在对某款行车记录仪进行测试时，发现其在外接适配器供电的情况下，运行过程中产生了辐射超标现象。具体的超标频点集中在84MHz、144MHz和168MHz。通过分析测试数据，我们需要深入探讨产生这些辐射超标的原因，并为其提出相应的解决对策，确保设备的电磁兼容性符合标准。
图1：辐射测试数据
辐射源头分析
经过对辐射源的分析，我们发现该行车记录仪的产品仅有一块PCB板，其中配备了一个12MHz的晶体振荡器。超标的频点恰好是12MHz的倍频值。进一步分析可能导致EMI辐射超标的组件，锁定在屏幕和摄像头上。其中，LCD的时钟频率为33MHz，摄像头的MCLK为24MHz。通过排查测试，移除摄像头后，超标的频点依旧存在，但当我们对12MHz晶体进行屏蔽后，超标现象有所改善，尤其是144MHz频点的辐射明显降低。由此可初步判断，144MHz超标点与12MHz的晶体振荡器相关。PCB板的布局结构如下：
图2：PCB布局图
辐射产生的原理
通过分析PCB布局可以发现，12MHz的晶体正好位于PCB板的边缘位置。当产品置于辐射发射的测试环境中时，产品的高速器件与实验室中的参考地之间会形成一定的容性耦合，从而产生寄生电容。这种寄生电容会导致共模辐射现象，并且寄生电容越大，共模辐射就越强。
寄生电容本质上是晶体与参考地之间的电场分布。当晶体与参考地之间的电压恒定时，两者之间的电场分布越多，电场强度越大，寄生电容也随之增大。由于晶体位于PCB的边缘，其与参考地之间的电场分布比位于PCB中间时更加广泛，从而导致寄生电容增大，进一步增强了共模辐射。
图3：PCB边缘的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图
图4：PCB中间的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图
从图中可以看出，当晶振位于PCB中间或远离PCB边缘时，由于PCB内部存在完整的工作地（GND）平面，绝大部分电场被限制在晶振与工作地之间。这意味着电场主要集中在PCB内部，向外部参考接地板分布的电场显著减少，从而有效降低了辐射发射的强度。因此，将晶振布置在PCB的中心区域或远离边缘，可以显著改善辐射超标的问题。
处理措施如下：将晶振向PCB内部移动，使其距离PCB边缘至少保持1cm以上。同时，在晶振周围1cm范围内的PCB表层铺设铜箔，并通过过孔将表层的铜箔与PCB的地平面相连。这一优化措施有效地改善了晶振周围的电场分布，从而减少了辐射发射。经过改进后的测试结果显示，频谱图中的辐射发射得到了显著降低，效果明显改善。
思考与启示
高速印制线或器件与参考接地板之间的容性耦合，往往是引发EMI问题的主要原因之一。而当敏感的印制线或器件布置在PCB边缘时，更容易产生抗扰度问题。因此，在设计中应尽量避免将敏感元件布置在PCB的边缘位置。
如果由于设计需求，必须将这些器件或印制线布置在PCB边缘，可以采取如下措施：在印制线旁边布置一条工作地线，并通过增加多个过孔，将工作地线与PCB的工作地平面相连。这种做法可以有效减弱容性耦合对EMI的影响，提高抗扰度，增强设计的电磁兼容性。
