中心議題：

• 極近場EMI掃描技術
• EMI近場輻射特性

解決方案：

• 擴頻時鍾發生器（SSCG）的輻射特性掃描
• 對比第二代半雙工串行解串器（串行器/解串器）係統與第三代全雙工係統

汽車廠商往往采用最新的消費電子係統來體現與其他廠商汽車的差異化，該係統必須在各種苛刻的條件下都能正常工作。動力係統
、安全係統和其它汽車控製係統也都有同樣的要求

，一旦出現故障，這些係統會導致更加嚴重的後果。

汽車電子係統對於供應商提供的芯片和印製電路板的電磁輻射特別敏感。因此，SAE（原汽車工程師協會）已經定義測試規範並建立滿足電磁兼容（EMC）和電磁幹擾（EMI）的需求，並對其進行了不斷的完善。采用極近場EM掃描技術
，供應商的設計團隊可以通過一個桌麵係統來計量並立即顯示輻射的空間和頻譜特性，避免以後在更高費用的模塊
、係統或整車級測試中出現問題。

本文討論幾個能夠展示這種測試價值的例子。第一個例子是關於“擴頻時鍾發生器（SSCG）”的輻射特性，分別在“關”和“開”的狀況下對其掃描。在第二個例子中，設計團隊對比了第二代半雙工串行解串器（串行器/解串器）係統與第三代全雙工係統。結果驗證了新一代功能及其優勢，不但幫助客戶縮短了產品上市時間，並在客戶中產生了積極的影響。

極近場EMI掃描技術

快速磁性極近場測量儀器可以捕獲和顯示頻譜和實時空間掃描結果的可視圖像。芯片廠商和PCB設計工程師可以掃描任何一塊電路板
，並識別出50kHz至4GHz頻率範圍內的恒定或時基的輻射源。這種掃描技術有助於快速解決廣泛的電磁設計問題
，包括濾波、屏蔽、共模、電流分布、抗幹擾性和寬帶噪聲。

在任何新PCB的(de)開(kai)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)，設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)都(dou)必(bi)須(xu)找(zhao)出(chu)設(she)計(ji)之(zhi)外(wai)的(de)輻(fu)射(she)體(ti)或(huo)射(she)頻(pin)泄(xie)漏(lou)，並(bing)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)描(miao)述(shu)和(he)處(chu)理(li)以(yi)通(tong)過(guo)一(yi)致(zhi)性(xing)測(ce)試(shi)。可(ke)能(neng)的(de)輻(fu)射(she)體(ti)包(bao)括(kuo)高(gao)速(su)、大功率器件以及具有高密度或高複雜度的器件。掃描係統以疊加在Gerber文(wen)件(jian)上(shang)的(de)形(xing)式(shi)顯(xian)示(shi)空(kong)間(jian)輻(fu)射(she)特(te)性(xing)，因(yin)此(ci)測(ce)試(shi)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)準(zhun)確(que)地(di)找(zhao)出(chu)所(suo)有(you)輻(fu)射(she)問(wen)題(ti)的(de)來(lai)源(yuan)。設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)以(yi)在(zai)采(cai)取(qu)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)解(jie)決(jue)措(cuo)施(shi)之(zhi)後(hou)，對(dui)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)重(zhong)新(xin)測(ce)試(shi)並(bing)立(li)即(ji)量(liang)化(hua)出(chu)校(xiao)正(zheng)設(she)計(ji)後(hou)的(de)效(xiao)果(guo)。

掃描係統由一個掃描儀、小型適配器
、一個客戶提供的頻譜分析儀和運行掃描係統軟件的PC組成。台式掃描儀包括2，436條回路，可產生1，218個間隔為7.5mm的磁場探針，形成一個電子開關陣列並提供高達3.75mm的分辨率。係統工作頻率範圍為50kHz至4GHz，通過可選的軟件密鑰啟用。

這樣
，用戶就可以自行對設計進行測試，而不必依賴另外一個部門、ceshigongchengshihuojinxinghaoshidechangwaiceshi。gongchengshishenzhikeyizaizhenduanyigejianxieguzhangzhihou
，duishejijinxinggenggai，henkuaizaijinxingceshi。ceshidejieguokeyiduishejigenggaideyingxiangjinxingjingquedeyanzheng。

