1.电磁干扰的抑制
1.1滤波
滤波器被用来改变信号的特性，或者说消除信号。根据工作频段可分为，高通、低通、带通和带阻滤波器。滤波器可由一个到三个元件组成。单个元件可以是单个并联元件或单个串联元件，多个元件组成的滤波器有L型、T型和π型。单个元件组成的滤波器因为所用元件少而被广泛使用。相比之下，多元件组成的滤波器能够提供更多的衰减。基本上是使用电容进行并联滤波，它的值取决于所要滤除的频率范围。串联滤波通常使用电阻、电感或铁氧体磁珠。假如产生的电压降可以接受，则选择电阻。假如产生的直流电压降不能接受，选择电感或铁氧体磁珠，它们使直流压降有很小的变化或基本不变化。
由于供电电源往往不是理想的电压源，有输入阻抗存在，对每一个电路或每一组电路进行去耦来减小噪声是一个很好的做法。通常用RC和LC去耦网络来隔离电路和供电电源，来消除电路之间的耦合，使电源噪声远离电路单元。在RC去耦网络中，电阻上消耗的电压使供电电源产生了一个压降，LC去耦网络不会产生这样一个压降。但是，噪声电压出现在电感上，对其他部分的电路产生辐射，必须采取手段屏蔽电感减小辐射。而在RC去耦网络中，不期望的噪声电压变成了热能，从而消除了噪声源。
在手机电路中，处处都有滤波电路的存在。滤波电路不仅对于电路正常工作起着关键性作用，还对改善EMC性能起着重要作用。常常并联电容进行滤波，偶尔也串电感来滤波。通常，在电源信号上并联电容到地，它通常有两个作用：一、作为该芯片的蓄能电容；二、滤除高频噪声。在射频放大器(PA)的电源VBAT处并联一个100uF的大电容和100nF、22pF、47pF等几个小电容，从PMIC输出，供给各个功能块的电源并联去耦电容。其位置要靠近芯片的管脚，才能达到很好的去耦效果。大电容的谐振频率低，波长很长，去耦半径大；小电容的去耦半径小，靠近芯片才会有很好的去耦效果。
在对手机的射频信号处理的过程中，会不断地用到滤波器件。如下图所示的接收通路。射频信号从天线端接收进来，经过一个带通滤波器(BSF)到达低噪声放大器(LNA)，如下图中的信号频谱所示，粉色所示的带外干扰被明显削弱，接收信号和混频器混频后，再经过一个信道选择滤波器(CSF)，抑制绿色所示的带内干扰，最后过滤出想要的信号，如蓝色所示。
如下图所示的超外差发射通路。IQ信号经过调制后，到达带通滤波然后和本振F2进行混频，再通过带通滤波器，将信号送到射频PA进行放大。
第一个带通滤波器(BPF)的作用是滤除中频(IF)信号的谐波，第二个带通滤波器(BPF)的作用是抑制中心频率以外的噪声和毛刺。同时，还会对射频PA放大后的信号进行滤波，由于射频PA的非线性特性，会产生很多谐波，所以输入射频PA的信号要经过滤波才变得纯净一些，否则放大后信号的输出毛刺和谐波分量很大，不仅影响手机EMC 方面的测试认证，还容易产生EMI问题。
1.2接地
接地是减小噪声的主要方式之一。地通常分为安全地和信号地两种。安全地不携带电流，信号地携带电流。信号地是电流回流到源的一个低阻抗路径。研究它时遵循三个宗旨：一是不能中断地回流路径，二是电流沿着尽可能小的回路流动，三是了解地回路的公共耦合阻抗。许多因素决定了适当的信号地系统，如电路的形式，工作的频率，系统的大小等。没有单一的信号地系统适合所有的应用每一个地系统都有优点和缺点，应用时尽量做到扬长避短。
信号地的方式分三种：单点接地、多点接地以及混合接地。单点接地分串联接地和并联接地。串联接地如下图(a)所示，并联接地如下图(b)所示。
多点接地如下图所示。
