关于EMC噪声的本质和信号的频谱！

1.频谱的含义

从图1-1可以看到，数字波形是由多种频率叠加而形成的，示波器和频谱仪分别从两个视角获得一个数字波形的不同信息，示波器获得bit信息，频谱仪获得频谱信息或者能量信息。

图1-2：示波器角度的数字波形

在图1-2表示开关信号的脉冲波形中，包括tw（脉冲宽度）和ts（上升/下降时间）。

图1-3：连续化的频谱图

2.影响频谱的因素

对于信号波形的变化，频谱将以怎样的趋势变化，使用实际的频谱分析仪数据来分析频率等其他参数变化时的频谱变化。这里将通过实际的DC-DC的开关相关的频谱来分析并解决EMC问题时所需要的理论知识。图1-4中的图形是初始条件下的数据：

振幅=10V，频率=400kHz，Duty=50%，tr/tf=10ns。

中间的图表示n次谐波和振幅（V）的关系，1倍的频率＝基波，400kHz的分量最大，以奇数倍的频率形成频谱。仅产生奇次谐波是Duty为50%（＝1：1）的频谱特征，各分量的大小为基波分量的1/次数，例如3次谐波分量为1/3，n次谐波分量为1/n。

最下面的图是振幅为dBµV的对数曲线图，dBμV是基于以1µV电压为基准的电压比的dB 值（1µV＝0dBµV）。

图1-5是将频率提高到2MHz时的频谱，从频率--振幅（dBµV）关系图可以明确看出，当基波频率增高时，整个频谱会向右（频率高的一侧）偏移。

图1-6：tr和tf的速度都减慢为100ns

图1-6是tr和tf的速度都减慢为100ns时的频谱，由于进入-40dB/dec衰减时的频率降低，因此高次谐波的频谱振幅衰减。

图1-8是仅将tr（上升时间）减慢时的频谱，tr相关的高次谐波分量因tr变慢而衰减。即仅上升速度减慢 ⇒ 上升分量相关的高次谐波衰减。总而言之，当基波频率较低且上升/下降较慢时，谐波频谱会衰减，从EMC的角度来看，也就是频谱的振幅较低时更有利。

3.EMC概念定义

图1-9：EMC分支

4.辐射机理

图1-10：交直流对比

处在直流状态的电信号，f=1/T，T足够长，可以理解其基频信号频率为0，那么它的各种奇次偶次谐波也是0，即没有高频信号，只会产生磁通。而处在交流状态的电信号，会产生不断变化的磁场，不断变化的磁场又会产生不断变化的电场，循环这一过程，引入位移电流的概念，就是辐射的核心机理。

图1-11：数字波形高频含量辐射

从板级的角度考虑，频率越高的噪声，波长越短，所需的辐射天线越小，就越容易辐射到空气中，这也是高速信号需要屏蔽的根据之一。

图1-12：位移电流概念

图1-13：探测辐射的过程

对于辐射值的标准，各个领域，各个国家依据的标准都不一样，世界通用标准是CISPR，而日本：VCCI Class、美国：FCC、欧洲：EN，还有就是把CISPR作为基准来自定义设定规定值，各个标准依据电子产品的不同细分为各种子标准。