電磁輻射元兇，你用頻點(diǎn)找到的么?

在電磁兼容（EMC）實(shí)驗(yàn)中，通過超標(biāo)頻點(diǎn)推測問題源是常見的方法。不同接口和電路特性往往對應(yīng)特定的頻率特征。以下是常見接口或電路問題對應(yīng)的頻點(diǎn)特性總結(jié)：

1. USB 接口

• 頻點(diǎn)范圍：

• 60 MHz、120 MHz、240 MHz：與 USB 2.0 的時(shí)鐘頻率（480 Mbps 的倍頻）相關(guān)。

• 125 MHz、250 MHz：USB 3.0 超高速信號（5 Gbps）相關(guān)的倍頻。

• 原因可能是：

• 差分信號不平衡，導(dǎo)致共模電磁輻射。

• 屏蔽層連接不良或沒有良好的接地。

• 端接電阻不匹配，導(dǎo)致信號反射。

2. 以太網(wǎng)（RJ45 網(wǎng)口）

• 頻點(diǎn)范圍：

• 125 MHz、250 MHz、375MHz、500 MHz：與 1000BASE-T 千兆網(wǎng)相關(guān)（125 MHz 基頻的倍頻）。

• 62.5 MHz：與 100BASE-T 相關(guān)。

  
  

• 

• 原因可能是：

• 變壓器耦合不良，泄漏電磁輻射。

• 差分對不平衡或 PCB 走線不規(guī)范。

• 沒有合理的共模濾波設(shè)計(jì)。

3. HDMI 接口

• 頻點(diǎn)范圍：

• 148.5 MHz：常見于 1080p/60Hz 分辨率的視頻時(shí)鐘頻率（TMDS 時(shí)鐘）。

• 297 MHz：常見于 4K/30Hz。

• 594 MHz：常見于 4K/60Hz。

165 MHz：常見于某些顯示模式。



• 原因可能是：

• TMDS 信號的高頻分量泄漏。

• 屏蔽層不完善，屏蔽效能不夠。

• 電纜接頭接地不良，導(dǎo)致共模干擾。

HDMI 數(shù)據(jù)速率（TMDS 信號）較高，其諧波分量容易擴(kuò)展到 350 MHz。

• 特別是在 1080p 或更高分辨率的模式下，時(shí)鐘頻率（如 148.5 MHz）的高次諧波可能影響到 350 MHz。

• 原因可能是：

• TMDS 差分信號不平衡，導(dǎo)致共模噪聲泄漏。

• HDMI 電纜屏蔽效果不足。

4. 電源（DC-DC 轉(zhuǎn)換器或開關(guān)電源）

• 頻點(diǎn)范圍：

• 開關(guān)頻率及其倍頻：例如 100 kHz 開關(guān)頻率，可能在 200 kHz、300 kHz 等倍頻超標(biāo)。

• 低頻段噪聲：例如幾十 kHz 至幾 MHz 的范圍。

• 原因可能是：

• 開關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理，功率環(huán)路設(shè)計(jì)不合理，產(chǎn)生高 dv/dt 和 di/dt。

• 輸入輸出電纜未加濾波器。

• 電感輻射或電容耦合。

5. PCIe 接口

• 頻點(diǎn)范圍：

• 100 MHz：PCIe 基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率。

• 2.5 GHz、5 GHz、8 GHz：PCIe 數(shù)據(jù)速率相關(guān)（1/2、全速頻率）。

• 原因可能是：

• 差分信號不對稱或阻抗不匹配。

• PCB 設(shè)計(jì)中的信號走線過長或過于復(fù)雜。

  
  

  

