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车载产品1.6GHZ辐射超标解决

2023-04-24 09:43
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一、产品问题描述

某车载产品进行EMC测试,发现1.6GHZ处超标,不能满足标准要求。


① 远场测试图

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 图 1    远场测试图


 测试结果

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注:由上图测试结果可见,受测样机辐射发射骚扰测试在1600MHz频点存在超标情况,超标数值为5.34DB。



二、定位与初步分析

经与客户沟通得知样机内DDR通讯的时钟信号主频为200MHz,远场测试超标点极有可能为DDR通讯时钟信号倍频至1600MHz引起,为提升定位效率,首先对DDR通讯时钟部份区域进行近场自动扫描。

 

① 单板近场测试描述近场测试示意图

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图 2    近场测试图

 

近场辐射发射骚扰测试简介

整套近场测试系统由五大部份组成。分别是①扫描探头+前置放大器+频谱分析仪组成的扫描接收模块、②机械臂为主体的动作模块、③高清摄像头为主体的定位模块、④隔绝外界干扰的屏蔽箱、⑤主控电脑。

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近场测试测试过程

①   将受测单板放入屏蔽箱内

屏蔽箱具备可视窗口,具备50dB屏蔽效能,屏蔽外界干扰,避免环境噪声对测量结果的影响,可视窗口用于在测量过程中观察样品的状态;


②   根据待测频段,选择相应近场探头

近场探头最小尺寸1.5mm,用于测量小空间内的器件、芯片,统一的外观尺寸方便安装和更换型号;


③   利用高清摄像头拍摄受测单板2D平面图

1600万分辨率高清相机,对待测物进行视觉成像,用户可在图形上自由选择测试区域;


④   选择相应测试区域、点位

视觉算法将选择好的区域中各点位图形坐标转换成机器人可执行的坐标,使得测量数据与实物位置一一对应;


⑤   执行测试

高精度四轴机器人执行自动测试,满足X、Y、Z方向的精确移动,重复精度达到0.02mm,满足芯片管脚与高密度走线的辐射测量且可控制探头在水平方向任意角度旋转,准确判定辐射噪声的最大方向;


⑥   测试完成,数据分析

测量数据从频谱分布、噪声位置图形化分布和噪声强度3D分布,直观呈现结果,方便分析问题。


 

 单板正面测试结果

单板正面近场测试结果

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图 3    近场测试结果(正面)


单板对应问题点

从上图近场测试结果看,单板正面可能出现辐射发射骚扰问题。经对比,骚扰强度最大的红色区域主要对应的是DDR的通讯走线区域,该区域的布线可能存在1600MHz对外辐射发射问题,单板区域对比如下图:

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图 4    单板正面辐射区域


 单板背面近场测试结果

单板背面近场测试结果

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图 5    单板测试结果(背面)


单板对应问题点

从上图近场测试结果看,单板背面也可能出现辐射发射骚扰问题。且骚扰强度最大的红色区域主要对应的是单板背面DDR的通讯走线区域。同理,该区域的布线也可能存在1600MHz对外辐射发射问题,单板区域对比如下图:

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图 6    单板背面辐射区域


小结

从近场测试结果可得,单板正面、背面均有1600MHz辐射发射骚扰问题。且骚扰强度最大的红色区域均对应的是单板上的DDR通讯走线区域。若需彻底解决1600MHz辐射发射骚扰问题,除对单板正面DDR通讯走线区域作屏蔽处理外,单板背面走线区域也需作屏蔽处理。



三、整改措施的实施与结果① 整改措施

(1)首先根据1.2.4单板正面近场测试结果,对单板正面DDR通讯时钟电路相应对外辐射发射骚扰强度高的区域进行屏蔽处理。


  • 整改措施如下图:

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图 7    单板整改措施(正面)


  • 如下所示为对单板正面DDR通讯时钟电路高强度辐射发射区域进行屏蔽后的近场测试结果(单板正面)

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图 8    近场正面扫描结果(正面屏蔽)


  • 如下所示为对单板正面DDR通讯时钟电路高强度辐射发射区域进行屏蔽后的近场测试结果(单板背面)

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图 9    近场背面扫描结果(正面屏蔽)


备注:对单板正面DDR通讯时钟电路高强度辐射发射区域进行屏蔽处理后,近场测试结果证明单板正面1600MHz已无明显的泄漏点。单板背面泄露点仍与单板未作任何屏蔽处理时的结果一致,后续仍需对单板背面DDR通讯时钟电路高强度辐射发射区域进行屏蔽处理。

 

(1)根据1.2.5单板背面近场测试结果,对单板背面DDR通讯时钟电路相应对外辐射发射骚扰强度高的区域进行屏蔽处理。


  • 整改措施如下图:

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图 10    单板整改措施(背面)


  • 如下所示为对单板背面DDR通讯时钟电路高强度辐射发射区域进行屏蔽后的近场测试结果(单板背面)

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图 11    近场背面扫描结果(正背两面屏蔽)

 

备注:由上图单板背面近场测试结果可见单板背面屏蔽尚未充分,在1600MHz单板背面仍有泄漏点,需作进一步屏蔽处理。

 

(1)根据上图近场测试结果,增加对单板背面DDR时钟电路走线部份1600MHz泄漏点屏蔽范围。


  • 整改措施如下图:

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图 12    加强单板整改措施(背面)


  • 如下所示为对单板背面DDR通讯时钟电路1600MHz辐射发射泄漏点增加屏蔽后的近场测试结果。

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图 1    近场背面扫描结果(正背两面屏蔽及背面加强屏蔽)


 整改结果

远场(即电波暗室暗室)测试通过,结果如下:

天线极性

测试结果

垂直方向

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水平方向

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四、案例结论

(1)近场自动测试设备可以精确的定位辐射发射干扰的源头,为产品整改与对策提供依据。

(2)对于DDR部分设计,PCB需要进行良好的回路设计,局部电路对应PCB正反面需要进行屏蔽设计。

(3)由于DDR运行频率较高,此案例中频率为1.6GHZ,注意屏蔽罩与GND良好搭接,接地需要连续,不留缝隙。

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