如何管理高速數字接口的EMI

　　當今高速數字接口使用的數據傳輸速率超過許多移動通信設備(如智能手機和平板電腦)的工作頻率。需要對接口進行精心設計，以管理接口產生的本地電磁 輻射，避免接口信號受其他本地射頻的干擾。本文探討了管控高速數字接口EMI的若干最重要技術，說明了它們是如何有助于解決EMI問題的。

　　小尺寸且低成本的高速串行(HSS)接口對那些必須要體積小、功耗低、重量輕的移動設備尤為可貴。當移動設備必須與遠程網絡通信時，會發生電磁干擾(EMI)，因為現代HSS接口使用的數據速率往往高于移動設備所使用的無線通信頻率。

　　為實現成功的移動通信產品，這些產品內所有組件必須要各司其職、和平共處。這不僅意味著任何不期望產生的射頻信號必須不干擾任何有意發射的射頻信號，還意味 著任何有意的射頻信號必須不干擾任何其它電路的工作。這就是所謂的相互透明原則。任何電路的操作都是透明的——這意味著不干擾到任何其它電路的工作。至關 重要的是，規范制定機構必須要特別注意從接口到射頻，以及從射頻到接口的EMI，因為無論接口如何能“獨善其身”，只要它易受干擾或本身發射干擾，整個產 品就不會正常工作。MIPI聯盟已經開發出兩種非常關注相互透明度的規范。

　　電磁科學告訴我們(根據麥克斯韋方程)：電子移動時，一定會產生射頻信號。在設計時，可采用七種主要技術管理EMI，它們是：隔離、信號幅值、偏移范圍、數據速率、信號均衡、壓擺率控制和波形整形。這些技術各有不同功用，接下來我們將逐一討論。

　　隔離

　　物理隔離可能是最顯而易見的技術。對射頻信號來說，如果我們能將其“屏蔽”，那它就不會干擾任何其他信號。雖然隔離永遠不會盡善盡美，且在蜂窩或無線局域網 頻率，實際的隔離分貝值在20~40dB之間。達到這種水平的隔離對解決EMI問題通常必不可少。因此，仔細測量IC封裝和PCB布局可提供的隔離非常重 要。

　　圖1：用于當代表貼射頻封裝的一個可能的隔離罩。

　　信號幅度

　　降低接口信號的幅值肯定會降低EMI，但效果不大。若信號幅值降低一半，EMI僅降低6dB。這可能足以擺脫一個閉鎖問題(close problem)，但該方法也同時降低了接收器裕度，并可能導致接口錯誤。基于此，最好是將其作為應對EMI問題的最后手段。

　　漂移和平衡

　　漂移是差分信號的兩個分量間的時間偏移。平衡是差分信號兩個分量間的幅度匹配。這兩個參數基本由接口驅動器電路決定，且最好將其一起分析。如圖2所示，當信 號平衡在10%以內，與漂移造成的EMI影響比，信號平衡的確切值顯得沒那么重要。這意味著，從EMI的角度看，設計接口驅動電路時，盡量減少漂移遠比致 力幅值平衡事半功倍。

　　圖2：信號平衡和漂移的組對比。

　　該圖表明，管理漂移比得到一個非常閉合的信號平衡要重要得多。甚至在2%的UI漂移時，信號平衡誤差高達10%的影響也微不足道。僅當漂移百分百為零時(一個不太可能的情況)，信號平衡才變得重要。

　　數據傳輸速率

　　數字信號的射頻頻譜具有不同特性，從EMI的角度看，最重要的是該數據速率和其整數倍速率的頻譜零值。圖3，清楚地展示了這些頻譜零值。這些零值獨立存在于任何信號濾波。通過改變數據速率，而非將頻譜零值移到一個射頻接收器頻帶附近以除去進入接收器的EMI，是種切實可行的選擇。對必須識取 多個衛星發回的極其微弱信號的GPS接收器來說，這尤為重要。圖3顯示了這種用于幫助保護GPS接收器的技術，數據速率從1.248Gbps(圖3a)變 為1.456Gbps(圖3b)。

　　(a)

　　(b)

　　圖3：改變接口數據速率會移動頻譜零值。這是無需任何濾波、能降低特定頻帶EMI的一種特別有效的方法。