VHF頻段的輻射限值超標(biāo)的對策解析

我們是做汽車電子產(chǎn)品的，此次分享的這個案例是針對車廠EMC CISPR25 CLASS3基準(zhǔn)而進(jìn)行整改的案例。

我們根據(jù)車廠要去在進(jìn)行EMC輻射實(shí)驗的時候，當(dāng)做到了VHF頻段（142-175Mz）的時候，發(fā)現(xiàn)了144MHz這個頻點(diǎn)超出限值的要求。

144MHz 限值要求：27dB以下 實(shí)測數(shù)值：30.07dB 超出限值 3.07dB

圖1

圖1所示為我公司產(chǎn)品的外部接續(xù)圖，分別外掛了電源線/USB線/GPS Radio線/倒車影像線/MIC線束，由于VHF頻段（142-175Mz）的輻射頻段范圍屬于1G以下，根據(jù)CISPR 25的要求這個頻段的測試，天線應(yīng)該是對準(zhǔn)harness延長線束的，所以我們第一步想到noise的來源可能是通過線束傳導(dǎo)后對外輻射出的，為了找到噪音源我們將相關(guān)線束以連接與非連接的方法進(jìn)行排除測試，來判斷noise的來源。

圖3

（MIC線束非連接狀態(tài)下的測試結(jié)果）

根據(jù)圖3的檢證結(jié)果，我們可以得出MIC線束非連接狀態(tài)的時候是有很大改善的，和限值相比較的話，有很大的富裕量。我們推測noise有可能是通過MIC線束輻射出來的，后續(xù)根據(jù)MIC連接器以及所涉及到回路，我們繼續(xù)進(jìn)行深入的調(diào)查。

圖4

圖4所示為MIC回路的block圖，根據(jù)圖1最初的測試結(jié)果來看，這種有規(guī)律的noise的發(fā)生，我們嘗試首先從MIC檢知控制信號入手分析，是否此信號的基板走線和其他的信號重疊或者交叉導(dǎo)致串?dāng)_的發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致了nosie的發(fā)生。

圖5為我們的PCB基板示意圖，用紅色粗線描繪出了MIC檢知信號從連接器端口進(jìn)入到主芯片的路徑，在這段路徑上我們發(fā)現(xiàn)MIC檢知信號與I2S的通信信號有一段是在基板內(nèi)層平行交叉的，根據(jù)通常的設(shè)計經(jīng)驗來看，兩組信號走線的時候需要避免交叉的，即使平行走線的話也需要確保有0.5mm的距離間隔，上述走線并沒有遵循這個基準(zhǔn)。

我們知道在基板走線密度很高時串?dāng)_的影響尤其嚴(yán)重。線性無源系統(tǒng)滿足疊加定理，如果受害線上有信號的傳輸，串?dāng)_引起的噪聲會疊加在受害線上的信號，從而使其信號產(chǎn)生畸變。串?dāng)_形成的根源在于耦合。在多導(dǎo)體系統(tǒng)中，導(dǎo)體間通過電場和磁場發(fā)生耦合。這種耦合會把信號的一部分能量傳遞到鄰近的導(dǎo)體上，從而形成噪聲。本次不良我們認(rèn)為可能是發(fā)生了容性耦合，走線之間的電容與走線之間的間距密切相關(guān)，當(dāng)間距減?。ㄉ踔林睾系臅r候），耦合電容迅速增大，進(jìn)而耦合作用急劇增加，

為了驗證這個噪音是否是由于平行交叉走線造成的串?dāng)_，我們使用頻譜分析儀對圖5的三個位置進(jìn)行了測試，根據(jù)測試結(jié)果很好的驗證了我們的推測，沒有與I2S交叉的地方144MHz noise的輻射數(shù)值很低（5dB左右），交叉位置以及交叉后的走線位置144 MHz的輻射量分別達(dá)到了（30dB和20dB左右），

圖6

如圖6所示，噪音源的來源有可能是主芯片周邊的晶振工作時候所產(chǎn)生的倍頻導(dǎo)致的。由于產(chǎn)品已經(jīng)到了小規(guī)模量產(chǎn)的階段，很多的認(rèn)證實(shí)驗以及信賴性實(shí)驗也都進(jìn)行完了，這個階段如果改動基板走線的話，成本相對會很高，我們想嘗試著看看可否在連接器附近追加電容把這個噪音源濾除掉，于是我們進(jìn)行了仿真實(shí)驗。

圖7

如圖7所示，我們在連接器側(cè)，之前基板上有個預(yù)留的未實(shí)裝的電容位置上追加了100pF的貼片電容，從仿真效果來看有了20dB的改善，我們進(jìn)一步又通過頻譜分析儀進(jìn)行了再次確認(rèn)，實(shí)測結(jié)果來看有了18dB的改善效果。

100p追加前

100p追加后

作為副作用檢證我們又對通信波形進(jìn)行了測試，滿足規(guī)格值要求，同時變更前后沒有劣化。顧客拿到樣機(jī)后，針對CISPR 25又重新進(jìn)行了測試，從反饋的結(jié)果來看，VHF這個頻段144MHz noise的問題得到了解決（6dB以上余量確保）。

編輯：jq