等離子電視模組電磁兼容設(shè)計(jì)中擴(kuò)頻技術(shù)的探討分析

沈宗果

摘 要：由時(shí)鐘頻率以及多次諧波頻率所帶來(lái)的電磁干擾（EMI）超標(biāo)問(wèn)題已經(jīng)成為了等離子電視設(shè)計(jì)中存在的最大問(wèn)題，當(dāng)前，各大電視設(shè)計(jì)廠商都在竭力地尋求解決這一問(wèn)題的對(duì)策與方法。近年來(lái)，隨著科技發(fā)展水平的不斷進(jìn)步，對(duì)PCB的布局及其布線在電路上進(jìn)行改善是解決上述問(wèn)題的較好方法。除此之外，將頻譜擴(kuò)展技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，也是解決上述問(wèn)題的方法之一?；诖?，就等離子電視模組電磁兼容設(shè)計(jì)中的擴(kuò)頻技術(shù)展開(kāi)了探討。

關(guān)鍵詞：等離子電視；電磁兼容；擴(kuò)頻技術(shù)；電磁干擾

中圖分類號(hào)：TN949.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.067

隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品所提出的要求不斷提高，電子產(chǎn)品的工作頻率以及在相同的產(chǎn)品內(nèi)不同頻率同時(shí)運(yùn)作的現(xiàn)象也呈現(xiàn)出了逐步上升的趨勢(shì)，由此所誘發(fā)的EMI問(wèn)題，也與之呈現(xiàn)出正相關(guān)的趨勢(shì)。在電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的早期階段，可以通過(guò)多PCB與電路進(jìn)行改善來(lái)解決這一問(wèn)題，但隨著當(dāng)前電子產(chǎn)品的批量生產(chǎn)和狀態(tài)定型，在采取傳統(tǒng)的改善PCB和電路的方法時(shí)就變得較為困難，且成本也相對(duì)高昂。目前，已經(jīng)探索出了新的改善方式，即頻譜擴(kuò)展。該方式與傳統(tǒng)方式相比而言更具操作性，同時(shí)也更節(jié)約成本。

1 信號(hào)的頻譜與波形

在一段電路中，對(duì)于平行線路而言，當(dāng)電流從線路中流過(guò)時(shí)，電流信號(hào)的相反方向即為差模電流；而當(dāng)電流信號(hào)方向相同時(shí)，則稱之為共模電流，進(jìn)而導(dǎo)致共模輻射和差模輻射問(wèn)題的產(chǎn)生。

2 頻譜擴(kuò)展技術(shù)簡(jiǎn)析

2.1 頻譜擴(kuò)展技術(shù)

頻譜擴(kuò)展技術(shù)（Spread Spectrum Communication）又稱為擴(kuò)頻通信，其主要特點(diǎn)為信息傳輸過(guò)程中所使用的帶寬與信息本身帶寬相比明顯較大。以擴(kuò)頻編碼對(duì)擴(kuò)頻調(diào)制進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，是信息發(fā)送端頻譜擴(kuò)展技術(shù)的主要方式；而在信息接收端，主要以相關(guān)的解調(diào)完成對(duì)信息的收集工作。在這一過(guò)程中存在諸多的優(yōu)點(diǎn)：①表現(xiàn)在人為寬帶干擾上的抵抗性。②表現(xiàn)在隱蔽性上與干擾性上。在較寬的頻帶上，信號(hào)實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展，因此單位帶寬上的頻率相對(duì)較小，即信號(hào)功率譜的密度較低，所以信號(hào)可以充分地隱沒(méi)在白噪聲之中，不易被發(fā)現(xiàn)，再加上對(duì)于擴(kuò)頻的編碼并不了解，因此，無(wú)法對(duì)信號(hào)進(jìn)行獲取。同時(shí)，功率譜具有相對(duì)較小的密度，對(duì)于其他設(shè)備也不會(huì)形成干擾。碼分多址便可以輕松實(shí)現(xiàn)。雖然擴(kuò)頻通信對(duì)寬帶資源進(jìn)行了占用，對(duì)于其抗干擾能力產(chǎn)生了影響，但也充分提高了頻帶的利用率，使得原本異常擁擠的頻譜得到了較為充分的利用，進(jìn)而較好地實(shí)現(xiàn)了頻率的重復(fù)使用。

頻譜擴(kuò)展的目的：通過(guò)對(duì)造成電磁干擾的頻率進(jìn)行調(diào)制，使其頻率的分布范圍在原有的基礎(chǔ)上增寬，進(jìn)而將此頻率點(diǎn)上的能量于更寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行分部，以達(dá)到降低或消除電磁干擾問(wèn)題的最終目的。

頻譜擴(kuò)展的方法：充分利用系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)的方波信號(hào)。方波信號(hào)由基頻信號(hào)的奇次諧波分量和基頻分量共同構(gòu)成，在上述信號(hào)和分量中方波信號(hào)所釋放出的能量進(jìn)行分布。

頻譜的擴(kuò)展方法必須要受到嚴(yán)格的管控，以保證系統(tǒng)對(duì)于時(shí)鐘頻率的變換可及時(shí)、有效控制，而各峰值以及時(shí)鐘周期間的抖動(dòng)頻率也都應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)規(guī)格的要求進(jìn)行嚴(yán)格遵循。

