EMC设计RE辐射超标整改策略和定位流程

EMC整改是指产品在功能调试或者EMC测试过程中出现问题后所采取的弥补手法。而EMC设计，则是运用EMC的手法抑制潜在的问题，使问题不出现，使问题扼杀于摇篮中。

一：问题定位

在EMC测试项目中，RE辐射比较容易超标，而解决问题的首要是需要对问题进行精准定位，没有定位过程的整改，就像无头苍蝇一样到处乱撞。问题定位有两种手段，一是考工程师的直觉判断，需要完全依靠工程师积累的EMC经验来判断；二是比较测试，依靠仪器和EMC经验的结合对问题进行详细的定位判断。

在上图中，是对一个产品的RE超标的问题定位详细流程，RE辐射超标，一般从两个方面考虑，一是机器设备所连接的各种电源电源线缆和信号线缆，通过拔插检测定位，然后根据现象采取不同的整改措施。共模电感，磁环，滤波电路和机箱屏蔽等，是选择的备用方案。

在对电源线缆的RE辐射超标定位中，可先尝试在电源线上套铁氧体磁环，检查滤波器的安装或者滤波电路的走线，若有效果，则可以进一步重新安装滤波器或者设计滤波电路地线和输入输出的走线；若没有效果，则更换滤波器或者滤波器件滤波电路的参数，进一步测试验证；若是100M以上比合格则可以设置定制宽带滤波器，若是30M-100MHz，则可以选择高频性能较好的滤波器。

若是信号线缆，采取的步骤如下，可以逐根线缆连接，若连接上某一条信号线缆，RE辐射无增强，则不是该条信号线的线缆引起超标；若辐射增强，则说明会是该条信号线缆引起超标，下一步的处理可以选择是，套上磁环，若无明显的改善，有两种处理，一是若可以进行滤波，100MHz以上的超标使用馈通型，100MHz使用PCB安装型，如果不可以滤波，则使用或改善屏蔽线缆；若上一步的套上磁环有比较大的改善，但是仍不合格时，100MHz以上则直接扣上一个磁环，若是100MHz以下，绕1~3圈，若仍不合格，则采用滤波或屏蔽线缆。

RE辐射超标同样与结构设计是否合理有较大的关系，屏蔽体泄露会对RE辐射超标有很大的影响。若在结构设计中，缝隙，会在一定的频率上形成天线效应，对外进行辐射能量。若存在缝隙，则需检查衬垫，若有衬垫，则检查衬垫安装是否到位是否合理，并检查衬垫的质量是否合格，完善结构设计；若无衬垫，则需要设法密封缝隙，仍有泄漏时则需进一步考虑结构设计哪里设计仍不合理，若无泄漏则完成。若存在孔洞，存在的磁场辐射源是否在孔洞附近，若存在，一是重新进行结构设计，使两者远离，二是缩小孔洞的尺寸或者用截止波导；若是电场，则缩小孔洞或者使用截止波导材料。

二：整改方法

1、常见测试频谱的整改方法

1）首先排除外界因素，将被测设备关电，确认背景噪声是否满足标准要求（标准要求点播暗室的背景噪声在限值线以下6db）

2）宽带噪声抑制方法：

谱线问题描述：在30~300MHz频段内出现宽带噪声超标

问题定位：一般是由电源或地噪声辐射引起

问题整改：通过在电源线缆上增加去耦磁环进行验证，如果有改善则说明和电源线有关系，采用以下整改方法：

->如果设备有一体化滤波器，检查滤波器的接地是否良好，接地线是否尽可能短；金属外壳的滤波器的接地最好直接通过其外壳和地之间的大面积搭接。

->检查滤波器或滤波电路的输入输出是否隔离，是否互相靠近，若存在问题，需要优化走线；

->适当调整滤波器件参数：适当调整X/Y电容的容值、差模电感及共模扼流圈的感量，但是需要注意的是调整Y电容时要注意安全问题；改变参数可能会改善某一频段的辐射，但是却会导致另外频度变差，所以需要不断的测试，才能找到最好的组合。

->适当加大触发极上的电阻值：如果设备使用开关电源，适当增大触发极的电阻值是一个好方法，同时在集电极或者电感的续流二极管后端，连接电容到地，也可以有效减小共模开关噪声；

->减少开关电源内的回路面积，可以大大减小差模辐射；

->在PCB走线的电源处理上，在电源上，增加电容为电源去耦；且在多层板中，电源平面中地层要靠近电源层，两者互相紧邻；

->电源连接器插针定义是否符合要求，检查

->在非屏蔽设备内电源线的处理：在电源线上套上磁环进行对比验证，以后可以通过在单板上增加共模电感来实现，或者在电缆上注塑磁环；

->在屏蔽设备的电源先处理方面，电源线的出现长度有要求；

->结构屏蔽设备的孔缝泄露：在屏蔽设备内部，孔缝附近是否有干扰源；结构搭接处是否喷有绝缘漆，采用纱布将绝缘漆擦掉，对比较试验；

->系统接地线同样可能引起宽带噪声，检查接地螺钉是否喷有绝缘漆；

3）独立窄带尖峰噪声抑制方法：

谱线问题描述：全频段内出现间隔均匀的窄带尖蜂群噪声或单立尖蜂噪声

问题定位：如果是均匀的窄带尖蜂群噪声，计算其间隔频率差是多少，这个频率差可能就是其辐射源的基频：如果是单立的尖蜂噪声，则看看这个尖蜂噪声和单板上的时钟频率是否有倍频关系。

