本文探討在微波暗室一致性測(cè)試之前構(gòu)建低電磁干擾（EMI）原型的關(guān)鍵步驟，包括設(shè)計(jì)低輻射的電路以及預(yù)兼容檢測(cè)。預(yù)兼容檢測(cè)包括使用三維電磁場(chǎng)仿真軟件對(duì)印刷電路板（PCB）版圖模型進(jìn)行仿真及EMI分析，再使用頻譜分析儀（SA）對(duì)原型PCB進(jìn)行近場(chǎng)電磁掃描。最后，執(zhí)行微波暗室測(cè)試驗(yàn)證設(shè)計(jì)。
　　最低EMI電路設(shè)計(jì)
　　要確保低輻射發(fā)射（RE），設(shè)計(jì)電路原理圖和PCB版圖時(shí)必須應(yīng)用最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，包括為供電回路、USB數(shù)據(jù)線、以太網(wǎng)等信號(hào)添加鐵氧體磁珠以過(guò)濾EMI。 此外，供電回路上適當(dāng)放置充足數(shù)量的去耦合電容器可以最大限度地減少電源分配網(wǎng)絡(luò)阻抗，進(jìn)而降低數(shù)字負(fù)載產(chǎn)生的噪聲紋波幅度，并減少輻射風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，優(yōu)化 開(kāi)關(guān)電源的閉合回路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定閉合回路，能夠確保電壓輸出可控，并最大幅度地降低開(kāi)關(guān)噪聲紋波幅度。噪聲紋波幅度降低可以顯著抑制原型的 EMI風(fēng)險(xiǎn)。
　　高頻或快上升/下降沿信號(hào)的PCB走線應(yīng)參考連續(xù)回路（例如參考地平面），以降EMI風(fēng)險(xiǎn)。走線不能經(jīng)過(guò)任何分 割平面和孔洞。如果信號(hào)需要通過(guò)過(guò)孔完成層間傳輸，緊鄰信號(hào)過(guò)孔位置應(yīng)放置至少一個(gè)接地過(guò)孔，作為信號(hào)電流從接收端返回發(fā)射端的回流路徑。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)?回流路徑，返回電流可能在PCB中隨意傳輸，成為潛在的EMI源。
　　出色的接地方案也是最大限度降低EMI的關(guān)鍵因素。所有 PCB設(shè)計(jì)都必須避免接地回路，因?yàn)榉祷匦盘?hào)電流經(jīng)過(guò)時(shí)接地回路將形成輻射發(fā)射機(jī)。設(shè)計(jì)接地為寬參考面可以構(gòu)建出色的接地方案。不同電路組（例如射頻、模 擬和數(shù)字電路）的地平面應(yīng)當(dāng)物理隔離，并通過(guò)鐵氧體磁珠建立電路連接，以幫助防止高頻噪聲在電路組之間傳播。
　　完成PCB版圖 設(shè)計(jì)后應(yīng)執(zhí)行仿真進(jìn)行EMI分析，以便在制造前確保PCB具有較低的輻射發(fā)射風(fēng)險(xiǎn)。省略EMI仿真可能無(wú)法保證PCB的EMI性能，會(huì)導(dǎo)致重新設(shè)計(jì)。如果 EMI仿真結(jié)果符合技術(shù)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)人員即可開(kāi)始PCB制造，然后使用頻譜分析儀對(duì)原型PCB執(zhí)行近場(chǎng)電磁掃描。EMI仿真和近場(chǎng)電磁掃描等預(yù)兼容檢測(cè) 可以增加設(shè)計(jì)人員的信心，確信原型具有較低的EMI。完成預(yù)兼容檢測(cè)后，被測(cè)器件即可執(zhí)行實(shí)際微波暗室EMI一致性測(cè)試。
　　仿真EMI分析
　　完成PCB版圖設(shè)計(jì)后，將版圖文件導(dǎo)入EMPro 2013.07 執(zhí)行3D EMI仿真。選擇差分信號(hào)進(jìn)行有限元法（FEM）三維電磁場(chǎng)仿真。三維電磁場(chǎng)仿真是設(shè)置電磁邊界條件和模型網(wǎng)格尺寸并求解麥克斯韋方程的過(guò)程。為確保仿真 結(jié)果精度，邊界尺寸應(yīng)設(shè)為 PCB厚度的8倍以上，網(wǎng)格尺寸應(yīng)設(shè)為PCB寬度的1/5以下。運(yùn)行三維電磁場(chǎng)的計(jì)算機(jī)需要配置16G以上的內(nèi)存和100G以上的存儲(chǔ)容量，以確保分析順 利進(jìn)行。
　　設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)傳感器捕獲發(fā)射電磁場(chǎng)，并利用EMPro的EMI仿真模版計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射功率，然后設(shè)置10m距離的電場(chǎng)探頭，繪制頻域響應(yīng)圖。再執(zhí)行時(shí)域有限差分法（FDTD）模式的三維電磁場(chǎng)仿真，并與FEM模式的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　參見(jiàn)30MHz～1GHz頻率的電場(chǎng)強(qiáng)度仿真圖（圖1）（電場(chǎng)強(qiáng)度單位dBμV，頻率單位GHz），輻射功率電平（藍(lán)色曲線為FEM模式仿真，紅色曲線為FDTD模式仿真）低于約45dBμV的FCC最大閾值（綠色虛線）。