快速組建一（yī）個（gè）電磁兼（jiān）容實驗室的方法

組建一個電磁兼（jiān）容實驗室的（de）方法（fǎ）

產品必須符合（hé）EMC（電磁兼容）要求（qiú），歐洲規定：銷售違反電磁兼容（róng）法令(89/336/EEC)的產（chǎn）品將麵臨高額罰款，因此（cǐ），商家越來越重視產品（pǐn）的電磁兼容性問題，為了降低成本，要根據公司需求和規模的不同，組建一個EMC實驗室（shì），本（běn）文（wén）介紹建設公司內部EMC測試設備的優點、缺點和方法（fǎ）。

組建一個電磁兼容實（shí）驗室的最小需求取決於公司的需要（yào）和財務狀況。通常，公司將力求節省經費（在設（shè）備和人力資源兩方（fāng）麵（miàn）)，並盡量降低風（fēng）險。但有一（yī）點必須明白，世界上不會有&ldquo；低成（chéng）本、低風（fēng）險和低EMC技術&rdquo；這樣（yàng）的好事。工程師必須掌握（wò）高度的（de）技巧，才可能設計出具有相當性（xìng）能的低成本設備。精（jīng）度越低的產品，其風險也會越高（gāo）。

在組建一個公司內部EMC實驗室時，無論其規模大小（xiǎo）如何，都必（bì）須遵從（cóng）一（yī）些最起碼的指導原則。首先，建成EMC實驗室的（de）房間或地方必須潔淨，沒有無（wú）關物品，完）全專用於EMC測量。隻要條件許可，絕對需要一（yī）個由金屬製成並可靠連接（jiē）大地的地參考平麵；如果條件不允許(如房間不在第一層），至少（shǎo）應（yīng）該（gāi）接保護地係統。實（shí）驗室內的所有金屬物體必須可靠接地或予以（yǐ）清除。電源係統必須&ldquo；淨化&rdquo；(在電源進入EMC實驗室（shì）之前的某處正確接入線濾波器）。

1)傳導發射測試---需要一台頻（pín）譜分析儀（或EMI接收器）、電纜和LISN（線阻抗穩定網絡，手工製作或外購)，如（rú）果可能的（de）話，還應該有一個屏蔽房間（最起碼有一（yī）個屏蔽帳篷)和一張距地（dì）麵80cm的絕（jué）緣桌（zhuō）。

2)輻射發射測（cè）試---需（xū）要（yào）同樣的頻譜分析儀或EMI接收器、一副天線、電（diàn）纜和OATS(開放區域測試場地或（半）電波暗（àn）室（shì）)；為（wéi）測量幹擾功率而製作或外購的吸收鉗。

3）諧波測試(與閃（shǎn）爍（shuò）測試）---如果要進行完）全（quán）兼容測試，則需要專用（yòng）設備(專用諧波分析（xī）儀)；但如果僅為評估的話，一台便攜式諧波分（fèn）析儀甚至（zhì）一台能進行FFT評估的（de）示波器就足夠了。

4)ESD（靜電釋（shì）放）抗擾度測試---隻有ESD槍才（cái）能可靠評估該項測試的結果。

5)輻射電磁場抗擾度測試---需要與輻射發射測（cè）試類似的設備，此外還需要（yào）信號發（fā）生器、放大器、衰減器、場強儀，可能還需要一台計（jì）算機。

