电子产品的频率频率和信号速度的增加使EMI问题更加严重，而扩展频谱的方法对信号进行调变，将信号能量扩展到一个较宽的频率范围内，有效地抑制了系统的EMI。本文详细阐述了该方法，并介绍了降低EMI的一般设计规则和技巧。

随着PC和工作站频率速度的进一步提高，电磁辐射干扰也在增强。辐射干扰主要由基频和低阶谐波产生，而这些频率为主要的无线电FM波段所覆盖，所以会产生信号干扰。为了规范无线通信，相关管理机构严格限制PC以及任何可能使用频率，并导致发射的电子设备所产生的电磁辐射。

诸如频率、数据、地址和控制信号等，几乎任何电子讯号的快速变化都会产生电磁辐射。随着人们对电子设备的性能需求越来越高，频率速度也在不断提高。为了满足越来越严格的建立时间和保持时间需求，信号的跳变变得越来越快。(建立时间是指频率信号上升之前，数据脉冲必须稳定建立的时间，而保持时间是指频率建立之后数据脉冲必须维持稳定的时间。)

频率信号通常不仅仅只连接到一个或者两个组件上，而是分布在整个印刷电路板上。频率在线的内存和其它负载的增加都会导致电磁辐射急剧增强。EMI线性正比于电流、电流回路的面积以及频率的平方，即EMI＝kIAf2，其中I是电流，A是回路面积，f是频率，k是与电路板材料和其它因素有关的一个常数。

EMI辐射分两种类型：差模辐射和共模辐射。差模辐射是由PC附加卡和主板上信号线与地之间形成的电流回路而产生的，该回路实际上就是一个天线，对外可能产生超出FCC限制的EMI；共模辐射则是由局部地噪音注入到PC的I/O线或者电缆上而产生的。这些电缆和PCB线通常都很长，因而也构成了可以产生辐射的天线。

一直以来，电磁屏蔽是降低EMI最普遍的方法，但是在某些情况下该方案并不可行，这促使设计工程师去探索更可行也更有效的方法来减少辐射，扩展频谱的方法就是其中一种很有效的方法。

扩展频谱方法对信号进行调变，将信号能量扩展到一个比较宽的频率范围上。实际上，该方法是对信号的一种受控的调变，这种方法不会明显增加频率信号的抖动。实际中的应用证明扩展频谱技术是有效的，不同的调变度可以将辐射降低7到20dB。

扩展频谱的方法主要用于方波信号。方波信号包含基频分量和基频信号的奇次谐波分量，能量也分布在基频信号和谐波分量中。由于频谱密度以同频率成反比的方式滚降，因此谐波能量随频率的增加呈级数降低。

由于大多数频率信号的占空比不是50%，因此具有更大的谐波分量。另外，频谱同信号的傅立叶变换有关，傅立叶变换显示出信号在频域的频率成分。例如，单一频率的正弦信号在频域中表现为在该频率上的一个垂直尖峰。

最严重的辐射通常包含在频率频率基频到三次或者五次谐波之中。将基频能量分布在一个扩展的频谱上，同样也将谐波能量分布在一个更宽的频率范围上，这是由于n次谐波的带宽是基频频宽的n倍。扩展频谱方法必须受到控制，使之相对于频率频率更慢，确保频率频率的改变对系统来说是透明的。频率周期之间以及峰值之间的抖动都必须满足系统规范要求。

从本质上说，扩展频谱是一种以调变百分比来衡量的调变方法。例如，0.5%的调变就表示一个100MHz的频率信号在99.5MHz到100.5MHz之间进行调变。由于100MHz的基频保持在中心频率上，因此称为中心0.5%(Δ)调变。

扩展频谱方法还必须保证最小频率周期不会出现冲突。为避免超出系统的最高频率，频率信号通常在99.5MHz和100MHz范围之间扫描变化，该方法称为向下扩展频谱。在这种情况下，频率频率的偏离用负的百分比来衡量，此处为－0.5%(Δ)扩展。

扩展频谱主要用于系统频率。对于当前400MHz的PC，由于高频频率需要采用特定的电磁辐射消减措施。在Pericom公司的产品中，频率电路具有扩展频谱的能力，例如桌面计算机应用中的PI6C104，以及可携式应用中的PI6C103和102，可以实现整个系统中EMI发射兼容的更高容限。所有Pericom桌面计算机和可携式PC的频率都具有扩展频谱降低EMI的性能。PI6C104的扩展频谱能力仅提供CPU和PCI的频率调变，固定频率，如REF以及其它频率(24MHz和48MHz)都不进行调变。

由于使用了I2C的控制方式，Pericom的PC频率提供几种类型的调变方式。例如PI6C104可以实现值为0.5%、0.9%、1%、-1%、-0.5%和0.25%的调变，以及不采用调变(关闭扩展频谱)，调变频率设置为60 kHz。在调变频率为30 kHz和60 kHz时，扩展频谱调变引入的频率信号抖动很小。

采用EMI滤波器消除高频噪音

EMI滤波器可以消除电源在线的高频噪音，这种滤波器可以在市场买到。EMI滤波器不仅阻止噪音进入系统，而且也会阻止系统产生的噪音影响系统中的其它部份，具有双向效果。EMI滤波器的构成可以根据节点电阻来确定：高阻抗节点要求使用电容，而低阻抗节点要求使用电感。

EMI滤波器的结构还可以是旁路电容、L电路、π型电路和T型电路，采用旁路电容的唯一组件就是电容器，当连接到滤波器的阻抗很高时采用旁路电容是一种很好的选择。

除了频率电路以外，高速组件也会产生更多的高频噪音，这是因为较短的信号跳变时间会使信号在高频范围上有更多的能量。总之，扩展频谱方法提高了系统EMI性能，可以加速产生信号干扰的产品上市，并且降低封装和屏蔽方面的成本。与此同时，设计工程师应该使用所有可能的方法和设计规则来降低EMI。