EMI測試那點事——利用MDO 診斷無線POS 機(jī)EMI 問題

該無線POS機(jī)已經(jīng)在該公司初步研發(fā)成型，由于該產(chǎn)品要利用中國移動900M GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸刷卡信息，除了EMC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)外，還要對移動通信性能指標(biāo)進(jìn)行測試。經(jīng)過幾次測試，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品GSM900M接收靈敏度僅為-70dBm，遠(yuǎn)未達(dá)到-90dBm的指標(biāo)。該公司有頻譜儀，用該儀器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這款無線POS機(jī)在900MHz頻帶內(nèi)存在非常嚴(yán)重的EMI問題。為此，該公司設(shè)計人員對電路板無線部分設(shè)計幾經(jīng)改動，但對EMI的降低效果并不明顯。

實測過程：

在MDO上連接好近場探頭后，用MDO頻譜儀功能測試該無線POS機(jī)電路板的射頻輻射，中心頻率設(shè)定為1GHz，跨度為2GHz，測試結(jié)果顯示，該電路板EMI問題延續(xù)至1.8GHz， 在100MHz時EMI幅度達(dá)-60dBm，900MHz~1GHz達(dá)-70dBm， 這基本上驗證了該公司用頻譜儀測試的結(jié)果。由于EMI在900MHz的輻射強(qiáng)度大-70dBm， 當(dāng)中國移動GSM900MHz下行信號比-70dBm低時，將被EMI干擾所淹沒，該POS機(jī)將無法接收，因此其接收靈敏度只能達(dá)到-70dBm。

上述EMI頻譜為典型的方波頻譜，但典型的方波頻譜中僅包含奇次諧波，而此EMI頻譜中包含偶次充分。另外，方波頻譜5次以上的諧波幅度應(yīng)該很低，但此EMI頻譜包含極高次諧波分量。為進(jìn)一步探尋此EMI的根源，我們將MDO通道1探頭連接到該無線POS機(jī)電路板時鐘端子，得到時鐘與頻譜跨域顯示。

通道1顯示的時鐘紋波較大，這可說明該EMI頻譜中為什么包含偶次諧波成分，但并不能找到EMI頻譜擴(kuò)展到900MHz的根源。為此，我們將MDO時基調(diào)小，得到通道1時鐘信號展開后的波形與EMI頻譜的對應(yīng)圖，我們發(fā)現(xiàn)該時鐘信號的抖動非常嚴(yán)重，這就是造成該EMI頻譜擴(kuò)展到900MHz的原因。

與該公司設(shè)計人員討論后，得知該電路板時鐘信號是由晶振經(jīng)一個分頻電路整形后產(chǎn)生的，以前他們也曾懷疑時鐘問題，但用示波器測試晶振輸出，波形相當(dāng)理想，便未懷疑時鐘問題。為此，設(shè)計人員斷開分頻整形部分，將晶振輸出的時鐘信號直接飛線為電路板的時鐘，再測試該電路板EMI頻譜如下：

由此頻譜圖可見， 該時鐘的高次諧波沒有超過200MHz，900MHz時的已經(jīng)沒有EMI問題，可確認(rèn)該無線POS機(jī)EMI問題由電路板上的時鐘分頻與整形電路引起。由于該無線POS機(jī)的工作時鐘必須是分頻后的時鐘，找到EMI根源后，設(shè)計人員需重新設(shè)計分頻及整形電路。

案例總結(jié)：

本案例除了應(yīng)用了MDO的頻譜分析功能外，還應(yīng)用了MDO示波器與頻譜跨域顯示功能，利用此功能，輕松地找到了EMI的問題所在。