FCC对视盘机的电磁骚扰特性的要求及抑制其干扰的方法

suihanfeng

  一、引言

DVD视盘机作为当今先进的数字音视频产品在在全球有着广泛的市场，特别在DVD片源丰富的美国，市场潜力极大，然而进入美国市场必须取得FCC认证。FCC是英语“Federal Communication Commision ”的缩写，中文名称是“联邦通信委员会”。它成立于1934年，主要对无线电、通讯等进行管理与控制，属政府机构，有执法权。它与政府、企业合作制订FCC标准法规，内容涉及无线电、通信等方面。特别是无线电通信设备和系统的无线电干扰问题，包括无线电干扰限值和测量方法、认证体系和组织管理制度等。FCC对设备的认证可分为以下五种管理型式。1.检定((Verification)2.通知(Notification)3.确认(Certif-ication)4.定型验收(Type Acce-ptanced)5.定型批准(Type Approval)以上五种管理型式，其严格程度按次序递增。其中“检定”要求最低，FCC视盘机的认证只要求“检定”。它仅要求制造商或进口商对其产品(或进口产品)进行合格测试并保存好测试报告，以备FCC对其产品有疑问时进行审核，一般产品的合格测试报告最好由FCC认可的独立实验室提供，否则很难获得承认。

二、FCC对视盘机的归类

视盘机的归类问题即视盘机按哪种类型设备进行EMC测量问题。因为视盘机从实际使用的角看，它需要和电视接收机一起使用，才可实现其可视功能，因而属于电视接收机的相关设备。而从视盘机的工作原理来看，它将光盘内的数据经过处理转换为图像，因而可认为是一种数字信息技术设备。目前在我国视盘机作为电视广播接收机的相关设备，按国标<<声音和电视广播接收机及相关设备的无线电干扰特性的限值和测量方法>>即GB13837－97(等效国际标准CISPR13)进行测量。因此视盘机的辐射骚扰由测量线上的骚扰功率所替代。但最近国标即将按新的CISPR13－99修改，视盘机将要求测量辐射骚扰场强而不必测量骚扰功率。美国FCC把视盘机作为数字信息技术设备，它的电磁骚扰的要求和个人计算机基本上是一样的，需要测量辐射骚扰场强，并且由于视盘机用于民用住宅环境，所以需要满足CLASS B级标准。FCC Part15部分对数字信息技术设备的电磁骚扰特性给出了具体的要求。主要有两大项目1.电源线传导发射骚扰2.辐射发射骚扰场强。其具体限值如下表所示。



A级电源线传导发射限值

频率范围(MHz)
限值(mV)
限值(dBmV)

0.45~1.705
1000
60

1.705~30
3000
69.5






B级电源线传导发射限值

频率范围(MHz)
限值(mV)
限值(dBmV)

0.45~30
250
47.9






A级辐射发射限值(10m)

频率范围(MHz)
限值(mV/m)
限值(dBmV/m)

30~88
90
39.0

88~216
150
43.5

216~960
210
46.4

960以上
300
49.5






B级辐射发射限值(3m)

频率范围(MHz)
限值(mV/m)
限值(dBmV/m)

30~88
100
40

88~216
150
43.5

216~960
200
46

960以上
500
54




上述四表给出的限值均为准峰值。CLASS A给出辐射发射的限值测量距离是10m，CLASS B给出的发射限值测量距离为3m。由于视盘机内部的最高工作频率在1.705MHz~108MHz范围内，所以根据FCC的规定视盘机辐射发射测量最高频率只到1000MHz,并且视盘机应符合CLASS B级标准。



三、FCC对视盘机的电磁骚扰特性的测量要求

FCC把视盘机作为一种数字信息技术设备，所以其电磁兼容特性的测量方法和个人计算机测量方法基本是相同的。可以参照国标GB9254－98<<信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法>>(等效于CISPR22：1997)中电源端子骚扰电压及辐射场强的测量方法，本文不想给予详细的描述，但以下三点测量时要特别注意。

1.测量场地的要求

测量场地对测试的结果产生的影响是很大的。FCC对测量场地作了明确规定。传导发射干扰测量一般要求在屏蔽室内测量。辐射发射测量以在开阔场(OATS)测量结果为准，但也可用其它替代场地(如电波暗室)，但对其有技术要求，其归一化场地衰减(NSA)应在±4dB范围内，替代场地的验证方法详见GB9254－98。由于视盘机所产生的干扰频率点很多，如在开阔场测试一旦背景噪声不能达到低于标准限值6dB的要求，则干扰点容易淹没在噪声里，从而漏点。所以国外有的实验室把视盘机先在电波暗室内进行预测试，找到比较大的频点，然后再在开阔场进行终测。

2.视盘机的端口状态

根据FCC的要求每个不同功能的端口必须接上至少一个相应的外部设备或模拟负载，对功能相同的多个端口，其余端口只要接上与外部设备相连接的电缆，不要再端接负载，另外如端接的电缆对试验产生的影响不超过2dB，则可不接。视盘机有音视频、S端子、数码输出、话筒输入等不同功能的端口。因此这些端口在测试时必须连上相应的外部设备(或假负载)。视盘机一般和一台符合电磁兼容要求的彩色电视机相连，如带话筒输入的视盘机则要接上话筒测量。

3.视盘机与外围设备的连接电缆的要求

视盘机与外围设备的连接电缆采用厂家所提供(或指定的具有某种技术要求)的连接电缆，如没有说明则采用一般典型应用时的连接线。FCC要求在测试报告中提供这些电缆的型号、长度、屏蔽等情况。另外在测试时这些连接电缆不能压在视盘机的机壳下，应悬挂在测试时用的木桌的后面，但至少离参考面40cm，过长部分应在中间前后折叠成30~40cm的一束。在试验时FCC要求寻找干扰发射最大情况，所以连接电缆要放置成产生最大干扰发射状况并记录下来(可通过照片形式),以便今后重复测试。

