如何使用频谱仪解决高频时钟辐射超标问题

一前言

在EMC整改过程中，时钟辐射超标问题一直以来都是令人脑壳疼的存在，特别是信息技术高速发展的现代社会，数字信号速率越来越高，所需要的时钟频率也不断变快，这无疑给我们的电子产品过EMC认证带来了极大的挑战。本期小编将跟大家一起探讨实际整改过程中如何使用频谱仪来解决可能遇到的高频时钟辐射超标问题。

二前期准备

1.设备：频谱仪，示波器，探针，探环。

2.认识时域与频域转换：理想情况下用示波器抓取的时钟信号为方波，对应到频谱仪上为时钟基频及其奇数次倍频，下面以27MHz时钟信号实测波形为例：

时域波形图

频域波形图

由上图可以知道，基频为27MHz的时钟信号，其高次谐波可以到GHz级，这些高次谐波正是我们想要消灭的。

三实际案例探究

接下来我们将利用以上提到的工具来进行实际整改应用。本次的测试样机为一款流媒体后视镜，由一个电子显示屏和两个后摄模组组成，后摄模组采用屏蔽线缆，传输TVI信号给到电子显示屏这边。

1.实验室摸底与初步定位

实验室摸底超标数据如下：

由上图的数据可以看到，1485MHz频点以及500MHz-800MHz频点存在不满足限值情况。可以先进行简单排查，锁定主要的噪声源头，本次测试过程中，我们将两个后摄模组拔掉后，数据没有变化，所以确定噪声源头为电子显示屏。

2.问题排查与处理 用频谱仪探测超标问题点可分为两个步骤：

第一步：将频谱仪的衰减调到最小，有助于接收弱小噪声信号，并将扫描频段设置到能涵盖超标频点的频段；

第二步：遵循由面到点，由大到小的顺序，先用大探环扫描确定大概的辐射区域，再换小探环进一步缩小范围，最后用探针来定位到噪声位置。

按照第一步，我们用大探环进行扫描，结果如下：

因为客户电路主体部分已经加了屏蔽罩，用大探环反复探测后，发现噪声比较强的位置为传感器模块以及按键模块接口附近，下一步用探针进一步定位，结果如下：

通过用探针对该传感器及其附近的各个接口进行仔细探测，发现符合辐射超标频点的引脚有两个，其他引脚并没有检测到很强的噪声。 下一步的处理可以是查找该引脚对应的功能，以便选择合适的方案，本次由于时间有限，故先进行了滤波处理。由于需要优化的频点为1485MHz，属于较高频率，故采取对地加5pF电容对该引脚做滤波处理，结果如下：

如上图所示，再用探针去探测这两个引脚时，1485MHz频点幅度有明显下降。

接下来重复以上步骤，继续探测500MHz-800MHz的时钟频点，发现噪声较强位置还是这两个引脚，如下图：

考虑到先前加的5pF电容针对的滤波频段较高，于是重新选择滤波电容，改用了22pF电容，结果如下：

通过数据对比，可以发现数据有了明显的变化。继续用大探环探测，未发现其他辐射强度高的位置，接下来需要到实验室重新复测，检验下成果。 3.实验室复测

对比整改前后两次测试的结果，可以发现，1485MHz频点已经没有了，500MHz-800MHz的时钟也有了极大的改善。  

四反思与总结

通过以上的案例整改，我们知道了频谱仪确实能够帮助我们改善EMC问题，既能排查问题点，也能验证措施的有效性，降低我们对实验室的依赖性。上述案例整改过程中也有没做到位的地方，例如这两个引脚是做什么的，为什么会耦合到这么多高频噪声？辐射是怎么造成的？有没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，还是说只是个例？凡此种种，都需要我们在EMC整改过程中不断探索，不断提炼归纳。

审核编辑：黄飞