本帖最后由 KA_IX 于 2021-6-24 11:22 编辑

注明：本文转载自《电磁干扰与兼容杂志》。
摘要
平板电脑的辐射骚扰超标问题已日益成为企业所关注的问题，不管是在产品认证还是在市场监督抽查中，平板电脑辐射超标十分普遍。本文从产品设计初期开始着手引入展频技术，从而完全解决了产品的辐射骚扰问题，为平板电脑企业研发提供参考。
关键词辐射骚扰 产品设计 展频技术

引言
时至今日，平板电脑已开始向多功能、轻小化、高传输速率的方向发展，其产品在认证或监督抽查过程中，辐射骚扰值超标问题十分常见，经反复研究发现，通常是与时钟频率相关的干扰频点超标。因此，如何针对时钟频率改善电磁兼容性能已成为必须考虑的问题。在此，我们运用展频技术去改善平板电脑的电磁兼容性能。

展频原理
平板电脑设计时，设计工程师可以通过使用转换速率或设计适当的传输线来减小电磁干扰，但由于电路在实际应用过程中，主频及谐波中残余的电磁干扰也比较多，这样就不能完全控制其干扰。展频技术采用低频定调频调制时钟信号，可以有效地抑制电磁兼容干扰，让其时钟能量遍布于更大的带宽，从而减小给定的频谱带宽的峰值功率。
采用展频的方法对信号进行调制，将信号能量扩展到一个比较宽的频率范围上（见图1）。实际上，该方法是对信号的一种受控调制，不会明显增加时钟信号的抖动，在展频芯片应用电路中（见图2），在不影响平板电脑性能的情况下，调节展频芯片外围控制电阻值可以将辐射降低7-15db。

图1 展频效果图

图2 展频芯片原理图

平板电脑中展频技术应用
3.1 干扰波形分析
对测试结果图3进行分析，每根超标的频谱线对应的频率都是25 MHz的倍频（100 MHz， 200 MHz，500 MHz,700MHz）。从扫描的曲线来判断，频率特性及其稳定且很有规律, 25 MHz很可能是某一高速信号的基频，因此，平板电脑是否存在25MHz工作频率是干扰源定位的关键。
3.2 干扰定位
该平板电脑辐射骚扰测试是在10m电波暗室进行，该测试属于远场测试，只能测试出频率信息，因此，想要具体分析干扰来自于平板电脑的哪个位置，需要进行近场测试。采用我院电磁兼容实验室引进的对策分析设备EM-Isinght进行近场测试后(见图4)，发现干扰频点主要集中在25MHz晶振处。（扫描2维图见图4）。经过近场分析，验证了前面提到的平板电脑中干扰源定论的正确性。

图4 近场测试分析中

图5 近场测试2维效果图
3.3 实际应用
经前面的分析，干扰主要是由平板电脑主控芯片的工作时钟引起的，对此，结合展频芯片前面的电路图，我们用展频芯片的模块采用展频技术来对其进行优化处理。

• 该平板电脑所使用的展频IC时钟工作范围为：18MHz-72Mhz，使用之前要根据所扩展的频率去接高低电平。如果所扩频的电路频率为18MHz-36MHz, 则需要把IC③脚通过4.7Kohm电阻接地；若需要扩展的频率在 36MHz—72MHz,将展频IC ③脚接到其IC的供电脚（既接高电平）。
  
• 该平板电脑给主控芯片提供工作频率的晶振是25MHz, 因此将IC的③脚通过4.7Kohm电阻接地，展频IC的⑦脚是一个展频幅度调节电阻，该电阻的值可以调节范围为20Kohm—100Kohm, 电阻调节越小，展频幅度越低。在调节该电阻时，同时也要兼顾平板电脑在环境温度的变化下，平板电脑工作的稳定性。
  
• 根据⑴和⑵，将⑦脚电阻的值调整到30Kohm, 先割断原来的时钟，再将晶振安装到已经做好的展频小板上，最后连接好+3.3V供电脚、地脚和时钟输出脚（参见图6）。
  

图6 加展频模块


对策后的平板进行试验确认，可以通过相关的试验，但是在500Mhz时测试值为45dbuv/m,为了保证批量生产，因此将平板屏线屏蔽且做了整机的接地处理，测试结果见图7。



图7 对策后测试结果图

总结
电磁屏蔽、滤波、接地是降低电磁干扰的普通方法，但是随着电子产品功率速率的提高，这些方法对策效果并不理想，因此采用展频技术应用于平板电脑的设计中或对策中，可以起到事半功倍的效果，同时，产品也利用批量生产。

参考文献
【1】 朱明杰 时钟电路的电磁兼容设计 电子质量，2009(7)
【2】Mark I.Montrose著 吕英华 于学萍 张金玲等译 电磁兼容的印制电路板设计 机械工业出版社 2008.12
【3】周旭 电子设备防干扰原理与技术 国防工业出版社 2005.1
【4】 Mark I.Montrose著 刘元安 李书芳 高攸纲 译 电磁兼容和印刷电路板 理论、设计和布线 人民邮电出版社 2002.11