淺談EMC自動測量
發布時間:2011-10-04
中心議題:
- 自動化電磁兼容測量
- 用於EMI測量的掃描規則—參數配置
- EMI自動化測量的標準配置
本文描述了如何搭建一個自動的電磁幹擾(EMI)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong),重(zhong)點(dian)介(jie)紹(shao)了(le)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)出(chu)現(xian)的(de)問(wen)題(ti)及(ji)其(qi)相(xiang)應(ying)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa),並(bing)介(jie)紹(shao)了(le)如(ru)何(he)正(zheng)確(que)的(de)配(pei)置(zhi)係(xi)統(tong)及(ji)其(qi)參(can)數(shu)。為(wei)規(gui)避(bi)錯(cuo)誤(wu)及(ji)不(bu)同(tong)測(ce)試(shi)環(huan)境(jing)和(he)測(ce)試(shi)員(yuan)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)異(yi),自(zi)動(dong)化(hua)EMI測量的標準化是很有必要的。
1.關於自動化電磁兼容(EMC)測量
1.1 效率
具有合適的測試及控製方法的自動EMC測量可提高實驗室效率、避免浪費時間。通過自動測量可遠離那些大量煩瑣冗餘的重複性EMI測量。
1.2 一致性
完整的測試係統消除了因人工讀寫和記錄引起的誤差,而且軟件可以保持與儀器設置的一致性。因此,自動EMC測ce試shi係xi統tong能neng夠gou給gei出chu高gao度du可ke重zhong現xian的de測ce試shi結jie果guo。從cong根gen本ben上shang來lai說shuo,不bu管guan是shi人ren工gong測ce量liang還hai是shi軟ruan件jian控kong製zhi下xia的de測ce量liang,幅fu射she電dian平ping的de精jing確que度du是shi沒mei有you區qu別bie的de。在zai兩liang種zhong情qing形xing下xia,測ce量liang的de不bu確que定ding性xing來lai自zi測ce試shi裝zhuang置zhi所suo使shi用yong的de設she備bei的de精jing度du標biao準zhun。
另一方麵,軟件控製下的儀器的不同設置可產生不同的測試結果。所以,與自動EMI測量相關的標準正在興起。在測量過程中,我們必須根據CISPR16-2標準來配置軟件和儀器。
為確保測試結果的有效性,測試係統具有校正因子及自動監視功能。
1.3 測試結果和數據的管理
對軟件來說能夠非常方便和高效地創建一個數據庫,以便保存和檢查測試結果。
1.4 自動測量期間的問題
盡管使用自動測量有許多優點,但我們仍需強調可能導致錯誤結果的一些要點,諸如頻率掃描過程中的問題、測量時間設置、關鍵數據簡化與篩選、天線高度、校準及修正。
2. 用於EMI測量的掃描規則—參數配置

表1:CISPR範圍時的最小化掃描次數。
2.1 EMI測試的頻率掃描步驟
在EMI測量過程中,測試員時常關注是否忽視了一些頻點。在接收機模式中,測試頻率按步進方式(逐點)掃描,因此為了避免忽略頻點,如何設置步距是非常重要的。在頻譜分析儀模式中,測試頻率是連續掃描的,但顯示在頻譜儀上的頻點數卻是有限的,因此如何定位峰值的真實頻率至關重要。
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在接收機模式中,該如何設置步距呢?步距必須小於中頻(IF)帶寬的一半,通常我們使用IF帶寬的一半。依據EMC標準,接收機的IF帶寬定義為-6dB帶寬。如果我們使用不合適的步距,則會有一些峰值丟失或出現錯誤結果。例如,若步距等於IF帶寬,一些頻點(兩相鄰測試點的中間)的測試結果將比正確的測量值少6dB(圖1);若步距少於1/2 IF帶寬,則錯誤將會小於1dB(圖2)。

