EMI测试那点事——高速数据引起的EMI问题

该电子设备为300MHz 频段专用的无线通信设备，EMC 认证没有问题，但该设备自身工作并不正常，以前曾用频谱仪配近场探头测试过，发现在嵌入式射频发射电路板内FPGA 处有较强的EMI 辐射，造成底噪升高，使得该通信设备发射信号信噪比降低，影响通信质量。多次整改设计方案，效果不明显。

实测过程：

既然客户已经测试过EMI，我们首先用MDO 进行验证，在0~330MHz 跨度内测试该电路板EMI 问题，果然发现底噪抬升明显，EMI 问题十分严重。用近场探头逐点探测，的确在该电路板FPGA 处底噪抬升最为明显，说明该电路EMI 源自此FPGA。此FPGA 面积不大，很容易屏蔽，因此通过EMC 认证没有问题，关键是此电路板射频射频输出信噪比差自身特性受影响。由于FPGA 是此电路板的心脏，一旦定型，很难改动，如果重新设计，等于是从头再来，不可接受。观察一段时间，我们发现该底噪抬升是随时间变化的，于是我们分别存储了底噪最高时和底噪最低时的两个结果如下：

此时为底噪较高时，达-65dBm。

此时为底噪较低时，最高底噪幅度不超过-80dBm。

对于幅度随时间变化的频谱，MDO 的优势在于调制域分析，为此我们打开MDO 幅度随时间变化曲线显示功能，用MDO 射频功率触发得到如下测试结果：

从测试结果看，触发点处底噪幅度最高，在280MHz以及432MHz 处达-59dBm。图中上半部分显示，突发幅度呈周期性变化，用MDO 时域光标，可以测试出其周期为94uS。我们移动代表频谱分析时间段的橙色条到突发幅度右侧的几条线处，得到测试结果如下：[page]

此时底噪明显下降，280MHz 处为-71dBm，当我们再将频谱分析时间段右移至完全没有突发幅度处时，得到如下测试结果：

此时底噪已经降低到-85dBm 一下，原来280MHz 频点处被底噪淹没的-73dBm的信号此时已经显现出来。

由于该电路板EMI 呈周期性变化，既然FPGA 的设计难以在短时间内更改，我们能否通过有效的控制手段，让有用的射频信号在突发周期间隔中底噪较低的时刻发射，而在突发幅度时刻不发射有用信息？客户认为此方法可行。底噪呈周期性变化，必定与电路板中某种控制信号相关，虽然我们已经测试出突发底噪变化的周期，但如果我们不知道这种周期与哪种控制相关，上述设想就难以实现。客户对其内部控制时序相当熟悉，94uS 的周期刚好是该电路板高速USB 信号传输控制周期。为了验证这一假设，我们将MDO 示波器通道1 接到高速USB 控制测试点，同时测试射频频谱，得到如下结果：

以上测试结果充分证明了通道1 中的高速USB 信号与底噪突发抬升的规律相同，证明二者相关。高速USB的时序由嵌入式程序控制，因此只要在程序中控制射频在高速USB 信号发出后延迟50uS 发射，发射持续时间小于40uS 即可。

案例总结：

本案例利用MDO 跨域分析及调制域分析功能，成功地确认EMI 与高速USB 信号相关，通过时序控制，跨域有效避免以前难以解决的问题。