CN112230069A - 集成电路电磁干扰诊断系统及方法 - Google Patents

集成电路电磁干扰诊断系统及方法 Download PDF

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CN112230069A CN202010777371.6A CN202010777371A CN112230069A CN 112230069 A CN112230069 A CN 112230069A CN 202010777371 A CN202010777371 A CN 202010777371A CN 112230069 A CN112230069 A CN 112230069A
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Abstract

本申请提供了集成电路的电磁干扰诊断系统及方法，由射频信号测量设备产生一定频率范围内的射频信号，该射频信号经过阻抗变换器和测试夹具传输至被测集成电路的测试端口，经由干扰源端口和阻抗变换器传输至射频信号测量设备。射频信号测量设备能够测得被测集成电路返回的射频信号的频域特性参数。上位机通过分析这两个射频信号的频域特性参数获得被测集成电路的电磁干扰分析结果。利用该系统即可获得集成电路中的电磁干扰分布情况，不需要专业的场地和设备，而且，诊断系统中的各设备的成本低，且连接简单，因此，整个系统的成本低、操作简单，节省了大量人力、财力，同时，节省了测试时间成本。

Description

集成电路电磁干扰诊断系统及方法
技术领域
本申请属于电磁干扰技术领域，尤其涉及一种集成电路电磁干扰诊断系统及方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展，集成电路的集成度和运行速率朝越高越快的方向发展，伴随而来的是越来越复杂的电磁环境，导致集成电路的电磁兼容问题愈发凸显。为了防止复杂电磁环境中电子产品因电磁兼容问题导致电子产品控制精度低甚至影响安全性等，电磁干扰(EMI)性能就成为了集成电路的一项重要考察指标。
但是，目前针对集成电路的EMI性能的评价及诊断方法，通常需要利用专业的场地和设备进行测试，但是大部分企业不具备上述条件，需要使用第三方测试机构的场地和设备完成测试，耗费大量人力和财力，且测试耗时也较长。因此，亟需一种简单且有效的电磁干扰诊断系统。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种集成电路电磁干扰诊断系统及方法，以降低电磁干扰诊断消耗的人力、财力及时间成本，具体的技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种集成电路的电磁干扰诊断系统，其特征在于，包括：上位机、射频信号测量设备、阻抗变换器和测试夹具；
所述射频信号测量设备的输出端经由所述阻抗变换器连接至所述测试夹具的输入端，所述射频信号测量设备的输入端经由所述阻抗变换器连接至所述测试夹具的输出端，所述射频信号测量设备用于产生预设频率范围的射频信号经由所述输出端输出，接收并测量被测集成电路返回的射频信号的频域特性参数；
所述测试夹具的输入端还连接所述被测集成电路的任一测试端口，所述测试夹具的输出端还连接所述被测集成电路的任一干扰源端口；
所述阻抗变换器，用于对传输线与所述被测集成电路的端口进行阻抗匹配，所述传输线设置在所述射频信号测量设备与所述阻抗变换器之间；
所述上位机，用于控制所述射频信号测量设备的运行状态，并分析所述射频信号测量设备测得的射频信号的频域特性参数，获得所述被测集成电路的每个干扰源端口与各个测试端口之间的电磁干扰分析结果。
可选地，所述射频信号测量设备为矢量网络分析仪；
或者，所述射频信号测量设备包括射频信号源和电磁信号接收机，所述射频信号源的输出端作为所述射频信号测量设备的输出端，所述电磁信号接收机的输入端作为所述射频信号测量设备的输入端。
可选地，所述阻抗变换器包括第一阻抗变换器和第二阻抗变换器；
所述第一阻抗变换器连接在所述射频信号测量设备的输出端与所述测试夹具的输入端之间；
