优化信号发生器的电磁发射（Electromagnetic Emission, EME）是确保其满足电磁兼容（EMC）标准、减少对其他设备干扰的关键。以下从硬件设计、软件控制、屏蔽与滤波、布局优化、测试与验证五个维度提出具体优化策略：
一、硬件设计优化
- 选择低噪声元器件
- 低相位噪声振荡器：采用高稳定性晶体振荡器（如恒温晶体振荡器，OCXO）或低相位噪声锁相环（PLL）合成器，减少载波的相位抖动，降低频谱扩展。
- 低噪声放大器（LNA）：在信号链前端使用低噪声放大器，降低热噪声和闪烁噪声对信号质量的影响。
- 高速数字器件的EMC设计：选择具有低电磁辐射特性的数字集成电路（如低电压差分信号，LVDS），并优化其电源去耦网络（如增加去耦电容数量、合理布局电容位置）。
- 优化电源设计
- 线性电源与开关电源的权衡：线性电源噪声低但效率低，适合对噪声敏感的模拟电路；开关电源效率高但需优化布局和滤波以减少开关噪声。
- 多级滤波：在电源输入端采用π型滤波器（电感+电容组合），在关键电路（如振荡器、放大器）的电源引脚附近增加陶瓷电容（0.1μF）和钽电容（10μF）的并联组合，抑制高频和低频噪声。
- 电源隔离：对模拟和数字电路采用独立电源，或通过磁珠、共模扼流圈实现电源隔离，减少数字噪声通过电源耦合到模拟电路。
- 优化时钟电路
- 时钟源选择：优先使用低抖动时钟源（如晶体振荡器），避免使用高噪声时钟发生器。
- 时钟分布优化：采用差分时钟信号（如LVDS）传输，减少电磁辐射；时钟线尽量短，避免平行走线或靠近敏感信号线。
- 时钟缓冲与驱动：在时钟源与负载之间增加缓冲器，降低驱动电流，减少辐射。
二、软件控制优化
- 优化调制参数
- 调制方式选择：根据测试需求选择合适的调制方式（如AM、FM、PM），并优化调制参数（如调制频率、调制深度）。例如，在辐射抗扰度测试中，采用1kHz正弦波调幅（80%调制深度）可更真实地模拟实际干扰信号。
- 调制信号平滑处理：对数字调制信号进行低通滤波，减少高频谐波分量，降低频谱泄漏。
- 优化扫频参数
- 扫频速率控制：扫频速率不超过1.5×10⁹倍频程/秒，若采用步进方式，步进幅度不超过前一频率的1%，确保设备有足够时间响应。
- 驻留时间优化：根据设备响应时间设置合理的驻留时间，避免因驻留时间过短导致测试不充分。
- 数字信号处理（DSP）优化
- 数字滤波：在数字信号处理阶段采用有限冲激响应（FIR）滤波器或无限冲激响应（IIR）滤波器，抑制高频噪声和杂散信号。
- 数模转换（DAC）优化：选择高分辨率DAC（如16位以上），并优化其输出滤波电路（如RC低通滤波器），减少量化噪声和时钟馈通效应。
三、屏蔽与滤波优化
- 屏蔽设计
- 机箱屏蔽：采用导电性能良好的材料（如铝、铜）制作机箱，并确保机箱接缝处紧密接触（如采用导电胶、弹簧片）。
- 屏蔽罩设计：对关键电路（如振荡器、放大器）采用金属屏蔽罩隔离，减少内部电磁辐射泄漏。
- 电缆屏蔽：使用屏蔽电缆传输信号，并确保屏蔽层在两端良好接地，避免形成天线效应。
- 滤波设计
- 输入/输出滤波：在信号输入/输出端口增加滤波器（如LC滤波器、陶瓷滤波器），抑制高频杂散信号。
- 电源滤波：在电源输入端增加共模扼流圈和差模滤波器，减少电源线上的传导干扰。
- π型滤波器优化：通过调整电感和电容的参数（如电感量、电容值），优化滤波器的截止频率和阻带衰减特性。
四、布局与布线优化
- PCB布局优化
- 模拟与数字电路分区：将模拟电路（如振荡器、放大器）和数字电路（如微控制器、DAC）分开布局，减少数字噪声对模拟电路的干扰。
- 关键信号线隔离：将高频信号线（如时钟线、射频信号线）与低频信号线分开布局，并避免平行走线或交叉走线。
- 地平面设计：采用完整的地平面（如多层PCB中的内层地平面），减少地回路阻抗，降低电磁辐射。
- 布线优化
- 信号线长度控制：尽量缩短高频信号线的长度，减少辐射和传输损耗。
- 差分信号布线：对差分信号（如LVDS）采用等长、平行布线，并保持适当的间距，减少共模噪声。
- 电源线与地线宽度优化：增加电源线和地线的宽度，降低电阻和电感，减少电压降和电磁辐射。
五、测试与验证优化
- 预兼容测试
- 频谱分析仪测试：使用频谱分析仪测量信号发生器的输出频谱，识别高频杂散信号和谐波分量，并优化硬件或软件参数以抑制这些干扰。
- 近场探头测试：使用近场探头扫描信号发生器的表面，定位电磁辐射热点，并针对性地优化屏蔽或滤波设计。
- 正式EMC测试
- 传导发射测试：按照标准（如CISPR 11、CISPR 32）在电波暗室中测量信号发生器通过电源线或信号线传导的电磁干扰，确保符合限值要求。
- 辐射发射测试：在开阔场地或电波暗室中测量信号发生器辐射的电磁场强度，确保符合标准（如FCC Part 15、EN 55032）的限值要求。
- 迭代优化
- 问题定位与改进：根据测试结果定位电磁发射超标的原因（如硬件设计缺陷、软件参数不合理），并针对性地进行优化。
- 多次测试验证：对优化后的信号发生器进行多次测试，确保电磁发射性能稳定且符合标准要求。
