使用Rigol頻譜儀進(jìn)行EMI預(yù)兼容測(cè)試介紹

頻譜分析儀有掃頻式及實(shí)時(shí)兩種類(lèi)型。掃頻式頻譜儀是最常見(jiàn)的頻譜分析儀，通過(guò)本振掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試范圍內(nèi)信號(hào)的頻率、功率等參數(shù)測(cè)試。而實(shí)時(shí)頻譜分析儀則是在某個(gè)固定帶寬內(nèi)通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行 FFT 分析來(lái)得到帶寬范圍內(nèi)信號(hào)的幅度、頻率參數(shù)測(cè)試，速度是掃頻式的上百倍甚至千倍以上。主要考慮測(cè)試的頻率范圍，功率范圍，測(cè)試速度，信號(hào)頻率分辨率要求，信號(hào)大小等因素。因?yàn)楫a(chǎn)生對(duì)頻譜儀的頻率范圍，DANL，RBW，測(cè)試速度等方面的考慮。

?

電磁兼容性（EMC ）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC 包括電磁干擾（EMI）和電磁抗干擾（EMS）兩個(gè)方面。具體分類(lèi)如下：

?

隨著電子產(chǎn)品應(yīng)用的增多，我們周?chē)碾姶怒h(huán)境正變的日益復(fù)雜，對(duì)我們工作與生活的影響也愈發(fā)密切。如高速 PCB 中的高頻信號(hào)線、集成電路的引腳、各類(lèi)接插件等都可能成為輻射干擾源，會(huì)影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。

類(lèi)似軍艦上的雷達(dá)和天線，相互之間就有電磁兼容性的問(wèn)題。

EMC 標(biāo)準(zhǔn)

為了保證電子產(chǎn)品滿足在電磁環(huán)境中可靠性等的要求，各國(guó)都相應(yīng)地根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定了關(guān)于電子類(lèi)產(chǎn)品的 EMC 法規(guī)，要求產(chǎn)品在取得相應(yīng)的法規(guī)認(rèn)證后才能在該國(guó)銷(xiāo)售。我國(guó)主要以效仿歐洲標(biāo)準(zhǔn)而建立的國(guó)標(biāo)，3C 認(rèn)證，包括大家熟知的汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)。

?

?

IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）是世界上成立最早的國(guó)際性電工標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)有關(guān)電氣工程和電子工程領(lǐng)域中的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。其下從事 EMC 標(biāo)準(zhǔn)制定的組織主要有 CISPR（國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)）和 TC77（第 77 技術(shù)委員會(huì)）<其中 TC77 主要負(fù)責(zé) 9kHz 以下低頻頻段的標(biāo)準(zhǔn)制定>。IEC 標(biāo)準(zhǔn)已廣為歐洲、美國(guó)、日本、中國(guó)等地區(qū)和國(guó)家采用。其相關(guān)的認(rèn)證為歐盟的 CE 認(rèn)證，美國(guó)的 FCC 認(rèn)證，中國(guó)的 3C 認(rèn)證等。

EMI 測(cè)試介紹

EMI（ElectromagneticInterference，電磁干擾）是一種可以通過(guò)空間（輻射）或交流線路（傳導(dǎo)）傳遞電磁干擾，影響電氣和電子線路正常運(yùn)行的現(xiàn)象。包含傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。??

1-->傳導(dǎo)干擾：是指通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)（電源線、外部線纜等）把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上?

? ? ? ?的信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。

2-->輻射干擾：是指干擾源通過(guò)空間把其信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)

? ? ? ?絡(luò)。

高頻電磁波主要會(huì)在導(dǎo)電介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，容易透過(guò)空間去干擾到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。

受測(cè)設(shè)備分類(lèi)

A 類(lèi)設(shè)備：非家用和不直接連接到住宅低壓供電網(wǎng)設(shè)施中使用的設(shè)備（工業(yè)和商業(yè)）

B 類(lèi)設(shè)備：家用設(shè)備和直接連接到住宅低壓供電網(wǎng)設(shè)施中使用的設(shè)備。

測(cè)試接收機(jī)檢波器要求

因騷擾源有寬帶與窄帶響應(yīng)不同，一般要求用準(zhǔn)峰值和平均值檢波器接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量（用峰值檢波器測(cè)試結(jié)果較大時(shí)，以標(biāo)準(zhǔn)要求檢波器測(cè)量為準(zhǔn)）。

準(zhǔn)峰值檢波器 RBW 要求

基本上到 1GHz 干擾就很小了。

傳導(dǎo)干擾 CE?

傳導(dǎo)干擾主要以 30MHz 以下頻率為主，對(duì)于電源端子傳導(dǎo)干擾主要測(cè)量被測(cè)設(shè)備沿電源線向電源網(wǎng)絡(luò)發(fā)射的騷擾電壓；同時(shí)也包括通過(guò)信號(hào)線傳導(dǎo)到相連的其他周邊設(shè)備的騷擾信號(hào)。傳導(dǎo)干擾測(cè)試設(shè)備主要包含人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN），通常情況可用 LISN 替代，限幅器和頻譜分析儀（準(zhǔn)峰值檢波器，6dB EMI 濾波器）。

限幅器的作用是擔(dān)心 EUT 的電磁輻射太強(qiáng)而影響到頻譜本身，故在網(wǎng)絡(luò)中加一個(gè)限幅器起保護(hù)作用。比如說(shuō)模擬高壓和雷擊測(cè)試的產(chǎn)品通常會(huì)增加限幅器。

人工電源網(wǎng)絡(luò)（AMN）的作用

1-->隔離和耦合作用：阻止 EUT 產(chǎn)生的射頻電磁騷擾進(jìn)入電網(wǎng)，同時(shí)衰減來(lái)

