一前言
從輻射角度總結(jié)來(lái)說(shuō),形成天線效應(yīng)的可能有三種情況;從輻射抗干擾角度來(lái)說(shuō),單極子天線和環(huán)形天線需要重點(diǎn)尋找及關(guān)注,定向的找到這些等效天線或許就能解決問(wèn)題。
下面以?xún)善咐榻B。
二手持抗干擾測(cè)試
在手持抗干擾測(cè)試中發(fā)現(xiàn)攝像頭出現(xiàn)了卡死現(xiàn)象。
現(xiàn)如今的攝像頭多是單端同軸信號(hào)線,相對(duì)于之前的差分信號(hào)傳輸,無(wú)論是從抗干擾角度還是輻射角度,都增加了挑戰(zhàn)。在一次手持天線抗干擾實(shí)驗(yàn)中,頻率為1.2GHz左右時(shí),在如下位置發(fā)現(xiàn)有個(gè)攝像頭出現(xiàn)了卡死。


當(dāng)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試點(diǎn)位于連接器處時(shí),反而沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題,說(shuō)明通過(guò)線束輻射干擾攝像頭傳輸?shù)母怕屎苄?,大概率是通過(guò)板內(nèi)的其他天線信號(hào)引入,干擾了攝像頭信號(hào)。
首先檢查了該處有無(wú)可能的天線,發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)為了debug方便,將MCU的UART串口線通過(guò)該塑料外殼引了出來(lái),如下圖所示:

為了驗(yàn)證猜想,我們將該UART串口線束拔除了,重新測(cè)試了多次,發(fā)現(xiàn)沒(méi)有出現(xiàn)攝像頭卡死現(xiàn)象;再將UART串口線束接上,再重新測(cè)試幾次,發(fā)現(xiàn)每次都會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。可以確認(rèn)干擾信號(hào)通過(guò)該串口線束引入產(chǎn)品,干擾了攝像頭信號(hào)。

三R1輻射抗干擾測(cè)試
在做RI輻射抗干擾測(cè)試中,在200MHz-1GHz時(shí),包括400MHz,800MHz,250MHz等多個(gè)頻點(diǎn)出現(xiàn)了USB斷連現(xiàn)象。因?yàn)?GHz以下是針對(duì)線束進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的,我們首先懷疑干擾信號(hào)通過(guò)該USB線束進(jìn)入,干擾了USB信號(hào)。
當(dāng)時(shí)為了提高驗(yàn)證速度,首先從軟件角度來(lái)改善該問(wèn)題,我們通過(guò)增強(qiáng)USB驅(qū)動(dòng)增益和提升斷聯(lián)閾值,發(fā)現(xiàn)有的頻點(diǎn)可以通過(guò),但是有的頻點(diǎn)無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn),沒(méi)有找到問(wèn)題的癥結(jié)所在。
但是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象,金屬U盤(pán)穩(wěn)定不過(guò),塑料U盤(pán)有時(shí)候能過(guò),有時(shí)候過(guò)不了。相對(duì)塑料U盤(pán),金屬U盤(pán)的屏蔽性應(yīng)該更好才對(duì),于是我們用萬(wàn)用表測(cè)量了信號(hào)GND和外殼的導(dǎo)通性,奇怪的是,金屬U盤(pán)的外殼跟信號(hào)GND不通,塑料U盤(pán)的外殼跟信號(hào)GND反而是通的。

這一點(diǎn)完全顛覆了以前的想法,查閱了相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)金屬U盤(pán)的外殼跟信號(hào)GND不連接主要是考慮當(dāng)人手帶靜電時(shí),靜電的信號(hào)會(huì)從外殼導(dǎo)入干擾到信號(hào)GND,進(jìn)而引起USB通信異常;而塑料U盤(pán),因?yàn)槭撬芰贤鈿?,存在一定的爬電距離,能夠抵抗一定的靜電干擾。
而我們的USB2.0線束通常是屏蔽層并沒(méi)有跟信號(hào)GND相連,而USB3.0的線束通常是屏蔽層跟信號(hào)GND相連。鑒于此,如果用USB2.0線束接金屬U盤(pán),由于金屬U盤(pán)外殼不跟信號(hào)GND相連,那么對(duì)于此時(shí)的USB屏蔽線束而言,就是單端接地,犧牲了屏蔽效能,但是能夠阻擋靜電干擾;如果接塑料U盤(pán),那就是。兩端接地,屏蔽效能更加好?;谝陨戏治?,可以解釋為什么塑料U盤(pán)的測(cè)試結(jié)果會(huì)更加好了。而USB3.0由于速率更高,對(duì)于屏蔽效能的要求更加好,而且USB信號(hào)通常也會(huì)增加ESD管,綜合考慮,都是兩端接地。
解釋了塑料U盤(pán)跟金屬U盤(pán)的差異,雖然說(shuō)明了為什么塑料U盤(pán)效果更加好,但是仍然沒(méi)有解決問(wèn)題。但是從塑料U盤(pán)跟金屬U盤(pán)的差異結(jié)果,我們推斷問(wèn)題應(yīng)該是出在線束的屏蔽效能上,聯(lián)想到之前關(guān)于屏蔽層豬尾巴的問(wèn)題,將屏蔽線束撥開(kāi),發(fā)現(xiàn)真的出現(xiàn)了豬尾巴效應(yīng)。
豬尾巴效應(yīng),從天線角度可以理解為,USB信號(hào)在傳輸時(shí),雖然是單端接地,但是由于USB 的信號(hào)頻率可以達(dá)到240MHz,也可以通過(guò)容性耦合通過(guò)屏蔽層形成環(huán)路,如果外殼跟屏蔽層的接觸阻抗較高,那么會(huì)形成共模干擾,其實(shí)也就是環(huán)路面積增大,即環(huán)形天線的面積增加,會(huì)更加耦合干擾;從抗干擾角度來(lái)說(shuō),干擾信號(hào)通過(guò)屏蔽層泄放干擾時(shí),由于阻抗較高,形成電壓差,屏蔽層也會(huì)形成單極子天線,形成二次干擾,干擾USB信號(hào)傳輸。

鑒于此,我們用銅箔將屏蔽層跟type A接口360°環(huán)接。

再次復(fù)測(cè)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)不論是用金屬U盤(pán)還是塑料U盤(pán),都可以穩(wěn)定通過(guò)實(shí)驗(yàn)。
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