借(jie)助(zhu)掃(sao)描(miao)係(xi)統(tong)，電(dian)路(lu)板(ban)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)以(yi)預(yu)先(xian)測(ce)試(shi)和(he)解(jie)決(jue)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)問(wen)題(ti)
，從(cong)而(er)避(bi)免(mian)產(chan)生(sheng)非(fei)預(yu)期(qi)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)。掃(sao)描(miao)儀(yi)的(de)診(zhen)斷(duan)功(gong)能(neng)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)將(jiang)輻(fu)射(she)測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)縮(suo)短(duan)兩(liang)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)以(yi)上(shang)。

EMI近場輻射特性：SSCG示例

某一大型半導體廠商在解串器的並行總線上實現了SSCG功能。SSCG功能能夠通過將輻射峰值能量擴展到更寬的頻帶上來減少輻射。如下麵的圖1所示，頻率變化發生在額定時鍾中心頻率（中心擴頻調製）附近，擴展的頻譜為正或負1.0%（fdev）。在接收器並行總線端

，輸出以千赫茲（fmod）的調製速率隨時間調製時鍾頻率和數據頻譜。定製的串行解串器芯片組的目標客戶是要求所安裝電子設備具有低EMI輻射特性的汽車廠商。

圖1：擴頻時鍾功能。

該公司期望用令人信服的量化證據來向汽車廠商說明SSCG功能可以有效降低EMI輻射。為了實現這個目標
，設計團隊首先在SSCG功能為“關”的情況下將待測器件（DUT）放其內部掃描儀上，加電，然後在PC中捕獲輻射特性。為了進行有效的對比，在打開SSCG功能的情況下，對同一待測器件進行了掃描。
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極近場掃描係統完成了空間和頻譜掃描後顯示並生成了以下輻射特性圖。需注意的是
，掃描結果疊加在Gerber設計文件上，因此這樣對結果進行分析可以立即確定待測器件中的具體輻射體。圖2顯示了SSCG功能為“關”時待測器件的輻射特性。

圖2：SSCG功能為“關”時測得的EMI輻射特性。

圖3為SSCG功能為“開”時待測設備輻射的空間和頻譜（幅度與頻率）特性。通過對比，可以發現輻射已經顯著減少。

圖3：SSCG功能為“開”時的EMI輻射特性。

對測試結果進行比較之後，設計團隊發現由於使用了SSCG功能導致電磁輻射顯著減少。汽車電子工程師最大的挑戰在於減少EMI輻射。客戶支持團隊每次向汽車廠商客戶展示這些結果時，他們普遍都表現出了極大的興趣。任何降低EMI的功能（此案例中為SSCG功能）都可以縮短上市時間、降低屏蔽和成本支出。
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EMI近場輻射特性：新一代串行解串器例子

這(zhe)是(shi)同(tong)一(yi)家(jia)半(ban)導(dao)體(ti)供(gong)應(ying)商(shang)的(de)第(di)二(er)個(ge)例(li)子(zi)，該(gai)公(gong)司(si)開(kai)發(fa)了(le)一(yi)個(ge)通(tong)過(guo)串(chuan)行(xing)解(jie)串(chuan)器(qi)進(jin)行(xing)點(dian)到(dao)點(dian)傳(chuan)輸(shu)的(de)第(di)二(er)代(dai)芯(xin)片(pian)組(zu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。在(zai)第(di)三(san)代(dai)芯(xin)片(pian)組(zu)中(zhong)
，設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)技(ji)術(shu)並(bing)升(sheng)級(ji)了(le)傳(chuan)輸(shu)能(neng)力(li)。他(ta)們(men)將(jiang)雙(shuang)向(xiang)控(kong)製(zhi)通(tong)道(dao)一(yi)起(qi)嵌(qian)入(ru)高(gao)速(su)串(chuan)行(xing)鏈(lian)路(lu)中(zhong)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)了(le)雙(shuang)向(xiang)傳(chuan)輸(shu)（全雙工）。

為了量化比較半雙工解串器與新一代全雙工設計的輻射特性
，設計團隊再次使用了內部的EMI極近場掃描儀。他們將原來的半雙工板放在掃描儀上
，進行基線測量。對待測器件加電後，他們在PC上激活了掃描儀。（參見圖4）

圖4：半雙工和全雙工串行解串器器件的EMI掃描的測試環境。

caiyongtongyangdeceshishezhi，shejituanduiyongxinyidaiquanshuanggongxinpianzubantidailejixianban，tongshiyezhenduimeiyitiaotexingbaochiletongyangdeguige。rushangwensuoshu，xuzhuyideshi，kongjiansaomiaodiejiazaimeicishengchengdeGerber設計文件上，以幫助工程師可以確定任何存在的輻射源。