所述第二阻抗变换器连接在所述射频信号测量设备的输入端与所述测试夹具的输出端之间。
可选地，所述上位机用于分析所述射频信号测量设备测得的射频信号的频域特性参数，获得所述被测集成电路的每个干扰源端口与各个测试端口之间的电磁干扰分析结果时，具体用于：
对于任一测试端口和任一干扰源端口，分析所述预设频率范围内每个频点的射频信号从所述目标测试端口至所述目标干扰源端口的频域特性参数，得到该测试端口和该干扰源端口对应的散射参数，所述散射参数内的每一个数据表征一个频点的射频信号从该标测试端口至该干扰源端口之间的传输损耗；
获取所述被测集成电路中每个测试端口分别与所有干扰源端口之间散射参数，得到整个所述被测集成电路对应的散射参数矩阵；
针对所述被测集成电路中的每一测试端口，从所述被测集成电路对应的散射参数矩阵中，获取所述测试端口与所有干扰源端口在任一待测频点对应的散射参数，并根据该散射参数确定出在所述待测频点处对所述测试端口影响最大的目标干扰源端口；其中，所述待测频点通过预先对所述被测集成电路的电磁信号幅频特性参数确定。
可选地，还包括：基于所述预设频率范围的各个频点，调整所述电磁干扰诊断系统的参数以调整系统的传输损耗，并对所述传输损耗进行修正。
第二方面，本申请还提供了一种集成电路的电磁干扰诊断方法，应用于第一方面任一种可能的实现方式所述的集成电路的电磁干扰诊断系统中，所述方法包括：
控制射频信号测量设备生成预设频率范围的射频信号；
获取所述预设频率范围内各个频率点的射频信号从被测集成电路中任一测试端口至任一干扰源端口传输后对应的频域特性参数；
根据所述频率特性参数获得所述被测集成电路中每个测试端口与所有干扰源端口之间的散射参数，并根据该散射参数确定出每个测试端口对应的干扰最大的目标干扰源端口。
可选地，所述根据所述频率特性参数获得所述被测集成电路中每个测试端口与所有干扰源端口之间的散射参数，包括：
对于任一测试端口和任一干扰源端口，分析所述预设频率范围内每个频点的射频信号从所述目标测试端口至所述目标干扰源端口的频域特性参数，得到该测试端口和该干扰源端口对应的散射参数，重复执行该步骤，得到该测试端口分别与所述被测集成电路上的所有干扰源端口对应的散射参数；
所述散射参数内的每一个数据表征一个频点的射频信号从该标测试端口至该干扰源端口之间的传输损耗。
可选地，根据该散射参数确定出每个测试端口对应的干扰最大的目标干扰源端口，包括：
针对所述被测集成电路中的每一测试端口，从所述被测集成电路对应的散射参数矩阵中，获取该测试端口与所有干扰源端口在任一待测频点对应的散射参数；
根据该测试端口与所有干扰源端口在任一待测频点对应的散射参数，确定出传输损耗最大的干扰源端口为该测试端口在该待测频点对应的目标干扰源端口。
可选地，所述获取所述预设频率范围内各个频率点的射频信号从被测集成电路中任一测试端口至任一干扰源端口传输后对应的频域特性参数，包括：
所述测试端口与所述系统中测试夹具的输入端连接，所述干扰源端口与所述测试夹具的输出端连接，所述射频信号测量设备测量从所述干扰源端口输出的射频信号的频域特性参数，获得所述测试端口与所述干扰源端口对应的频域特性参数。
可选地，在对被测集成电路进行电磁干扰诊断之前，所述方法还包括：
利用标准规定的测试方法获得所述被测集成电路的电磁干扰信号的幅-频曲线及标准测试结果；
分析所述标准测试结果获得所述被测集成电路对应的待测频率；
分析所述被测集成电路的电磁干扰信号的幅-频曲线确定所述被测集成电路的干扰源类型；
对所述电磁干扰诊断系统进行校准，以使所述电磁干扰诊断系统自身的传输损耗为零。
