EMC测试领域、手段和方法
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更新于2008-10-06 10:13:55


        如上所述,EMC标准规定了相应的限定值、测量方法和需要使用的仪器,EMC测试系统需要大量专门知识和经验,主要涵盖三大领域:电磁兼容中的发射辐射测试 (Radiated Emissions)、传导辐射测试(Conducted Emissions)和敏感度测试(RFI Susceptibility),即干扰(骚扰)和抗干扰能力两个方向。EMC在测量手段上,主要由测试场地和测试仪器组成。 

        测试场地主要包括:开阔场地 、电波暗室、屏蔽室等,构成 测试环境。 

        开阔埸:根据标准要求通常测试场成椭圆形,长轴是焦距两倍,短轴是焦距√3倍,发射与接收天线分别置椭圆两个焦点上。两个焦点距离是要求的测量距离,根据现有标准可分为3米、10米30米。我国大多为3米法测量、美国FCC标准和英国VDE标准为10米法测量。 

        屏蔽室(screen room):在EMC测试中,屏蔽室能提供环境电平低而恒定的电磁环境,它为测量精度的提高,测量的可靠性和重复性的改善带来了较大益处。但是由于被测设备在屏蔽室中产生的干扰信号通过屏蔽室的六个面产生无规则的漫反射,特别是在辐射发射测量和辐射敏感度测量中表现更严重,导致在屏蔽室内形成驻波而产生较大的测量误差。目前国内生产的屏蔽室的屏蔽效能在10Kz-10GHz频率范围内一般>100dB。 

        电波暗室(anechoic chamber): 通常所说的电波暗室在结构上大都由屏蔽室和吸波材料两部分组成。在工程应用中又分全电波暗室(fully anechoic chamber)(六面装有吸波材料)和半电波暗室(semi anechoic chamber)(地面为金属反射面)。全电波暗室可充当标准天线的校准埸地,半电波暗室可作为EMC试验场地。电波暗室的主要性能指标有“静区”、“工作频率范围”等六个指标(静区是指射频吸波室内受反射干扰最弱的区域)。 

        横电磁波传输小室:简称TEM小室Transverse Electromagnetic Transmission Cell,1974年由美国国家标准局(NBS)专家首先系统论述。改善了开阔场、电波暗室的一些缺点,外形为上下两个对称梯形。TME小室优点是结构简单,主要缺点是可用频率上限与可用空间存在矛盾。标准TEM小室的测量尺寸大约限定在设计的最小工作波长的四分之一范围。 

        非对称横电波传输室:简称ATEM小室(Asymmetric Transverse Electromagnetic Transmission Cell)。通常TEM小室呈对称形,ATEM小室为非对称形,其外形为中间是方形的两头为非对称的棱锥形。
测试仪器即测试设备,在EMC测试中,需要使用较多测试仪器,如频谱分析仪、电磁场干扰测量仪、场监系统、高频信号源、功率放大器等,但是EMC测试设备大致分为两类:

  • 一类是电磁干扰(EMI)测量设备,设备接上适当的传感器,就可以进行电磁干扰测量。为测量电磁干扰,在商用领域干扰接收方通常为收听者或观看者,将测量仪器代替。因此,所有用于商用EMI测量的测试接收机都应具有内置的类人反应:它们必须具有一个准峰值加权检波器,以便将人对干扰的感知显示为一个测量值。在军用领域,干扰接收方假设是一个能够响应最大干扰电平技术设备,因此测量干扰的峰值电平。
  • 另一类是在电磁敏感度(EMS)测量,设备模拟不同干扰源,通过适当的耦合/去耦网络、传感器或天线,施加于各类被测设备,用作敏感度或干扰度测量。其中无线电频率电磁辐射场和由射频场引起的传导两项试验所需的仪器相对多一些,除传统的高频信号源、高频功率放大器、功率计、场监系统、计算机及相应的专用测试软件和接口等外,还需要一些专用仪器,如浪涌仪、静电发生器、电快速瞬变模拟器等。如不考虑广播电视及相关产品的EMS测试,无线电EMS测试仪器价格一般在一二百万人民币左右。

        在以上两类 EMC 测试设备的基础上,需要配备专业的EMC测量软件:在所用测量仪器和测量方法严格符合相关规定和标准的情况下,才有可能实现可重复的EMC测量。北京海洋仪器推出的EMI测试设备符合关于测量仪器的相关标准,是否符合所规定的测量方法取决于用户。通过专业的测量软件可实现正确和省时的测量,从而防止这个问题的发生。很多EMC测量软件包可以减轻用户进行日常设置的烦恼,并且提供了从自动修正耦合/去耦网络的传感器频率相关系数、自动选择相应的限定值、以图形或表格形式显示结果,一直到生成测试报告的便捷性。 

        在测试场地和测试仪器的基础上, 无线电电磁环境测试的测量方法依据标准不同,相应有许多种测量方法,总的来讲分为四类:传导发射测试、辐射发射测试、传导敏感度(抗扰度)测试和辐射敏感度(抗扰度)测试。 

        在测量方法的基础上,测试诊断过程尤其重要,合理科学的测试步骤,可以大大提高测试诊断效率和效果,见图电磁干扰发射与故障分析步骤:

  1. 电磁兼容测试一般首先测量干扰发射,因为干扰发射的试验费用一般比敏感度试验费用低。另外当设备的干扰发射能够满足要求时,往往敏感度也不会有大的问题。因为几乎所有的解决干扰发射的措施同样对改善敏感度有效。
  2. 测量干扰发射时要先测量传导发射,不仅要在标准规定的频率范围内测量,还要对更高的频率进行摸底测量。当电源线上有较强的干扰电流时,要先解决这个问题。因为这些传导干扰电流会借助导线的天线作用产生辐射,导致辐射发射不合格。

        当传导发射完全合格后,再进行辐射发射测试。对于辐射发射不合格的频率,要记录下精确频率,便于在用近场探头查找问题时,将频谱分析仪的扫描范围设置在干扰频率附近。 

        因为EMC测试对环境和仪器要求比较高,专业EMC测试标准实验室,在进行测试前,需要充分准备,才能做到测试准确和避免人身伤害。EMC专业测试准备主要围绕以下几个方面:①试验场地要求建立电波暗室和屏蔽室,电波暗室用于辐射发射和辐射敏感测试,屏蔽室用于传导发射和传导敏感度测试。②环境电平要求:传导和辐射的电磁环境电平最好远低于标准规定的极限值,一般使环境电平至少低于极限值6dB。③试验桌。④测量设备和被测设备的隔离。⑤敏感性判别准则:一般由被测方提供,并实时监视和判别,以测量和观察的方式确定性能降低的程度。⑥被测设备的放置:为保证实验的重复性,对被测设备的放置方式通常有具体的规定。产品研发、EMC预测试等非标准EMC合规性测试,测试准备比 EMC测试标准实验室要求简单,有的只是定性分析,查出故障或干扰源即可,测试设备既简单又便宜,北京海洋兴业科技有限公司提供的EMI合规性预测试方案最便宜的价格不到1万人民币。




 
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