6)傳導騷擾抗擾度測試---需要（yào）的設備與（yǔ）1)和5)類似（sì），另外再加上CND（異種耦（ǒu）合解耦網絡），但不需要（yào）天線。

7)電快速瞬變（EFT/Burst)抗擾度測試。

8）浪湧（yǒng）抗擾度測試。

9）電源頻率磁場抗擾度測試。

10)電壓驟降、短時中斷與電壓變化抗擾度測試（shì）。從7)到（dào）10)的最後四（sì）項測試需要專用設備，這些設備可從多個（gè）廠商買到。

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

公司內部預兼容測試

預兼容測試並無定義，但最起碼我們有理由假定測試必須在盡可能接近標準要求（qiú）的條（tiáo）件下進行。

1)傳導（dǎo）發射的測（cè）試多年（nián）來，電子（zǐ）產（chǎn）品製造商遇到（dào）的最困難的問題可能就是在傳導發射方麵，因（yīn）此本文首先就此進行討論。傳導發射（shè）的測試裝置。這個裝置是根據CISPR22（EN55022）組建的，而且使用（yòng）的設備必須符合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（bì）須安放在一個距地（dì）麵80cm高的絕緣桌上；輔助設備(外設)，按正常使用方式連接，未使用的輸入和輸出必須正確端接，多餘的電纜必須截短，或繞成直徑30~40cm的一卷（juàn）。頻譜分析儀（或（huò）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（guò）程在CISPR16-1和產品規範標準（zhǔn）中有詳細描述，如果正確執行（háng），其結果與第三方實驗室的測試將不會有（yǒu）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（dàn）此時號將來自吸收（shōu）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（zài）被測電纜(幹線（xiàn）、直流、音頻/視頻（pín））周圍，並沿著一根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（zhì）。雖然（rán）這項（xiàng）測（cè）試看起來似乎要比前一項測試複雜一些，但實際（jì）上並不特別困（kùn）難。由圖可見，EUT被安放在一張絕緣桌麵的轉台上，距地麵80cm，以便在測試過程中通過轉動EUT來找出最大（dà）發射值。天線安裝在天線竿上，並可（kě）在1~4m之間移動，目的同樣是為了找出最大發（fā）射值。EUT與天線（xiàn）中心（上有標記）的距離為3m或10m。接收器裝置（zhì）同樣（yàng）按照CISPR16-1製作，在30~1000MHz的接收範圍內（nèi）其分辨率帶寬必須為120kHz。針（zhēn）對輻射發射測（cè）量，接收器可能有一個設定。對於上（shàng）述的所（suǒ）有測量，需要注（zhù）意在評估結果時（shí）必須（xū）將一些修正因（yīn）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，電纜衰減和連接器衰減也必須予（yǔ）以考慮。但是除此（cǐ）之外，還有更多因素必須予以考慮。對於傳導發射，必須考慮LISN的阻抗偏差及其容限。不過，它（tā）的最大誤差（chà）隻有2~4dB。吸收鉗的情況就不一樣了，其衰減在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）-24~24dB。在這種（zhǒng）情（qíng）況下，無法進行任何近似，而且在執行測試時還必須（xū）使用天（tiān）線因子。此外，根據設計實踐經驗，在將產品送往第三方實驗室進行測試之前，還應當額外預（yù）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（jìng）方麵（miàn）的要（yào）求。隻需將EUT連接到諧波分析儀的電源入口，並根據廠商的說明和標準的要（yào）求執行測試即可。同樣（yàng），測試設備將包含一些已（yǐ）有的設置（zhì），但工程師必須確保（bǎo）這些測試設置符合自己產品的標準要求。如果評估時使用其他方法(如便攜（xié）式電源諧波分析儀)，請仔細閱讀標準（zhǔn）要求，然（rán）後再評估測量結果。

4)ESD抗擾度測試

ESD抗擾度測試對於大型（xíng）設備可能並（bìng）不（bú）是很重要。但在今天這個各種產品普遍小型化的（de）時（shí）代，ESD測（cè）試已成為大部分設備的“關鍵"; EMC測試之一（yī），例如對便攜式計算器、MP3和MD播放器、USB存儲棒、音頻設備等等。其測試裝置。由圖可（kě）見，EUT仍然安放（fàng）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）上，並通過一個絕緣抗靜電襯墊與其隔（gé）離。VCP(垂直耦合平麵)和HCP分別連接到地參考平麵，每個連接端各（gè）使用一隻（zhī）470kΩ的電阻。對於EUT的每個（gè）側麵和VCP、HCP，以及EUT上（shàng）每個用手（shǒu）能觸摸到的金屬表麵，分別使用鋒利尖（jiān））端進行接觸放電(直接放電），通常每個極性5次。對於機（jī）箱的（de）所有塑料部（bù）分，則利用圓形尖）端進行空氣放電（間接放電）。

