快速組建一個（gè）電磁（cí）兼容實驗室的（de）方法

組建一個電磁兼容實驗室的方法

產品必須（xū）符合EMC（電磁兼容）要求，歐洲規（guī）定：銷（xiāo）售違反電磁兼容法令(89/336/EEC)的產品將麵臨（lín）高額罰款，因此，商家越來越重視（shì）產品的電磁兼容性問（wèn）題，為了降低成（chéng）本，要根據公司需求和規模（mó）的不同，組建一個EMC實驗室，本文介紹建設公司內部EMC測試設備的優點、缺點和方法。

組建一個電磁兼容實驗室的最小需求取決於公司的需要（yào）和財務狀況。通常，公司將力求節（jiē）省經費（在設備和人力資源兩方麵)，並盡量降低風險。但有一點必須明白，世界上不會（huì）有&ldquo；低成本、低風險和低EMC技術（shù）&rdquo；這樣的好事。工程師必須掌握高度的技巧，才可能設計出具有相當性能的低成（chéng）本設備（bèi）。精度越低的產品，其風險也（yě）會越高。

在（zài）組建（jiàn）一個公司內部EMC實驗室（shì）時，無論其規模大小如何，都必須遵從一些最起碼的指導原則。首先，建（jiàn）成EMC實驗室的（de）房間或地方必須潔（jié）淨，沒有無關物品，完）全專用於EMC測量。隻要條件許可，絕對需（xū）要（yào）一個由金屬製成並（bìng）可靠連接大地的地參考平（píng）麵；如果（guǒ）條件不允許(如房間不在第（dì）一層），至少應該接保護地係統。實驗室內的所有金屬物體必須可靠（kào）接（jiē）地或予以清除。電源係統必須&ldquo；淨化（huà）&rdquo；(在電源進入EMC實驗室之前（qián）的（de）某處正確（què）接入線濾（lǜ）波器）。

1)傳導發射測試---需要一（yī）台頻譜分析儀（或EMI接收器）、電纜和LISN（線阻抗穩定網絡，手工（gōng）製作或外購（gòu）)，如果可能的話，還應該有一（yī）個屏蔽房（fáng）間（jiān）（最起碼有一個屏蔽（bì）帳（zhàng）篷（péng）)和一張距地麵（miàn）80cm的絕緣桌。

2)輻射發射測試---需要同樣（yàng）的頻譜分析儀或EMI接收器、一副天線、電纜和OATS(開放區域測試場地或（半）電波暗室)；為測量幹擾功率而（ér）製作（zuò）或外購的吸收鉗。

3）諧波（bō）測試(與閃爍測試）---如果要進行完）全兼容測試，則需要專用設備(專用諧波分析儀)；但如果僅為評估（gū）的話，一台便攜式諧（xié）波分析儀甚至一台能進行FFT評估的示波器就足（zú）夠了。

4)ESD（靜電釋放）抗擾度（dù）測試---隻有ESD槍才能可靠評估該項測試的結果。

5)輻射電磁場抗擾度測（cè）試---需要（yào）與輻射發射（shè）測試類似的設備，此外還（hái）需要信號發生器、放大器、衰（shuāi）減器、場強儀，可能還需要一（yī）台計算（suàn）機（jī）。

6)傳導騷擾抗擾度測（cè）試---需要的設備與1)和5)類似，另外再（zài）加上CND（異種耦合解耦網絡），但不需（xū）要天線。

7)電快速瞬變（biàn）（EFT/Burst)抗擾度測試。

8）浪湧抗擾度測試（shì）。

9）電源頻率磁場抗擾（rǎo）度測試。

10)電壓驟降、短時中斷與電壓變化抗擾（rǎo）度測試。從7)到10)的（de）最後四項測（cè）試需要專用設備，這些設備（bèi）可從多個廠商買到。

值得注意的是（shì），測量設備的製造商和經銷商通常提供執行不同測試的包（bāo）裝和（或）全套裝置，以及有關如何按照最新標準執行這些測試的指導甚至培訓。請向最近的當地銷售代表查（chá）詢設備的（de）性能和功用。大部分情況（kuàng）下，設備都有根據標準需（xū）求預設的測試程序，請首先閱讀說明手冊。

公司（sī）內（nèi）部預（yù）兼容測（cè）試

預兼容測試並無（wú）定義，但最起碼我（wǒ）們有理由假（jiǎ）定測試必須在盡可能接（jiē）近標準（zhǔn）要求的條件下進行。

1)傳導發射的測試多年來，電子產品製造商遇到的最困（kùn）難的問題可能就是在傳導發射方麵，因此本文首先就此進行討論。傳（chuán）導發射的測試裝（zhuāng）置。這個裝置是根（gēn）據CISPR22（EN55022）組建的，而且使用的設（shè）備必須符合CISPR16-1的要求。該裝置主要包括（kuò）：EUT（被測設備)，如果它是台式（shì）的，必（bì）須（xū）安放在一個距地（dì）麵80cm高的（de）絕緣桌上；輔助設備（bèi）(外設)，按正（zhèng）常使用方式連接，未使用的輸入和輸出必（bì）須正確（què）端接（jiē），多餘的電纜必須截短，或繞成直徑30~40cm的一（yī）卷。頻譜分析儀（或EMI接收器）在0.15~30MHz的頻率範圍內必須具有9kHz的（de）分辨率帶寬（RBW)。測量過程在CISPR16-1和產品規範標準中有詳細（xì）描述（shù），如（rú）果正確執行，其結果與第三方實驗室的測試將不會有太大出入。

