等離子電視模組電磁兼容設計中擴頻技術的探討分析

沈宗果

摘 要：由時鐘頻率以及多次諧波頻率所帶來的電磁干擾（EMI）超標問題已經成為了等離子電視設計中存在的最大問題，當前，各大電視設計廠商都在竭力地尋求解決這一問題的對策與方法。近年來，隨著科技發展水平的不斷進步，對PCB的布局及其布線在電路上進行改善是解決上述問題的較好方法。除此之外，將頻譜擴展技術進行應用，也是解決上述問題的方法之一。基于此，就等離子電視模組電磁兼容設計中的擴頻技術展開了探討。

關鍵詞：等離子電視；電磁兼容；擴頻技術；電磁干擾

中圖分類號：TN949.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.067

隨著人們對電子產品所提出的要求不斷提高，電子產品的工作頻率以及在相同的產品內不同頻率同時運作的現象也呈現出了逐步上升的趨勢，由此所誘發的EMI問題，也與之呈現出正相關的趨勢。在電子產品開發設計的早期階段，可以通過多PCB與電路進行改善來解決這一問題，但隨著當前電子產品的批量生產和狀態定型，在采取傳統的改善PCB和電路的方法時就變得較為困難，且成本也相對高昂。目前，已經探索出了新的改善方式，即頻譜擴展。該方式與傳統方式相比而言更具操作性，同時也更節約成本。

1 信號的頻譜與波形

在一段電路中，對于平行線路而言，當電流從線路中流過時，電流信號的相反方向即為差模電流；而當電流信號方向相同時，則稱之為共模電流，進而導致共模輻射和差模輻射問題的產生。

2 頻譜擴展技術簡析

2.1 頻譜擴展技術

頻譜擴展技術（Spread Spectrum Communication）又稱為擴頻通信，其主要特點為信息傳輸過程中所使用的帶寬與信息本身帶寬相比明顯較大。以擴頻編碼對擴頻調制進行實現，是信息發送端頻譜擴展技術的主要方式；而在信息接收端，主要以相關的解調完成對信息的收集工作。在這一過程中存在諸多的優點：①表現在人為寬帶干擾上的抵抗性。②表現在隱蔽性上與干擾性上。在較寬的頻帶上，信號實現了擴展，因此單位帶寬上的頻率相對較小，即信號功率譜的密度較低，所以信號可以充分地隱沒在白噪聲之中，不易被發現，再加上對于擴頻的編碼并不了解，因此，無法對信號進行獲取。同時，功率譜具有相對較小的密度，對于其他設備也不會形成干擾。碼分多址便可以輕松實現。雖然擴頻通信對寬帶資源進行了占用，對于其抗干擾能力產生了影響，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，進而較好地實現了頻率的重復使用。

頻譜擴展的目的：通過對造成電磁干擾的頻率進行調制，使其頻率的分布范圍在原有的基礎上增寬，進而將此頻率點上的能量于更寬的頻率范圍內進行分部，以達到降低或消除電磁干擾問題的最終目的。

頻譜擴展的方法：充分利用系統時鐘內的方波信號。方波信號由基頻信號的奇次諧波分量和基頻分量共同構成，在上述信號和分量中方波信號所釋放出的能量進行分布。

頻譜的擴展方法必須要受到嚴格的管控，以保證系統對于時鐘頻率的變換可及時、有效控制，而各峰值以及時鐘周期間的抖動頻率也都應該對系統規格的要求進行嚴格遵循。

依據頻譜擴展前、后頻率分布的變化規律可知，基本頻率點與能量為相對應的關系，當頻譜擴展功能被啟用后，與之相對應的能量則在規定的頻段內進行分散，而總能量則為基本頻率點上的能量與規定頻段內2倍的能量之和。因此，頻譜在擴展后，基本頻率點上的能量與擴展前相比相對較少，同時，與之相對應的多次頻波上的能量也出現了明顯降低，進而達到了對該頻點所誘發的電磁干擾問題進行較好解決的目的。然而，需要注意的是，頻率變化量是不可以無限制增大的，其改變必須要以系統的可靠性和時鐘頻率的裕量作為依據，然后進行綜合性的考量。

2.2 關鍵參數配置

軟件和硬件的調制是頻譜擴展技術中最主要的，同時，也是最關鍵的兩種類型，通過對軟件和硬件進行調制，可有效地解決由于時鐘信號基頻信號所誘發的電磁干擾問題。下面主要對硬件調制過程中的關鍵部分及其應用展開探討。

在對硬件進行調制的過程中，存在兩個關鍵性參數，即調制率（modulation rate）和調制幅度（spread range），上述兩種參數的調制主要依靠SSCG芯片來實現。

所謂的“調制率”，是指當頻譜擴展后，在頻率調制允許的范圍內所能做的頻率調整的基本單位。

所謂的“調頻幅度”，是指頻譜擴展后，頻率可進行上下波動的取值范圍，通常使用百分比（%）進行表示。

對于頻譜的擴展需要依靠芯片來完成的硬件調制而言，調頻幅度和調頻率的確定需要以芯片的參數配置表為標準進行，通過對引腳添加上拉或下拉電阻可以有效地實現調頻幅度和調頻率的調整。

針對于不同生產廠家、不同生產批次和不同生產型號的不同的芯片而言，由于存在較大的差別，因此，表現在芯片上的功能也存在較大的差異。比如，部分廠家所生產的芯片具有多種調制率，而也有一部分廠家，所生產出的芯片僅具有一種調制率。筆者就不同芯片調制率所存在的差異，舉實例進行闡述和說明。

T公司在進行電子產品生產的過程中所使用的芯片具有兩種調制率，而F公司在進行電子產品生產的過程中所使用的芯片則僅具有一種調制率。

如果我們將輸入頻率設定為65 MHz，T公司如果選擇SRO=CPO=0，CP1=1，則輸入頻率為65 MHz時，±1.1%即為與其對應的調制幅度。即頻譜擴展后，頻率的取值范圍應為（65-65×1.1%）～（65+65×1.1%）MHz，即在63.285～65.715 MHz。而最終的調制率確定為（65/40×62.89）=102.196 kHz。簡而言之，就是在頻譜擴展的過程中，頻率的調制范圍處于上述取值范圍之間時，頻率在進行擴展時，所能做的頻率調整量即為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，±0.75%即為與其對應的調制幅度。即頻譜擴展后，頻率的取值范圍應為（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，±2%即為與其相對應的調制幅度。即頻譜擴展之后，頻率的取值范圍應該為（65-65×2%）～（65+65×2%）MHz，即63.7～66.3MHz之間。而最終的調制率為（65/40×20.83）=33.85 kHz，則與上述的選擇存在較大的區別。而T公司所生產出來的產品，無論對SRO、MRA、SP1如何進行變換與調整，都僅僅存在一種調制率。因此，在實際應用的過程中，作為生產廠商，都應該對上述兩個重要的參數進行合理配置。

3 結束語

綜上所述，近年來，由于集成電路在進行設計的過程中，成本控制力度的加強以及集成度不斷提高，因此，采用SSCG芯片外加的方式對時鐘信號所誘發的電磁干擾問題進行解決，已經并不是唯一的選擇。目前，還可以通過主控芯片內置擴頻功能對上述所存在的問題進行解決，與此同時，還可以將成本控制在最低水平，以降低時鐘信號所誘發的電磁干擾問題，同時關于現場整改等問題上更具操作性。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