【導讀】當今高速數字接口使用的數據傳輸速率超過許多移動通信設備（如智能手機和平板電腦）的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)。需(xu)要(yao)對(dui)接(jie)口(kou)進(jin)行(xing)精(jing)心(xin)設(she)計(ji)，以(yi)管(guan)理(li)接(jie)口(kou)產(chan)生(sheng)的(de)本(ben)地(di)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)，避(bi)免(mian)接(jie)口(kou)信(xin)號(hao)受(shou)其(qi)他(ta)本(ben)地(di)射(she)頻(pin)的(de)幹(gan)擾(rao)。本(ben)文(wen)探(tan)討(tao)了(le)管(guan)控(kong)高(gao)速(su)數(shu)字(zi)接(jie)口(kou)EMI的若幹最重要技術，說明了它們是如何有助於解決EMI問題的。

當今高速數字接口使用的數據傳輸速率超過許多移動通信設備（如智能手機和平板電腦）的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)。需(xu)要(yao)對(dui)接(jie)口(kou)進(jin)行(xing)精(jing)心(xin)設(she)計(ji)，以(yi)管(guan)理(li)接(jie)口(kou)產(chan)生(sheng)的(de)本(ben)地(di)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)，避(bi)免(mian)接(jie)口(kou)信(xin)號(hao)受(shou)其(qi)他(ta)本(ben)地(di)射(she)頻(pin)的(de)幹(gan)擾(rao)。本(ben)文(wen)探(tan)討(tao)了(le)管(guan)控(kong)高(gao)速(su)數(shu)字(zi)接(jie)口(kou)EMI的若幹最重要技術，說明了它們是如何有助於解決EMI問題的。

小尺寸且低成本的高速串行（HSS）接口對那些必須要體積小、功耗低、重量輕的移動設備尤為可貴。當移動設備必須與遠程網絡通信時，會發生電磁幹擾（EMI）
，因為現代HSS接口使用的數據速率往往高於移動設備所使用的無線通信頻率。

為實現成功的移動通信產品，這些產品內所有組件必須要各司其職、hepinggongchu。zhebujinyiweizherenhebuqiwangchanshengdeshepinxinhaobixubuganraorenheyouyifashedeshepinxinhao
，haiyiweizherenheyouyideshepinxinhaobixubuganraorenheqitadianludegongzuo。zhejiushisuoweidexianghutoumingyuanze。renhedianludecaozuodoushitoumingde——這意味著不幹擾到任何其它電路的工作。至關重要的是，規範製定機構必須要特別注意從接口到射頻，以及從射頻到接口的EMI
，因為無論接口如何能“獨善其身”
，隻要它易受幹擾或本身發射幹擾，整個產品就不會正常工作。MIPI聯盟已經開發出兩種非常關注相互透明度的規範。

電磁科學告訴我們（根據麥克斯韋方程）：電子移動時，一定會產生射頻信號。在設計時，可采用七種主要技術管理EMI，它們是：隔離
、信號幅值、偏移範圍、數據速率、信號均衡

、壓擺率控製和波形整形。這些技術各有不同功用，接下來我們將逐一討論。

隔離

物理隔離可能是最顯而易見的技術。對射頻信號來說，如果我們能將其“屏蔽”，那它就不會幹擾任何其他信號。雖然隔離永遠不會盡善盡美，且在蜂窩或無線局域網頻率
，實際的隔離分貝值在20~40dB之間。達到這種水平的隔離對解決EMI問題通常必不可少。因此
，仔細測量IC封裝和PCB布局可提供的隔離非常重要。
　　

圖1：用於當代表貼射頻封裝的一個可能的隔離罩。

信號幅度

降低接口信號的幅值肯定會降低EMI，但效果不大。若信號幅值降低一半
，EMI僅降低6dB。這可能足以擺脫一個閉鎖問題（close problem），但該方法也同時降低了接收器裕度，並可能導致接口錯誤。基於此
，最好是將其作為應對EMI問題的最後手段。

