快速組（zǔ）建一個電磁兼容（róng）實驗室的方法

組建一個電磁兼容實（shí）驗室的方法（fǎ）

產品必須符合EMC（電磁兼容）要求，歐洲規定：銷售違反電磁兼容（róng）法令(89/336/EEC)的產品將麵臨（lín）高（gāo）額罰款，因此，商家越來（lái）越重視產品的電磁兼容性問題，為了降（jiàng）低成本，要根據公司需求和規模的（de）不同，組建一個EMC實驗室，本文介紹建設公司內部EMC測試設（shè）備的優點（diǎn）、缺點和（hé）方法。

組（zǔ）建一個電磁兼容實驗室（shì）的最小需（xū）求取決（jué）於（yú）公（gōng）司的需要和財務狀（zhuàng）況（kuàng）。通常，公司將（jiāng）力（lì）求節省經費（在（zài）設備和人力資源兩（liǎng）方麵（miàn）)，並盡量降低（dī）風險。但有一點（diǎn）必須明白，世界上不會有&ldquo；低成本、低風（fēng）險和低EMC技術&rdquo；這樣（yàng）的好事。工程師必須掌握高度的技巧，才（cái）可能設計出具有相當性能的低成（chéng）本設備。精度越（yuè）低的產品（pǐn），其風（fēng）險也會越高。

在組建（jiàn）一個公司內部EMC實驗室時，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，建成EMC實驗（yàn）室的房間或地方必須潔淨，沒（méi）有無關物品（pǐn），完（wán））全專用於EMC測量。隻要條件許可，絕對需要一個由（yóu）金屬製成並可靠連接大地的地參考平麵；如果條件不允許(如房間不在第一層（céng）），至少應該接保護地係（xì）統。實驗室內的所有金屬物體必須可靠接地（dì）或予以清除。電源係統必須（xū）&ldquo；淨（jìng）化&rdquo；(在電源進入EMC實驗室之前的某處正確接入線濾波器）。

1)傳導（dǎo）發射測試---需要一台頻譜分析儀（或EMI接收器）、電纜和LISN（線阻抗穩（wěn）定網絡，手工製作或外購)，如果可能的話，還應該有一個屏蔽房間（最起碼有一個屏蔽帳篷)和一張距地麵（miàn）80cm的絕緣桌。

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

3）諧波測試(與閃爍測試）---如（rú）果要進行完）全兼容測（cè）試，則需要（yào）專用設備（bèi）(專用諧波分析儀)；但如果僅為（wéi）評估（gū）的話，一台便攜式諧波分析儀甚至一台能進行FFT評估的示波器就足夠了。

4)ESD（靜電釋放）抗擾度測試---隻有ESD槍才能可（kě）靠評估該（gāi）項測試的結果。

5)輻射電磁場抗擾（rǎo）度測試（shì）---需要與輻射發射測（cè）試類似的設備，此外還需要信號發生（shēng）器、放大器、衰減器、場強儀，可能還需要一台計算機（jī）。

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

7)電快速瞬變（EFT/Burst)抗擾度測試。

8）浪湧抗擾度測試。

9）電源頻率磁場抗擾度測試。

10)電壓（yā）驟降、短時中斷（duàn）與電壓變化抗（kàng）擾度（dù）測試。從7)到10)的最後四項（xiàng）測試需要專用設備，這些設備可從多個廠商買到。

值（zhí）得注意的（de）是，測量（liàng）設備的製造商和經銷商通常提（tí）供執行不同測試的包裝（zhuāng）和（或）全套裝（zhuāng）置，以及有關如何按照（zhào）最新標準執行這些測試的指（zhǐ）導甚至（zhì）培訓。請向最近的當地銷售代表查詢設備（bèi）的性（xìng）能和功用。大部分情況下，設備都（dōu）有根據標準需求預（yù）設的測試程序，請首先閱讀（dú）說明手冊。

公司內部預兼容測試

預兼容測試並無定義，但最起碼我（wǒ）們有理（lǐ）由假定測試必須在盡（jìn）可能接近標準要求的條件下進行。

1)傳導發射（shè）的測試多年來，電子產品製造商遇到的最困難的問題可（kě）能就是在傳導發射方麵（miàn），因此（cǐ）本文首先就此進行討（tǎo）論。傳導（dǎo）發射的測試裝置。這個（gè）裝（zhuāng）置是（shì）根據CISPR22（EN55022）組建的，而且使用的設備必須符（fú）合CISPR16-1的要求。該裝置主要包括：EUT（被測設備)，如果它是台式的，必須安（ān）放在一個距地麵80cm高的絕緣桌上；輔助設備(外設)，按（àn）正常使用方式連接，未使用的輸入和輸出必須正確端接，多餘的（de）電纜必須截短，或繞成（chéng）直徑30~40cm的一卷。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的分辨率帶寬（RBW)。測量過程在CISPR16-1和產品規範標準中有詳細描述，如果（guǒ）正確執行，其結果與第三方實（shí）驗室的測試將不會有太大出入。