本申请提供的集成电路的电磁干扰诊断系统，由射频信号测量设备产生一定频率范围内的射频信号，该射频信号经过阻抗变换器和测试夹具的输出端口传输至被测集成电路的测试端口，经由被测集成电路内的测试端口和干扰源端口之间的传输路径传输至干扰源端口。并经由干扰源端口和阻抗变换器传输至射频信号测量设备。这样，射频信号测量设备能够测得被测集成电路返回的射频信号的频域特性参数。上位机通过分析这两个射频信号的频域特性参数获得被测集成电路中每个干扰源端口与各个测试端口产生的电磁干扰分析结果。利用该系统即可获得集成电路中的电磁干扰分布情况，不需要专业的场地和设备，而且，诊断系统中的各设备的成本低，且连接简单，因此，整个系统的成本低、操作简单，节省了大量人力、财力，同时，节省了测试时间成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种集成电路的电磁干扰诊断系统的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种集成电路的电磁干扰诊断系统的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种电磁干扰诊断过程的流程图；
图4是本申请实施例提供的一种获得整个被测集成电路的散射参数矩阵过程的流程图；
图5是本申请实施例提供的一实例对应的标准测试的EMI信号的幅-频曲线示意图；
图6是本申请实施例提供的一实例对应的
Figure BDA0002618935260000051
的散射参数曲线示意图；
图7是本申请实施例提供的一实例对应的整改后的集成电路对应的EMI信号幅-频曲线示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参见图1，示出了本申请实施例提供的一种集成电路的电磁干扰诊断系统的结构示意图，该系统用于实现对集成电路内部的电磁干扰源头的诊断及定位。
如图1所示，该集成电路的电磁干扰诊断系统包括：上位机1、射频信号测量设备2、阻抗变换器3和测试夹具4。
射频信号测量设备2包括输入端和输出端，其中输入端经由阻抗变换器3连接至测试夹具4的输入端，射频信号测量设备2的输出端经由阻抗变换器3连接至测试夹具4的输出端。
同时，测试夹具4的输入端还连接被测集成电路5任一测试端口，测试夹具4的输出端还连接被测集成电路5的任一干扰源端口。
射频信号测量设备2用于产生射频信号并接收被测集成电路5返回的射频信号，以及，测量接收到的射频信号的频域特性参数，即测试数据。该测试数据即测试端口与干扰源端口之间的散射参数，即散射参数中的每个数值表示两端口之间的传输损耗。
上位机1，用于控制射频信号测量设备2的运行状态，以及，获取射频信号测量设备2测得的测试数据，并对测试数据进行处理后得到被测集成电路网络端口之间电磁干扰耦合关系。
上位机1通过分析被测集成电路5上的每个测试端口与所有干扰源端口之间的散射参数，得到被测集成电路5上各个测试端口的电磁干扰情况。
其中，上位机1是基于计算机平台的软件，安装在计算机上，通过GPIB卡和GPIB线与射频信号测量设备2连接，以实现对射频信号测量设备2的控制。
此外，该上位机1还能够实现可视化，操作人员可以利用上位机1提供的交互界面控制诊断系统并获得相应的测试数据。而且，上位机1还可以实现对分析测试数据得到的分析结果进行可视化输出，从而快速得到集成电路内端口之间的电磁干扰耦合关系。
在本申请的一个实施例中，射频信号测量设备2可以是矢量网络分析仪。
其中，矢量网络分析仪是一种电磁波能量的测试设备，用于测量射频信号的幅值、相位等频域特性参数。
本实施例中，利用矢量网络分析仪获得集成电路的测试端口与干扰源端口间的散射参数，再由上位机分析散射参数，实现对集成电路的电磁干扰源头的诊断及定位。由于矢量网络分析仪既能收发射频信号同时还能测量射频信号的频域特性参数，即采用一台矢量分析仪即可完成多种功能，降低了系统中设备的数量，因此，降低了可能向系统引入传输损耗的因素数量。
在本申请的另一个实施例中，如图2所示，射频信号测量设备2可以采用射频信号源21和电磁信号接收机22实现。
射频信号源21用于产生射频信号并发送至被测集成电路5，电磁信号接收机22用于接收并测量被测集成电路5返回的射频信号的频域特性参数。射频信号源和电磁信号接收机这两种设备是比较常见的射频信号收发设备，成本低，因此，降低了整个诊断系统的成本。
阻抗变换器3用于实现系统中的传输线与被测集成电路的网络端口之间的阻抗匹配。
如果阻抗失配，即不同传输介质的特性阻抗不同时，射频信号在流过异类介质连接面时会产生反射，信号反射将导致信号传输损耗增加、传输效率降低，致使整个诊断系统的测量动态范围降低。
