三步识别电磁干扰 (EMI)

辐射发射（通常称为电磁干扰 (EMI)）受到严格监管，以确保电气和电子设备能够可靠运行，且对用户安全。法规对允许的辐射发射水平进行了限制。为确保其产品不会超出这些限制，设计人员需要投入大量的时间和精力。EMI 带来挑战的原因之一是，发射往往与整个系统设计相关。

定义电磁干扰 (EMI)

EMI（也称为射频干扰或 RFI）主要关注的是产品对现有无线电、电视和其他通信系统（例如移动电话）产生的干扰。在美国以外的地区，它还包括产品对于静电放电和电源线瞬变等外部能源的抗干扰能力。这通常适用于商业、消费、工业、医疗和科学产品。辐射发射通常在距离产品 3 米或 10 米的范围内进行测量。

电磁干扰的原因

EMI 的产生通常源于三个主要因素：产生谐波信号的能量源、类似天线的结构，如辐射谐波的 IO 或电源电缆，以及连接这两者的耦合路径。尽管听起来似乎只需消除其中一个因素，能量源、耦合路径或天线，就能解决 EMI 问题，但实际情况远比这复杂。尽管如此，现代示波器在排除 EMI 问题时仍发挥着至关重要的作用（图 1）。

图 1.现代示波器可与近场探头配合使用，以追踪 EMI 源。

虽然大多数设计人员都认为频谱分析仪是调试 EMI 的首选工具，但如今的快速示波器凭借高级触发和频域分析功能，在结合时域和频域 EMI 分析方面可能更具优势。在鉴别电路 EMI 特征时，一个重要的线索是谐波含量是宽带还是窄带。宽带谐波，主要源自数字总线噪声或直流到直流转换器，在频谱中呈现为宽阔的峰值。与之相对，窄带 EMI 则是由处理器、USB 或以太网时钟产生的，它通常呈现为一系列窄谐波相关峰值。

三步识别 EMI 源

许多产品设计师可能熟悉如何使用近场探头来识别 PC 板和电缆上的 EMI“热点”，但可能不知道下一步该如何利用这些信息。下面以 4、5 和 6 系列 B 混合信号示波器上的泰克频谱视图为例，介绍识别发射故障的三步流程：

第一步 – 使用近场探头（H 场或 E 场）识别 PC 板和内部电缆上的能量源和特征发射曲线。能量源一般包括时钟振荡器、处理器、RAM、D/A 或 A/D 转换器、DC-DC 转换器和其他产生高频快速数字信号的源。如果产品包含屏蔽外壳，则应检查接缝或其他孔隙是否有泄漏。记录每种能源的发射曲线。

第二步 – 使用电流探头测量高频电缆电流。请记住，电缆是最有可能辐射射频能量的结构。沿电缆来回移动探头，以尽量获取最高谐波电流。记录每条电缆的发射曲线。

第三步 – 使用附近的天线（通常测试距离为 1 米）确定实际辐射的谐波信号（图 2）。为此，可以使用连接到泰克 4/5/6 系列 MSO 的未校准天线，与被测产品或系统保持至少 1 米的距离，以测量实际发射量。

图 2. 一些潜在的天线和附件。

一旦通过上述三个步骤中的一个或多个确定了发射源，您就可以运用过滤、接地和屏蔽知识来减少这些有问题的发射。尝试确定从产品内部到外部电缆的耦合路径。在某些情况下，可能需要对电路板进行重新设计，比如优化层堆叠或消除穿过回流平面间隙的高速线路等。借助泰克 4/5/6 系列 MSO 示波器中的多域分析工具，可以在一定距离外使用天线实时观察结果，这将大大提高故障排除的效率。

有关 EMI 故障排除的更多详情，请下载应用说明 – 使用 4、5 和 6 系列 MSO 示波器逐步排除 EMI 故障。