2)幹擾功率測試（shì）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（ér）非LISN）。CISPR 16-1和（hé）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（zhì）在被測電纜（lǎn）(幹線、直流、音頻（pín）/視頻）周圍，並沿著（zhe）一根6m長線移動，以查找每個頻率點上的最大發射值。輻射發射測試裝置。雖然（rán）這項測試（shì）看起來似乎要比前一項測試複雜一些，但實際上並不特別困難（nán）。由圖可見，EUT被安放在（zài）一張絕緣桌麵的轉台（tái）上，距（jù）地麵80cm，以便在測試（shì）過程中通過轉動（dòng）EUT來找出最（zuì）大發射值。天線（xiàn）安裝在（zài）天（tiān）線竿上，並可在（zài）1~4m之間移動，目的同樣是為了找出最大（dà）發射值。EUT與天線中（zhōng）心（上有標（biāo）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率帶寬必須為（wéi）120kHz。針對（duì）輻射發射（shè）測量，接收器可能（néng）有一個設定。對於上述的所有（yǒu）測量，需要注意在評估結果時必須將一些修正因子納入考慮（lǜ）。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，電纜衰減和連接器衰減也必須予（yǔ）以考慮。但是除此之外，還有更多因素必須（xū）予以考（kǎo）慮。對於傳導發射，必須考慮LISN的阻抗偏（piān）差及其容限。不過，它的最大誤差隻有2~4dB。吸（xī）收鉗的情況就不一（yī）樣了，其衰減在14～22dB之間，平均17dB。輻射發（fā）射測試（shì）中的因子最大，其NSA（歸一化位置衰減）-24~24dB。在這種情況下，無（wú）法進行任何近似，而且在執行（háng）測（cè）試時還必須使用天線因子。此外，根據（jù）設計（jì）實踐經驗，在將產（chǎn）品送往第三方實驗室進行（háng）測試之（zhī）前，還應當額外預留6dB的設計餘量。

3）諧波和閃爍（shuò）測試諧波和閃爍測試沒有環境方（fāng）麵的（de）要求。隻需將EUT連接到（dào）諧波分析儀的（de）電（diàn）源入口，並根據廠（chǎng）商的說明和標準的（de）要求（qiú）執行測試即（jí）可。同樣，測試設備將（jiāng）包含一些已有（yǒu）的（de）設置，但工（gōng）程師必須確保這些測試設（shè）置符合自己產品的標準要求。如果評估時使用其（qí）他方法(如便攜式電源諧波分析儀)，請仔細閱讀標準要求，然後再評估測量結（jié）果。

4)ESD抗擾度測試

ESD抗擾度測試對於（yú）大型設備可能並不是很（hěn）重要。但在今天這個各種產品普遍小型化的時代，ESD測（cè）試已成為大部分設備的“關鍵"; EMC測試之一，例如對便攜式計算（suàn）器、MP3和MD播放器、USB存儲棒、音（yīn）頻設備等等。其測試裝（zhuāng）置。由圖可見（jiàn），EUT仍然安放在一張絕緣桌上（shàng），位於HCP(水平耦合平麵，由一種金屬傳導材料製成（chéng））上，並通過一個絕緣抗靜電襯墊與其隔離。VCP(垂直耦合平麵)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（diàn）阻。對於EUT的每個側麵和VCP、HCP，以及EUT上每個用手能觸摸到的金（jīn）屬表麵，分別使用鋒利尖）端進行接觸放電(直接放電），通常每個極性5次。對（duì）於機箱的所有塑料部分，則利用圓形尖）端（duān）進行空氣放（fàng）電（diàn）（間接放電）。

5)輻射（shè）電磁場抗（kàng）擾度的測試輻射電磁場抗擾度的（de）測試裝（zhuāng）置與輻射發射測試非常類似，但是在這項測試中，信號發生器和功率放（fàng）大器將饋送給天線，以便在EUT附近產生（shēng）“均勻電磁場"(±6dB)(在頻率範圍80~1000MHz、AM、1kHz、80%調製深度下（xià）為3V/m或10V/m)。需要注意的是，不同產品的頻率範圍（wéi）也不相同。

