高速PCB设计中的电磁辐射检测技术

文章摘要：*估PCB近场辐射干扰的测量方法PCB辐射干扰情况的检查可分几步进行。首先确定需要扫描的区域，然后选择能充分采样扫描区域的探头(栅格7.5mm)，在100kHz～3GHz的频率范围内进行频谱扫描，并存储每个频率点的最大电平。注意，比较大的频率点可利用空间扫描在扫描区域内作进一步检查，这样可以定位干扰源以及关键电路路径。被测板必须尽可能靠近扫描器板，因为随着距离增加，接收信噪比会降低，而且还会有“分离”效应。实际测量中，这个距离应该小于1.5cm。我们可以看到，对元件面的测量有时候可能会因为元器件的高度而使测量出现问题，因此元器件的高度必须要考虑，以对测量的电压电平进行校正。在基本检查中，需考虑

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　　*估PCB近场辐射干扰的测量方法

　　PCB辐射干扰情况的检查可分几步进行。首先确定需要扫描的区域，然后选择能充分采样扫描区域的探头(栅格7.5mm)，在100kHz～3GHz的频率范围内进行频谱扫描，并存储每个频率点的最大电平。注意，比较大的频率点可利用空间扫描在扫描区域内作进一步检查，这样可以定位干扰源以及关键电路路径。

　　被测板必须尽可能靠近扫描器板，因为随着距离增加，接收信噪比会降低，而且还会有“分离”效应。实际测量中，这个距离应该小于1.5cm。我们可以看到，对元件面的测量有时候可能会因为元器件的高度而使测量出现问题，因此元器件的高度必须要考虑，以对测量的电压电平进行校正。在基本检查中，需考虑分离距离校正因子。

　　我们可以很快得到测量结果，但是这些结果不能*判产品是否符合EMC特性，因为它测量的值是PCB板上的高频电流产生的电磁近场。而标准EMC测试是要求在开阔场地(OATS)或者在暗室进行的，距离为3米(即远场)。

　　尽管Emscan的测量不能取代标准EMC测试，但是实践证明，它确实有很多用途。通过对测量结果的分析，可以得出很多结论以利于产品的后续开发。除了得到电压电平外，下列信息也非常重要：干扰产生点、干扰分布、覆盖大区域的干扰传导路径、干扰被限制在PCB上的狭窄区域以及内部结构或临近I/O模块间的耦合等，还可以看到数字电路和模拟电路分开的效果。

　　上述测量可作为PCB设计质量*估的一个标准，进一步来说，如果我们已经知道了一个类似的PCB的EMC特性，我们完全可以在产品开发早期对EMC特性进行比较可靠的*估，例如是否应该采用屏蔽手段等。

　　特别值得一提的是，电磁场高速扫描系统还能揭示瞬态EMI问题，瞬态EMI问题在电磁兼容性测量中往往不会被检测到，但是它们会影响产品的性能和可靠性。

　　PCB抗干扰性能的*估

　　在实际使用中，所有电子设备都会受到电磁场的干扰，如果一个设备不能满足抗干扰要求，也不进行屏蔽，那么该设备的性能就会受电磁干扰的影响。事实表明，干扰信号的频率可能会有几百MHz，这些干扰主要通过连接的导体进行耦合，因此I/O模块的抗干扰设计非常重要。为了增强产品的抗干扰性能，有时不得不增加滤波等手段，这意味着会增加产品的成本。从这种角度上看，寻找一种能优化所有电路和元器件的解决方案非常重要。

　　通过适当修改上面提到的测量方法，在产品开发和测试阶段就能够正确*估产品的抗干扰性能。改进后的方法如下：把PCB放在扫描器板上进行频谱扫描以决定PCB的干扰频率，然后把该频率正弦波干扰信号用夹子或者适当耦合设备(如平衡线上用的T-LISN)耦合到I/O线或导体上，采用步距10MHz、频率范围能满足10MHz到150MHz(避免与PCB板的干扰频率重叠)、功率－20到0dBm(取决于耦合器件和PCB的类型)的发生器，执行与所加干扰信号一致的频率进行空间扫描。干扰信号从耦合点到PCB内的分布情况就能非常清楚地在空间扫描图形上看出来，然后可以根据下面一些原则对空间扫描结果进行解释，包括PCB上哪些区域分布有耦合上去的干扰信号、插入滤波器的有效性(衰减干扰信号)、临近I/O导体耦合情况以及PCB接地层或者区域的有效性等。

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