[现象描述]
某浮地产品(不接地的产品)，两批（以下分别称第一批和第二批）产品的辐射发射测试结果不一致，分别见图1和图2。
图1
第一批产品的辐射发射频谱图
图2 第二批产品的辐射发射频谱图
[原因分析]
检查了第一批产品的PCB设计和第二批产品的PCB设计，发现唯一不一样的地方是两批产品的PCB层叠设计不一样，即层间距设置不一样。
第一批的PCB层叠设置见表1，第二批的PCB层叠设置见表2。其中辐射发现超标频点的相关的信号线（时钟线）布置在“lay2-信号层”中。
表1 第一批的PCB层叠设置
表2 第二批的PCB层叠设置
高速工作信号在PCB内部传输时，信号传送的回流会在回流路径上产生压降，如果电缆被这个电压所驱动，就会在电缆上产生共模电流（微安级），这是一种电流驱动模式共模辐射。图3是电流驱动共模辐射原理图。图3(a)中U DM 是差模噪声电压，例如各种数字信号电路、高频振荡源等等，ZL为回路负载，IDM为回路负载上的差模电流，该电流流过AB两点间的回流地Z,回到差模源A点。如果A、B之间存在一定的阻抗Z(如,地平面不完整、AB点之间用连接器互连等引起的寄生电感Lp)，则A、B之间阻抗Z上产生的压降为：
UCM=Z× IDM＝IDM×（jωLp）
图3 电流驱动模式共模辐射原理示意图
这里UCM就是产生共模辐射的驱动源。要产生辐射，除了源以外还必须有天线。这里的天线是由图3 (a)中B点向右看的地线部分和外接电缆。其组成的辐射系统的等效电路如图3(b)所示，这实际上是一不对称振子天线。
对于高速的传输线来说，镜像平面本来是给信号线提供了一个回流路径（物理上该回流路径正好是信号线走向的镜像，因此称该平面为镜像平面）。当完整的镜像平面给信号高速信号线提供镜像回流时，因为每个路径对（源电流和它的镜像路径）非常靠近，信号线和RF电流回流路径中的电流大小相等方向相反时，差模RF电流被抵消，就像共模电感、或互感一样。如果电流或磁通抵消没有达到100%，剩下的大部分电流会变成共模电压。并加到信号路径的电缆上， 正是这个共模电流形成了励磁源，并导致了产品EMI辐射。为最小化这个共模电流，必须最大化信号线和镜象平面间的互感以“获取磁通”，由此抵消不想要的RF能量。
在实际PCB设计中，由于信号线与信号回流线（地平面上）之间存在一定的距离，也就是说，以上所述的这种“电流抵消”或“磁通抵消”不可能是100％的。结果，回流电流流过镜象平面，就会出现“漏感”L,其等效电路如4所示。当信号回流经过这个电感L时，就会产生压降E: E=|L（dI/dt）|。
图4 PCB中高速信号回流原理等效电路图
值得注意的是，以上所述的这种“电流抵消”或“磁通抵消”程度与信号线、PCB中的回流地平面物理结构有关系，当信号线与回流镜像地平面越来越靠近时，这种抵消将越来越明显，即图4 中的漏感L越来越小，导致的结果是信号回流经过地平面产品的压降越来越小。这也就是本案例中两块PCB板的出现不一样辐射发射结果的主要原因。第二批产品的辐射发射水平较低是因为时钟线更靠近地平面，它的地平面上的共模骚扰电压更低。
【处理措施】
按以上分析的那样，在PCB层叠设计时，尽量使高速信号线靠近完整的地平面。
