如何使用頻譜儀解決高頻時(shí)鐘輻射超標(biāo)問題

一前言

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

二前期準(zhǔn)備

1.設(shè)備：頻譜儀，示波器，探針，探環(huán)。

2.認(rèn)識(shí)時(shí)域與頻域轉(zhuǎn)換：理想情況下用示波器抓取的時(shí)鐘信號為方波，對應(yīng)到頻譜儀上為時(shí)鐘基頻及其奇數(shù)次倍頻，下面以27MHz時(shí)鐘信號實(shí)測波形為例：

時(shí)域波形圖

頻域波形圖

由上圖可以知道，基頻為27MHz的時(shí)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(shí)際案例探究

接下來我們將利用以上提到的工具來進(jìn)行實(shí)際整改應(yīng)用。本次的測試樣機(jī)為一款流媒體后視鏡，由一個(gè)電子顯示屏和兩個(gè)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(shí)驗(yàn)室摸底與初步定位

實(shí)驗(yàn)室摸底超標(biāo)數(shù)據(jù)如下：

由上圖的數(shù)據(jù)可以看到，1485MHz頻點(diǎn)以及500MHz-800MHz頻點(diǎn)存在不滿足限值情況。可以先進(jìn)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(gè)后攝模組拔掉后，數(shù)據(jù)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(biāo)問題點(diǎn)可分為兩個(gè)步驟：

第一步：將頻譜儀的衰減調(diào)到最小，有助于接收弱小噪聲信號，并將掃描頻段設(shè)置到能涵蓋超標(biāo)頻點(diǎn)的頻段；

第二步：遵循由面到點(diǎn)，由大到小的順序，先用大探環(huán)掃描確定大概的輻射區(qū)域，再換小探環(huán)進(jìn)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(huán)進(jìn)行掃描，結(jié)果如下：

因?yàn)榭蛻綦娐分黧w部分已經(jīng)加了屏蔽罩，用大探環(huán)反復(fù)探測后，發(fā)現(xiàn)噪聲比較強(qiáng)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(jìn)一步定位，結(jié)果如下：

通過用探針對該傳感器及其附近的各個(gè)接口進(jìn)行仔細(xì)探測，發(fā)現(xiàn)符合輻射超標(biāo)頻點(diǎn)的引腳有兩個(gè)，其他引腳并沒有檢測到很強(qiáng)的噪聲。 下一步的處理可以是查找該引腳對應(yīng)的功能，以便選擇合適的方案，本次由于時(shí)間有限，故先進(jìn)行了濾波處理。由于需要優(yōu)化的頻點(diǎn)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(jié)果如下：

如上圖所示，再用探針去探測這兩個(gè)引腳時(shí)，1485MHz頻點(diǎn)幅度有明顯下降。

接下來重復(fù)以上步驟，繼續(xù)探測500MHz-800MHz的時(shí)鐘頻點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)噪聲較強(qiáng)位置還是這兩個(gè)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(jié)果如下：

通過數(shù)據(jù)對比，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有了明顯的變化。繼續(xù)用大探環(huán)探測，未發(fā)現(xiàn)其他輻射強(qiáng)度高的位置，接下來需要到實(shí)驗(yàn)室重新復(fù)測，檢驗(yàn)下成果。 3.實(shí)驗(yàn)室復(fù)測

對比整改前后兩次測試的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，1485MHz頻點(diǎn)已經(jīng)沒有了，500MHz-800MHz的時(shí)鐘也有了極大的改善。 ?

四反思與總結(jié)

通過以上的案例整改，我們知道了頻譜儀確實(shí)能夠幫助我們改善EMC問題，既能排查問題點(diǎn)，也能驗(yàn)證措施的有效性，降低我們對實(shí)驗(yàn)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(gè)引腳是做什么的，為什么會(huì)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(gè)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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