频谱分析仪有扫频式及实时两种类型。扫频式频谱仪是最常见的频谱分析仪,通过本振扫描的方式来实现测试范围内信号的频率、功率等参数测试。而实时频谱分析仪则是在某个固定带宽内通过实时的数据采集,并进行 FFT 分析来得到带宽范围内信号的幅度、频率参数测试,速度是扫频式的上百倍甚至千倍以上。主要考虑测试的频率范围,功率范围,测试速度,信号频率分辨率要求,信号大小等因素。因为产生对频谱仪的频率范围,DANL,RBW,测试速度等方面的考虑。

 

电磁兼容性(EMC )是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC 包括电磁干扰(EMI)和电磁抗干扰(EMS)两个方面。具体分类如下:

 

 

随着电子产品应用的增多,我们周围的电磁环境正变的日益复杂,对我们工作与生活的影响也愈发密切。如高速 PCB 中的高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为辐射干扰源,会影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

 

 

类似军舰上的雷达和天线,相互之间就有电磁兼容性的问题。

 

EMC 标准

为了保证电子产品满足在电磁环境中可靠性等的要求,各国都相应地根据国际标准制定了关于电子类产品的 EMC 法规,要求产品在取得相应的法规认证后才能在该国销售。我国主要以效仿欧洲标准而建立的国标,3C 认证,包括大家熟知的汽车排放标准。

 

 

IEC(国际电工委员会)是世界上成立最早的国际性电工标准化机构,负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。其下从事 EMC 标准制定的组织主要有 CISPR(国际无线电干扰特别委员会)和 TC77(第 77 技术委员会)<其中 TC77 主要负责 9kHz 以下低频频段的标准制定>。IEC 标准已广为欧洲、美国、日本、中国等地区和国家采用。其相关的认证为欧盟的 CE 认证,美国的 FCC 认证,中国的 3C 认证等。

 

 

EMI 测试介绍

EMI(ElectromagneticInterference,电磁干扰)是一种可以通过空间(辐射)或交流线路(传导)传递电磁干扰,影响电气和电子线路正常运行的现象。包含传导干扰和辐射干扰两种。  

 

1-->传导干扰:是指通过导电介质(电源线、外部线缆等)把一个电网络上 

       的信号耦合(干扰)到另一个电网络。

2-->辐射干扰:是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网

       络。

 

高频电磁波主要会在导电介质表面传播,容易透过空间去干扰到另一个电网络。

 

受测设备分类

A 类设备:非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备(工业和商业)

B 类设备:家用设备和直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。

 

测试接收机检波器要求

因骚扰源有宽带与窄带响应不同,一般要求用准峰值和平均值检波器接收机进行测量(用峰值检波器测试结果较大时,以标准要求检波器测量为准)。

 

准峰值检波器 RBW 要求

 

基本上到 1GHz 干扰就很小了。

 

传导干扰 CE 

传导干扰主要以 30MHz 以下频率为主,对于电源端子传导干扰主要测量被测设备沿电源线向电源网络发射的骚扰电压;同时也包括通过信号线传导到相连的其他周边设备的骚扰信号。传导干扰测试设备主要包含人工电源网络(AMN),通常情况可用 LISN 替代,限幅器和频谱分析仪(准峰值检波器,6dB EMI 滤波器)。

 

 

限幅器的作用是担心 EUT 的电磁辐射太强而影响到频谱本身,故在网络中加一个限幅器起保护作用。比如说模拟高压和雷击测试的产品通常会增加限幅器。

 

人工电源网络(AMN)的作用

1-->隔离和耦合作用:阻止 EUT 产生的射频电磁骚扰进入电网,同时衰减来

       自电网的干扰信号;通过耦合电容把射频骚扰信号接至测量接收机;

2-->稳定阻抗作用:提供统一的阻抗(50Ω),便于在不同电网下的测试结

       果相互比较。

 

AMN 的分类

AMN 有两种类型:用于耦合非对称电压的 V 型与用于耦合对称电压和不对称电压的Δ型。线性阻抗稳定网络(LISN)和 V 型人工电源网络可替换使用。

 

对称电压:两导线之间的射频骚扰电压,常称为差模电压。Va –Vb

非对称电压 : 两导线的电气中点与参考地之间的射频电压,也称为共模电压。(Va + Vb)/2

不对称电压:导线或端子与规定的接地基准之间的电压。Va &Vb

 

实验场测试环境 B 类设备电源端子骚扰电压限制

 

此图以电源端子产品的国标为示例,仪表已经内建了 A/B 两类产品的标准,测试只需选择即可。

 

频谱在低频动态范围很好,所以传导测试主要是以电源类产品较多。

 

 

RSA3000E 系列显示平均噪声电平低至 -161dBm,可以有效保证对微弱信号的测试能力。

 

 

测试时需要安装原厂的 S1210--EMI 预一致性测试上位机软件。RSA3000E 系列频谱内置 EMI 预测试应用软件,结合符合 CISPR 标准的滤波器,对产品进行传导及辐射的预测试,从而发现其传导 / 辐射骚扰源并改善。

 

 

• 内建 CISPR 带宽和侦测器
• 自动扫描多个段
• 限制线和自动峰值 / 限制搜索
• 使用不同侦测器的最多 3 条迹线
• 记录频率显示
• 使用三个侦测器在标记或感兴趣的信号上进行实时量测
• 天线,LISN,电缆和前置放大器的校正

 

传导干扰 CE 实际测试架构如下

 

辐射干扰 RE 测试

当频率高于 30MHz 时,辐射变成主要的传播方式。其测试一般分为认证测试及预测试。认证测试需要在开阔场地或电波暗室中进行,民品测量距离一般分为 3m,投入成本非常昂贵。所以通常主要以在设计阶段采用预测试方式解决潜在问题。电磁辐射预测试设备主要包含频谱分析仪(准峰值检波器,6dB EMI 滤波器) ,功率放大器和近场探头。

 

功率放大器:主要用来放大进入频谱分析仪的辐射信号功率。(通常接在探头后面)

 

近场探头:用来接收及传输电路中的磁场辐射信号。

 

 

近场探头种类有很多,可以根据实际产品的需求进行选型。

 

 

NFP-3-P1,磁场近场探头,可检测到 10cm 范围内的磁场,适合于检测泄漏的磁场。例如屏蔽措施的验证,机箱泄漏测试等。

 

NFP-3-P2,磁场近场探头,可检测到 3cm 范围内的磁场,适合于检测模块附近的磁场环境。例如精确定位机箱泄漏位置,检测电路板模块的磁场方向及强度等。

 

 

NFP-3-P3,磁场近场探头,分辨率约 5mm,适合于检测表面磁场。例如导线、电缆、金属表面、接插件、电子组件、元器件连接处等产生的磁场。

NFP-3-P4,磁场近场探头,分辨率约 2mm,可检测垂直方向发射的磁场,适于检测有电流回路产生的磁场。如 PCB 布线产生的电磁场测试、IC 引脚区域磁场检测等。

 

辐射测试示例:

 

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