EMI預一致性測試的案例分析

一致性測試通常作為產(chǎn)品投產(chǎn)前設(shè)計質(zhì)保的一部分完成。一致性測試內(nèi)容繁多，耗時長，如果在產(chǎn)品開發(fā)的這個階段EMC 測試失敗，那么會要求重新設(shè)計，不僅成本高昂，而且會耽誤產(chǎn)品推出。

執(zhí)行預一致性測試可以幫助您在把產(chǎn)品送到正式測試前發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)范的情況。泰克基于USB接口的RSA306實時頻譜分析儀的問世，預一致性測試變得的簡便和經(jīng)濟，放射輻射測量和傳導輻射測量可以幫助您zui大限度地減少產(chǎn)品通過EMI 認證所需的費用和時間。本文將用兩個實測案例，分析基于RSA306實現(xiàn)放射輻射和傳導輻射的測試方法。

放射輻射測量案例分析

在我們的預一致性測試中，我們使用了一米和幾厘米兩種距離。降低DUT（被測設(shè)備）與測試天線之間的距離會提高DUG信號強度與RF背景噪聲之比。遺憾的是，近場結(jié)果并不會直接轉(zhuǎn)換成EMI一致性測試中使用的遠場測試，因此在得出結(jié)論時必須慎重增加預放是提升相對DUT 信號電平的另一種好方法。

天線的選擇

測量中使用了三臺成本非常低的PC板對數(shù)周期天線和一臺雙錐天線。這些天線安裝在三腳架上，放置簡便。天線因數(shù)(AF) 和電纜損耗可以輸入到RSA306中，校正場強。雙錐天線用于20 - 200 MHz頻率，較長的20 - 200 MHz 波長要求較大的天線，背景噪聲也可能是一個問題，因為它包括許多無線廣播頻率。

分析環(huán)境特性和測試結(jié)果

在把天線校正因數(shù)和電纜損耗輸入RSA306后，打開峰值檢測器電源，設(shè)置極限行。調(diào)節(jié)極限行，適應測試環(huán)境。

在打開DUT電源前，一定要評估和分析測試環(huán)境特性(圖1)。在極限行和環(huán)境噪底之間是否有足夠的信號空間？是否有可以降低的已知信號？是否需要把測試設(shè)置移到更安靜的環(huán)境？

 


圖1： 環(huán)境背景結(jié)果。在VHF 頻段中可以清楚地看到廣播信號。

 


圖2：DUT的測試結(jié)果，超限情況不是由DUT引起的。

 

如果您對背景噪聲滿意，打開DUT電源。兩項測量之差即來自DUT的輻射(圖2)。在測試中，使用已經(jīng)通過EMI一致性測試的泰克WiFi演示電路板，因此沒有檢測到失敗。如果已經(jīng)正確設(shè)置測試，沒有什么東西接近極限行，那么這可能意味著您已經(jīng)可以準備進行一致性測試。

如果在這個階段發(fā)現(xiàn)問題，那么可能要求進一步診斷和修改設(shè)計。RSA306上提供的功能既支持一致性測量，也支持診斷。熟悉DUT設(shè)計的工程師可以確定問題信號。近場探測工具也可能會非常實用，后面會對此展開討論。

近場測量與遠場測量

在全面一致性測試實驗室中，使用EMI 接收機和精心校準的天線，在3米或10米距離上測試電子器件。換言之，也可能在遠場中完成測量。這些測試艙旨在消除或大大降低所有不想要的RF信號，以便只測量DUT的EMI信號。

盡管我們需要盡zui大努力來保證預一致性測試中的RF背景噪聲達到zui小，但背景噪聲可能仍然很明顯。降低測試天線與DUT 之間的距離可以提升DUT 相對于RF 背景的信號電平。

傳導輻射測量案例分析

圖3顯示了測試設(shè)置的方框圖，被測器件是筆記本電腦使用的通用的AC/DC電源適配器。

工頻阻抗穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)(LISN)

注意,一定要先從LISN上斷開頻譜分析儀輸入，然后再從LISN中拔下電源，LISN放電可能會損壞頻譜分析儀前端。

在傳導輻射測量中，您使用的是LISN而不是天線。LISN是一種低通濾波器，放在AC或DC 電源與DUT 之間，創(chuàng)建已知阻抗，提供一個RF 噪聲測量端口。它還把不想要的RF 信號與電源隔開。增加一個預放也是提升相對DUT 信號電平的好方法。

注意，60 或50 Hz 電源上傳導的干擾對某些設(shè)計可能也是一個問題。大多數(shù)傳導EMI測試規(guī)定了9 kHz- 1 GHz 實測頻率范圍，但在需要時也可以在更低頻率上測量信號。對低頻測量，RSA5100 系列實時頻譜分析儀是很好的選擇，因為它們可以覆蓋直到1 赫茲以下的頻率范圍。為zui有效地測量傳導EMI，使用兩個LISN：一個用于到DUT 的規(guī)定阻抗，一個用于頻譜分析儀或接收機。

 


圖3： 預一致性傳導輻射測試的方框圖。

 


圖4：傳導輻射測試顯示頻譜較低一端有超限的情況。

功率濾波器

對傳導測量，背景噪聲來自于電源。盡管LISN提供了一定的隔離度，但您經(jīng)常需要額外的功率濾波。在我們的測量中，結(jié)果主要是來自大樓電源的噪聲。通過增加電源濾波器，我們可以把進入的噪聲降低到足夠的水平，來進行我們的傳導測量。

分析環(huán)境特性和測試結(jié)果

首先，我們把LISN校正因數(shù)輸入RSA306，打開峰值檢測器電源，設(shè)置極限行。在打開DUT 電源前，一定要評估和分析測試環(huán)境特性。極限行與噪底之間是否有足夠的空間？是否需要增加功率濾波器？如果您對背景噪聲滿意，打開DUT電源，按該順序把LISN輸出連接到頻譜分析儀上。兩項測量之差即來自DUT的輻射( 圖4)。

在傳導測量中， DUT是網(wǎng)上購買的成本非常低的筆記本電腦電源。我們使用備用筆記本電腦作為電源負載。在這種情況下，我們可以看到測試失敗。圖5顯示DUT傳導輻射在大約172 Hz處高出極限。RSA306上提供的功能可以執(zhí)行預一致性測量和診斷。熟悉DUT設(shè)計的工程師可以確定問題信號。這時近場探測工具也非常實用。如果您已經(jīng)正確設(shè)置測試，沒有什么東西接近極限行，那么這可能意味著您已經(jīng)可以準備進行一致性測試。

總結(jié)

EMI一致性測試失敗成本高，可能會使產(chǎn)品開發(fā)周期面臨風險。而設(shè)置自己的預一致性測試可以幫助您隔離任何問題區(qū)域，在把設(shè)計發(fā)往標準測試機構(gòu)前解決問題。泰克RSA306提供了全新的低成本預一致性測試功能，可以在您的產(chǎn)品獲得EMI 認證時幫助您zui大限度地減少所需的費用和時間。