漂移和平衡

漂piao移yi是shi差cha分fen信xin號hao的de兩liang個ge分fen量liang間jian的de時shi間jian偏pian移yi。平ping衡heng是shi差cha分fen信xin號hao兩liang個ge分fen量liang間jian的de幅fu度du匹pi配pei。這zhe兩liang個ge參can數shu基ji本ben由you接jie口kou驅qu動dong器qi電dian路lu決jue定ding，且qie最zui好hao將jiang其qi一yi起qi分fen析xi。如ru圖tu2所示，當信號平衡在10％以內，與漂移造成的EMI影響比，信號平衡的確切值顯得沒那麼重要。這意味著，從EMI的角度看


，設計接口驅動電路時，盡量減少漂移遠比致力幅值平衡事半功倍。

圖2：信號平衡和漂移的組對比。

該圖表明，管理漂移比得到一個非常閉合的信號平衡要重要得多。甚至在2%的UI漂移時，信號平衡誤差高達10%的影響也微不足道。僅當漂移百分百為零時（一個不太可能的情況），信號平衡才變得重要。

數據傳輸速率

數字信號的射頻頻譜具有不同特性，從EMI的角度看，最重要的是該數據速率和其整數倍速率的頻譜零值。圖3，清楚地展示了這些頻譜零值。

這些零值獨立存在於任何信號濾波。通過改變數據速率，而非將頻譜零值移到一個射頻接收器頻帶附近以除去進入接收器的EMI
，是種切實可行的選擇。對必須識取多個衛星發回的極其微弱信號的GPS接收器來說，這尤為重要。圖3顯示了這種用於幫助保護GPS接收器的技術，數據速率從1.248Gbps（圖3a）變為1.456Gbps（圖3b）。

　　　　（a）

　　　　（b）

　　圖3：改變接口數據速率會移動頻譜零值。這是無需任何濾波、能降低特定頻帶EMI的一種特別有效的方法。

壓擺率

接口攜帶的所有必要信息位於主譜瓣。頻譜旁瓣攜帶數據波形變換信息，而非數據本身。對因旁瓣（這些旁瓣頻率高於數據速率）能量產生的EMI來(lai)說(shuo)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)每(mei)個(ge)波(bo)形(xing)變(bian)換(huan)的(de)壓(ya)擺(bai)率(lv)來(lai)抑(yi)製(zhi)。這(zhe)麼(me)做(zuo)之(zhi)所(suo)以(yi)有(you)效(xiao)，是(shi)因(yin)為(wei)意(yi)外(wai)的(de)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)的(de)總(zong)帶(dai)寬(kuan)不(bu)由(you)數(shu)據(ju)速(su)率(lv)掌(zhang)控(kong)
，而(er)是(shi)由(you)數(shu)據(ju)波(bo)形(xing)的(de)最(zui)快(kuai)變(bian)換(huan)（邊沿）決定的。

圖4a（頂部）說明了這種技術確實影響到接口信號的“眼圖”。雖然完全睜開的眼的寬度變窄了，但眼頂部和底部間的分離沒受影響。這是使用該過濾技術必付的代價。

請注意：擺率控製僅降低了旁瓣幅值。對主瓣的任何影響都可以忽略不計。這有利有弊：好處是，這意味著，擺率控製並不會稀釋數據內容。壞處是：僅當幹擾頻率來從主瓣時，會使該技術無效。基於此原因，如采用M-PHY的MIPI Alliance DigRFSM等應用，人們傾向使用每個都工作於較低數據速率的多條信道，而非一條工作於較高數據速率的信道。

　　（a）
　

（b）

圖4：壓擺率控製對差分信號的頻率較高旁瓣的影響：頂部）眼圖的邊緣變換時間定義；底部）與a圖顯示的變換相應的頻譜。

波形整形

實施壓擺率控製的直接方法是調整電流源充放電電容。這就產生了如圖3及下麵圖5a中所示的直線變換。其它波形形狀也確會影響EMI值，結果有好有壞。例如，圖5b展示了由簡單RC濾波所得到的指數波形的效果。這裏
，EMI其qi實shi變bian得de更geng嚴yan重zhong。原yuan因yin是shi，在zai任ren何he變bian換huan開kai始shi時shi，指zhi數shu波bo形xing都dou形xing成cheng一yi個ge尖jian角jiao
，即ji使shi任ren何he變bian換huan的de結jie尾wei是shi光guang滑hua的de。但dan在zai變bian換huan終zhong點dian，侵qin損sun已yi經jing發fa生sheng。

