EMI測(cè)試那點(diǎn)事——利用MDO 診斷無線POS 機(jī)EMI 問題

該無線POS機(jī)已經(jīng)在該公司初步研發(fā)成型，由于該產(chǎn)品要利用中國移動(dòng)900M GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸刷卡信息，除了EMC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)外，還要對(duì)移動(dòng)通信性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。經(jīng)過幾次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品GSM900M接收靈敏度僅為-70dBm，遠(yuǎn)未達(dá)到-90dBm的指標(biāo)。該公司有頻譜儀，用該儀器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這款無線POS機(jī)在900MHz頻帶內(nèi)存在非常嚴(yán)重的EMI問題。為此，該公司設(shè)計(jì)人員對(duì)電路板無線部分設(shè)計(jì)幾經(jīng)改動(dòng)，但對(duì)EMI的降低效果并不明顯。

實(shí)測(cè)過程：

在MDO上連接好近場探頭后，用MDO頻譜儀功能測(cè)試該無線POS機(jī)電路板的射頻輻射，中心頻率設(shè)定為1GHz，跨度為2GHz，測(cè)試結(jié)果顯示，該電路板EMI問題延續(xù)至1.8GHz， 在100MHz時(shí)EMI幅度達(dá)-60dBm，900MHz~1GHz達(dá)-70dBm， 這基本上驗(yàn)證了該公司用頻譜儀測(cè)試的結(jié)果。由于EMI在900MHz的輻射強(qiáng)度大-70dBm， 當(dāng)中國移動(dòng)GSM900MHz下行信號(hào)比-70dBm低時(shí)，將被EMI干擾所淹沒，該P(yáng)OS機(jī)將無法接收，因此其接收靈敏度只能達(dá)到-70dBm。

上述EMI頻譜為典型的方波頻譜，但典型的方波頻譜中僅包含奇次諧波，而此EMI頻譜中包含偶次充分。另外，方波頻譜5次以上的諧波幅度應(yīng)該很低，但此EMI頻譜包含極高次諧波分量。為進(jìn)一步探尋此EMI的根源，我們將MDO通道1探頭連接到該無線POS機(jī)電路板時(shí)鐘端子，得到時(shí)鐘與頻譜跨域顯示。

通道1顯示的時(shí)鐘紋波較大，這可說明該EMI頻譜中為什么包含偶次諧波成分，但并不能找到EMI頻譜擴(kuò)展到900MHz的根源。為此，我們將MDO時(shí)基調(diào)小，得到通道1時(shí)鐘信號(hào)展開后的波形與EMI頻譜的對(duì)應(yīng)圖，我們發(fā)現(xiàn)該時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)非常嚴(yán)重，這就是造成該EMI頻譜擴(kuò)展到900MHz的原因。

與該公司設(shè)計(jì)人員討論后，得知該電路板時(shí)鐘信號(hào)是由晶振經(jīng)一個(gè)分頻電路整形后產(chǎn)生的，以前他們也曾懷疑時(shí)鐘問題，但用示波器測(cè)試晶振輸出，波形相當(dāng)理想，便未懷疑時(shí)鐘問題。為此，設(shè)計(jì)人員斷開分頻整形部分，將晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)直接飛線為電路板的時(shí)鐘，再測(cè)試該電路板EMI頻譜如下：

由此頻譜圖可見， 該時(shí)鐘的高次諧波沒有超過200MHz，900MHz時(shí)的已經(jīng)沒有EMI問題，可確認(rèn)該無線POS機(jī)EMI問題由電路板上的時(shí)鐘分頻與整形電路引起。由于該無線POS機(jī)的工作時(shí)鐘必須是分頻后的時(shí)鐘，找到EMI根源后，設(shè)計(jì)人員需重新設(shè)計(jì)分頻及整形電路。

案例總結(jié)：

本案例除了應(yīng)用了MDO的頻譜分析功能外，還應(yīng)用了MDO示波器與頻譜跨域顯示功能，利用此功能，輕松地找到了EMI的問題所在。