物聯網設備的EMI：設計人員必須駕馭日益擁擠的電磁頻譜
2020-12-23 13:00:11 EETOP據Oracle稱，到2025年，物聯網設備將達到220億個。這些設備也是多種多樣的，應用范圍從消費類可穿戴設備到工廠的無線傳感器。
從設計的角度來看，物聯網設備普遍關注的問題之一是頻譜噪聲。因此，全球的電子系統都受到政府法規的管理，通過嚴格的電磁兼容（EMC）測試來實現互操作性。
EMC的基本目標是確保彼此相鄰放置的設備不會干擾第二個設備的正常運行，在EMC領域通俗地稱之為 "受害者電路"。當第二個設備成為侵略者設備的受害者時，它在一定的敏感度下會受到電磁干擾（EMI）。
在發射設備和易感設備之間存在多種潛在的耦合路徑，設計者必須意識到他們的設備在現場可能受到什么機制的影響
EMC標準如FCC Part 15B、CISPR-32和RSS-GEN名義上分別由美國、歐盟和加拿大政府維護。
現代物聯網設計人員面臨的EMC挑戰
物聯網設備在特定空間內的大規模擴散，加劇了電磁頻譜的擁擠，這可能會給設計人員爭取設備運行良好帶來麻煩。
目前部署的系統，電磁頻譜已經很擁擠了，而物聯網設備的大量使用將進一步增加特定區域的平均頻譜密度。
多種EMC分類
使這一問題進一步復雜化的是，EMC標準被分為多種分類，包括傳導和輻射、有意和無意的輻射器。從名義上講，這種劃分將信息技術和無線電電子學世界分開。
不同的模擬和數字標準
設計人員必須考慮的另一個EMC考慮因素是IoT設備要達到混合信號（模擬和數字）設備的本質。物聯網技術用于從傳感器，數字控制機器中捕獲數據并提供通信互連鏈接（通常通過無線電鏈接）。
設計IoT系統的工程師必須成功通過兩組標準的EMC / EMI測試，從而增加了設計的復雜性和硬件成本。
北美與歐洲的EMC
面臨EMC問題的物聯網設計師面臨的最后一個難題是北美和歐盟（EU）這兩個最大的電子銷售市場之間缺乏標準化。在大多數情況下，這兩個市場都同意對設備輻射到其環境中的限制規則。
但是，北美商業市場實際上沒有規范設備敏感性的標準（設備受到耦合能量的影響程度），從而導致歐盟更加嚴格的要求之間脫節。如果產品同時面向兩個市場，則需要進行額外的測試。
輻射的任何東西，無論是設計還是偶然的，都是有天線造成的，并且天線受互易定律的約束。在射頻頻譜的特定頻段內具有低發射水平的設備也不太可能受到外界耦合能量的影響。
設計人員如何確保電磁兼容性？
有幾種解決EMC問題的策略，AAC的貢獻者Ignacio deMendizábal在其有關EMC測試的系列文章中對此進行了詳細介紹。以下是IoT設計人員和制造商在整個設計過程中回避EMC問題的幾種方法，但這絕不是完整的技術和方法列表。
消除回流平面中的間隙
Wyatt技術服務公司總裁兼首席顧問Kenneth Wyatt表示，許多設計人員通過考慮PCB板的堆疊，確?；亓髌矫鏇]有間隙，以及避免不良的功率傳輸網絡(PDN)來解決電磁兼容問題。
正如Wyatt先生在2017年的一個小型演示視頻中所展示的，信號返回平面上的間隙會在間隙點處增加發射。當設計人員在設計階段的早期考慮EMC遵從性時，便可以實現EMC。
減少時鐘輻射
另一個輻射源來自電子系統中高度重復的波形，即時鐘源。減少時鐘輻射的一個有效方法是通過用二次信號調制時鐘來傳播。
通過使用包括正弦波，三角波和偽隨機調制的第二個波形調制時鐘，可以實現總峰值降低（dBV）。
盡管該技術減少了時鐘產生的峰值發射，但它可能會增加時鐘電路的復雜性。
選擇抗噪設備
另一種方法是在項目開始時簡單地選擇抗噪聲設備。制造商知道系統噪聲是模擬傳感器技術的主要問題。
EMC推進物聯網浪潮的注意事項
物聯網設備的推出不會很快減慢速度，這使得發揮作用的合規設計比以往任何時候都更加重要。無論是在智慧城市，先進的工業4.0中運行，還是自動咖啡機，即使存在外部干擾，物聯網設備也需要準確地處理數據。
