在电磁兼容实验中,通过超标频点推测问题源是常见的方法。不同接口和电路特性往往对应特定的频率特征。以下是常见接口或电路问题对应的频点特性总结:

频点范围:

60 MHz、120 MHz、240 MHz:与 USB 2.0 的时钟频率(480 Mbps 的倍频)相关。

125 MHz、250 MHz:USB 3.0 超高速信号(5 Gbps)相关的倍频。

原因可能是:

差分信号不平衡,导致共模电磁辐射。

屏蔽层连接不良或没有良好的接地。

端接电阻不匹配,导致信号反射。

频点范围:

125 MHz、250 MHz、375MHz、500 MHz:与 1000BASE-T 千兆网相关(125 MHz 基频的倍频)。

62.5 MHz:与 100BASE-T 相关。

电磁辐射元凶,你用频点找到的么?  第1张

原因可能是:

变压器耦合不良,泄漏电磁辐射。

差分对不平衡或 PCB 走线不规范。

没有合理的共模滤波设计。

频点范围:

148.5 MHz:常见于 1080p/60Hz 分辨率的视频时钟频率(TMDS 时钟)。

297 MHz:常见于 4K/30Hz。

594 MHz:常见于 4K/60Hz。

165 MHz:常见于某些显示模式。

电磁辐射元凶,你用频点找到的么?  第2张

原因可能是:

TMDS 信号的高频分量泄漏。

屏蔽层不完善,屏蔽效能不够。

电缆接头接地不良,导致共模干扰。

HDMI 数据速率(TMDS 信号)较高,其谐波分量容易扩展到 350 MHz。

特别是在 1080p 或更高分辨率的模式下,时钟频率(如 148.5 MHz)的高次谐波可能影响到 350 MHz。

原因可能是:

TMDS 差分信号不平衡,导致共模噪声泄漏。

HDMI 电缆屏蔽效果不足。

频点范围:

开关频率及其倍频:例如 100 kHz 开关频率,可能在 200 kHz、300 kHz 等倍频超标。

低频段噪声:例如几十 kHz 至几 MHz 的范围。

原因可能是:

开关节点设计不合理,功率环路设计不合理,产生高 dv/dt 和 di/dt。

输入输出电缆未加滤波器。

电感辐射或电容耦合。

频点范围:

100 MHz:PCIe 基准时钟频率。

2.5 GHz、5 GHz、8 GHz:PCIe 数据速率相关(1/2、全速频率)。

原因可能是:

差分信号不对称或阻抗不匹配。

PCB 设计中的信号走线过长或过于复杂。

电磁辐射元凶,你用频点找到的么?  第3张

频点范围:

1.5 GHz、3 GHz、6 GHz:SATA I/II/III 数据速率相关。

50 MHz、100 MHz:控制时钟信号相关。

原因可能是:

信号完整性差或屏蔽设计不足。

电缆设计问题。

频点范围:

2.4 GHz:Wi-Fi/Bluetooth(802.11b/g/n 和 BLE)。

5 GHz:Wi-Fi(802.11a/ac/ax)。

原因可能是:

天线设计不合理或屏蔽不足。

功放或混频电路引入寄生信号。

频点范围:

晶振频率及其谐波:例如 12 MHz、24 MHz 或 25 MHz、50 MHz。

原因可能是:

晶振负载电容设计不当。

PCB 布局导致谐波过强。

频点范围:

50 MHz - 150 MHz:典型时钟频率范围。

数据频率的倍频:如 60 MHz、120 MHz 等。

原因可能是:

信号线屏蔽不足或布线干扰。

差分信号不对称。

频点范围:

500 kHz、1 MHz:典型总线速率相关谐波。

较高频率倍频如 3 MHz、5 MHz。

原因可能是:

终端电阻不匹配,信号反射。

总线电缆屏蔽不良。

以上列举了常见接口和其可能的电磁辐射问题频点。在实际调试时,可以结合设备的功能和布局,缩小排查范围,例如使用近场探头定位干扰源,或通过屏蔽、滤波等手段逐步验证。

频谱分析仪检测:

使用频谱仪和近场探头确认 350 MHz 的干扰源位置。

检查是否是特定接口或区域辐射出的。

屏蔽和接地优化:

检查可能的屏蔽不良区域,尤其是高速接口和开关电源部分。

滤波处理:

针对高频谐波问题,增加 EMI 滤波器或改善 PCB 设计中的滤波措施。

测试断开特定接口:

逐步断开 HDMI、网络接口、USB 等,观察辐射变化以锁定问题来源。

电磁辐射元凶,你用频点找到的么?  第4张电缆屏蔽

在电缆上增加屏蔽层,减少辐射干扰的传导与辐射效应。

屏蔽层接地

确保电缆屏蔽层有效接地,以引导干扰电流进入地面,避免电磁辐射。

磁环滤波

在电缆上增加磁环(铁氧体磁环),抑制高频干扰信号的传播。

电容滤波

在干扰路径中增加电容器,通过对高频干扰信号进行旁路滤波来减少噪声。

感性元件滤波

使用电感器对电流中的高频干扰进行阻断,与电容结合形成LC滤波网络。

降低地阻抗

优化接地设计,减小接地阻抗,减少地线上的高频电流引发的电磁干扰。

源头滤波

在干扰源头增加滤波器件,例如LC滤波器或π型滤波器,直接在源头减少干扰信号。

以上方法需要结合实际情况选择使用,可通过实验逐步验证其效果。每个方法都有特定的应用场景和适用频率范围,建议在整改时优先解决主要干扰源,以达到最佳效果。

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