高頻輻射是解決EMC問題的一大難點(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。
尤其是對于車載設(shè)備，根據(jù)GB/T 18655標(biāo)準(zhǔn)，車載設(shè)備輻射騷擾需要測試到最高2.5Ghz頻段，然而一些常規(guī)的手段一般都是針對于中低頻進(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，電感自身的寄生電容又不可忽視，器件呈容性，共模阻抗會降低，導(dǎo)致其對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，但往往對高頻束手無策。這就會造成很尷尬的局面： 找到了問題點(diǎn)，卻偏偏解決不掉。由此一項(xiàng)新的技術(shù)被開發(fā)出來，即展頻技術(shù)，其原理通俗來說可以用一句話來概括：把時鐘的尖峰在頻域上拉寬，因?yàn)槟芰渴睾悖浼夥迥芰孔匀粫陆怠?br />
應(yīng)用展頻技術(shù)往往會擔(dān)心影響到產(chǎn)品的性能，其實(shí)大可不必，有圖為證：
圖3 時鐘信號展頻前時域圖
圖4 時鐘信號展頻后時域圖
從頻域上可以看到中心頻率在展頻后沒有發(fā)生偏移，但其能量得以分散。從時域上看時鐘信號無論幅值又或是波形都沒有變化。有的時鐘能量較強(qiáng)，其高次諧波會達(dá)到GHz級別，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)一般是某一時鐘的倍頻信號高次諧波。
然而展頻技術(shù)還有一個優(yōu)點(diǎn)，那就是處理高頻時鐘諧波，越是高頻的時鐘諧波信號，其能量被展開的就越寬。
下面展示一個24Mhz時鐘的各個諧波展開情況。
24Mhz時鐘的各個諧波展開
144Mhz時鐘的各個諧波展開
240Mhz時鐘的各個諧波展開
480Mhz時鐘的各個諧波展開
960Mhz時鐘的各個諧波展開
上圖分別為24Mhz、144Mhz、240Mhz、480Mhz、960Mhz時鐘的各個諧波展開情況，即24Mhz的基頻、6次、10次、20次、40次諧波，可以看到，原本時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
