本文探討在微波暗室一致性測試之前構建低電磁幹擾(EMI)原型的關鍵步驟，包括設計低輻射的電路以及預兼容檢測。預兼容檢測包括使用三維電磁場仿真軟件對印刷電路板(PCB)版圖模型進行仿真及EMI分析，再使用頻譜分析儀(SA)對原型PCB進行近場電磁掃描。最後，執行微波暗室測試驗證設計。

 

 

要確保低輻射發射(RE)，設計電路原理圖和PCB版圖時必須應用最佳實踐經驗
，包括為供電回路、USB數據線、以太網等信號添加鐵氧體磁珠以過濾EMI。此ci外wai，供gong電dian回hui路lu上shang適shi當dang放fang置zhi充chong足zu數shu量liang的de去qu耦ou合he電dian容rong器qi可ke以yi最zui大da限xian度du地di減jian少shao電dian源yuan分fen配pei網wang絡luo阻zu抗kang，進jin而er降jiang低di數shu字zi負fu載zai產chan生sheng的de噪zao聲sheng紋wen波bo幅fu度du，並bing減jian少shao輻fu射she風feng險xian。同tong時shi，優you化hua開kai關guan電dian源yuan的de閉bi合he回hui路lu補bu償chang網wang絡luo設she計ji以yi實shi現xian穩wen定ding閉bi合he回hui路lu，能neng夠gou確que保bao電dian壓ya輸shu出chu可ke控kong，並bing最zui大da幅fu度du地di降jiang低di開kai關guan噪zao聲sheng紋wen波bo幅fu度du。噪zao聲sheng紋wen波bo幅fu度du降jiang低di可ke以yi顯xian著zhu抑yi製zhi原yuan型xing的deEMI風險。

 

高頻或快上升/下降沿信號的PCB走線應參考連續回路(例如參考地平麵)，以降EMIfengxian。zouxianbunengjingguorenhefengepingmianhekongdong。ruguoxinhaoxuyaotongguoguokongwanchengcengjianchuanshu
，jinlinxinhaoguokongweizhiyingfangzhizhishaoyigejiediguokong，zuoweixinhaodianliucongjieshouduanfanhuifasheduandehuiliulujing。ruguomeiyoushidangdehuiliulujing，fanhuidianliukenengzaiPCB中隨意傳輸，成為潛在的EMI源。

 

出色的接地方案也是最大限度降低EMI的關鍵因素。所有PCBshejidoubixubimianjiedihuilu
，yinweifanhuixinhaodianliujingguoshijiedihuilujiangxingchengfushefasheji。shejijiediweikuancankaomiankeyigoujianchusedejiedifangan。butongdianluzu(例如射頻、模擬和數字電路)的地平麵應當物理隔離，並通過鐵氧體磁珠建立電路連接，以幫助防止高頻噪聲在電路組之間傳播。

 

完成PCB版圖設計後應執行仿真進行EMI分析，以便在製造前確保PCB具有較低的輻射發射風險。省略EMI仿真可能無法保證PCB的EMI性能，會導致重新設計。如果EMI仿真結果符合技術規範要求
，設計人員即可開始PCB製造，然後使用頻譜分析儀對原型PCB執行近場電磁掃描。EMI仿真和近場電磁掃描等預兼容檢測可以增加設計人員的信心，確信原型具有較低的EMI。完成預兼容檢測後，被測器件即可執行實際微波暗室EMI一致性測試。

 

 

完成PCB版圖設計後，將版圖文件導入EMPro 2013.07 執行3D EMI仿真。選擇差分信號進行有限元法(FEM)sanweidiancichangfangzhen。sanweidiancichangfangzhenshishezhidiancibianjietiaojianhemoxingwanggechicunbingqiujiemaikesiweifangchengdeguocheng。weiquebaofangzhenjieguojingdu，bianjiechicunyingshewei PCB厚度的8倍以上

，網格尺寸應設為PCB寬度的1/5以下。運行三維電磁場的計算機需要配置16G以上的內存和100G以上的存儲容量，以確保分析順利進行。

 

設置遠場傳感器捕獲發射電磁場

，並利用EMPro的EMI仿真模版計算遠場發射功率，然後設置10m距離的電場探頭
，繪製頻域響應圖。再執行時域有限差分法(FDTD)模式的三維電磁場仿真，並與FEM模式的仿真結果進行對比。

 

參見30MHz～1GHz頻率的電場強度仿真圖(圖1)(電場強度單位dBμV

，頻率單位GHz)，輻射功率電平(藍色曲線為FEM模式仿真
，紅色曲線為FDTD模式仿真)低於約45dBμV的FCC最大閾值(綠色虛線)。

圖1：仿真EMI圖。

 

 

製成並組裝原型PCB後，使用頻譜分析儀對原型進行近場電磁掃描。連接頻譜分析儀的單匝線圈捕獲原型發射的近區電磁場。圖2是30MHz～1GHz頻率範圍的頻域信號(電磁場功率電平單位dB，頻率單位Hz)。

圖2：電磁掃描測量圖。

 

400MHz附近時出現最大功率強度(-66.4dBm)的尖峰。作為近區傳感器的線圈在距離被測器件3英寸的範圍內移動。30kHz的頻譜分析儀分辨率帶寬可以實現低本底噪聲(-80dBm)測量，因此尖峰(不同離散頻率的輻射)清晰可見。要增強原型通過微波暗室遠場(3m和10m)EMI一致性測試的信心，近區功率峰值應低於-65dBm。

 

 

圖3為原型在微波暗室的3m遠場EMI一致性測試結果。紅線顯示的是CISPR 11 A類最大輻射發射功率電平：30MHz～1GHz頻率範圍內低於56dBμV。紅線下方的棕色曲線表示是德科技(原安捷倫)EMC指南中規定的保護頻段。輻射波的垂直和水平分量分別由藍色和綠色曲線表示。400MHz和560MHz頻率時出現兩個分別為38dBμV 和37 dBμV的功率峰值，均低於最大閾值。

圖3：3m輻射發射測量結果。

 

 

低EMI電路設計和預兼容檢測(例如三維EMI仿真和近場電磁掃描)十分重要，可以避免不必要的PCB重新製造
，節省開發成本和時間，並且能夠縮短微波暗室EMI一致性測試時間
，確保電子器件按時甚至提前投放市場。