在直流到20kHz的频率范围内，单点接地系统被广泛应用。在串联接地系统中，三个支路的电流共同汇聚到了地路径上，使地平面上的电压升高，产生干扰噪声，这是它的缺点，但是它布线简单。在并联接地系统中，电流分别回流到地路径，不会使参考地的电压升高，因此没有干扰噪声产生，但是它布线复杂。在实际情况中，通常是两种方式相结合。
在频率高于100kHz的电路和数字电路中，常应用多点接地。在PCB中，地平面厚度的增加对高频阻抗没有影响，首先地阻抗是由电感决定而不是电阻，其次趋肤效应使得高频电流沿着地平面的表面流动。包含高频和数字逻辑电路的任一PCB中，设计一个好的低感抗地路径是很必要的。一个良好的接地系统常常可以抑制干扰噪声和辐射，同时还不会产生额外的成本。
在手机设计中，接地可从两个方面来考虑。一是电路方面的，在PCB布线时，可通过多打几个地孔将去耦电容的地充分地和主地连接起来，尤其是主电源的滤波电容；电路板中应用的所有芯片的地也要通过地孔和主地很好的连接起来。射频电路通过加屏蔽罩进一步抑制电磁辐射。二是整机方面的，在电路板的边缘或机壳的适当位置预留接地面，可以将辐射杂讯通过导电布、导电泡棉等接地来进行屏蔽，将杂讯导入地上，以去除杂波。
1.3屏蔽
屏蔽是把两个空间区域进行金属分隔，以便控制电磁场从一个区域传播到另一个区域。下图表示的是屏蔽噪声源，阻止噪声干扰其他外部设备。
下图表示的是屏蔽敏感设备，阻止干扰噪声侵害。
从整个系统来看，屏蔽噪声源比屏蔽敏感设备更加有效。然而，在某些情况下，源是被允许发射信号的，比如广播电台，所以，屏蔽敏感设备是必要的。
源场、包围源的介质以及源和观察点之间的距离决定了场的特征。靠近源的地方主要由源的特征决定场的特性，远离源的地方主要依赖于传播介质。因此，源的辐射空间分为两个区域，如下图所示。近场和远场的交界点在λ/2π处。在近场，电场和磁场必须分开考虑，而在远场，可以将两者结合起来看做平面波。
当电磁波通过介质的时候，它的幅度呈指数衰减，这是因为在屏蔽材料中引起的电流产生欧姆损耗而变成热能。当然，不同的材料产生的衰减是不一样的。吸波材料的屏蔽成效是显而易见的。
2.PCB的EMC设计
在大多数产品中，电子器件是被放置在PCB板上的。PCB板设计的好坏直接关系到EMC的性能。本节主要针对手机来对PCB布局布线的注意事项进行简要介绍。
2.1布局
各种功能电路分区域放置。多种无线系统共存时的典型布局如下图所示。各种无线系统具有一定的隔离度，防止互相干扰，产生EMI问题。
2.2布线
一般情况下，用于手机电路的PCB板通常选择六层板、八层板。功能相对少一些，对成本要求比较苛刻的电路板会采用四层板，功能多又比较复杂的采用十层板。
如下图所示的六层板叠层结构，当射频电路放在L1层时，地层是L3，L4将是电源层，L2和L5是信号层。用于手机发射和接收的射频信号以微带线的形式走在L1层，高频电流参考L3为地层，选择最小的环路面积使电流流动，可以减小高频电流向外的辐射强度，有利于改善电路板的电磁兼容性能。
根据手机承载的功能确定PCB的叠层结构，以及每一层的布线后，还要对电路中的关键信号线进行特别保护。每一种无线系统中用于发射和接收的阻抗控制线，时钟线，音频线等都是重点保护对象。为了减小电磁干扰或增加手机的电磁兼容性能，还有一些实际工作中的布线原则：
★有技巧地处理电源线：主电源线要尽量短并且尽可能粗；对于各功能电路单元的供电引线，须经过去耦电容；对于敏感的电路单元，要从电源源端引线再经过去耦电容到达电路单元。
★将高速信号线(如存储器、LCD的数据线和地址线，Camera的数据线等)分组立体保护起来，上下左右尽量包地，由于这些信号线运行频率高，易产生辐射干扰，影响手机的接收灵敏度。
★发射通路和接收通路之间尽量扩大地区域增加隔离度。
★去耦及滤波电容的接地脚上直接打地孔至主地上。
