒做到位的地方，例如這兩個引腳是做什么的，為什么會耦合到這么多高頻噪聲？輻射是怎么造成的？有沒有其他更有效的措施？上述整改的有效性是否有具有通用性，還是說只是個例？凡此種種，都需要我們在EMC整改過程中不斷探索，不斷提煉歸納。

審核編輯：黃飛

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