由于矢量网络分析仪的输入/输出端口，以及用于与测试夹具4连接的同轴线的特性阻抗均为50欧姆，而被测集成电路5的端口阻抗通常不是50欧姆，所以，被测集成电路5的端口与矢量网络分析仪之间需要连接阻抗变换器，以实现整个系统的阻抗匹配。
其中，目前的阻抗变换器能够实现的变换比为1:X，X＝1，1.5，2，2.25，4，8；足够覆盖50欧姆系统与绝大部分集成电路端口之间的阻抗变换。使用时，将阻抗变换器的50欧姆端与矢量网络分析仪连接，另一端与测试夹具连接。
测试夹具4用于安装和固定被测集成电路板，同时，通过测试夹具实现矢量网络分析仪的输入/输出端口与被测集成电路的端口之间的连接，保证每次诊断测量的准确性和测量的可重复性。
在一种可能的实现方式中，矢量网络分析仪的输出端通过同轴线经由阻抗变换器3连接至测试夹具4的输入端口，测试夹具4的输入端口引出极短的端接线与被测集成电路5上的测试端口相连。同理，被测集成电路的干扰源端口通过极短的端接线连接至测试夹具4的输出端口，再经由阻抗变换器3以及同轴线最终连接至矢量网络分析仪的输入端口。
其中，同轴线用于连接射频信号收发设备2与阻抗变换器3，为了尽可能保证测量动态范围，需要将信号在同轴线上的损耗控制在一定范围内。因此，单根同轴线的长度不超过1米，从而保证其在DC～1GHz的频率范围内的插入损耗L≤1dB。
本实施例提供的集成电路的电磁干扰诊断系统，由射频信号测量设备产生一定频率范围的射频信号，经过阻抗变换器和测试夹具传输至被测集成电路的测试端口，并经由被测集成电路的干扰源端口输出后，再经过阻抗变换器和测试夹具返回射频信号测量设备。这样，射频信号测量设备能够测得射频信号经被测集成电路传输后的频域特性参数。进而由上位机分析经被测集成电路传输前后的射频信号的频域特性参数获得干扰源端口对测试端口产生的电磁干扰情况。最终，通过分析每个测试端口分别与所有干扰源端口之间的电磁干扰情况，获得整个集成电路的电磁干扰分析结果。利用该系统即可获得集成电路中的电磁干扰分布情况，不需要专业的场地和设备，而且，诊断系统中的各设备的成本低，且连接简单，因此，整个系统的成本低、操作简单，节省了大量人力、财力，同时，节省了测试时间成本。
下面将结合图3详细介绍利用上述的电磁干扰诊断系统分析集成电路板中的电磁干扰的过程包括：
S1，进行标准测试筛选得到后续需要诊断的频率。
在本申请的一个实施例中，可以基于测量标准CISPR25或相关OEM(OriginalEquipment Manufacturer，原始设备生产商)电子零部件的电磁兼容标准要求的集成电路EMI测试方法，利用专用测试软件得到集成电路EMI信号的幅-频曲线。专用测试软件将该曲线与参考限值进行对比并生成报告，得到幅值不满足限值要求的频率点以及干扰裕量列表，如下文所示的表1。
需要说明的是，该步骤只需要执行一次，所得结果为后续的诊断和分析提供基础的数据参考。诊断分析过程中不需要执行步骤1的操作，直至诊断完成，以及最终完成整改后再次进行验证。
S2，确认被测集成电路中的干扰源。
根据步骤1得到的EMI信号的幅-频曲线中信号频率的宽度，可以将信号的干扰类型分为宽带型和窄带型两种。信号干扰是宽带型的还是窄带型，主要相对于EMI接收机的中频带宽定义。通常当干扰信号的带宽(BW)小于EMI接收机的3dB中频带宽(IFBW)时，该干扰属于窄带型干扰；反之，则为宽带型干扰。
在集成电路的设计中，根据工作时是否需要外加电源，可以将元器件分为有源器件和无源器件。结合集成电路的设计要求，有源器件(如晶振频率、MCU、DCDC率以及场效应管等)的工作频率通常已知，此类器件产生的干扰通常为窄带型干扰。而如时钟电路、电机等器件产生的干扰通常为宽带型干扰。因此在初步分析中，可以根据步骤1得到的测试结果中的干扰频率以及干扰频谱形状对不满足限值要求的干扰来源进行初步确认。
S3，对电磁干扰诊断系统进行校准。
按照图1或图2所示的电磁干扰诊断系统的结构示意图搭建系统，系统搭建完成且对被测集成电路进行诊断前，需要对诊断系统进行校准。校准目的是调整系统中由同轴线、阻抗变换器以及夹具所带来的传输损耗，并对传输损耗进行修正，确保测量结果的准确性以及可重复性。