问题整改：有针对性的处理确定的目标时钟源。

->时钟源外壳是否接地：在PCB板上，晶体外壳应该接地处理；晶振的接地脚应该接地；

->时钟输出匹配设计

时钟的输出根据信号质量的要求使用始端匹配，适当变缓时钟沿，减小发射。

需要注意的是，使用时钟驱动器时，时钟驱动的时钟输出同样需要匹配。

->时钟源的电源滤波设计：采用磁珠＋大电容＋高频电容的滤波方式给时钟源进行滤波

->在布局布线时，要注意时钟源是否远离任何连接器或者接插件，如果存在，会有比较大的风险，需要重新设计使其远离；

对于结构屏蔽设备，单板上时钟走线应远离单板上的外出接口和结构孔缝，否则会有比较大的可能使形成天线效应，辐射超标。

->在单层或者多层板上的时钟线，建议尽可能在时钟线的两侧包地线，条件不允许，也应该使时钟线和地线紧邻走线，即时钟线的一侧起码有地线，以减小时钟线的回流面积，减小差模辐射。

->多层板的时钟线走内层

->检查是否存在信号线跨其回流平面分割带，若存在会造成信号的回流面积变大

->时钟源是否尽可能靠近其负载，其目的是使时钟走线尽可能短

->检查在Layout时钟走线是否存在粗细跳变的情况，若有，粗细不一的时钟走线导致时钟信号出现阻抗失配问题，使时钟波形产生畸变，引起强烈的EMI问题

->时钟线的换层处理时，要求时钟线的换层孔附近必须有地层过孔存在，原因是时钟线在换层后其回流平面也换层了，在时钟换层过孔附近设置地过孔可以有效的减小其回流面积。

->检查时钟源或者时钟走线是否靠近屏蔽结构孔缝，在测试时可以使用屏蔽材料如导电布的方法进行试验对比

对于结构屏蔽设备，孔缝处理不当会导致很大的辐射泄漏，严重的时候会彻底破坏结构的屏蔽效能。定位结构上哪处泄漏的方法有：

-> 使用频谱仪和近场探头沿结构孔缝处进行扫描，确定泄漏点：

-> 在暗室内转动转台和改变天线极化方式，寻找辐射最大时的转台角度以及天线的极化状态   ，并保持住，再进行处理。

-> 找到影响最大的泄漏缝  （孔） 后，采用簧片或导电布等屏蔽材料进行处理，或者检查此处结构搭接是否有喷漆等不良因素。

->在接口辐射的问题中，接口电路的设计极为重要，可以通过拔插线缆或者在线缆上套磁环比较测试结果来确定是否有接口辐射引起超标；对于没有隔离器件的接口，如串口等，其外出信号线处设置接地桥，以保证其信号回流。

->接口辐射，可以对屏蔽线缆进行处理，有几个细节需要注意：1）线缆屏蔽层和电缆的Lead是否是360度搭接，还是猪尾巴搭接，检查；2）线缆屏蔽层的类型（编织网屏蔽比锡箔屏蔽效果好）

->时钟等关键信号插针定义是否合理，无论是设备外出时钟信号还是设备内部的板间时钟信号，其连接器插针定义一定要为GND-CLK-GND的模式；能用同轴线走时钟最好，且要保证同轴头外壳的良好接地。

4）高密集型尖峰群噪声的抑制

谱线问题描述：在某些频段内出现无任何规律可寻的高密集型尖蜂群噪声

问题定位：对于这些噪声，单板上没有任何时钟频率和其有关系，并且非常密集，一般来说属于总线噪声

问题整改：有针对性的处理总线源。

+>检查总线是否有匹配：总线输出建议采用始端输出匹配电阻进行匹配，可以有效减小总线辐射，注意匹配电阻靠近驱动源放置

+>检查总线驱动和接收芯片的电源处理：电源必须要有滤波处理，这些芯片有CPU，Flash，SDRAM等

+>内存条插座电源针必须有滤波电路：因为插针会导致阻抗失配，引起电源母线上的高频阻抗存在，所以内存条插座的电源管脚附近需要有电容滤波

上图中，构成一T型滤波电路，可以有效抑制内存条的高频噪声，并且可以满足内存条的快速电流供电。

+>检查总线过孔处的地过孔设置是否合理，在信号过孔附近增加地过孔，回流面积变小，辐射得到抑制。

+>与时钟信号类似，其他信号的换层处理时，同样需要在走线换层孔附近设置地过孔，这样可以有效减小信号回流面积，所以辐射能大大减小。

+>在其他处理，如在单板上，总线簇两侧应加包地线；双层板上总线簇两侧加包地线或者另外一层（ 非总线所在层） 的总线投影区域内铺接地铜皮；多层板上，总线簇应靠近完整地平面走线，最好走内层。

+>检查所有信号线走线是否存在宽度变化：与上述有讨论过的时钟信号一直，粗细跳变的线会引起阻抗失调，造成强烈的EMI辐射问题；

上述讨论的，只是一些比较典型的RE辐射超标整改方法及定位流程，相对来说比较有效，但是要从根本上解决问题，防患于未然，在设计阶段就需要充分考虑到EMC设计。