6. SATA 接口

• 頻點(diǎn)范圍：

• 1.5 GHz、3 GHz、6 GHz：SATA I/II/III 數(shù)據(jù)速率相關(guān)。

• 50 MHz、100 MHz：控制時(shí)鐘信號相關(guān)。

• 原因可能是：

• 信號完整性差或屏蔽設(shè)計(jì)不足。

• 電纜設(shè)計(jì)問題。

7. Wi-Fi 和藍(lán)牙模塊

• 頻點(diǎn)范圍：

• 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：

• 天線設(shè)計(jì)不合理或屏蔽不足。

• 功放或混頻電路引入寄生信號。

8. 晶振電路

• 頻點(diǎn)范圍：

• 晶振頻率及其諧波：例如 12 MHz、24 MHz 或 25 MHz、50 MHz。

• 原因可能是：

• 晶振負(fù)載電容設(shè)計(jì)不當(dāng)。

• PCB 布局導(dǎo)致諧波過強(qiáng)。

9. 顯示接口（如 LVDS 或 eDP）

• 頻點(diǎn)范圍：

• 50 MHz - 150 MHz：典型時(shí)鐘頻率范圍。

• 數(shù)據(jù)頻率的倍頻：如 60 MHz、120 MHz 等。

• 原因可能是：

• 信號線屏蔽不足或布線干擾。

• 差分信號不對稱。

10. CAN 總線

• 頻點(diǎn)范圍：

• 500 kHz、1 MHz：典型總線速率相關(guān)諧波。

• 較高頻率倍頻如 3 MHz、5 MHz。

• 原因可能是：

• 終端電阻不匹配，信號反射。

• 總線電纜屏蔽不良。

以上列舉了常見接口和其可能的電磁輻射問題頻點(diǎn)。在實(shí)際調(diào)試時(shí)，可以結(jié)合設(shè)備的功能和布局，縮小排查范圍，例如使用近場探頭定位干擾源，或通過屏蔽、濾波等手段逐步驗(yàn)證。

排查建議

1. 頻譜分析儀檢測：

• 使用頻譜儀和近場探頭確認(rèn) 350 MHz 的干擾源位置。

• 檢查是否是特定接口或區(qū)域輻射出的。

• 屏蔽和接地優(yōu)化：

• 檢查可能的屏蔽不良區(qū)域，尤其是高速接口和開關(guān)電源部分。

• 濾波處理：

• 針對高頻諧波問題，增加 EMI 濾波器或改善 PCB 設(shè)計(jì)中的濾波措施。

• 測試斷開特定接口：

• 逐步斷開 HDMI、網(wǎng)絡(luò)接口、USB 等，觀察輻射變化以鎖定問題來源。




EMC整改的幾個(gè)常用方法：

1. 電纜屏蔽

• 在電纜上增加屏蔽層，減少輻射干擾的傳導(dǎo)與輻射效應(yīng)。

• 屏蔽層接地

• 確保電纜屏蔽層有效接地，以引導(dǎo)干擾電流進(jìn)入地面，避免電磁輻射。

• 磁環(huán)濾波

• 在電纜上增加磁環(huán)（鐵氧體磁環(huán)），抑制高頻干擾信號的傳播。

• 電容濾波

• 在干擾路徑中增加電容器，通過對高頻干擾信號進(jìn)行旁路濾波來減少噪聲。

• 感性元件濾波

• 使用電感器對電流中的高頻干擾進(jìn)行阻斷，與電容結(jié)合形成LC濾波網(wǎng)絡(luò)。

• 降低地阻抗

• 優(yōu)化接地設(shè)計(jì)，減小接地阻抗，減少地線上的高頻電流引發(fā)的電磁干擾。

• 源頭濾波

• 在干擾源頭增加濾波器件，例如LC濾波器或π型濾波器，直接在源頭減少干擾信號。

以上方法需要結(jié)合實(shí)際情況選擇使用，可通過實(shí)驗(yàn)逐步驗(yàn)證其效果。每個(gè)方法都有特定的應(yīng)用場景和適用頻率范圍，建議在整改時(shí)優(yōu)先解決主要干擾源，以達(dá)到最佳效果。

屏蔽


磁珠為什么可以抑制干擾


TVS 管性能及選型


USB3.0案例，TVS對眼圖的影響


防護(hù)電路中的元器件（TVS、空氣放電管、壓敏電阻）


99%的工程師不知道增加TVS管對高速信號的影響是什么？


EMC（RE）和SI的矛盾點(diǎn)——高速信號上升沿陡峭性


為什么用導(dǎo)電布屏蔽效果比用銅箔好？


外殼接地，為什么“然并卵”？