具体的，校准时在不连接被测集成电路板5的前提下，将测试夹具4的输入端口与输出端口直接连接，通过上位机1将射频信号测量设备2的输出功率设置为0dBm，并对系统本身的插入损耗进行校零。
通常1GHz以内的EMI主要通过集成电路板的端口并经由线束对外发射，而超过1GHz的干扰则主要由集成电路本身对外进行辐射。因此该系统的校准以及适用频率范围设定为1GHz以下，例如，100kHz～1GHz。
S4，将被测集成电路与测试夹具连接，依次测量被测集成电路中各个测试端口分别与各干扰源端口之间的散射参数矩阵S。
前已叙及，集成电路通常既包含有源器件又有无源器件，且电磁干扰通常由有源器件产生，而对于EMI耦合路径和耦合效率的诊断和分析则主要是针对集成电路的无源网络。
根据无源线性网络的互易性原理，其散射矩阵为对称矩阵，且具有转置不变性，即S＝ST或者Sij＝Sji。
因此，对于二端口无源网络(Port1和Port2)，由Port1至Port2的散射参数S21与由Port2至Port1的散射参数S12相同。传统的EMI分析思维是由干扰源(即干扰源端口)至敏感体(即测试端口)，但是根据无源网络互易性原理，本方案可以采用由敏感体至干扰源对其进行分析。即，将被测集成电路板的测试端口与测试夹具的输入端口连接，干扰源端口与测试夹具的输出端口连接。
利用上述思维对被测集成电路的电磁干扰进行诊断的过程如下：
首先，需要搭建测试环境，具体的，将被测集成电路板的测试端口与测试夹具的输入端口连接，干扰源端口与测试夹具的输出端口连接。同时，通过线束将被测集成电路5与外围电路6相连，其中，外围电路6可以包括供电电源、输入/输出设备及电子负载等。系统上电，调整被测集成电路及外围电路的参数和工作状态，使其与正式试验时的状态完全一致。
然后，利用上位机1将射频信号测量设备2(如矢量网络分析仪)的参数设置成与校准参数(如，频率范围、采集点数、步进方式及扫描时间等)一致，然后，由射频信号测量设备2按照所设置的参数产生射频信号并传输至被测集成电路5中的测试端口，同时，射频信号测量设备2测量被测集成电路5返回的射频信号的频域特性参数，得到测量数据并上传至上位机1。上位机1接收并保存该测量数据，后续上位机1对被测集成电路5的所有测量数据进行处理、分析，获得集成电路中的电磁干扰情况。
在本申请的一个实施例中，假设集成电路板上有N个待测干扰端口(T-Port1、T-Port 2、…、T-Port N)以及M个干扰源端口(E-Port1、E-Port2、…、T-PortM)，如图4所示，获得整个被测集成电路对应的散射参数矩阵的过程可以包括如下步骤：
S41，利用射频信号测量设备测量T-Port1至E-Port1的散射参数。
具体的，
Figure BDA0002618935260000111
如下：
Figure BDA0002618935260000112
其中，
Figure BDA0002618935260000113
表示T-Port1至E-Port1针对频点f1的传输损耗，
Figure BDA0002618935260000114
表示T-Port1至E-Port1针对频点fk的传输损耗；n为射频信号测量设备上设置的扫描点的总数。
具体的，将T-Port1端口连接至测试夹具的输入端，E-Port1端口连接至测试夹具的输出端。并利用上位机控制射频信号测量设备2按照设置参数输出相应的射频信号，并在设定的频率范围内的每个扫描点(即采集频率点)测量这两个端口之间的频域特性参数，得到这两个端口之间的散射参数SE1T1。
S42，继续测量T-Port1端口与其它干扰源端口E-Porti之间的散射参数，直到得到T-Port1端口被测集成电路上所有干扰源端口之间的散射参数。
当需要测量T-Port1端口与其它干扰源端口E-Porti的散射参数时，只需将当前需要测量的干扰源端口E-Porti连接至测试夹具的输出端口。并控制射频信号测量设备2重复上述过程，测量得到T-Port1至E-Porti之间的散射参数
Figure BDA0002618935260000115
例如，T-Port1至E-Port2的散射参数
Figure BDA0002618935260000116
