一、問題現象描述
某應用于汽車電子的中控顯示屏模組，在進行30MHz-2.68GHz頻段輻射發射測試時，發現156MHz頻點超標，具體表現為尖峰狀干擾，測試數據如下圖所示：
圖1：輻射發射測試數據（原始測試數據）
電子工程師花費大量時間進行分析調試，仍然無法找到問題的解決方案，需要EMC工程師介入分析整改，具體產品形態如下：
圖2：產品形態圖
二、干擾源分析定位
使用頻譜分析儀，按照如下頻譜分析儀使用方法進行干擾源的定位，通過分析定位后鎖定干擾源來自系統EMMC電路部分，使用頻譜分析儀的尖形探針進一步尋找，確定噪聲源頭為EMMC的時鐘信號。
圖3：頻譜分析儀定位干擾源的方法與流程
頻譜分析儀的探頭使用方法，參考下圖所示：
圖4：頻譜分析儀探頭使用方法圖
使用頻譜分析儀對EMMC芯片外圍電路進行干擾源定位，分別量測EMMC芯片供電電源引腳、其它信號引腳，其噪聲頻點都非常微弱，只有EMMC時鐘信號引腳的噪聲非常強，排除噪聲通過其它引腳耦合的可能性，確定噪聲源來自EMMC芯片的時鐘信號引腳，耦合路徑是時鐘信號引腳本身。
圖5：EMMC芯片供電電源引腳頻譜圖
圖6：EMMC芯片時鐘信號頻譜圖
三、問題原因分析
使用示波器對EMMC芯片時鐘信號進行量測，確認是否為時鐘信號過沖、振蕩、波形失真等原因引起的。
圖7：EMMC芯片時鐘信號引腳波形
EMMC芯片時鐘信號實測波形，沒有明顯的振蕩、過沖、失真等，且時鐘信號的邊沿相對較緩，從波形上分析，沒有明顯的設計問題。調出PCB Layout設計，分析是否為PCB Layout設計問題。
圖8：EMMC芯片PCB Layout設計（Bottom層元件面）
圖9：EMMC芯片PCB Layout設計（Bottom層的參考層）
由PCB Layout可知EMMC芯片時鐘信號布線不存在換層設計的情況，且相鄰參考層為完整的地平面層，參考不存在跨分割、參考不完整的情況，根據信號參考設計的規則來看，PCB Layout設計不存在明顯的缺陷。
根據PCB Layout設計，懷疑噪聲是通過表層的PCB布線直接向外部輻射發射，造成輻射發射測試超標，嘗試將表層時鐘信號增加屏蔽，使用銅箔對表層EMMC時鐘信號布線進行屏蔽，重新進行輻射發射測試，結果更加惡化。
圖10：EMMC芯片表層時鐘信號使用銅箔屏蔽
圖11：EMMC芯片表層時鐘信號使用銅箔屏蔽前后數據對比
EMMC芯片時鐘信號布線層增加銅箔屏蔽對輻射發射測試結果沒有改善，反而惡化了輻射發射測試數據，具體原因則需要分析信號是如何回流的。
根據信號回流路徑設計理論可知，信號的回流存在幾種情況：一是信號布線不換層、回流路徑也不換層，這是最優的方案；二是信號布線換層，回流路徑不換層，是次選方案；三是信號布線換層，回流路徑也換層，信號換層過孔兩側增加信號回流路徑的伴隨過孔。目前選擇的就是最優的PCB布線方案。
四、問題產生的根因分析
圖12：EMMC芯片時鐘信號回流路徑分析
多層板設計，原則上信號的回流路徑會選擇相鄰層完整的參考平面進行回流，而實際上多層板時鐘信號兩側存在包地線時，由于邊緣場效應，信號部分返回電流會沿著兩側的包地線返回（回流電流的分量大小取決于信號與鄰層和伴隨地線的距離），高頻返回噪聲電流在相鄰層參考地平面與兩側伴隨地線返回時，由于包地線與參考地平面之間布線寄生電感的差異，則會使兩側包地線與鄰層參考地平面之間產生的電位差，電位差的大小取決于兩側伴隨地線與參考地平面的寄生電感大小的差異。
圖13：邊沿場的概念
邊沿場的定義：
當信號沿傳輸線傳播時，信號路徑與返回路徑之間將產生電力線，圍繞在信號路徑和返回路徑導體周圍也有磁力線。這些場并未封閉在信號路徑與返回路徑之間的空間內，而會延伸到周圍的空間，這些延伸出去在場稱為邊緣場。
五、問題解決方案
根據問題根因分析可知，要解決EMMC時鐘信號兩側包地線與鄰層參考地平面因高頻噪聲電流流過時產生的電位差，可以通過兩種方式解決：
解決方案（一）：
圖14：時鐘信號兩側包地線增加密集過孔
EMMC芯片表層時鐘信號兩側伴隨線通過密集過孔連接到鄰層參考地平面，使高頻電流流過鄰層參考地平面與流過兩側伴隨地線時，兩者產生的電位差可以達到忽略的程度。
解決方案（二）：
圖15：時鐘信號兩側不包地
刪除表層時鐘信號兩側伴隨線，并使時鐘信號與旁邊其它信號之間至少保持3W設計原則，降低與旁邊的串擾；使表面時鐘信號參考相鄰層完整的參考地平面。
六、案例總結與思考
對于多層板，其信號參考設計建議選擇鄰層做參考平面，為信號回流提供路徑，信號兩側不再增加包地線，信號布線與兩側其它信號布線保持3W原則；如果信號兩側一定要增加包地線則需要通過密集的過孔與相鄰層參考平面相連，使兩側的包地線與參考地平面之間保持最小電位差。
兩層板或者單面板，信號布線選擇兩側包地線作為回流路徑，也要注意包地線與系統之間的電位差問題，否則可能引發嚴重的EMC問題。
圖14：信號參考設計的原則