摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用，改善了人們的生活。然而各種電子產(chǎn)品在使用時由于需要使用電源，需要進行各種解碼，因此必定會產(chǎn)生各式各樣電磁干擾。要使得本機能正常工作，必須在設(shè)計之初就充分考慮到產(chǎn)品的電磁抗干擾的問題。通過對DVBT機頂盒電磁抗干擾現(xiàn)象的具體分析，有針對性地通過改進電路設(shè)計、增強接地和屏蔽措施，修改PCB LAYOUT，有效地提升系統(tǒng)對電磁干擾的承受能力，達到所銷往目的國的電磁抗干擾標準要求。
關(guān)鍵詞：電磁兼容EMC；電磁抗干擾EMS；模電壓抗干擾測試；屏蔽效能測試
0 引言
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各式各樣電子產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于人類生活的各個領(lǐng)域。越來越多的電子產(chǎn)品應(yīng)用，必然導(dǎo)致它們在其周圍空間電磁場電平的不斷增加，使得設(shè)備周圍的電磁環(huán)境處于持續(xù)惡化的過程中。因此必須解決電子產(chǎn)品、設(shè)備在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力，使得電子產(chǎn)品、設(shè)備與其他設(shè)備聯(lián)系在一起的時候，不會引起該產(chǎn)品、設(shè)備任何部分的工作性能下降和惡化。隨著世界上各個國家模擬電視逐漸被數(shù)字電視取代的今天，越來越多的機頂盒(Set Top Box，STB)走進千家萬戶。作為重要的接收和轉(zhuǎn)換中間設(shè)備，數(shù)字機頂盒為了解碼高清節(jié)目，工作頻率越來越高，機內(nèi)同時存在大量的DC／DC開關(guān)電源模塊、高速數(shù)據(jù)處理器(DSP)、高清數(shù)字輸出接口，處理不當(dāng)會導(dǎo)致系統(tǒng)不正
常工作，導(dǎo)致影響最終的觀看效果。因此對于DVB機頂盒應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品的設(shè)計階段就應(yīng)當(dāng)考慮其電磁兼容性(EMC)。它要求電子設(shè)備具有2方面的能力：一是在預(yù)期的電磁環(huán)境中正常工作；二是對所在的電磁環(huán)境中不是一個污染源。
1 DVB數(shù)字機頂盒的結(jié)構(gòu)
對于DVB數(shù)字機頂盒，其大體是由解碼板、電源板、面板(及電路)等電路模塊構(gòu)成。其通過TUNER端子收取當(dāng)?shù)氐碾娨曅盘柌⒔?jīng)過解調(diào)和解碼芯片(DSP)的處理，解碼出音視頻的信號，并經(jīng)過輸出端子輸出到電視等終端。其框圖如圖1所示。
2 DVB數(shù)字機頂盒目前所執(zhí)行的電磁抗干擾標準
DVB數(shù)字機頂盒在歐共體需要符合的標準是：EN55020：《聲音和電視廣播接收機及有關(guān)設(shè)備抗干擾特性限值和測試方法》。一般來說，在中國是按照GB9383標準，中國標準一般會參照歐洲的標準；如果產(chǎn)品銷售的對象是美國，那么電磁兼容的設(shè)計就應(yīng)當(dāng)以FCC part 20的要求作為依據(jù)。對應(yīng)不同的標準來設(shè)計DVB機頂盒，所采用的抑制電磁抗干擾的應(yīng)對措施也有所不同，下面就歐洲的高清機頂盒HD DVBT為例進行重點闡述。
3 按照預(yù)期符合歐共體EN55020標準要求在設(shè)計時的重點
《聲音和電視廣播接收機及有關(guān)設(shè)備抗干擾特性限值和測試方法》的現(xiàn)行標準編號為EN55020：2002+A1：2003+A2：2005+IS1：2007+I S2：2007。EN55020主要是針對視聽產(chǎn)品和類似設(shè)備對電磁能的抗干擾的能力，保障電子產(chǎn)品不受其他產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁能量影響并正常工作。其測試代號和項目有抗靜電實驗(ESD)、電快速瞬變(EFT)和S1～S5。S1～S5的定義如表1所示。
在實際設(shè)計和測試的過程中，比較困擾的是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)S1和S4不能過，下面就這2個項目結(jié)合實際生產(chǎn)的機型進行詳細的探討：
3．1 天線輸入端差模電壓抗干擾測試S1
3．1．1 對S1的描述和標準
該項測試適用于帶有外接天線端子的聲音和電視廣播接收機產(chǎn)品。通過信號發(fā)生器對受試設(shè)備的外接天線端子以傳導(dǎo)的方式注入特定頻率點的差模干擾信號，測試受試設(shè)備天線輸入端的抗干擾能力。S1的測試包含2部分，分別是抗臨頻測試(這部分的指標要求比Nodig的底很多，因此數(shù)字機頂盒一般沒有問題)和抗干擾測試。