5)輻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測試非常類似，但是在這項（xiàng）測試中，信（xìn）號發生器和功率放大器（qì）將饋送給（gěi）天線，以便在EUT附近（jìn）產（chǎn）生“均勻電磁場"(±6dB)(在（zài）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（de）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（rǎo）抗擾度測試的目的是在EUT端口輸入建立3V電平（有效值，150kHz~230MHz、AM、1kHz、80%調製（zhì）深度）。信號發生器和功率放大器必須提供足夠的功率，以便CDN能將信號耦合到被測線（xiàn）。由於（yú）測試項目（mù）3）、7）、8）、9）、10）使用的是高度專業化的設（shè）備，如果實驗室中（zhōng）有這些設備，工程師無需（xū）太多（duō）操作，隻要正確連接EUT就可以了，最重要的任務是監（jiān）控EUT的工作方式。

如何進行近（jìn）場測試

本文前麵的介紹部分講過，近場測試非常（cháng）適合產品開發階段。在這個階段，標準測試方法或許能給出精確（què）的結果，但卻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（qí）他芯片低（dī）40dB，或具有更高的抗擾度。即（jí）使在產品開發完成（chéng），執行兼容（róng）測試未通過之後，標準測試方法也幾乎無法給出有關問（wèn）題來（lái）源的任何信息。在印（yìn）製板一級，工程師們使用近場（chǎng）測試探針進行測量，也可能使用缺陷（xiàn）檢測器等。然（rán）而另一方麵也必（bì）須了解，近場測試探針(幾乎)不能給出有（yǒu）關設（shè）備傳導或輻射水平的任何信息，其誤差（chà）為20~40dB。但近場測試探（tàn）針可以保（bǎo）證一點：每次使用時，其測量結果總（zǒng）要好於前述的各種測量（liàng）。為（wéi）了通過近場測試探針大致了解產品是否能通過EMC測試，需要在已經確知結果的樣品上進行多次嚐試。

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

近場探針用來拾取電磁場的全部兩個分量。雖然市場上有一些非常靈敏的（de）電磁（cí）場場強儀，但電磁場的近場場強（qiáng）並不（bú）太容易測量（liàng）。它們無法給出輻射噪聲頻率成分的任何信息，但可以方便地指出“問題分量"。近場探針在連接到頻譜分析儀時，還可給出（chū）頻率成分信息。

磁場探針提供一個與磁射頻（RF)場（chǎng）強成比（bǐ）例的輸出電（diàn）壓。利用這個探針很容易找到電路的射頻源。不過（guò），磁場的場強隨距離迅速變化(成三次方（fāng）關係（xì）)。另外，探針的方向（xiàng）至關（guān）重要，因為磁場方向一定是垂直於磁環路的。前（qián）麵已經指出，探針將（jiāng）不會給出太多的量化信息，但對於某個（gè）元件(IC、開關三極管（guǎn）等)，隨著探（tàn）針距離元件越（yuè）來越近，探針的電壓輸出也（yě）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（yǐ）很容易地辨認出噪聲源。如果工程師決定更換元件，他將很容易（yì）測量出（chū）更換後的結（jié）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（yǔn）許直接在IC管腳或PCB的細導線上鑒別噪聲電壓。還能方便地判（pàn）斷濾波器的效（xiào）果（guǒ），盡管隻是一種定性的判斷（duàn）。探針可以在濾波（bō）器的前、後分別進行（háng）接觸測量，並觀察其效果情況。但工程師（shī）必須（xū）正確估計接觸電容，並選擇電容較小的探針（zhēn）（不大於10pF)。

電場（chǎng）探針可拾取共模電壓和需要的信號。共模電壓是輻（fú）射電壓（yā）的一個重要來源。此外，磁場探針無法拾取電（diàn）場。可以證明，使用全部（bù）三種（zhǒng）探針是有益和省時的。

本文（wén）介紹了擁有公司內部EMC測試設備的優點和缺點。總體而言，除了設備成本、占用空間，以及可能的人員培訓（xùn）這些（xiē）投入之外，擁（yōng）有EMC能力並沒有（yǒu）什麽不利。無論如何，EMC技術在產品開發（fā）中必)不)可)少，公司必須以某種方式進（jìn）行這方麵的投資(如（rú）依靠第三方（fāng）谘詢公司的服務），忽（hū）視它（tā）的代價將是高昂的。