依據(jù)頻譜擴(kuò)展前、后頻率分布的變化規(guī)律可知，基本頻率點(diǎn)與能量為相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)頻譜擴(kuò)展功能被啟用后，與之相對(duì)應(yīng)的能量則在規(guī)定的頻段內(nèi)進(jìn)行分散，而總能量則為基本頻率點(diǎn)上的能量與規(guī)定頻段內(nèi)2倍的能量之和。因此，頻譜在擴(kuò)展后，基本頻率點(diǎn)上的能量與擴(kuò)展前相比相對(duì)較少，同時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的多次頻波上的能量也出現(xiàn)了明顯降低，進(jìn)而達(dá)到了對(duì)該頻點(diǎn)所誘發(fā)的電磁干擾問(wèn)題進(jìn)行較好解決的目的。然而，需要注意的是，頻率變化量是不可以無(wú)限制增大的，其改變必須要以系統(tǒng)的可靠性和時(shí)鐘頻率的裕量作為依據(jù)，然后進(jìn)行綜合性的考量。

2.2 關(guān)鍵參數(shù)配置

軟件和硬件的調(diào)制是頻譜擴(kuò)展技術(shù)中最主要的，同時(shí)，也是最關(guān)鍵的兩種類型，通過(guò)對(duì)軟件和硬件進(jìn)行調(diào)制，可有效地解決由于時(shí)鐘信號(hào)基頻信號(hào)所誘發(fā)的電磁干擾問(wèn)題。下面主要對(duì)硬件調(diào)制過(guò)程中的關(guān)鍵部分及其應(yīng)用展開(kāi)探討。

在對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)制的過(guò)程中，存在兩個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)，即調(diào)制率（modulation rate）和調(diào)制幅度（spread range），上述兩種參數(shù)的調(diào)制主要依靠SSCG芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。

所謂的“調(diào)制率”，是指當(dāng)頻譜擴(kuò)展后，在頻率調(diào)制允許的范圍內(nèi)所能做的頻率調(diào)整的基本單位。

所謂的“調(diào)頻幅度”，是指頻譜擴(kuò)展后，頻率可進(jìn)行上下波動(dòng)的取值范圍，通常使用百分比（%）進(jìn)行表示。

對(duì)于頻譜的擴(kuò)展需要依靠芯片來(lái)完成的硬件調(diào)制而言，調(diào)頻幅度和調(diào)頻率的確定需要以芯片的參數(shù)配置表為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，通過(guò)對(duì)引腳添加上拉或下拉電阻可以有效地實(shí)現(xiàn)調(diào)頻幅度和調(diào)頻率的調(diào)整。

針對(duì)于不同生產(chǎn)廠家、不同生產(chǎn)批次和不同生產(chǎn)型號(hào)的不同的芯片而言，由于存在較大的差別，因此，表現(xiàn)在芯片上的功能也存在較大的差異。比如，部分廠家所生產(chǎn)的芯片具有多種調(diào)制率，而也有一部分廠家，所生產(chǎn)出的芯片僅具有一種調(diào)制率。筆者就不同芯片調(diào)制率所存在的差異，舉實(shí)例進(jìn)行闡述和說(shuō)明。

T公司在進(jìn)行電子產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程中所使用的芯片具有兩種調(diào)制率，而F公司在進(jìn)行電子產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程中所使用的芯片則僅具有一種調(diào)制率。

如果我們將輸入頻率設(shè)定為65 MHz，T公司如果選擇SRO=CPO=0，CP1=1，則輸入頻率為65 MHz時(shí)，±1.1%即為與其對(duì)應(yīng)的調(diào)制幅度。即頻譜擴(kuò)展后，頻率的取值范圍應(yīng)為（65-65×1.1%）～（65+65×1.1%）MHz，即在63.285～65.715 MHz。而最終的調(diào)制率確定為（65/40×62.89）=102.196 kHz。簡(jiǎn)而言之，就是在頻譜擴(kuò)展的過(guò)程中，頻率的調(diào)制范圍處于上述取值范圍之間時(shí)，頻率在進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，所能做的頻率調(diào)整量即為102.196 kHz。

F公司如果選擇的是SRO=MRA=0，SP1=1，則輸入頻率為65 MHz時(shí)，±0.75%即為與其對(duì)應(yīng)的調(diào)制幅度。即頻譜擴(kuò)展后，頻率的取值范圍應(yīng)為（65-65×0.75%）～（65+65×0.75%）MHz，即64.512 5～65.487 5 MHz之間。而最終的調(diào)制率確定為（65/40×34.72）=56.42 kHz。

如果選擇SRO=MRA=1，SP1=0，則輸入頻率為65 MHz時(shí)，±2%即為與其相對(duì)應(yīng)的調(diào)制幅度。即頻譜擴(kuò)展之后，頻率的取值范圍應(yīng)該為（65-65×2%）～（65+65×2%）MHz，即63.7～66.3MHz之間。而最終的調(diào)制率為（65/40×20.83）=33.85 kHz，則與上述的選擇存在較大的區(qū)別。而T公司所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，無(wú)論對(duì)SRO、MRA、SP1如何進(jìn)行變換與調(diào)整，都僅僅存在一種調(diào)制率。因此，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，作為生產(chǎn)廠商，都應(yīng)該對(duì)上述兩個(gè)重要的參數(shù)進(jìn)行合理配置。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)，由于集成電路在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，成本控制力度的加強(qiáng)以及集成度不斷提高，因此，采用SSCG芯片外加的方式對(duì)時(shí)鐘信號(hào)所誘發(fā)的電磁干擾問(wèn)題進(jìn)行解決，已經(jīng)并不是唯一的選擇。目前，還可以通過(guò)主控芯片內(nèi)置擴(kuò)頻功能對(duì)上述所存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，與此同時(shí)，還可以將成本控制在最低水平，以降低時(shí)鐘信號(hào)所誘發(fā)的電磁干擾問(wèn)題，同時(shí)關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)整改等問(wèn)題上更具操作性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