高頻輻射是解決EMC問(wèn)題的一大難點(diǎn)，昌暉儀表在本文分享展頻技術(shù)解決高頻輻射帶來(lái)EMC難題方面的一些經(jīng)驗(yàn)和研究成果，圖文結(jié)合介紹展頻技術(shù)的應(yīng)用。

尤其是對(duì)于車(chē)載設(shè)備，根據(jù)GB/T 18655標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)載設(shè)備輻射騷擾需要測(cè)試到最高2.5Ghz頻段，然而一些常規(guī)的手段一般都是針對(duì)于中低頻進(jìn)行處理，高頻卻很難有確切有效的解決辦法：

①例如常規(guī)的濾波電容，其濾波性能主要取決于自身的插損特性，想要對(duì)高頻率濾波，那么其插損的有效頻帶必須可以覆蓋到高頻才會(huì)有效，而要達(dá)到該要求，其自身的ESL須要做到很小才可以，有公式為依據(jù)： ESL越大其諧振頻率越低，對(duì)高頻的濾波效果就越差。而ESL取決與電容自身的物理特性，是由制作的工藝以及其封裝外形所決定的。
 
圖1   電容插入損耗曲線圖
②又比如常規(guī)的濾波器共模電阻，同樣因?yàn)槠渥陨淼奶匦?，頻率得到高頻時(shí)，電感自身的寄生電容又不可忽視，器件呈容性，共模阻抗會(huì)降低，導(dǎo)致其對(duì)高頻噪聲很難起到有效的衰減作用。

圖2    濾波器工模電阻特性曲線

以上兩例可以看出，常規(guī)的EMC器件在中低頻或許是殺手锏，但往往對(duì)高頻束手無(wú)策。這就會(huì)造成很尷尬的局面： 找到了問(wèn)題點(diǎn)，卻偏偏解決不掉。由此一項(xiàng)新的技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，即展頻技術(shù)，其原理通俗來(lái)說(shuō)可以用一句話來(lái)概括：把時(shí)鐘的尖峰在頻域上拉寬，因?yàn)槟芰渴睾悖浼夥迥芰孔匀粫?huì)下降。

應(yīng)用展頻技術(shù)往往會(huì)擔(dān)心影響到產(chǎn)品的性能，其實(shí)大可不必，有圖為證：

圖3    時(shí)鐘信號(hào)展頻前時(shí)域圖

圖4    時(shí)鐘信號(hào)展頻后時(shí)域圖
從頻域上可以看到中心頻率在展頻后沒(méi)有發(fā)生偏移，但其能量得以分散。從時(shí)域上看時(shí)鐘信號(hào)無(wú)論幅值又或是波形都沒(méi)有變化。有的時(shí)鐘能量較強(qiáng)，其高次諧波會(huì)達(dá)到GHz級(jí)別，因此造成的現(xiàn)象就是往往高頻段超標(biāo)都是一些間隔頻率相等的單支噪聲，這些單支點(diǎn)一般是某一時(shí)鐘的倍頻信號(hào)高次諧波。

然而展頻技術(shù)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是處理高頻時(shí)鐘諧波，越是高頻的時(shí)鐘諧波信號(hào)，其能量被展開(kāi)的就越寬。

下面展示一個(gè)24Mhz時(shí)鐘的各個(gè)諧波展開(kāi)情況。

24Mhz時(shí)鐘的各個(gè)諧波展開(kāi)
 

144Mhz時(shí)鐘的各個(gè)諧波展開(kāi)
 

240Mhz時(shí)鐘的各個(gè)諧波展開(kāi)
 

480Mhz時(shí)鐘的各個(gè)諧波展開(kāi)
 

960Mhz時(shí)鐘的各個(gè)諧波展開(kāi)

上圖分別為24Mhz、144Mhz、240Mhz、480Mhz、960Mhz時(shí)鐘的各個(gè)諧波展開(kāi)情況，即24Mhz的基頻、6次、10次、20次、40次諧波，可以看到，原本時(shí)鐘單支尖峰能量被分散到具有邊帶諧波的頻譜，并且越是高頻展開(kāi)效果越好，即降噪效果越明顯。

由此，在高頻頻段，展頻不僅可顯著降低時(shí)鐘的高能量干擾，還可以為其他敏感模塊提供穩(wěn)定清潔的電磁環(huán)境，對(duì)提高WIFI、藍(lán)牙、GPS等高頻率工作的模塊的靈敏度有著重要的作用。面對(duì)如今日益復(fù)雜的電磁環(huán)境，展頻技術(shù)的應(yīng)用意義重大。
作者：劉宇、朱萌萌