四、实现FCC电磁骚扰要求的技术对策

为抑制视盘机所产生的电磁骚扰，从而使其符合FCC的要求，首先必须分析一下视盘机电磁骚扰的主要来源在哪里。

1.电源板.DVD视盘机的电源部分几乎都采用开关电源，其振荡频率在几十千赫，它所产生的高次谐波特别在150kHz至5MHz谐波较大，所以视盘机的开关电源所产生的高次谐波是电源线传导骚扰的主要来源。

2.解码板.解码板可以说是视盘机的核心，它负责音视频解码，面板按键功能操作，应此板上有很多大规模集成电路，如解码芯片、微电脑处理器、EPROM等，这些数字电路需要晶体振荡器来提供时基、同步信号等。较常用的晶振频率为27MHz，33.8MHz，8MHz，它们所产生的高次谐波是很大的，这主要原因一方面，振荡器所产生的不可能是纯正弦波而不含任何谐波成分，另一方面数字电路所处理的是0或1的开关电平，其波形是方波，从高等数学中傅立叶变换可知道其谐波成分是很丰富的，加上谐波频率越高，越容易通过辐射向外产生干扰。因此解码板是辐射骚扰的主要来源。

通过上述分析，对视盘机干扰的来源有了较清楚的认识，抑制其骚扰也就从这些方面入手。首先谈一下如何解决视盘机的电源线传导骚扰问题。第一，在视盘机的开关电源里必须加电源滤波器，这种滤波器型式是大家比较熟悉的，一般由两个共模电感和Cx和Cy电容所组成，要注意的是Cy电容的数值不能选的太大，一般在几nF左右，否则对安全性能有影响。它的主要作用是抑制5MHz开关电源所产生的高次谐波，但对5MHz以上特别是由解码板所产生的在27MHz左右的骚扰基本上是没有作用的。因此一般在电源中还必须加一个对高频起作用的抑制器。这个抑制器可采用铁氧体磁环的形式加到电源线上，主要用于抑制高频共模电流，它有两个方面的好处，一方面可抑制电源线内的高频共模传导骚扰，另外能减小通过视盘机电源线辐射出去的骚扰能量。其次关于辐射骚扰的抑制问题。辐射骚扰是令每个设计工程师头痛的问题，这是因为产生辐射骚扰的途径很多，如视盘机电源线、解码板、连接线、机壳开口、缝隙等等。上面提到对视盘机来说解码板是辐射骚扰的主要来源，因此最好在设计解码板时就考虑其电磁兼容性问题。设计时需要注意以下几点：

1.在板上设计时电源线尽可能靠近地线，以减小差模辐射的环面积。

2.时钟线、信号线也尽可能靠近地线并且走线不要过长，以减小回路的环面积。

3.在电路板上逻缉速度高的电路应紧靠边缘连接器范围内，中速逻缉电路则布置在高速和低速之间。

4.电路板上的印制线的宽度不要突变，拐角应采用园弧形，不要直角或尖角。

5.对CMOS逻缉器件一般要安装一个0.1微法的去耦电容，其位置尽可能地靠近并联在器件的电源和接地管脚。

6.采用多层板，如四层板，由于多层板具有极低的分布源阻抗，更能避免共阻抗耦合，提供屏蔽。一般采用四层板辐射能降低约10~20dB。但多层板的价格较高，约为双面板的四倍。

7.板上和机壳的接地不能用细的导线，接地导线要短而粗，最好用铜柱。



除了在解码板上采取上面所提到的措施外，令一个解决辐射的有效办法就是屏蔽。下面就视盘机的屏蔽谈一下需注意的几个方面。

1.视盘机的机箱的内壁一定要有很好的导电性能，不能喷上绝缘漆或导电性不好的材料，特别是上盖和底座接触的四周边缘不仅要导电性好，而且接触要很紧密。尤为值得注意的是后面板，有些企业为了美观喷上导电性差的材料，这将直接导致后面板和箱体接触不良，使屏蔽效果变差。

2.音视频、S端子等输入/输出口，这些端口在后面板形成的孔洞，其屏蔽也相当重要。一般可采用导电衬垫或其它导电性好的材料来保证其和后盖板接触良好，从而改善其屏蔽效果。

3.目前视盘机的前面板都是非金属材料做的，导电性差。因此如不加以屏蔽将是一个很大的辐射泄漏口。可采用的一个方法是在前面板的后面加金属罩加以屏蔽，这个金属罩和上盖和底座一定要大面积接触且接触一定好，金属罩上的开孔要小。

4.视盘机的通风孔不能开得太大，泄漏将随孔洞面积增加而增加。在开孔面积相同情况下，矩形孔又比圆形孔泄漏大。一般情况下视盘机如功耗比较小，则不必要开通风孔，则可在通风孔后加金属丝网加以屏蔽。

5.另外值得重视的问题是，前面提到FCC测试时，视盘机与外部设备的连接电缆都要接上，这些电缆将降低屏蔽效果，使辐射骚扰变大。因此对这些输出线必须进行处理，可采用的方法是在线路上加共模滤波器和EMI吸收环，但要注意滤波器对视盘机的性能不能产生不利影响。

采用以上所讲的一些措施，视盘机的传导和辐射骚扰都将得到改善，不过要想完全符合FCC的要求并最大限度降低成本，还需设计工程师针对不同机型、不同结构通过摸索、实践找到最佳方法。

suihanfeng

希望对大家有所帮助。

情殇

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