某系統現場-實驗室、系統-單機、單機-模塊、多線纜-單線纜輻射干擾整改案例
1. 問題描述
某機在現場系統聯調時，當系統所有設備開機工作時，某重要K設備出現設備誤判和錯判，嚴重影響系統性能。
2. 故障診斷
查看整個系統，系統分別由A、B、C.....等若干臺分設備組成。開啟系統所有分設備，確定故障復現之后，除敏感設備K之外，逐一對A、B ...等等所有分設備斷電，當斷開C設備時，K設備工作正常，故障消失。再次開啟C設備，故障再次復現，因而確定干擾源為C設備，如圖1所示。
圖1 逐一斷開系統分設備確定干擾源
查看C設備，如圖2所示。
圖2 產生故障的C設備
從圖2可以看出，C設備包括#1-#7共7個模塊、1塊背板和8根I/O連接線纜，需要確認產生干擾的模塊和電路。
開啟系統所有分設備，確定故障復現之后，逐個拔除干擾源C設備的#1-#7模塊，當斷開#5模塊時，K設備工作正常，故障消失，再次開啟#5模塊，故障復現，因而確定干擾源為#5模塊，如圖3所示。
圖3 逐一拔掉設備各模塊確定干擾的模塊
查看和分析C設備#5模塊，并與敏感設備K廠家工程師溝通確認，K設備對125MHz信號敏感，#5模塊25MHz晶振可能是干擾源。在EMC實驗室測試C設備輻射發射，如圖4所示。
圖4 C設備輻射發射（整改前）
從圖4可以看出，C設備#5模塊25MHz時鐘產生的5次諧波125MHz輻射場強達到53dBuV/m，超過標準限值16dB。查看#5模塊原理圖25MHz時鐘電路，如圖5所示。
圖5 #5模塊25MHz時鐘原理圖設計
從圖5可以看出，晶振時鐘直接到IC，晶振電源無任何濾波，CLK輸出也無阻尼電阻，因此確定干擾源為#5號模塊25MHz時鐘。
3. 原因分析
C設備已經設計定型，廠家要求不能改動單板，因此只能從結構和線纜整改，確定線纜或結構輻射發射的診斷流程，如圖6所示。
圖6 確定機箱or線纜輻射診斷方法
拔掉C設備除電源線以外的所有信號線纜，排查產生問題的線纜，此時C設備輻射發射如圖7所示。
圖7 拔掉除電源線以外所有信號線纜
從圖7可以看出，125MHz干擾直接消失，因此，判定125MHz時鐘干擾由信號線纜引起。確認信號線為耦合途徑后，開啟設備，逐一插上#2-#8信號線纜，當插接#5和#6線纜時，125MHz干擾頻譜接近圖4頻譜，因此確定導致問題的為#5和#6線纜。
所有信號線纜都為屏蔽線纜，萬用表測量也與機箱連接，拆除航插連接器和線纜絕緣護套，發現線纜屏蔽層與連接器為“豬尾巴”連接，如圖8所示。因此，判定線纜屏蔽層搭接不良是產生問題的原因。
圖8 線纜屏蔽層與金屬機箱“豬尾巴”連接
4. 整改措施
將線纜屏蔽層與金屬連接器360°導電搭接，如圖9所示。
圖9 線纜屏蔽層與金屬連接器360°搭接
5. 實踐效果
將屏蔽線纜360°端接好之后，再次在驗室進行測試，此時125MHz干擾比整改前降低26dB，如圖10所示。
圖10 C設備輻射發射（整改后）
將整改后的C設備拿到現場，和系統連接好之后開啟現場所有分設備，此時K設備工作正常，故障解決。
【島主點評/點睛】
現場、大系統、多設備、多模塊、多線纜...產品具備以上其中任何一個特征，如若出現EMC問題，都已經極具挑戰，更何況同時具備，豈不要人命！譬如飛機、高鐵、工業廠房等等系統自干擾。本案例某飛機的系統自干擾問題，正好具備全部以上特征，經過縝密的診斷和分析，通過把錯綜復雜的問題抽絲剝繭層層展開后成功化解。本案例系統的總結了復雜大系統EMI問題診斷和排查方案，以及解決思路和方法，全文如行云流水般把復雜的問題簡單化娓娓道來，舉重若輕，體現了大智慧。