★接插件(如SIM卡，T卡等)的接口线不走表层，若走在表层，易引入干扰源，可能引起功能失灵。
★在每个芯片的接地焊盘上多打地孔，使接地充分不仅有利于减少电磁辐射，还有利于散热。
★在PCB的板边尽量用地孔或地线将信号线，特别是电源线、高速线、高频率的信号线保护起来，由于边缘场的效应，易产生电磁辐射。如下图所示的布线实例。
★布线时不能拐直角，由于在直角处易有电磁辐射产生。通常以45度角或弧度来处理需要拐弯的信号线。
★另外，如果成本允许，可采用层数较多的PCB以增加地线层数量，有利减少EMI辐射。
3.手机的EMC设计流程
手机正在变得越来越复杂，不仅CPU的处理速度在加快，还集成了多个无线系统，电磁兼容环境也越来越复杂。因此，不仅要使手机通过电磁兼容性认证，还要抑制手机整机内的电磁干扰问题。所以，拥有一套完整的EMC 设计流程，不但能提高手机产品的电磁兼容性能，还能减少开发周期和降低成本。EMC设计流程贯穿产品的整个开发周期,包括堆叠时的EMC设计，原理图的EMC 设计，PCB的EMC设计以及整机的EMC设计等。
3.1堆叠时的EMC设计
3.1.1各种部件的布局
手机的相关部件有耳机，IO口(一般为USB)，电池连接器，SIM卡座，SD卡槽(或T卡槽)，Camera，喇叭，马达，麦克风，受话器，按键，电池，LCD等。
具体原则有：麦克风放在手机的下方，如果手机天线也在手机下方，需要远离手机天线的馈电端；受话器放在手机的上方，如果手机天线也在手机上方，要做好相应的保护；耳机远离天线；为方便电源线走线，IO口最好靠近电池连接器；电池连接器最好靠近射频PA，这样电源到射频PA的电源线可以很短，可以减少传导干扰，因为射频PA工作时可能会产生谐波，并通过电源线进行辐射；SIM卡座或SD卡槽(或T卡槽)尽量远离天线，防止天线辐射的大功率信号对其产生干扰；Camera尽量远离天线，因为Camera靠近天线会使天线的可利用空间减小影响天线性能，Camera工作时，数据线产生的杂波还可能影响耦合时的接收灵敏度；喇叭尽量远离天线，由于喇叭里有一个磁性元件，手机天线辐射的电磁波和磁性元件发生感应，互相影响，不仅天线的性能可能降低，喇叭的音质效果也可能变差；马达也尽量远离天线，因马达是一小块金属，会影响天线的场结构；如果天线在手机的下方时，按键的布置需要和天线有一定的距离，防止天线发射的大功率信号干扰按键的信号，使按键失灵；通常为了使手机的使用和待机时间更长，会选择容量尽可能大的电池，相应的电池尺寸也会尽可能的大，但是，也要和天线保持一定的距离，因为电池本身是一个电源，会影响天线的场结构；对于常规的直板机来说，LCD一般放置在主板的正面，最好能在LCD铁框对应的主板的正面留有露铜区域，用来和 LCD的铁框接地，一方面是为了预防静电的需要，另一方面可以提高LCD的抗干扰能力和减小LCD数据线地址线的干扰能力。
当然，有时为了ID(industrial design)效果，不能满足上述的设计原则，就要在原理图设计和PCB走线时，对相应的电路或部件加以重视，做好屏蔽保护和隔离。
3.1.2天线位置的选定
对于常规的直板机，手机天线要么放在上面，要么放在下面。对于现在的双模手机，比如GSM/WCDMA，GSM/TD-SCDMA，GSM/CDMA2000等，要求天线空间尽可能增大，来满足多频段的要求。同时，当集成多个无线系统时，比如BT、Wifi、GPS等，要考虑多个无线系统的隔离度，防止互相干扰。
3.1.3内部主要芯片的布局
