等离子电视模组电磁兼容设计中扩频技术的探讨分析

沈宗果

摘 要：由时钟频率以及多次谐波频率所带来的电磁干扰（EMI）超标问题已经成为了等离子电视设计中存在的最大问题，当前，各大电视设计厂商都在竭力地寻求解决这一问题的对策与方法。近年来，随着科技发展水平的不断进步，对PCB的布局及其布线在电路上进行改善是解决上述问题的较好方法。除此之外，将频谱扩展技术进行应用，也是解决上述问题的方法之一。基于此，就等离子电视模组电磁兼容设计中的扩频技术展开了探讨。

关键词：等离子电视；电磁兼容；扩频技术；电磁干扰

中图分类号：TN949.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.067

随着人们对电子产品所提出的要求不断提高，电子产品的工作频率以及在相同的产品内不同频率同时运作的现象也呈现出了逐步上升的趋势，由此所诱发的EMI问题，也与之呈现出正相关的趋势。在电子产品开发设计的早期阶段，可以通过多PCB与电路进行改善来解决这一问题，但随着当前电子产品的批量生产和状态定型，在采取传统的改善PCB和电路的方法时就变得较为困难，且成本也相对高昂。目前，已经探索出了新的改善方式，即频谱扩展。该方式与传统方式相比而言更具操作性，同时也更节约成本。

1 信号的频谱与波形

在一段电路中，对于平行线路而言，当电流从线路中流过时，电流信号的相反方向即为差模电流；而当电流信号方向相同时，则称之为共模电流，进而导致共模辐射和差模辐射问题的产生。

2 频谱扩展技术简析

2.1 频谱扩展技术

频谱扩展技术（Spread Spectrum Communication）又称为扩频通信，其主要特点为信息传输过程中所使用的带宽与信息本身带宽相比明显较大。以扩频编码对扩频调制进行实现，是信息发送端频谱扩展技术的主要方式；而在信息接收端，主要以相关的解调完成对信息的收集工作。在这一过程中存在诸多的优点：①表现在人为宽带干扰上的抵抗性。②表现在隐蔽性上与干扰性上。在较宽的频带上，信号实现了扩展，因此单位带宽上的频率相对较小，即信号功率谱的密度较低，所以信号可以充分地隐没在白噪声之中，不易被发现，再加上对于扩频的编码并不了解，因此，无法对信号进行获取。同时，功率谱具有相对较小的密度，对于其他设备也不会形成干扰。码分多址便可以轻松实现。虽然扩频通信对宽带资源进行了占用，对于其抗干扰能力产生了影响，但也充分提高了频带的利用率，使得原本异常拥挤的频谱得到了较为充分的利用，进而较好地实现了频率的重复使用。

频谱扩展的目的：通过对造成电磁干扰的频率进行调制，使其频率的分布范围在原有的基础上增宽，进而将此频率点上的能量于更宽的频率范围内进行分部，以达到降低或消除电磁干扰问题的最终目的。

频谱扩展的方法：充分利用系统时钟内的方波信号。方波信号由基频信号的奇次谐波分量和基频分量共同构成，在上述信号和分量中方波信号所释放出的能量进行分布。

频谱的扩展方法必须要受到严格的管控，以保证系统对于时钟频率的变换可及时、有效控制，而各峰值以及时钟周期间的抖动频率也都应该对系统规格的要求进行严格遵循。

依据频谱扩展前、后频率分布的变化规律可知，基本频率点与能量为相对应的关系，当频谱扩展功能被启用后，与之相对应的能量则在规定的频段内进行分散，而总能量则为基本频率点上的能量与规定频段内2倍的能量之和。因此，频谱在扩展后，基本频率点上的能量与扩展前相比相對较少，同时，与之相对应的多次频波上的能量也出现了明显降低，进而达到了对该频点所诱发的电磁干扰问题进行较好解决的目的。然而，需要注意的是，频率变化量是不可以无限制增大的，其改变必须要以系统的可靠性和时钟频率的裕量作为依据，然后进行综合性的考量。

