spread-spectrum(展频) techniques to reduce EMI

展频工作原理
EMC时钟控制EMI

简介：
几乎每一个电动装置和设备产生意想不到的电磁辐射，这将变得更糟随着技术的进步，尤其是有史以来速度更快的电脑，数字器件和设备所需的电信号。不仅数字和模拟装置和设备，而且关键通信和医疗设备的电磁辐射，如不及时防治，会造成电磁干扰（通常简称为电磁干扰）。为了控制EMI，并保存有限的频谱或领空，FCC和欧洲共同体（CE标志EMC指令下）要求制造商遵守适当的辐射排放标准。随着半导体和计算技术（更快的时钟速度，更低的电压/功率等），再加上爆炸的无线技术和利益，在最近的进展，这是很容易理解为什么EMC正在成为一个最重要的标准要求在新技术的世界。作为电磁兼容成为世界各地的公司，不断提出新鲜的想法，必须去探索有效的方法，以满足辐射的要求，同时控制成本的标准设计要求。这是EMC元件的使命带来了创新的EMC解决方案首次允许制造商为达到EMC法规，第二，在产品生命周期的成本大幅降低EMI控制。最令人兴奋的新的解决方案之一是扩频时钟发生器。扩频调制信号和遍及能源，更宽的频带。它已成功地表明，使用扩频，辐射从3降低到20分贝，视调制的频率和程度而定。

理论：
扩频是，或多或少，频率调节，时钟与一个独特的波形信号。在频域，这是相当于减少分布在更广泛的范围内每个基本和谐波能量的峰值。扩频方法必须控制和慢时钟速率相比，以保证在时钟速率的变化是透明的系统。从本质上讲，扩频调制方法wherethe调制百分比计算。例如，0.5％，调制意味着，100 - MHz时钟调制99.5和100.5兆赫之间。这被称为中心0.5％调制，自100 MHz的基频仍的中心频率。设计者必须牢记，必须保持在两个循环周期和峰到峰抖动系统的规范。

另一个重要因素是，通常是在千赫范围内调制频率。这基本上是一个频率99.5和100.5之间席卷率的措施。线性扫描是可预见的和最流行的。扩频方法也必须保证的最小时钟周期不受侵犯。席卷99.5和100 MHz，以避免超过该系统的最大频率之间的时钟通常的方法称为downspreading。在这种情况下，时钟频率偏差为负百分比测量;这里的蔓延是-0.5％。

在过去的屏蔽和过滤是最普遍使用的方法来控制EMI。问题是辐射，除非是从源头上控制，它会得到所有其他电路板，将超越通过双方共同模式和差分模式的屏蔽电缆。这是为什么屏蔽和滤波，可以得到非常昂贵。随着频率的增加，输电线路和接地阻抗的影响将扩大辐射，同时波长的跌幅，使得屏蔽和过滤效果较差。

EMC时钟振荡器，从源头上解决辐射问题，有效地消除所有的高频率的影响和问题，在传统的方法存在。

总体而言，扩频方法使系统性能不损害EMI增加。使用EMC时钟振荡器将不仅减少包装，屏蔽和设计周期的成本，而且还加快产品市场的时间，否则可能会失败，监管的EMI限制和标准。此外，使用EMC时钟振荡器将复杂的电路和相关的设计规则，简化成一个单一的标准时钟振荡器。

如下图梯形波信号波是经过是一个使用展频技术的时钟信号，尖端的信号部分是原始信号。这个65MHz的时钟在展频前后EMI的变化可以使用频谱显示器观察出来，65MHz的附近展现出极窄的频率范围也较邻近频率带有极高的能量峰值相较之下经过展频后的时钟虽然中央频率仍旧是65MHz但频率范围较宽连带使能量平均分布在整个展频频宽当中使电磁波辐射的强度在65MHz峰值处降低了6dB多。

spread-spectrum

能举个如何展频的例子么

时钟调变又称做展频(Spread Spectrum) 最早于1995年时开始使用于计算机系统中，而现在几乎所有的个人计算机都设计有时钟展频的功能，用以降低EMI的发生时钟展频，可称的上是目前最能经济有效降低EMI的解决方案。

展频的工作原理是将原本固定不变的时钟频率，以一定的周期规律且小幅度的调变时钟频率，使系统产生的电磁波辐射能量平均散布于一段频率范围内不至于将能量集中在原始的时钟频率中，而超过了法规的标准而且以原始时钟频率百分之零点五到百分之五的范围内，小幅调整运作频率对于使用者而言几乎无法察觉出展频前后有什么不同之处，若以原始时钟频率为中心进行展频系统平均的运作效能完全不会受到展频的影响。

时钟展频降低EMI的程度受到调变方式频率变动比率与调变速率这三个参数所影响展频的调变方式可以有许多种选择像是线性调变正弦波调变与LexmarkTM曲线调变等目前证实最能有效降低EMI的调变方式就属Lexmark TM曲线调变。

展频的计算方式可用时钟的最高频率减去最低频率而得 BW = FMAX– FMIN

而一般会以展频频宽除以原始频率来表示时钟展频的程度  BW% = ( BW / FREF)* 100%