每個制造商似乎都希望在新的和現有的移動，家庭，工業，科學和醫療產品中添加某種形式的無線功能。這種“物聯網”的趨勢正在全面展開，隨之而來的是EMI的問題。也就是說，來自產品本身的EMI會干擾敏感電話，GPS/GNSS和Wi-Fi/藍牙接收器。這被稱為“平臺干擾”，對于制造商而言這是一個大問題。

大多數基于數字的產品會產生大量的板載射頻“噪聲”(電磁干擾)，這通常不會打擾數字電路本身但是，來自數字時鐘，高速數據總線和板載開關模式電源的諧波能量很容易對700到950 MHz的手機頻段造成干擾，導致接收器“靈敏度降低”(接收器靈敏度降低)。為了使用各種移動電話服務(Verizon，ATT，Sprint，T-Mobile和美國其他公司)，制造商必須根據CTIA標準通過非常嚴格的合規性測試。這種板載數字噪音通常會延遲數周或數月的產品推出。

我的最后三位客戶都遇到了平臺干擾問題，這些問題使得他們的產品在重新設計完成之前一直不在市場上。在本文中，我將展示這種噪音的樣子，如何測量它并提出一些補救措施。

示例

首先，讓我們來看一下典型的產品。出于保密目的，詳細信息仍然是一般性的。該板包括一個USB端口，其數據最終通過各種移動電話系統傳輸，具體取決于出廠配置。

圖1 - 一般PC板噪聲特性的測量設置。通常的近場探頭最常用于縮小噪聲產生的范圍并表征產生的噪聲類型。在這種情況下，高頻電流探頭用于測量USB電纜諧波。

圖2 - 有兩種常見類型的高頻諧波;窄帶(在水中痕跡)和寬帶(紫色痕跡)。黃色跡線是測量系統的環境噪聲水平，并且始終是一個好主意。

有兩種常見類型的高頻諧波圖;窄帶和寬帶。圖2顯示了差異。通常，DC-DC轉換器或數據/地址總線數據將顯示為具有多個共振峰的非常寬的信號(圖2中的紫色跡線)，而晶體振蕩器或高速時鐘將顯示為一系列窄尖峰(水中痕跡)圖2)。除非產品的設計符合EMC標準，否則這兩種類型的信號都可以很好地向手機頻段輻射或傳導高頻能量。

圖3 - 測量產生的噪聲通過板載DC-DC電源轉換器。無線電模塊位于電路板的最右端。

圖4 - 測量位于無線電附近的DC-DC電源轉換器的噪聲模塊。

測量類型

我建議通常有兩種類型的測量。第一個有助于表征電路板區域的一般噪聲曲線(DC-DC轉換器，時鐘總線，處理器，RAM和任何其他潛在的高頻設備。此測量取自至少1到1000 MHz，以便表征一般光譜曲線，以及是否有任何能量延伸到所關注的接收器通帶(圖5)。對于其他移動電話和/或GPS/GNSS，您需要高達2 GHz。對于Wi-Fi，你需要看到高達2.5或5.4 GHz。分析儀使用最大保持模式來建立最大光譜幅度。

圖5 - 在此例如，我們正在尋找30 MHz至1.5 GHz的頻率來概括表征幾個板載DC-DC轉換器的頻譜發射特性。兩者都可能對700至950 MHz區域內的移動電話頻段造成干擾。紫色跡線的一個比環境噪聲水平高30 dB。

我建議的下一個測量是看ju接收器(下行鏈路)頻段。您可能需要一個至少增加30 dB的外部寬帶前置放大器，以便清楚地觀察到的侵入噪聲(如果有的話)。我通常也打開20 dB內置前置放大器。我使用Beehive Electronics外部放大器，頻率范圍為100 kHz至6 GHz，但還有許多其他公司，如Aaronia，Rohde& Schwarz和Keysight銷售具有低噪聲系數的高增益寬帶前置放大器。您可能需要在屏蔽室內進行這些測量，以排除其他移動電話傳輸中斷您的測量。實例顯示在圖6,7和8中

圖6 - 在手機頻段的接收器通帶內測量兩個噪聲源(淺綠色和紫色跡線)。黃色跡線是環境測量。

圖7 - 接收器通帶內的以太網諧波(紫色跡線)。

圖8 - 在這種情況下，噪聲(紫色跡線)是脈動的，并使用頻譜分析儀上的最大保持模式捕獲。它比環境噪聲水平高10 dB。

補救檢查表

正如我所提到的，產品設計必須考慮到EMC并且不應切割任何角落。這將包括：

近乎完美的PC板布局

過濾DC-DC轉換器

過濾任何高頻設備

過濾無線電模塊

高噪聲區域周圍的局部屏蔽

可能屏蔽整個產品

正確放置天線

PC板布局至關重要，是您應付的大部分工作。八層或十層疊層將提供隔離電源，模擬，數字和無線電部分的最大靈活性，并提供多個接地返回平面，這些平面可以圍繞板邊緣縫合在一起以形成法拉第籠。必須注意避免部分之間的返回電流污染。無線電部分的電源平面應與數字電源平面隔離(通過窄橋除外)。這可以在數字電路和無線電之間提供高達40 dB的隔離。

電源和接地返回平面位于相鄰層上并且最多相距3-4密耳至關重要。這將提供最佳的高頻旁路。時鐘或其他高速走線應避免通過太多過孔，并且不應更改參考平面。

電源部分應與敏感的模擬或無線電路(包括天線)完全隔離。注意主要和次要電流回路及其返回電流。這些返回電流不應與數字，模擬或無線電電路共享相同的返回平面路徑。請記住，返回電流希望直接返