天線輸入端差模電壓抗干擾限值，如表2(無用信號在TV頻段外的電視接收機內(nèi)部抗擾度)。表中的N表示有用信號，其中N1是VHF-L頻段的任一頻點，N3是VHF-H的任一頻點。
3．1．2 抗干擾測試的測試數(shù)據(jù)、分析和解決方法
圖2是一款采用NXP數(shù)字硅高頻頭的機頂盒在標準實驗室測試的數(shù)據(jù)，其中在29．33 MHz至30 MHz之間，抗干擾的能力離標準的要求差1 dB左右。
在不影響機頂盒性能的情況下，根據(jù)信號通路的路徑和電容越小通過的頻率越高的特性，將圖3中耦合輸入電容C99的容值減小，由原來的1 000 pF減為120 pF。再測試，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)剛剛臨界，沒有余量。于是翻閱資料，發(fā)現(xiàn)事實上由于許多IC線性度性能的限制，需要在RF輸入端加入一個陷波濾波器來濾除以28 MHz為中心點，帶寬為4 MHz(26～30 MHz)的窄帶信號，來保證測試通過。于是增加了濾波電路，如圖3所示。
此電路經(jīng)過電路仿真和實際測試，對26～30 MHz的信號有大約15 dB的衰減，同時在100 MHz的衰減只有0．4 dB左右，因此對接收機低端靈敏度的影響很小，可以忽略不計。
加裝濾波器電路的機器經(jīng)過測試，順利的通過了測試，并且有6 dB的余量，同時不影響機器的接收性能。
3．2 天線端的屏蔽效能S4
3．2．1 對S4的描述和測試標準
該項測試是評價受試設(shè)備天線端的屏蔽效能。干擾信號通過吸收鉗耦合到天線端的屏蔽層(地線)及天線端本身2種途徑注入到被測設(shè)備，干擾分別通過吸收鉗和天線端本身注入到被測設(shè)備所經(jīng)過的路徑損耗之差就是天線端的屏蔽效能。更具體的講，是入射到屏蔽層的電磁場幅度與穿透屏蔽層傳輸?shù)碾姶艌龇戎?。對地面電視接收機的屏蔽效能的限值為50dB。
3．2．2 屏蔽效能S4的測試數(shù)據(jù)
圖4是一款高清數(shù)字機頂盒在標準實驗室測試的數(shù)據(jù)，從測試結(jié)果看，只有低頻段205．5 MHz通過測試，并且余量也只有0．6 dB，中高頻段都沒有通過測試，需要至少6 dB的屏蔽增強改進。
3．2．3 對S4測試數(shù)據(jù)的分析
如果數(shù)字機頂盒的RF輸入線沒有采用屏蔽線，則外界的輻射干擾很容易耦合到導(dǎo)線上，產(chǎn)生干擾電流，并帶到屏蔽殼上，并進而耦合到內(nèi)部電子電路上。假如使用良好的屏蔽線，則外部電磁干擾，只會存在于屏蔽殼的外部，而不會干擾到內(nèi)部電路。而如果屏蔽線與屏蔽殼結(jié)合不緊密，則干擾電流還會進入到屏蔽殼的內(nèi)部，是屏蔽效能降低。反之，除非電纜屏蔽層邊緣與外殼相連，外殼內(nèi)部的噪聲電流也會沿著屏蔽層流出外殼。
3．2．4 對數(shù)字機頂盒設(shè)計的改進
(1)PCB布線的改進。將射頻輸入線與敷地之間的間隔加大，至少有1 mm的間隔，這樣可以減少射頻先與地線之間的耦合，因為地線與屏蔽殼是連在一起的，因此可能會導(dǎo)致信號線中的干擾信號向外輻射。具體要更改的地方如圖5所示。
(2)屏蔽殼的設(shè)計改進。如前所述，最有效的方法是改進屏蔽殼的密閉性，是輸入電纜的屏蔽層與機頂盒的屏蔽殼緊密相連，同時保證屏蔽殼是一個完整的密閉體。然而實際操作來說，對于硅高頻頭ON BOARD設(shè)計，鑒于成本的設(shè)計，只能盡量接近理想的要求。
具體的改法是把過孔式的屏蔽殼裝配的時候手工在焊接面把屏蔽殼露出腳位扭十字固定，并且在元件面的PCB上沿著屏蔽殼的正下面敷地并露銅，在過波峰焊的時候保證其腳位焊接良好。具體的更改如圖6所示。
經(jīng)過上述的更改，機頂盒順利地通過了測試，并且有5 dB的余量。
4 結(jié)語
EN55020用于判定產(chǎn)品的抗干擾特性，主要是引入信噪比作為性能判定依據(jù)。此外，標準中的S1，S2，S4為內(nèi)部抗擾度的測試，即將干擾信號注入到產(chǎn)品的內(nèi)部來測試產(chǎn)品的各部分的抗干擾能力，而S3，S5則是外部抗擾度，即測試產(chǎn)品對外部磁場和外部環(huán)境的抗干擾能力。理解EN55020測試的關(guān)鍵就在于理解各項抗干擾測試的評定方法。另外，在測試中還要注意區(qū)分不同測試之間干擾信號的頻率范圍。
通過以上電路設(shè)計，DVBT機頂盒的電磁抗干擾性能能滿足所銷往目的國的電磁兼容標準要求。實際上，經(jīng)過以上抑制電磁抗干擾設(shè)計，提高DVBT機頂盒抗接受信號的靈敏度并保證信號輸出的質(zhì)量。實踐證明，在設(shè)計前期良好的策劃和經(jīng)驗是保證產(chǎn)品設(shè)計快速成功的基礎(chǔ)，避免重復(fù)的更改。對于電磁兼容的討論和規(guī)則運用要不停的結(jié)合實際情況不斷的學(xué)習(xí)和探索下去。
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