6)傳導騷擾抗擾度（dù）測試

傳導（dǎo）騷擾抗擾度測試的目的是（shì）在EUT端口（kǒu）輸入建立3V電平（有效值，150kHz~230MHz、AM、1kHz、80%調製深度（dù））。信號發生器和功率放大器必須提供足夠的（de）功率，以便（biàn）CDN能將信號耦合到被測線。由於測試項目3）、7）、8）、9）、10）使用的是高度專業化的設備，如果實驗室中有這些設備，工程師無需太多操作，隻要正確（què）連接EUT就可以了，最重要的任務（wù）是監控EUT的工作方式。

如（rú）何進行近場測試

本文前麵的介紹部分講過，近場測試非常適合產品開發階（jiē）段。在這個階（jiē）段，標準測試方法或許能給出（chū）精確的結果，但卻（què）無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，或具有更高（gāo）的抗（kàng）擾度。即使（shǐ）在產品開發（fā）完成，執行兼容測試未通過之後，標準測試方法也幾乎（hū）無法給出有關問題來源的任何信息。在印製板一級，工程師們使用近場測試探針進行測量，也可（kě）能使用缺陷檢測器等。然而（ér）另一方麵也必（bì）須了解，近場測試探針(幾乎)不能給出有關（guān）設備傳導或輻射水平的任何信息，其誤差為20~40dB。但近場測試探針可以保證一點：每次使用時，其測量結果總要好於前述的各種測量。為了通過近場測試探針大致了解產品是否能通過EMC測試（shì），需要在（zài）已經確知結果的樣品上進行多次嚐（cháng）試。

圖4(a)和（b)是（shì）一（yī）些磁場探（tàn）針、電（diàn）場探針和一根管腳探針的例子。它們的優點是容易製作，外購也（yě）相當便（biàn）宜。它們都使用50Ω的電纜，並連接到一台（廉價的)頻譜分析儀。

近（jìn）場（chǎng）探針用來拾取電磁場的全部兩個分（fèn）量。雖（suī）然市場（chǎng）上有（yǒu）一些非常靈敏的電磁場場強儀，但電磁場的近場場強並不太容易測量。它們無法（fǎ）給出輻射噪聲頻率成分的任（rèn）何信息，但可以方便地指出“問（wèn）題分量"。近場探針在連接到頻譜分析儀時，還可給出頻率成（chéng）分信息。

磁場探針提供一個與磁射頻（pín）（RF)場強成比例的輸出電壓。利用這（zhè）個探針很容易找到電路的射頻源。不過，磁場的場強隨距離迅速變化(成三次方關係)。另外，探針的方向至關重要，因（yīn）為磁場方向一定（dìng）是垂直於磁環路的。前麵已經指（zhǐ）出，探針將不會給出太多的量化信息，但對於某個元件(IC、開關（guān）三極管等)，隨著探（tàn）針距（jù）離（lí）元件越來越近，探針的電壓輸出也將增大。即使周圍有許多元件，通過研究原理圖，設計者也可以很容易地辨（biàn）認出（chū）噪聲源。如果工程師決定更換元件，他將很容易（yì）測量出更換後的結（jié）果，這（zhè）使得在開始時就選擇可靠（kào）的元件成為可能。

管（guǎn）腳探針允許直接在IC管腳或PCB的細（xì）導線上鑒別（bié）噪聲電壓。還能方便地判斷濾波器的（de）效果，盡管隻（zhī）是一種定性的判斷。探（tàn）針可以（yǐ）在濾波器（qì）的前、後分別進行接觸測量，並觀察其效果情況。但工程師必須（xū）正確估計（jì）接觸電容，並選擇電容較小（xiǎo）的探針（不大於（yú）10pF)。

電場探針可拾（shí）取共（gòng）模電壓和需要（yào）的信號。共模電壓是輻（fú）射電壓的一個重要來（lái）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（tàn）針是有益和省時的。

本文介紹了擁有（yǒu）公司內部EMC測試設備的（de）優點和（hé）缺點。總體而言，除了設備成本、占用空間，以及可能的（de）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技術在產品開發中必)不)可)少，公司必須以某種（zhǒng）方式進行這方麵的投資(如依靠第三方谘詢公司的服務（wù）），忽視它的代價將（jiāng）是高昂的。