如下：
Figure BDA0002618935260000117
其中，T-Port1端口与被测集成电路的所有干扰源端口(E-Port1～E-PortM)之间的散射参数分别为
Figure BDA0002618935260000118
S43，重复上述步骤21和步骤22，直到测得被测集成电路5上所有测试端口(T-Port1、T-Port2、…、T-PortN)分别与M个干扰源端口(E-Port 1、E-Port 2、…、T-Port M)之间的散射参数，得到散射参数矩阵S如下：
Figure BDA0002618935260000121
其中，i表示第i个测试端口，j表示第j个干扰源端口。
S5，针对所述被测集成电路中的每一测试端口，上位机从被测集成电路对应的散射参数矩阵中，获取任一待测频点对应的散射参数。
假设某一待测频点为fk，其中，fk为射频信号测量设备上对应的第k个扫描点，则在频率fk处，射频信号在第i个测试端口处与所有干扰源端口(E-Port1、E-Port2、…、E-PortM)之间的散射参数
Figure BDA0002618935260000122
如下：
Figure BDA0002618935260000123
S6，上位机根据散射参数
Figure BDA0002618935260000124
确定出该待测频点处对该测试端口影响最大的目标干扰源端口。
例如，某一集成电路包括5个干扰源端口Ej(j＝2～5)，且测试端口T1到所有干扰源端口Ej的散射参数矩阵
Figure BDA0002618935260000125
的具体数值如下：
Figure BDA0002618935260000126
根据式5可知，
Figure BDA0002618935260000127
中干扰源端口E4到T1之间的传输损耗最大，因此，确定在频率fk处干扰源E4对T1的干扰最大。
在本申请的一个实施例中，上位机具有可视化交互界面，可以通过上位机直接将T-Port i端口在fk频点位置对应的散射参数绘制为曲线图，该曲线图的横轴为干扰源端口的编号(E-Port1、E-Port2、…、E-PortM)，纵轴为各干扰源端口与T-Port i端口之间的传输损耗(单位为dB)。这样，用户也可以直观地看到传输损耗最大的干扰源端口。
进一步，用户可以针对传输损耗最大的两个端口之间的干扰路径进行分析整改。
例如，上述的示例中，需要对E4到T1之间的传输路径进行整改，例如，对E4端口和/或T1端口的外围电路进行整改，以降低E4和T1之间电磁干扰。
假设，在频率fk处，对第i个测试端口T-Port i影响程度最大的是第j个干扰端口E-Portj，两端口间的传输损耗(即散射参数)为
Figure BDA0002618935260000131
单位dB。经分析整改，当两端口之间的传输损耗为
Figure BDA0002618935260000132
且
Figure BDA0002618935260000133
时，针对该两个端口的整改完毕。
此后，可以将整改后的集成电路板，利用S1所述的方法，进行基于标准对集成电路的EMI水平进行二次验证，确认整改效果。至此，整个诊断分析的过程结束。
本实施例提供的集成电路的电磁干扰诊断方法，采用从测试端口输入射频信号，测量干扰源端口输出的射频信号得到两端口的散射参数。通常情况下，集成电路板的测试端口通常较少，因此，采用该测试系统不需要反复更改测试端口的连接。而且，实际应用中，某个测试端口所得到的测试结果是干扰源端口经过多个路径的传导和耦合后综合产生影响的结果，因此，使用该系统能够识别出干扰源端口与测试端口之间的所有干扰路径，并进一步进行优化。
下面结合一个具体的实例对上述的电磁诊断方法进行详细说明：
1、标准测试
假设测得被测集成电路板的电源端口(T1)的EMI信号的幅-频曲线如图5所示，并得到上述表1所示的测试结果。
如表1所示，表中包含测试频点(fk)、检波方式、干扰裕量(用A表示，单位dB)以及结论等信息。根据测试结果列表将A为正值的频率(即，幅值超限的频率)筛选出来，用于后续诊断。
表1
Figure BDA0002618935260000141
