接收天線垂直極化時的測試頻譜圖可見,在148.34 MHz的頻率處,輻射下降了近4.5 dB,但是離限值線的余量較小。進一步檢查數碼相機中印制電路板的電路原理,發現控制芯片的電源采用磁珠與電容進行去耦,其中去耦電容C28大小為0.1 μF,如圖7所示。

圖7 USB接口部分電路原理圖
實際上0.1 μF的貼片電容并不能很好地為100 MHz以上頻率去耦,原因主要在于兩個方面:一是電容本身存在寄生電感;二是去耦電流回路上存在的電感。對于一個理想的電源來說,其阻抗為零,在平面任何一點的電位都是保持恒定的(等于系統供給電壓),然而實際的情況并不如此,而是存在很大的噪聲,甚至有可能影響系統的正常工作,去耦電容就是為了降低電源阻抗,保證器件附近的電源穩定在波動較小的范圍內。0.1 μF的陶瓷貼片電容的諧振點一般在十幾兆赫茲,也就是說,0.1 μF的陶瓷貼片電容,只能在十幾兆赫茲頻率附近使電源的阻抗保持在較低的水平,這個頻率離本案例中數碼相機的輻射超標的頻率點有一定的距離。
圖8給出了接口芯片電源采用0.1 μF去耦電容時,在頻率148.34 MHz點 上 輻 射 較 高 的 原 因。圖8 中 箭 頭 表 示148.34 MHz等 未 被0.1 μF電容很好地去耦的噪聲向電源傳輸,又由于在該頻率點上,電源阻抗較高,電源與地之間產生較高的壓降。這樣,相當于在電源與地之間形成了一個148.34 MHz的電壓源,又由于數碼相機是一個浮地系統,與地相連的電纜屏蔽層成了輻射的天線。
圖8 去耦不良形成輻射原理
查閱電容的頻率-阻抗特性,得知1000 pF左右的貼片電容,如果保證最短的引線電感(引線電感較長,會使該電容失效),由于1000 pF的電容的自諧振頻率是150 MHz附近,因此可以很好地對高頻的噪聲進行抑制,如圖9所示,相當于噪聲源被旁路,即噪聲源的電壓幅度降低,所示輻射騷擾自然也降低。

圖9 并聯1000 pF電容作用原理
按照原理分析,嘗試用1000 pF并聯在USB接口芯片的電源引腳上,即與0.1 μF去耦電容并聯。再進行測試,結果如圖10和圖11所示,測試通過,證實了分析的正確性。

圖10 并聯1000 pF去耦電容后輻射騷擾測試接收天線水平極化時的測試頻譜圖

圖11并聯1000 pF去耦電容后輻射騷擾測試接收天線垂直極化時的測試頻譜圖
三、處理措施
(1)改變屏蔽電纜屏蔽層與金屬連接器的連接方式,取消原來的Pigtail,實現360°搭接。(2)為接口芯片的電源引腳增加1000 pF的電源去耦電容,并在PCB布局上靠近電源引腳放置。四、思考與啟示(1)屏蔽電纜的屏蔽層與連接器的連接很重要,一定要保證360°搭接。(2)電源去耦電容的選擇要考慮被去耦器件的工作頻率及其產生的諧波,不要什么器件都用0.1 μF的電容,一般器件的工作主頻20 MHz以下的建議用0.1 μF的去耦電容,20 MHz以上的器件用0.01 μF的去耦電容,也可以嘗試采用大小并聯電容的組合去耦方式,如0.1 μF電容與1000 pF的電容并聯,以取得較寬頻帶的去耦效果,但是還是要注意大小電容容值相差100倍以上。(3)電源去耦對降低電源阻抗、降低電源噪聲和地噪聲有很大的幫助,由此對輻射騷擾抑制也有很大的幫助,特別是接口電路電源去耦,因為接口電路附近的電纜就是輻射的天線。(4)對于浮地設備,電源的去耦、電源和地的完整性對EMC來說顯得更加重要。