汽車電子極近場EMI掃描技術方案

　　導讀： 汽車廠商往往采用最新的消費電子系統(tǒng)來體現(xiàn)與其他廠商汽車的差異化，該系統(tǒng)必須在各種苛刻的條件下都能正常工作。動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和其它汽車控制系統(tǒng)也都有同樣的要求，一旦出現(xiàn)故障，這些系統(tǒng)會導致更加嚴重的后果。

　　汽車廠商往往采用最新的消費電子系統(tǒng)來體現(xiàn)與其他廠商汽車的差異化，該系統(tǒng)必須在各種苛刻的條件下都能正常工作。動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和其它汽車控制系統(tǒng)也都有同樣的要求，一旦出現(xiàn)故障，這些系統(tǒng)會導致更加嚴重的后果。

　　汽車電子系統(tǒng)對于供應商提供的芯片和印制電路板的電磁輻射特別敏感。因此，SAE(原汽車工程師協(xié) 會)已經(jīng)定義測試規(guī)范并建立滿足電磁兼容(EMC)和電磁干擾(EMI)的需求，并對其進行了不斷的完善。采用極近場EM掃描技術，供應商的設計團隊可以 通過一個桌面系統(tǒng)來計量并立即顯示輻射的空間和頻譜特性，避免以后在更高費用的模塊、系統(tǒng)或整車級測試中出現(xiàn)問題。

　　本文討論幾個能夠展示這種測試價值的例子。第一個例子是關于“擴頻時鐘發(fā)生器(SSCG)”的輻射 特性，分別在“關”和“開”的狀況下對其掃描。在第二個例子中，設計團隊對比了第二代半雙工串行解串器(串行器/解串器)系統(tǒng)與第三代全雙工系統(tǒng)。結果驗 證了新一代功能及其優(yōu)勢，不但幫助客戶縮短了產(chǎn)品上市時間，并在客戶中產(chǎn)生了積極的影響。

　　極近場EMI掃描技術

　　快速磁性極近場測量儀器可以捕獲和顯示頻譜和實時空間掃描結果的可視圖像。芯片廠商和PCB設計工程師可以掃描任何一塊電路板，并識別出50kHz至4GHz頻率范圍內(nèi)的恒定或時基的輻射源。這種掃描技術有助于快速解決廣泛的電磁設計問題，包括濾波、屏蔽、共模、電流分布、抗干擾性和寬帶噪聲。

　　在任何新PCB的開發(fā)過程中，設計工程師都必須找出設計之外的輻射體或射頻泄漏，并對其進行描述和 處理以通過一致性測試?？赡艿妮椛潴w包括高速、大功率器件以及具有高密度或高復雜度的器件。掃描系統(tǒng)以疊加在Gerber文件上的形式顯示空間輻射特性， 因此測試人員可以準確地找出所有輻射問題的來源。設計工程師可以在采取了相應的解決措施之后，對器件進行重新測試并立即量化出校正設計后的效果。

　　圖1：擴頻時鐘功能

　　掃描系統(tǒng)由一個掃描儀、小型適配器、一個客戶提供的頻譜分析儀和運行掃描系統(tǒng)軟件的PC組成。臺式掃描儀包括2,436條回路，可產(chǎn)生1,218個間隔為7.5mm的磁場探針，形成一個電子開關陣列并提供高達3.75mm的分辨率。系統(tǒng)工作頻率范圍為50kHz至4GHz,通過可選的軟件密鑰啟用

　　這樣，用戶就可以自行對設計進行測試，而不必依賴另外一個部門、測試工程師或進行耗時的場外測試。工程師甚至可以在診斷一個間歇故障之后，對設計進行更改，很快再進行測試。測試的結果可以對設計更改的影響進行精確的驗證。

　　借助掃描系統(tǒng)，電路板設計工程師可以預先測試和解決電磁兼容問題，從而避免產(chǎn)生非預期的一致性測試結果。掃描儀的診斷功能可以幫助設計團隊將輻射測試時間縮短兩個數(shù)量級以上。

　　EMI近場輻射特性：SSCG示例

　　某一大型半導體廠商在解串器的并行總線上實現(xiàn)了SSCG功能。SSCG功能能夠通過將輻射峰值能量 擴展到更寬的頻帶上來減少輻射。如下面的圖1所示，頻率變化發(fā)生在額定時鐘中心頻率(中心擴頻調(diào)制)附近，擴展的頻譜為正或負1.0%(fdev)。在接 收器并行總線端，輸出以千赫茲(fmod)的調(diào)制速率隨時間調(diào)制時鐘頻率和數(shù)據(jù)頻譜。定制的串行解串器芯片組的目標客戶是要求所安裝電子設備具有低EMI 輻射特性的汽車廠商。

　　該公司期望用令人信服的量化證據(jù)來向汽車廠商說明SSCG功能可以有效降低EMI輻射。為了實現(xiàn)這 個目標，設計團隊首先在SSCG功能為“關”的情況下將待測器件(DUT)放其內(nèi)部掃描儀上，加電，然后在PC中捕獲輻射特性。為了進行有效的對比，在打 開SSCG功能的情況下，對同一待測器件進行了掃描。