本文探討在微波暗室一致性測試之前構建低電磁干擾（EMI）原型的關鍵步驟，包括設計低輻射的電路以及預兼容檢測。預兼容檢測包括使用三維電磁場仿真軟件對印刷電路板（PCB）版圖模型進行仿真及EMI分析，再使用頻譜分析儀（SA）對原型PCB進行近場電磁掃描。最后，執(zhí)行微波暗室測試驗證設計。
　　最低EMI電路設計
　　要確保低輻射發(fā)射（RE），設計電路原理圖和PCB版圖時必須應用最佳實踐經驗，包括為供電回路、USB數(shù)據線、以太網等信號添加鐵氧體磁珠以過濾EMI。 此外，供電回路上適當放置充足數(shù)量的去耦合電容器可以最大限度地減少電源分配網絡阻抗，進而降低數(shù)字負載產生的噪聲紋波幅度，并減少輻射風險。同時，優(yōu)化 開關電源的閉合回路補償網絡設計以實現(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關噪聲紋波幅度。噪聲紋波幅度降低可以顯著抑制原型的 EMI風險。
　　高頻或快上升/下降沿信號的PCB走線應參考連續(xù)回路（例如參考地平面），以降EMI風險。走線不能經過任何分 割平面和孔洞。如果信號需要通過過孔完成層間傳輸，緊鄰信號過孔位置應放置至少一個接地過孔，作為信號電流從接收端返回發(fā)射端的回流路徑。如果沒有適當?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的關鍵因素。所有 PCB設計都必須避免接地回路，因為返回信號電流經過時接地回路將形成輻射發(fā)射機。設計接地為寬參考面可以構建出色的接地方案。不同電路組（例如射頻、模 擬和數(shù)字電路）的地平面應當物理隔離，并通過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 設計后應執(zhí)行仿真進行EMI分析，以便在制造前確保PCB具有較低的輻射發(fā)射風險。省略EMI仿真可能無法保證PCB的EMI性能，會導致重新設計。如果 EMI仿真結果符合技術規(guī)范要求，設計人員即可開始PCB制造，然后使用頻譜分析儀對原型PCB執(zhí)行近場電磁掃描。EMI仿真和近場電磁掃描等預兼容檢測 可以增加設計人員的信心，確信原型具有較低的EMI。完成預兼容檢測后，被測器件即可執(zhí)行實際微波暗室EMI一致性測試。
　　仿真EMI分析
　　完成PCB版圖設計后，將版圖文件導入EMPro 2013.07 執(zhí)行3D EMI仿真。選擇差分信號進行有限元法（FEM）三維電磁場仿真。三維電磁場仿真是設置電磁邊界條件和模型網格尺寸并求解麥克斯韋方程的過程。為確保仿真 結果精度，邊界尺寸應設為 PCB厚度的8倍以上，網格尺寸應設為PCB寬度的1/5以下。運行三維電磁場的計算機需要配置16G以上的內存和100G以上的存儲容量，以確保分析順 利進行。
　　設置遠場傳感器捕獲發(fā)射電磁場，并利用EMPro的EMI仿真模版計算遠場發(fā)射功率，然后設置10m距離的電場探頭，繪制頻域響應圖。再執(zhí)行時域有限差分法（FDTD）模式的三維電磁場仿真，并與FEM模式的仿真結果進行對比。
　　參見30MHz～1GHz頻率的電場強度仿真圖（圖1）（電場強度單位dBμV，頻率單位GHz），輻射功率電平（藍色曲線為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）。