2、确认干扰源
基于图5中EMI信号的幅-频曲线，对所有疑似干扰源进行识别，以fk＝1.68MHz为例(此频点处干扰信号的均值超过限值25.169dB)，经分析此干扰是与直流变换器的工作频率相关的窄带型干扰，并识别出相关的5个疑似干扰端口，分别记为E1～E5。
3、搭建并校准系统
将集成电路板安装在测试夹具上，具体的电源端口T1连接测试夹具的输入端，干扰源端口E1连接测试夹具的输出端。
4、利用上位机控制射频信号测量设备对T1到E1端口的散射参数SE1T1进行测量。
同理，依次将E2～E5端口与测试夹具的输出端连接，继续测得T1到Ej(j＝2～5)的传输参数SEjT1。上位机将所有测量数据导出至数据采集区。
5、得到T1到任一Ej(j＝1～5)的传输参数SEjT1，同时也可以得到在fk＝1.68MHz处T1到所有Ej(j＝1～5)的散射参数矩阵
Figure BDA0002618935260000151
如下：
Figure BDA0002618935260000152
上位机分析该散射参数矩阵
Figure BDA0002618935260000153
得到干扰源端口E4到T1端口之间的传输损耗最大。
此外，上位机还可以根据
Figure BDA0002618935260000154
得到如图6所示的散射参数曲线，用户通过图6能够直观地看出干扰源(E4)至电源端口T1之间的传输损耗最小。
6、针对E4端口相关的外围电路进行分析及整改(整改过程中需要综合考虑其它干扰源端口传输参数的变化情况)，直至由电源端口T1至干扰源端E5之间的传输参数改善程度大于25.169dB时，整改结束；
7、通过标准EMI测试重新验证整改后的集成电路板的EMI，并验证整改效果。至此，针对该集成电路的诊断及整改结束。
此外，整改后的集成电路的EMI信号的幅-频曲线如图7所示，对比图5和图7可见，图7所示的EMI信号幅-频曲线中明显降低了窄带型EMI信号。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例记载的技术特征可以相互替代或组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本申请各实施例中的装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成电路的电磁干扰诊断系统，其特征在于，包括：上位机、射频信号测量设备、阻抗变换器和测试夹具；
所述射频信号测量设备的输出端经由所述阻抗变换器连接至所述测试夹具的输入端，所述射频信号测量设备的输入端经由所述阻抗变换器连接至所述测试夹具的输出端，所述射频信号测量设备用于产生预设频率范围的射频信号经由所述输出端输出，接收并测量被测集成电路返回的射频信号的频域特性参数；
所述测试夹具的输入端还连接所述被测集成电路的任一测试端口，所述测试夹具的输出端还连接所述被测集成电路的任一干扰源端口；
所述阻抗变换器，用于对传输线与所述被测集成电路的端口进行阻抗匹配，所述传输线设置在所述射频信号测量设备与所述阻抗变换器之间；
所述上位机，用于控制所述射频信号测量设备的运行状态，并分析所述射频信号测量设备测得的射频信号的频域特性参数，获得所述被测集成电路的每个干扰源端口与各个测试端口之间的电磁干扰分析结果。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频信号测量设备为矢量网络分析仪；
或者，所述射频信号测量设备包括射频信号源和电磁信号接收机，所述射频信号源的输出端作为所述射频信号测量设备的输出端，所述电磁信号接收机的输入端作为所述射频信号测量设备的输入端。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述阻抗变换器包括第一阻抗变换器和第二阻抗变换器；
所述第一阻抗变换器连接在所述射频信号测量设备的输出端与所述测试夹具的输入端之间；