圖1:步距等於中頻帶寬。

圖2:步距等於1/2 中頻帶寬。
依據EMC標準,我們可以使用帶有-6dB IF帶(dai)寬(kuan)和(he)預(yu)選(xuan)擇(ze)器(qi)的(de)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)。在(zai)分(fen)析(xi)儀(yi)模(mo)式(shi)中(zhong),顯(xian)示(shi)頻(pin)點(dian)的(de)數(shu)目(mu)將(jiang)影(ying)響(xiang)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)想(xiang)在(zai)結(jie)果(guo)曲(qu)線(xian)上(shang)知(zhi)道(dao)準(zhun)確(que)的(de)頻(pin)率(lv)值(zhi),則(ze)需(xu)要(yao)做(zuo)局(ju)部(bu)掃(sao)描(miao)(放大頻率軸)。在局部掃描過程中,須設置為SPAN/(頻點數)<1/2 RBW。
2.2 測量時間和掃描速率
測量與掃描接收機的測量次數與掃描速率應設置為可測量最大幅射電平。
在預掃描期間,通常使用最小掃描與保持時間。
針對峰值點的最終測量,每一頻率的保持時間需足夠長以便測量信號峰值。
3.EMI自動化測量的標準配置
3.1 一般過程
與人工操作相同的是,自動測試係統的第一步也是“預掃描”:在目標頻率範圍內掃描並搜索來自被測設備(EUT)的幅射信號。依據EMC標準,關鍵限值由準峰值檢波器給出;但(dan)是(shi)在(zai)測(ce)試(shi)員(yuan)感(gan)興(xing)趣(qu)的(de)全(quan)範(fan)圍(wei)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong),使(shi)用(yong)準(zhun)峰(feng)值(zhi)檢(jian)波(bo)器(qi)將(jiang)會(hui)導(dao)致(zhi)過(guo)多(duo)的(de)測(ce)試(shi)次(ci)數(shu)。感(gan)興(xing)趣(qu)的(de)頻(pin)點(dian)須(xu)限(xian)製(zhi)在(zai)被(bei)測(ce)幅(fu)射(she)峰(feng)值(zhi)幅(fu)度(du)大(da)於(yu)或(huo)接(jie)近(jin)幅(fu)射(she)極(ji)限(xian)的(de)頻(pin)率(lv),隻(zhi)有(you)位(wei)於(yu)這(zhe)些(xie)頻(pin)點(dian)的(de)幅(fu)射(she)信(xin)號(hao)才(cai)被(bei)放(fang)大(da)和(he)測(ce)量(liang)(見圖3)。

圖3:EMI自動測量的一般過程。
3.2 EMI測量過程中的預掃描方法
傳導幅射:預掃描可在一個典型的導線上進行,例如使用峰值和均值檢波以最快掃描時間掃描電源線的“L”線。針對準峰值和均值檢波器的兩個限值將呼之欲出。
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幹擾功率:預掃描也可利用靠近EUT的吸收鉗進行。應使用帶極限的峰值與均值檢波。

圖4:軟件配置示例(羅德-施瓦茨 EMC32)。
空間幅射:在9kHz到30MHz的頻率範圍內,當接收機在掃描幅射頻譜時,需要旋轉環形天線和EUT以找到最大場強。在30到1000 MHz的頻率範圍內,天線的高度需根據表2給定的值預先進行調整。

表2
3.3 數據簡化方法
shujujianhuashiyonglaijianshaoyusaomiaoguochengzhongcaijidaodexinhaoshumu,bingyoucijinyibusuoduanzhenggeceliangshijian。shujujianhuayoukejieshouxingfenxihezifanweizuidahuasousuogongnengzucheng。guanyukejieshouxingfenxi,nikeyi(可選)為每個檢波器選擇一個限製線,該限製線還要用於最終測量中的電平評估。此外,還需定義可接受偏移量。
關於子範圍最大化搜索,你可以在整個範圍內定義一些頻率子範圍,並在每個子範圍搜索峰值。
3.4 幅射最大化和最終測量
在通過數據簡化搜索到的峰值點上,我們必須調整附件(如天線、轉盤、LISN和吸收鉗)的設置以便捕獲最大幅射信號,並使用標準中定義的檢波器進行測試。每個頻率點的測量時間需足夠長方可測量信號峰值。
3.5 校準和修正因子
自動測量的優點之一是其測試值可自動修正。為每個信號路徑和附件進行校準是必要的。測試結果必須同校準數據一同提供。
3.6 測試報告
通tong常chang,測ce量liang的de目mu的de是shi為wei了le獲huo取qu測ce試shi報bao告gao。根gen據ju測ce試shi報bao告gao中zhong的de表biao格ge數shu值zhi與yu圖tu形xing可ke以yi獲huo得de測ce試shi結jie果guo。而er且qie,產chan品pin標biao準zhun要yao求qiu的de與yu測ce試shi係xi統tong自zi身shen相xiang關guan的de信xin息xi(如變頻器和修正儀的使用、儀器配置、EUT裝置的文檔)也應成為測試報告內容的一部分。
本文小結
目前,大多數EMC實驗室已采用自動測試係統進行EMC測量,不過正確地配置係統和軟件非常重要。國標CISPR16標準化了自動EMI測量,所有操作人員及係統集成工程師務必遵守這些係列標準。這樣,相同EUT在不同地方的測試結果具有一致性。
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