2.2 关键参数配置

软件和硬件的调制是频谱扩展技术中最主要的，同时，也是最关键的两种类型，通过对软件和硬件进行调制，可有效地解决由于时钟信号基频信号所诱发的电磁干扰问题。下面主要对硬件调制过程中的关键部分及其应用展开探讨。

在对硬件进行调制的过程中，存在两个关键性参数，即调制率（modulation rate）和调制幅度（spread range），上述两种参数的调制主要依靠SSCG芯片来实现。

所谓的“调制率”，是指当频谱扩展后，在频率调制允许的范围内所能做的频率调整的基本单位。

所谓的“调频幅度”，是指频谱扩展后，频率可进行上下波动的取值范围，通常使用百分比（%）进行表示。

对于频谱的扩展需要依靠芯片来完成的硬件调制而言，调频幅度和调频率的确定需要以芯片的参数配置表为标准进行，通过对引脚添加上拉或下拉电阻可以有效地实现调频幅度和调频率的调整。

针对于不同生产厂家、不同生产批次和不同生产型号的不同的芯片而言，由于存在较大的差别，因此，表现在芯片上的功能也存在较大的差异。比如，部分厂家所生产的芯片具有多种调制率，而也有一部分厂家，所生产出的芯片仅具有一种调制率。笔者就不同芯片调制率所存在的差异，举实例进行阐述和说明。

T公司在进行电子产品生产的过程中所使用的芯片具有两种调制率，而F公司在进行电子产品生产的过程中所使用的芯片则仅具有一种调制率。

如果我们将输入频率设定为65 MHz，T公司如果选择SRO=CPO=0，CP1=1，则输入频率为65 MHz时，±1.1%即为与其对应的调制幅度。即频谱扩展后，频率的取值范围应为（65-65×1.1%）～（65+65×1.1%）MHz，即在63.285～65.715 MHz。而最终的调制率确定为（65/40×62.89）=102.196 kHz。简而言之，就是在频谱扩展的过程中，频率的调制范围处于上述取值范围之间时，频率在进行扩展时，所能做的频率调整量即为102.196 kHz。

F公司如果选择的是SRO=MRA=0，SP1=1，则输入频率为65 MHz时，±0.75%即为与其对应的调制幅度。即频谱扩展后，频率的取值范围应为（65-65×0.75%）～（65+65×0.75%）MHz，即64.512 5～65.487 5 MHz之间。而最终的调制率确定为（65/40×34.72）=56.42 kHz。

如果选择SRO=MRA=1，SP1=0，则输入频率为65 MHz时，±2%即为与其相对应的调制幅度。即频谱扩展之后，频率的取值范围应该为（65-65×2%）～（65+65×2%）MHz，即63.7～66.3MHz之间。而最终的调制率为（65/40×20.83）=33.85 kHz，则与上述的选择存在较大的区别。而T公司所生产出来的产品，无论对SRO、MRA、SP1如何进行变换与调整，都仅仅存在一种调制率。因此，在实际应用的过程中，作为生产厂商，都应该对上述两个重要的参数进行合理配置。

3 结束语

综上所述，近年来，由于集成电路在进行设计的过程中，成本控制力度的加强以及集成度不断提高，因此，采用SSCG芯片外加的方式对时钟信号所诱发的电磁干扰问题进行解决，已经并不是唯一的选择。目前，还可以通过主控芯片内置扩频功能对上述所存在的问题进行解决，与此同时，还可以将成本控制在最低水平，以降低时钟信号所诱发的电磁干扰问题，同时关于现场整改等问题上更具操作性。

参考文献

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[2]金兴祥， 舒伟.一体化制造中等离子电视模组的电磁兼容设计[J].科学中国人， 2015（2Z）.

[3]蓝海昌.电磁兼容设计及其应用分析[J].工程技术（文摘版）， 2016（08）.

〔编辑：张思楠〕