1. 介紹
有位客戶要求我們解決超聲波停車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)備的輻射干擾問(wèn)題。該設(shè)備在530 kHz -2 MHz頻率范圍內(nèi)未通過(guò)CISPR 25 4類(lèi)窄帶輻射噪聲測(cè)試。 該設(shè)備由一個(gè)帶蜂鳴器的控制器和兩個(gè)雷達(dá)模塊組成。 接線包括控制器的電源電纜和控制器與兩個(gè)雷達(dá)模塊之間的通信/電源電纜。
測(cè)得的傳導(dǎo)發(fā)射頻譜在530 kHz至約1.1 MHz的范圍內(nèi)超過(guò)了CISPR 25 4類(lèi)的限制。 此外，客戶提供了信息，即在模塊電纜斷開(kāi)的情況下測(cè)試也失敗了。
方法
觀察頻譜可得出第一個(gè)線索。 給定設(shè)備發(fā)射超出限制的低頻范圍，頻率點(diǎn)指向相對(duì)低頻的數(shù)字信號(hào)。 相對(duì)較寬的噪聲，不存在不連續(xù)的頻譜線表明來(lái)自微控制器本身或控制器與雷達(dá)模塊之間的串行接口的發(fā)射。
正如客戶所提到的，該設(shè)備在斷開(kāi)與模塊的電纜連接的情況下也發(fā)生了故障，最初的懷疑來(lái)自于微控制器
3. 測(cè)試設(shè)置和測(cè)量
EMC近場(chǎng)探頭和TEM單元與頻譜分析儀結(jié)合使用，是識(shí)別輻射問(wèn)題來(lái)源的基本工具。
由于H和E場(chǎng)探頭在kHz范圍內(nèi)的靈敏度不是很高，因此使用Tekbox TBTC3 TEM單元立即進(jìn)行測(cè)試。 涉及的頻譜分析儀是Siglent SSA3021X。
就低成本頻譜分析儀的本底而言，測(cè)量CISPR25 4級(jí)或5級(jí)輻射或傳導(dǎo)噪聲的挑戰(zhàn)是標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)較低限制。
對(duì)于開(kāi)放式TEM單元，附近開(kāi)關(guān)電源和AM廣播信號(hào)的環(huán)境噪聲可能會(huì)阻礙kHz和低MHz范圍內(nèi)低電平的測(cè)量。
打開(kāi)頻譜分析儀并進(jìn)行以下設(shè)置：
跨度530 kHz – 2 MHz; 帶寬9 kHz; 衰減器0 dB; 前置放大器打開(kāi)； 平均電壓、正峰值檢測(cè)器顯示
使用此設(shè)置顯示的本底噪聲約為-20dBµV，這對(duì)于此類(lèi)頻譜分析儀而言令人印象深刻。 但是，需要考慮的是，感興趣的頻率范圍充滿了可能被拾取的AM廣播信號(hào)。
盡管存在AM廣播信號(hào)中的一些峰值，但在測(cè)得的頻譜中可見(jiàn)的“峰值"與屏蔽暗室內(nèi)的測(cè)量圖很好地相關(guān)。 與在屏蔽暗室中測(cè)得的幅度相比，在TEM單元中測(cè)得的幅度大約低20 dBµV。
接下來(lái)，電纜被拆除，因?yàn)楦鶕?jù)客戶的說(shuō)法，電纜拆除也失敗了。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，電纜保持物理連接，但相對(duì)于TEM單元隔片移動(dòng)到一側(cè)。
出人意料的是，移動(dòng)電纜可大大降低DUT的輻射干擾：
“移走"電纜可以降低大約11 dBµV的幅度的輻射噪聲。 經(jīng)與客戶核實(shí)，實(shí)際上并沒(méi)有拔掉電纜，而是斷開(kāi)了兩個(gè)雷達(dá)傳感器的連接。 這也解釋了為什么頻譜“ hills"的相對(duì)幅度與TEM單元測(cè)量相比有所不同。 電纜直接在微波暗室中設(shè)置，而在TEM單元中則是盤(pán)繞的。
3. 結(jié)論
拔下電纜可大大降低DUT的輻射噪聲。盡管客戶卸下了雷達(dá)模塊，但他仍未通過(guò)測(cè)試。實(shí)際上，即使沒(méi)有模塊，控制器也將持續(xù)嘗試通過(guò)串行電纜進(jìn)行通信，而不會(huì)發(fā)生超時(shí)。因此，很可能是控制器和雷達(dá)模塊之間的串行通信接口是罪魁禍?zhǔn)?。為了解決該問(wèn)題，有必要對(duì)接口進(jìn)行一些過(guò)濾。
由于鐵氧體在低頻下不是很有效，因此決定增加與電纜串聯(lián)的電阻器。這似乎是一種特別實(shí)用的方法，因?yàn)?span>PCB上已經(jīng)組裝了0歐姆串聯(lián)電阻。用1K代替0 Ohm串聯(lián)電阻可將輻射噪聲電平降低約12 dBµV。但是，事實(shí)證明，串行接口在電源電壓范圍內(nèi)不再可靠地工作。最后，還需要在晶體管化的串行接口電路中調(diào)整一些其他電阻，以解決輻射問(wèn)題并將串行接口的性能保持在規(guī)格范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)一些修改和測(cè)量，結(jié)果如下所示：
3. 分析
由Siglent頻譜分析儀SSA 3021X和Tekbox TEM單元組成的裝置已成功用于測(cè)量和減少輻射發(fā)射問(wèn)題。輻射信號(hào)的頻譜相對(duì)較寬，沒(méi)有尖銳的峰值。盡管幅度很低，并且廣播電臺(tái)的環(huán)境頻譜范圍很廣，但設(shè)置仍能很好地進(jìn)行。
TEM單元內(nèi)部DUT的放置可提供非?？芍貜?fù)的結(jié)果，而無(wú)需在每次修改后準(zhǔn)確地重新放置DUT。 EMC探針是精確定位/識(shí)別PCB上放射源的理想之選，而TEM單元的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠準(zhǔn)確地測(cè)量修改后的輻射信號(hào)幅度的改善，以達(dá)到法規(guī)要求。測(cè)量由幾個(gè)單獨(dú)的設(shè)備和互連電纜組成的產(chǎn)品的*排放也是非常實(shí)用的。
測(cè)試測(cè)量只需要很小的空間。為了找到一個(gè)既滿足EMC又滿足功能要求的理想解決方案，改進(jìn)停車(chē)?yán)走_(dá)需要進(jìn)行多次迭代。如果在每次迭代之后都必須在微波暗室中進(jìn)行重新測(cè)量，則成本很可能已經(jīng)超過(guò)了購(gòu)買(mǎi)頻譜分析儀和TEM單元的成本。
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