2)幹擾功率測試幹擾功率測試（30~300MHz）方法與1）有點類似，但此時號將來自吸收鉗（而非LISN）。CISPR 16-1和產品係列標準詳細介紹了測試裝置。概括地說，就是將吸收鉗放置在被測電纜(幹（gàn）線、直流（liú）、音頻/視（shì）頻（pín））周（zhōu）圍，並沿著一根6m長線移動（dòng），以（yǐ）查找每（měi）個頻率點上的最大發射值。輻射發射測試裝置。雖然這項測（cè）試看起來似乎要比前一項測試複雜一（yī）些，但實際上並不特別困難（nán）。由圖可（kě）見，EUT被安放在一張絕緣桌麵的轉台上，距地麵80cm，以便在測試過程（chéng）中通過（guò）轉動EUT來找出最大發（fā）射值。天（tiān）線安裝在天線竿上，並可（kě）在1~4m之間移動，目的同樣是為（wéi）了找出最大發射值。EUT與天線中心（上有標記）的距離為3m或10m。接收器裝置同樣按照CISPR16-1製作，在30~1000MHz的接收範圍內其分辨（biàn）率帶寬必須為120kHz。針（zhēn）對（duì）輻射發射測量，接收器可能有一個設定。對於上述的所有測量，需要注意在評（píng）估結果時（shí）必須將一些修正因子納入考慮。首先，對於所有測量裝置，±；4dB為接受的不確定區間，這一點在CISPR16-1的附錄L中有所闡述。其次，電纜衰減（jiǎn）和連接器衰減也必須予以考慮。但（dàn）是除此之（zhī）外，還有更多因（yīn）素必須予以考慮。對於傳導發射，必（bì）須考慮（lǜ）LISN的阻（zǔ）抗偏差及（jí）其容限。不過，它的最大誤差隻有2~4dB。吸收鉗的情況就不一樣（yàng）了，其衰減（jiǎn）在14～22dB之間，平均17dB。輻射發射測試中的因子最（zuì）大，其NSA（歸一化位置衰減（jiǎn））-24~24dB。在這種情況下，無法進行任何近似，而且在執行測試時還必須使用天線因子。此外，根據設計實（shí）踐經驗，在將產品送往第三方實（shí）驗室進行測試之前，還應當（dāng）額外預留6dB的設計餘量。

3）諧波和閃爍測試諧波和閃爍測試沒有環境方麵的要求。隻需（xū）將EUT連接到諧波分析儀的電源入口，並根據廠商的說明（míng）和標準的要求執行測試即可。同樣，測（cè）試設備將包含一些已有的設置，但工程師必須確保這些測試設置符（fú）合自己產品的標準要求。如果（guǒ）評估時使用其（qí）他方法(如便（biàn）攜式（shì）電源諧波分析儀)，請仔細閱讀標（biāo）準要求（qiú），然後再（zài）評估測量結（jié）果。

4)ESD抗擾度測試

ESD抗擾度測試對於大型設備可能並不是很重要（yào）。但在今天這個各種產品普遍小型（xíng）化的時代，ESD測（cè）試已成為大（dà）部分設備的“關鍵"; EMC測試之一，例（lì）如對便攜式計算器、MP3和MD播放器、USB存儲（chǔ）棒、音頻設備等等。其測試裝置。由圖可見，EUT仍然安放在（zài）一張絕緣桌上，位於HCP(水平耦（ǒu）合平麵，由一（yī）種金屬傳導材料製（zhì）成）上，並通過（guò）一個絕緣抗靜電襯（chèn）墊與其隔離。VCP(垂直耦合平麵（miàn）)和HCP分別連接到地（dì）參考平麵，每個（gè）連接端各使用一隻470kΩ的電阻。對於EUT的每個側（cè）麵和VCP、HCP，以及EUT上每個用手能觸摸到的金屬表麵，分別使用鋒（fēng）利尖）端進行接觸放電(直接放電），通常每個極性5次。對於機箱的所有塑料部分，則利（lì）用圓形尖）端進行空氣放電（間接（jiē）放（fàng）電）。

5)輻（fú）射電磁場抗擾度的測試輻射電磁場抗擾度的測試裝置與輻射發射（shè）測試非常類似，但是在這（zhè）項測試中，信（xìn）號發生器和功率放大器將饋送（sòng）給天線，以便在EUT附近產生“均勻電磁（cí）場"(±6dB)(在頻率範圍80~1000MHz、AM、1kHz、80%調製深度下為3V/m或10V/m)。需要注意的是，不同產品的頻率範圍也不相同。