基線（半雙工）係統的空間和頻譜特性如圖5所示。圖6展示了全雙工模式下的輻射掃描結果。

圖5：基線掃描結果：半雙工模式下的串行解串器。

圖6：輻射特性：全雙工模式下的串行解串器。[page]

shejituanduiduikongjiansaomiaojieguohepinpusaomiaojieguojinxinglezaixideduibi。henduorenkenengrenweifushetexinghuiyouyukuozhandeshuangxiangchuanshugongnengerchengxianchugenggaodediancishuchu。ershijishang，yujixianxiangbi，quanshuanggongmoshixiameiyouchuxianjianfengxinhaobingqiefengzhifushejibenxiangsi，shenzhiqiEMI特性還略有改進（空間掃描結果呈現更深的藍色）。測試結果證明全雙工模式的新芯片組未出現明顯的變化（見圖3），設計團隊在沒有采取任何額外緩解措施的情況下實現了全雙工功能。

這zhe些xie測ce試shi是shi利li用yong這zhe家jia半ban導dao體ti公gong司si的de內nei部bu極ji近jin場chang掃sao描miao係xi統tong進jin行xing的de。在zai短duan短duan的de幾ji分fen鍾zhong內nei
，就jiu獲huo得de了le上shang文wen所suo示shi的de結jie果guo。因yin為wei輻fu射she特te性xing結jie果guo清qing楚chu的de展zhan示shi了le其qi優you越yue的de性xing能neng，設she計ji無wu需xu采cai取qu任ren何he額e外wai的de緩huan解jie措cuo施shi。

xiangbieryan
，yaozaidisanfangceshixiangzhongceshixinsheji，jiuyaoqiugongchengshiqianwangchangwaiceshichangsuo

，binghuihaofeidabantiandeshijian。shiyongceshixiangwangwangxuyaotiqianjizhouanpai
，zhehuigeikaifaguochengdailaijidadeyanwu。

極近場掃描解決方案不會替代在測試箱中測試設計的需求。不過

，這種儀器可以在簡便的桌麵係統中實現快速的前後一致性測試功能。

與在測試箱中進行的遠場測量相比
，極近場EMI特性可以提供實時反饋。此外，這些測量結果與在測試箱中測得的遠場測量結果具有很高的相關性。因此

，諸如EMxpert等(deng)極(ji)近(jin)場(chang)儀(yi)器(qi)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)在(zai)測(ce)試(shi)箱(xiang)中(zhong)進(jin)行(xing)類(lei)似(si)測(ce)試(shi)的(de)數(shu)量(liang)。總(zong)之(zhi)，這(zhe)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)加(jia)快(kuai)測(ce)試(shi)進(jin)程(cheng)，更(geng)快(kuai)地(di)得(de)到(dao)測(ce)試(shi)箱(xiang)測(ce)試(shi)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)。

本文小結

qichegongchengshibuduanmianlinzhejiangdidianciganraohequebaosuoyouqichedianzixitongdediancijianrongdetiaozhan。ruguoyinrulexinqijiandanmeiyoujinxingchongfendeceshi，zhexiegongzuojiuhuiyuelaiyuekunnan。danggongyingshangnenggouyoulizhengmingxingongnengkeyixiangshangwendelianggelizisuoshiyiyangjuyoujiangdiEMI的效果時
，就能引起客戶極大的興趣。

在上文的兩個例子中，供應商提供的結果顯示采用了SSCG功能可以降低EMI，同時在新一代串行解串器例子中其輻射特性則沒有變化。因此，極近場EM掃描可以縮短每個產品的設計周期
，無需采取任何額外措施並為汽車廠商降低成本。

對於供應商而言
，極近場EMI掃描技術可以實現極具說服力的頻譜掃描，並且可以直觀的把空間掃描結果疊加在Gerber設計文件上。這些功能可以幫助設計工程師記錄和測量其產品新功能組的EMI特te性xing。設she計ji工gong程cheng師shi繼ji而er可ke以yi在zai采cai取qu了le新xin的de緩huan解jie措cuo施shi或huo者zhe其qi它ta設she計ji變bian更geng後hou快kuai速su的de進jin行xing重zhong新xin測ce試shi。因yin此ci
，供gong應ying商shang設she計ji團tuan隊dui也ye縮suo短duan了le產chan品pin上shang市shi時shi間jian，而er極ji具ju說shuo服fu力li的de掃sao描miao結jie果guo可ke以yi使shi方fang案an得de到dao汽qi車che廠chang商shang更geng快kuai的de采cai納na。