趙波 李博/江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院

本實(shí)驗(yàn)室對(duì)某公司輻射騷擾超標(biāo)的甲、乙兩款RFID智能讀卡器進(jìn)行了噪聲抑制的整治工作，取得理想的效果，現(xiàn)將方法介紹。

1 抑制措施采用前輻射騷擾噪聲

1）甲

近場(chǎng)輻射噪聲如圖1（a）所示，結(jié)合遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其超標(biāo)頻點(diǎn)主要為88.5 MHz，108.48 MHz。

2）乙

近場(chǎng)輻射噪聲如圖1（b）所示，結(jié)合遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其超標(biāo)頻點(diǎn)主要為88.5 MHz，108.48 MHz，176.28 MHz，189.84 MHz。

圖1 抑制措施前，近場(chǎng)輻射噪聲

2 輻射騷擾噪聲機(jī)理

輻射干擾包括共模輻射和差模輻射。共模輻射主要是由于非良好接地或接地點(diǎn)反射電位引起的等效短直天線輻射效應(yīng)；而差模輻射主要由于未較好控制的大信號(hào)環(huán)路引起的等效電流環(huán)天線輻射效應(yīng)。因此根據(jù)共模和差模輻射原理及天線理論，可將基本共模輻射單元描述為電偶極子輻射模型，而將基本差模輻射單元描述為磁偶極子輻射模型，如圖2所示。

此外，不同的噪聲機(jī)理對(duì)應(yīng)不同的噪聲抑制措施，因此，只有正確的診斷被測(cè)器件的輻射機(jī)理，方能設(shè)計(jì)合適的噪聲抑制策略。

圖2 電路輻射模型

在近場(chǎng)中，共模輻射場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度與測(cè)試距離三次方的倒數(shù)成正比；磁場(chǎng)強(qiáng)度與測(cè)試距離平方的倒數(shù)成正比，即E∝1/r3，H∝1/r2。據(jù)此，在共模輻射場(chǎng)中，近場(chǎng)波阻抗呈現(xiàn)為高阻抗，即ZW>377 Ω，且與測(cè)試距離成反比，即

同樣的，差模輻射場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度與測(cè)試距離平方的倒數(shù)成正比；磁場(chǎng)強(qiáng)度與測(cè)試距離三次方的倒數(shù)成正比，即H∝1/r3，E∝1/r2。據(jù)此，在差模輻射場(chǎng)中，近場(chǎng)波阻抗呈現(xiàn)為低阻抗，即ZW<377 Ω，且與測(cè)試距離成正比，即

由（1）、（2）兩式不難發(fā)現(xiàn)，在共模輻射場(chǎng)中，近場(chǎng)波阻抗為高阻抗，且其隨著測(cè)試距離的減小而減小；相反地，在差模輻射中，近場(chǎng)波阻抗為低阻抗，且其隨著測(cè)試距離的減小而減小。因此，可以通過(guò)分析近場(chǎng)中波阻抗與測(cè)試距離間的關(guān)系即可診斷電路輻射主要機(jī)理，據(jù)此確定對(duì)應(yīng)噪聲抑制方案。

通過(guò)采用上述方法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

1)為了產(chǎn)生主頻為13.56 MHz的電磁場(chǎng)并與IC卡進(jìn)行通訊（主頻為13.56 MHz），因此在兩款I(lǐng)C智能讀卡器上均采用信號(hào)大環(huán)路走線設(shè)計(jì)。然而，正是由于信號(hào)大環(huán)路走線導(dǎo)致了兩款I(lǐng)C智能讀卡器的輻射干擾，即兩款I(lǐng)C智能讀卡器產(chǎn)生的輻射干擾以差模輻射為主；

2)兩款I(lǐng)C智能讀卡器的信號(hào)大環(huán)路均與RFID芯片連接，且RFID芯片為其信號(hào)的輸入端，RFID工作頻率為13.56 MHz；

3)兩款I(lǐng)C智能讀卡器有三個(gè)晶體振蕩器，包括連接單片機(jī)的11.0592 MHz晶振，連接RFID芯片的11.0592 MHz晶振和13.56 MHz晶振；

4)超標(biāo)頻點(diǎn) 88.5 MHz、108.48 MHz、176.28 MHz、189.84 MHz分別為11.0592 MHz晶振的8倍頻，13.56 MHz晶振的8倍頻，13.56 MHz晶振的13倍頻以及13.56 MHz晶振的14倍頻。

3 輻射騷擾噪聲抑制措施

由于兩款I(lǐng)C智能讀卡器產(chǎn)生的輻射干擾均以差模干擾為主，因此可以采用如下三種噪聲抑制策略。

1）在信號(hào)大環(huán)路走線的信號(hào)輸入端，即RFID芯片輸出端并聯(lián)電容以實(shí)現(xiàn)高頻濾波；

2）在RFID芯片輸入端并聯(lián)電容以實(shí)現(xiàn)高頻濾波；

3）在信號(hào)大環(huán)路走線中串聯(lián)電感以實(shí)現(xiàn)高頻濾波；

4）減小信號(hào)大環(huán)路走線面積。

值得注意的是，濾波電容需采用專用瓷片電容以提高電容高頻特性，增加濾波效果。然而，為了盡量減小公司的設(shè)計(jì)開發(fā)成本，盡量減小被測(cè)器件的PCB改動(dòng)，決定采用策略1、2進(jìn)行噪聲抑制，具體如下：

①對(duì)于乙：在RFID芯片前端（信號(hào)大環(huán)路走線輸入端）并聯(lián)51 pF以及10 pF兩個(gè)電容；在RFID芯片后端并聯(lián)68 pF以及10 pF兩個(gè)電容；

②對(duì)于甲：在RFID芯片前端（信號(hào)大環(huán)路走線輸入端）并聯(lián)68 pF；在RFID芯片后端并聯(lián)51 pF、2.2 pF、2.2 pF、2.2 pF、2.2 pF。

4 抑制措施采用后輻射騷擾噪聲

1）甲

近場(chǎng)輻射噪聲如圖3（a）所示，對(duì)比圖1（a）可見(jiàn)，其超標(biāo)頻點(diǎn)的輻射噪聲降幅為6 dB。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)半電波暗室測(cè)試，可以通過(guò)GB9254的B類標(biāo)準(zhǔn)；

2）乙

近場(chǎng)輻射噪聲如圖3（b）所示，對(duì)比圖1（b）可見(jiàn)，其超標(biāo)頻點(diǎn)的輻射噪聲降幅11 dB。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)半電波暗室測(cè)試，可以通過(guò)GB9254的B類標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 抑制措施后，近場(chǎng)輻射噪聲