圖5c展(zhan)示(shi)了(le)當(dang)所(suo)有(you)的(de)尖(jian)角(jiao)被(bei)從(cong)接(jie)口(kou)波(bo)形(xing)中(zhong)除(chu)去(qu)，頻(pin)譜(pu)鉗(qian)限(xian)性(xing)能(neng)大(da)大(da)改(gai)善(shan)了(le)。除(chu)去(qu)尖(jian)角(jiao)是(shi)波(bo)形(xing)整(zheng)形(xing)的(de)首(shou)要(yao)目(mu)標(biao)，所(suo)以(yi)，有(you)時(shi)也(ye)將(jiang)其(qi)稱(cheng)為(wei)波(bo)形(xing)曲(qu)率(lv)限(xian)製(zhi)。
　　

（a）
　

（b）
　

（c）

圖5：具有不同波形形狀的信號變換的EMI信號的頻譜變化：a）線性變換，b）指數變換，和c）濾波後的波形。指數變換實際上抑製EMI的能力最差。

技術組合拳

所有的EMI管理技術始於最大化物理隔離。除隔離外
，取決於接口標準化委員會遇到的具體問題
，會采用不同的技術。下麵介紹來自於公布的MIPI標準的兩個例子。

MIPI聯盟的M-PHY規範是個使用低幅值差分信號的HSS鏈接。由於數據傳輸速率高於許多蜂窩和其它無線通信頻率，所以組合使用了數據速率選擇、壓擺率控製以及漂移邊界等方法以降低出現在內部（包括可能的單片）射頻接收器輸入端的EMI。圖6是體現這種改善的一個例子。

圖6：MIPI聯盟的M-PHY接口組合了漂移邊界與壓擺率控製技術

，以盡力降低高頻EMI。將該結果與圖4b中的頻譜進行比較。

MIPI聯盟的射頻前端（RFFE）接口有不同的問題
，且采用不同的技術管理EMI。RFFE應ying用yong需xu要yao大da幅fu值zhi的de單dan端duan信xin號hao，即ji便bian該gai接jie口kou工gong作zuo時shi緊jin鄰lin敏min感gan的de射she頻pin輸shu入ru。這zhe裏li采cai用yong的de技ji術shu組zu合he首shou先xian采cai用yong與yu應ying用yong需xu求qiu一yi致zhi的de最zui低di數shu據ju傳chuan輸shu速su率lv。然ran後hou，我wo們men對dui接jie口kou波bo形xing實shi施shi曲qu率lv控kong製zhi，以yi確que保bao任ren何heEMI都被限定於低於本地射頻的工作頻率。圖7是演示其作用效果的一個例子。

（a）

（b）

圖7：MIPI聯盟的RFFE接口組合了數據速率選擇和波形整形技術，以將不需要的射頻信號頻帶控製在主要無線通信頻帶以下：（頂部）26MHz數據速率已經使得大部分信號能量位於低頻，而（底部）在每一個轉換的開始和結束都另實施了少量的曲率控製，顯著改善了EMI抑製性能。

總結

設計的EMI管理是實現移動設備內接口和接收器相互透明度的一個關鍵組成部分。定義這些接口的規範委員會，如MIPI聯盟
，最好地掌控著這種能力。

由在強調相互透明度的M-PHY和RFFE接口規範的製定中所獲經驗表明，對降低EMI來說，有的技術很有效、有的不那麼有效。目前為止，最有效的技術是良好的物理隔離。其次是限定差分信號允許的漂移，以及避免采用可導致指數接口波形的RC濾波。對減小EMI來說，使用波形整形技術以減少接口波形上的尖角是特別有效的方法。

選擇數據速率是不需要濾波的一種技術。由於來自數字波形的EMIzaicishujusulvheqisuoyoudezhengshubeisulvdouyoupinpulingzhi，jiangzhexielingzhifangzhizaisuoguanzhupindaidefujinyeshifenyouxiao。zuihoudandangranbushibuzhongyaode，shijiangdijiekouboxingdefuzhi。zhezhongjishuduiEMI的影響微不足道。

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