? ? ? ?自電網(wǎng)的干擾信號(hào)；通過(guò)耦合電容把射頻騷擾信號(hào)接至測(cè)量接收機(jī)；

2-->穩(wěn)定阻抗作用：提供統(tǒng)一的阻抗（50Ω），便于在不同電網(wǎng)下的測(cè)試結(jié)

? ? ? ?果相互比較。

AMN 的分類(lèi)

AMN 有兩種類(lèi)型：用于耦合非對(duì)稱(chēng)電壓的 V 型與用于耦合對(duì)稱(chēng)電壓和不對(duì)稱(chēng)電壓的Δ型。線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）和 V 型人工電源網(wǎng)絡(luò)可替換使用。

對(duì)稱(chēng)電壓：兩導(dǎo)線之間的射頻騷擾電壓，常稱(chēng)為差模電壓。Va –Vb

非對(duì)稱(chēng)電壓 : 兩導(dǎo)線的電氣中點(diǎn)與參考地之間的射頻電壓，也稱(chēng)為共模電壓。(Va + Vb)/2

不對(duì)稱(chēng)電壓：導(dǎo)線或端子與規(guī)定的接地基準(zhǔn)之間的電壓。Va &Vb

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境 B 類(lèi)設(shè)備電源端子騷擾電壓限制

此圖以電源端子產(chǎn)品的國(guó)標(biāo)為示例，儀表已經(jīng)內(nèi)建了 A/B 兩類(lèi)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試只需選擇即可。

頻譜在低頻動(dòng)態(tài)范圍很好，所以傳導(dǎo)測(cè)試主要是以電源類(lèi)產(chǎn)品較多。

RSA3000E 系列顯示平均噪聲電平低至 -161dBm，可以有效保證對(duì)微弱信號(hào)的測(cè)試能力。

?

測(cè)試時(shí)需要安裝原廠的 S1210--EMI 預(yù)一致性測(cè)試上位機(jī)軟件。RSA3000E 系列頻譜內(nèi)置 EMI 預(yù)測(cè)試應(yīng)用軟件，結(jié)合符合 CISPR 標(biāo)準(zhǔn)的濾波器，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行傳導(dǎo)及輻射的預(yù)測(cè)試，從而發(fā)現(xiàn)其傳導(dǎo) / 輻射騷擾源并改善。

? 內(nèi)建 CISPR 帶寬和偵測(cè)器
? 自動(dòng)掃描多個(gè)段
? 限制線和自動(dòng)峰值 / 限制搜索
? 使用不同偵測(cè)器的最多 3 條跡線
? 記錄頻率顯示
? 使用三個(gè)偵測(cè)器在標(biāo)記或感興趣的信號(hào)上進(jìn)行實(shí)時(shí)量測(cè)
? 天線，LISN，電纜和前置放大器的校正

傳導(dǎo)干擾 CE 實(shí)際測(cè)試架構(gòu)如下

輻射干擾 RE 測(cè)試

當(dāng)頻率高于 30MHz 時(shí)，輻射變成主要的傳播方式。其測(cè)試一般分為認(rèn)證測(cè)試及預(yù)測(cè)試。認(rèn)證測(cè)試需要在開(kāi)闊場(chǎng)地或電波暗室中進(jìn)行，民品測(cè)量距離一般分為 3m，投入成本非常昂貴。所以通常主要以在設(shè)計(jì)階段采用預(yù)測(cè)試方式解決潛在問(wèn)題。電磁輻射預(yù)測(cè)試設(shè)備主要包含頻譜分析儀（準(zhǔn)峰值檢波器，6dB EMI 濾波器） ，功率放大器和近場(chǎng)探頭。

功率放大器：主要用來(lái)放大進(jìn)入頻譜分析儀的輻射信號(hào)功率。（通常接在探頭后面）

近場(chǎng)探頭：用來(lái)接收及傳輸電路中的磁場(chǎng)輻射信號(hào)。

近場(chǎng)探頭種類(lèi)有很多，可以根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的需求進(jìn)行選型。

?

NFP-3-P1，磁場(chǎng)近場(chǎng)探頭，可檢測(cè)到 10cm 范圍內(nèi)的磁場(chǎng)，適合于檢測(cè)泄漏的磁場(chǎng)。例如屏蔽措施的驗(yàn)證，機(jī)箱泄漏測(cè)試等。

NFP-3-P2，磁場(chǎng)近場(chǎng)探頭，可檢測(cè)到 3cm 范圍內(nèi)的磁場(chǎng)，適合于檢測(cè)模塊附近的磁場(chǎng)環(huán)境。例如精確定位機(jī)箱泄漏位置，檢測(cè)電路板模塊的磁場(chǎng)方向及強(qiáng)度等。

?

NFP-3-P3，磁場(chǎng)近場(chǎng)探頭，分辨率約 5mm，適合于檢測(cè)表面磁場(chǎng)。例如導(dǎo)線、電纜、金屬表面、接插件、電子組件、元器件連接處等產(chǎn)生的磁場(chǎng)。

NFP-3-P4，磁場(chǎng)近場(chǎng)探頭，分辨率約 2mm，可檢測(cè)垂直方向發(fā)射的磁場(chǎng)，適于檢測(cè)有電流回路產(chǎn)生的磁場(chǎng)。如 PCB 布線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)測(cè)試、IC 引腳區(qū)域磁場(chǎng)檢測(cè)等。

輻射測(cè)試示例：

免責(zé)聲明：

本文參考 Rigol 官方資料，也感謝 Rigol 提供的技術(shù)支持。

本公眾號(hào)純屬個(gè)人帳號(hào)，僅為技術(shù)分享及交流為目的。

部分圖片及資料來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如侵麻煩后臺(tái)留言后立即刪除，謝謝！