所述第二阻抗变换器连接在所述射频信号测量设备的输入端与所述测试夹具的输出端之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机用于分析所述射频信号测量设备测得的射频信号的频域特性参数，获得所述被测集成电路的每个干扰源端口与各个测试端口之间的电磁干扰分析结果时，具体用于：
对于任一测试端口和任一干扰源端口，分析所述预设频率范围内每个频点的射频信号从所述目标测试端口至所述目标干扰源端口的频域特性参数，得到该测试端口和该干扰源端口对应的散射参数，所述散射参数内的每一个数据表征一个频点的射频信号从该标测试端口至该干扰源端口之间的传输损耗；
获取所述被测集成电路中每个测试端口分别与所有干扰源端口之间散射参数，得到整个所述被测集成电路对应的散射参数矩阵；
针对所述被测集成电路中的每一测试端口，从所述被测集成电路对应的散射参数矩阵中，获取所述测试端口与所有干扰源端口在任一待测频点对应的散射参数，并根据该散射参数确定出在所述待测频点处对所述测试端口影响最大的目标干扰源端口；其中，所述待测频点通过预先对所述被测集成电路的电磁信号幅频特性参数确定。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
基于所述预设频率范围的各个频点，调整所述电磁干扰诊断系统的参数以调整系统的传输损耗，并对所述传输损耗进行修正。
6.一种集成电路的电磁干扰诊断方法，其特征在于，应用于权利要求1-5所述的集成电路的电磁干扰诊断系统中，所述方法包括：
控制射频信号测量设备生成预设频率范围的射频信号；
获取所述预设频率范围内各个频率点的射频信号从被测集成电路中任一测试端口至任一干扰源端口传输后对应的频域特性参数；
根据所述频率特性参数获得所述被测集成电路中每个测试端口与所有干扰源端口之间的散射参数，并根据该散射参数确定出每个测试端口对应的干扰最大的目标干扰源端口。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述频率特性参数获得所述被测集成电路中每个测试端口与所有干扰源端口之间的散射参数，包括：
对于任一测试端口和任一干扰源端口，分析所述预设频率范围内每个频点的射频信号从所述目标测试端口至所述目标干扰源端口的频域特性参数，得到该测试端口和该干扰源端口对应的散射参数，重复执行该步骤，得到该测试端口分别与所述被测集成电路上的所有干扰源端口对应的散射参数；
所述散射参数内的每一个数据表征一个频点的射频信号从该标测试端口至该干扰源端口之间的传输损耗。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，根据该散射参数确定出每个测试端口对应的干扰最大的目标干扰源端口，包括：
针对所述被测集成电路中的每一测试端口，从所述被测集成电路对应的散射参数矩阵中，获取该测试端口与所有干扰源端口在任一待测频点对应的散射参数；
根据该测试端口与所有干扰源端口在任一待测频点对应的散射参数，确定出传输损耗最大的干扰源端口为该测试端口在该待测频点对应的目标干扰源端口。
9.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述获取所述预设频率范围内各个频率点的射频信号从被测集成电路中任一测试端口至任一干扰源端口传输后对应的频域特性参数，包括：
所述测试端口与所述系统中测试夹具的输入端连接，所述干扰源端口与所述测试夹具的输出端连接，所述射频信号测量设备测量从所述干扰源端口输出的射频信号的频域特性参数，获得所述测试端口与所述干扰源端口对应的频域特性参数。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在对被测集成电路进行电磁干扰诊断之前，所述方法还包括：
利用标准规定的测试方法获得所述被测集成电路的电磁干扰信号的幅-频曲线及标准测试结果；
分析所述标准测试结果获得所述被测集成电路对应的待测频率；
分析所述被测集成电路的电磁干扰信号的幅-频曲线确定所述被测集成电路的干扰源类型；
对所述电磁干扰诊断系统进行校准，以使所述电磁干扰诊断系统自身的传输损耗为零。
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