6)傳導騷擾抗擾度測試

傳導騷擾抗（kàng）擾度測試的目的是在EUT端口輸（shū）入建立3V電平（有效值（zhí），150kHz~230MHz、AM、1kHz、80%調製深度）。信號發生器和功率放大器必須提（tí）供足（zú）夠的功率，以便CDN能將信號（hào）耦合到被測線。由於測試項目3）、7）、8）、9）、10）使用的是（shì）高度專業化的設備，如（rú）果實驗室中有這些設備，工程師無需太多操作，隻要（yào）正確連接EUT就可以了，最重要的任務是監控EUT的工作方式。

如何進行近場測試

本文前麵的介紹部分講（jiǎng）過，近場測試非常適合產（chǎn）品開發階段（duàn）。在這個階段（duàn），標準測試方法或許能（néng）給出精確的結果，但卻無（wú）法顯示問題的來源所在。在挑選元件時，有些控製器芯片的輻射要比其他芯片低40dB，或（huò）具有（yǒu）更高的抗擾度。即（jí）使在（zài）產品開發（fā）完成，執行兼容測試未通過之後，標準測試方法也幾乎無法給（gěi）出有關問（wèn）題來源的任何信息。在印製板一級，工程師們（men）使用近場（chǎng）測試探針進行（háng）測量，也可能（néng）使用缺陷檢測（cè）器（qì）等。然而（ér）另一方麵也必須了解，近場測（cè）試探針（zhēn）(幾乎)不能給出（chū）有關設（shè）備傳導或輻射水平的任（rèn）何信息，其誤（wù）差為（wéi）20~40dB。但近場測試探針可以（yǐ）保證一點：每（měi）次（cì）使用時，其測量（liàng）結果總要好於（yú）前述的各種測量。為了通過近場（chǎng）測試探針（zhēn）大致了（le）解產品（pǐn）是否能通過EMC測試，需要（yào）在已經（jīng）確知結果的樣（yàng）品上進行多（duō）次嚐試。

圖4(a)和（b)是一些磁場探針、電場探針和一根管腳（jiǎo）探針的例子。它們的優點是容易（yì）製作，外購也相當便宜。它們都（dōu）使用50Ω的電纜，並連接到一台（tái）（廉價的)頻譜分析儀。

近場（chǎng）探針用來拾（shí）取（qǔ）電（diàn）磁場的全部兩個分量。雖然市場上有一（yī）些非常靈敏的電磁場場強儀，但電磁場的近場場（chǎng）強並不太容易測量。它們無法給出輻射噪聲（shēng）頻率成（chéng）分的任（rèn）何信息，但可以方便地指出“問題分量（liàng）"。近場探針在連接到頻譜分析（xī）儀時，還（hái）可給（gěi）出頻率成分信息。

磁場探針提供一個與磁射（shè）頻（RF)場強成比例的輸出電壓。利用這個探針很容（róng）易找到電路的射頻源（yuán）。不過，磁場的場強隨距離迅速變化(成（chéng）三次方關係)。另外，探針的方向至關重要，因為磁（cí）場方向一定是垂直於磁環路的。前麵已經指出，探針將不會給出太（tài）多的量化信息，但（dàn）對（duì）於（yú）某個元件(IC、開關三（sān）極管等)，隨著探針距離元件（jiàn）越來越近，探針的電壓（yā）輸出（chū）也將增大。即（jí）使周圍有（yǒu）許多元件，通過研究原理圖，設計者也可以很容易地辨認出噪聲源（yuán）。如果工（gōng）程師決（jué）定更換元件，他將很容易測量出更換（huàn）後的結果，這使得在開始時就選擇可靠的元件成為可能。

管腳探針允許直接在IC管腳或PCB的（de）細導線上鑒別噪聲電（diàn）壓（yā）。還能（néng）方便地判斷濾波器的效果，盡管（guǎn）隻是一種定性的判斷（duàn）。探針可以在濾波器的前、後分別進（jìn）行接觸測量，並觀察其效果情況。但工程師必須正確估計接觸電容，並選擇電容較小的探針（不（bú）大於10pF)。

電（diàn）場探針可拾（shí）取共模電壓和需要的信號。共模電壓是輻射電壓的一個重要來源。此外，磁場探針無法拾（shí）取電場。可以證明，使用全部三種探針是有益和省時（shí）的。

本文介紹了擁有公司內部EMC測試設備的優點和缺點。總體而言，除了設備（bèi）成本、占用空間，以及可能（néng）的人員培訓這些投入之外，擁有EMC能力並沒有什麽不利。無論如何，EMC技術在產品開（kāi）發中必（bì）)不)可)少，公司必（bì）須以某種方式進行這方麵的投資(如依靠第三方谘詢公司的服務），忽視它的代價將是高昂的。