对于常规的直板机来说，当选定了手机天线的位置后，那么射频子系统的位置基本就可以确定，比如手机天线放置在手机的下方，按键放置在主板上时，手机的射频子系统可以放置在主板的反面。如果按键用另外的辅板来构成，射频子系统还可以放置在主板的正面。当射频子系统确定后，电池连接器尽量靠近射频PA，使到射频PA的电源线尽可能短；CPU尽量靠近射频收发器(Transceiver)，使26M、AFC、APC、IQ这些关键信号信走线尽可能短。在射频子系统里，发射和接收尽量隔离，发射路径和接收路径摆件紧凑，使其尽量在表层走线，去耦电容及滤波电容靠近相应的管脚，两个电感不能平行放置，防止形成互感。
当手机中集成了多个无线系统时，每个无线系统以模块化进行布局。在每个无线系统的模块中，遵循发射和接收尽量隔离，发射和接收信号线尽量走表层去耦电容和滤波电容靠近相应管脚等一些布局原则。
3.2原理图的EMC设计
我们不仅要在堆叠的时候充分考虑电磁兼容的设计原则，在原理图设计时也是如此。原理图的EMC设计包括元器件选型，去耦滤波电路的设计，接口电路的设计等。手机的功能日益复杂，各种应用电路不断增多，各种无线系统的应用也随之增多，相应的，在原理图设计时EMC注意事项也不断扩大，但基本原则和方法是不变的，下面说明一下典型电路的器件选择原则。
3.2.1基带部分
对于手机来说，通话是基本需求，因此，麦克风和受话器部分的电路是必须的，通常在各个音频通路上并33pF的电容，来滤除900MHz的射频干扰，为了使通话音质更好，可在音频线的通路上串联磁珠进行滤波。同样，在耳机和Speaker的音频通路上也进行这样的EMC处理措施。
如今，高分辨率的LCD和高像素的Camera已是智能手机的必备。为了取得更好的EMC性能，可在LCD的数据线、地址线和Camera的数据线上串联EMI Filter，或并联电容，经测试表明，串联EMI Filter的滤波效果更好。
在手机上，电源管理部分的电路也是关键，它的性能直接决定着整个手机的性能与指标。通常有一个电源管理芯片来满足各个功能芯片的供电，在电源管理芯片的输出端并联去耦电容进行滤波。除了电源管理芯片外，我们可能还需要额外的电源转换电路，LDO和DC-DC。LDO具有低功耗、低噪声、高的纹波抑制比，精度高、成本低等优点。DC-DC转换器的优点是效率高，输出电流大，静态电流小；缺点是开关噪声大，成本高。如果输入输出电压比较接近时，将手机中电池电压转换为3V或2.8V时，可选用LDO。若对效率要求较高时，可选用DC-DC。经测试发现，DC-DC更易产生EMI问题，因为DC-DC是用开关方式实现电压转换的。当然，对DC-DC 转换电路在布局布线时也应引起重视。下图是TI的TPS62200的参考原题图，以此来说明一下DC-DC布局布线时的注意要点。
输入电容C1、电感Ll和输出电容C2尽可能的靠近芯片的管脚，电阻反馈网络尽量远离电感L1，并且用地平面和地线对电阻反馈网络进行屏蔽，上图中的加粗线部分，在PCB布线时尽可能短且粗，这样做可以进一步减小噪声和电磁干扰问题。
在智能手机中，手机的主程序存在NAND存储器中，由于NAND的运行速度很慢，程序运行不起来，所以，当手机开机时，手机的主程序从NAND调到DDR SDRAM中，DDR SDRAM的运行速度很快，可满足当前智能手机的高速且庞大的数据处理速度。
3.2.2射频部分
射频子系统是手机的关键部分。以3G双模智能手机为例进行介绍，制式选择为GSM/WCDMA。在接收通路上，对于GSM，从天线端接收来的信号经过Switch，到达SAW Filter，通过SAW Filter抑制带外信号，然后送到收发器内部的低噪声放大器；对于WCDMA，从天线端接收来的信号经过双工器，也送到收发器内部的低噪声放大器，然后各自经过低噪声放大器放大，再混频下变频。因为从天线端接收来的信号很微弱，并且带外干扰信号比较强，所以要选择插入损耗小，纹波小，带外抑制强的SAW Filter。
在发射通路上，GSM和WCDMA都是将收发器输出的发射信号经过射频放大器线性放大，到达Switch，再通过天线发射出去。由于GSM采用的调制方式是最小高斯频移键控GMSK，属于恒包络调制，对射频放大器的线性度要求不是很高；而WCDMA下行采用的是QPSK，上行采用的是BPSK，不是恒包络调制，对射频放大器的线性度要求比较高，所以很看重邻信道功率泄漏比(ACLR)和误差矢量幅度(EVM)这两个指标。由此，根据不同制式的调制方式选择不同的射频功率放大器，并选择带外辐射比较小、效率比较高的PA来提高EMC性能。
由于射频放大器工作时，峰值电流很大，可达2A，因此，电池连接器尽量靠近射频放大器PA放置，并在射频放大器PA的供电管脚VBAT处并联一个100uF的大电容和100nF、22pF、47pF的小电容。另外，在给收发器供电的电源上也加去耦电容进行滤波。还有，在射频电路部分，Switch的控制线上并联电容滤除从基带携带过来的杂波成分。
对于其他无线系统，BT、Wifi、GPS等，目前已发展成单芯片应用在手机上，集成度已很高，所以尽可能选择低电压、低功耗芯片，以减少EMI问题。
3.3 PCB的EMC设计
PCB的EMC设计包括PCB的叠层结构设计，PCB的走线设计以及屏蔽设计等。同样，不同功能的手机具有不同的复杂度，功能越多的手机PCB的设计相对会复杂一些，我们还以GSM/WCDMA的双模智能手机为例。
对于PCB叠层结构设计，结构工程师根据装配需求和强度要求来确定厚度要求，硬件工程师根据走线需求确定叠层数和工艺，再结合成本需求，合理的设计PCB叠层结构。重点在于PCB的走线设计部分，首先合理分配电源和地平面，合理分配信号层的走线方向。
对于基带部分，音频线等关键信号线要上下左右包地保护，并远离射频线、时钟线、高频数据线和电源线。26M和32.768K等晶振电路下面保持完整的地平面，不能有任何的走线，其他的时钟线SIM_CLK，CAM_MCLK，CAM_PCLK等周围包地线。电池的温度检测线周围包地线，并远离VBAT和DC-DC电路。触摸屏电路的信号X+、X-、Y+ 、Y-先经过ESD器件再进入触摸控制芯片，等长平行走线且全包地保护。LCD和Camera的数据线和地址线分组走线并包地。对于智能机来说，DDR SDRAM的运行速度很快，它的数据线和地址线需要分组进行保护，并且加上屏蔽罩，避免产生电磁干扰。
对于射频部分，发射和接收尽量远离，发射和接收信号线分别包地保护，并用地孔护送，微带线的相邻层挖空，26M、AFC、APC、IQ 等关键信号线上下左右包地保护，电源线经过滤波电容后再送到芯片，晶体下方相邻层挖空以减少负载电容的影响，射频放大器(PA)和收发器(Transceiver)的地上尽量多打一些地孔，射频屏蔽罩的焊盘上多打一些地孔。
其公共部分的布线原则有:电源线按星型结构布线，不形成环路，在电池连接器的VBAT和Ground管脚上分别多打孔，使供电充分、接地充分；时钟信号线重点保护；滤波电容的地焊盘上打地孔，芯片的地焊盘上打地孔等其他一些地的处理措施。
对于屏蔽设计，除了在走线时保护好关键信号线外，还要在模块电路上加屏蔽罩。如下图所示。
3.4整机的EMC设计
整机的EMC和堆叠设计是相辅相成的。通常在LCD的正下方，板边或敏感部分留有露铜区域，以便能通过接地措施来改善EMC性能。下图就是在LCD的正下方留有露铜区域，可用导电布将LCD 的铁框和露铜区域连接起来，达到接地改善EMC性能的目的。
