適合于汽車電子的經(jīng)濟(jì)高效的EMI測試系統(tǒng)

汽車電子企業(yè)，由于產(chǎn)品本身體積很小，但是又需要和整車一起進(jìn)行電磁兼容測試，因此在建設(shè)電磁兼容測試手段時(shí)，需要慎重考慮。能容下汽車整車的暗室，其建設(shè)成本非常高，而僅僅測試汽車電子設(shè)備本身，又不能正確反應(yīng)產(chǎn)品的電磁兼容性能。

如果選擇在普通環(huán)境下進(jìn)行預(yù)兼容測試，由于在市內(nèi)區(qū)域的無線電臺和電視臺發(fā)出的信號的電平，會(huì)超出EMC極限值30至40dB，在電磁輻射測試中，這些信號就是“背景噪聲”。而且被測設(shè)備產(chǎn)生的電磁信號可能會(huì)被環(huán)境中的背景噪聲所調(diào)制。因此，如果想在普通環(huán)境下測量被測設(shè)備(EUT)的電磁輻射，就必須設(shè)法“消除”背景噪聲的影響。

1 能凈化電磁環(huán)境的虛擬暗室EMC測量系統(tǒng)

CASSPER虛擬暗室EMI測試系統(tǒng)，是最新的EMI測試系統(tǒng)，具有獨(dú)一無二的頻率同步及相位鎖定功能，是一個(gè)雙通道、多端口EMI接收機(jī)，符合CISPR-16標(biāo)準(zhǔn)要求。

CASSPER接收機(jī)使用兩套時(shí)間與頻率都同步的通道同時(shí)去接收一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中的信號，用來進(jìn)行電磁發(fā)射的測量和電磁干擾源的定位。

CASSPER把先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)(DSP)引入到了EMI測量中，能通過算法準(zhǔn)確濾除背景噪聲，得到被測設(shè)備(EUT)實(shí)際的準(zhǔn)確的電磁輻射情況。CASSPER不僅能濾除一般的背景噪聲，還能精確提取與背景噪聲相同頻率的EUT信號。即使背景噪聲的幅度或者頻率被調(diào)制了，CASSPER背景噪聲濾除性能也不會(huì)下降。CASSPER也能濾除來自多個(gè)地方的背景噪聲。CASSPER能在市內(nèi)區(qū)域精確測量電子設(shè)備的電磁發(fā)射。

2 系統(tǒng)組成

CASSPER系統(tǒng)由雙通道EMI接收機(jī)、高性能計(jì)算機(jī)、雙通道高速DSP卡(內(nèi)置于計(jì)算機(jī))、天線、近場探頭以及測量軟件等組成。

CASSPER接收機(jī)有A/B兩個(gè)通道，每個(gè)通道都在接收機(jī)的前面板上設(shè)有二至四個(gè)端口，不同頻段的天線可以接到不同的端口上，系統(tǒng)可以對不同頻段的天線進(jìn)行自動(dòng)切換。接收機(jī)把收到的信號經(jīng)過中頻處理后，由AD變換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再由計(jì)算機(jī)內(nèi)部的高速雙通道DSP卡對兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)按照有專利技術(shù)的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、顯示、打印等處理。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

普通環(huán)境下的電磁預(yù)兼容測試

在被測設(shè)備(EUT)的前方一定距離(d)處放置一天線并連接到通道A，負(fù)責(zé)接收來自EUT以及背景共同作用的信號。另外一個(gè)天線則放置在離EUT較遠(yuǎn)的地方，其距離至少是d的十倍，并連接到通道B，負(fù)責(zé)測量來自整個(gè)背景的噪聲情況。

同步的雙通道EMI接收機(jī)，可以保證背景信號能同時(shí)被接收機(jī)的兩個(gè)通道分別收到，從而可以將收到的共同具有的背景噪聲記錄下來并濾除掉，這就創(chuàng)建了一個(gè)虛擬的第三個(gè)測量通道，這種測量方法可以很真實(shí)地反映被測設(shè)備的電磁輻射情況。

CASSPER在“消除”背景噪聲方面，采用了具有專利的“時(shí)間/頻率/相位”同步識別技術(shù)，通過相位識別，把背景噪聲用傅立葉計(jì)算方法剔除掉。CASSPER能提取被調(diào)制的EUT的信號，也能提取與背景噪聲頻率一致的EUT信號。這種測試方法允許背景噪聲是不穩(wěn)定的，如果背景噪聲在測試場地是“均勻”的，則測試結(jié)果能與標(biāo)準(zhǔn)EMC場地的測試結(jié)果保持基本一致。而在實(shí)際測試中， “背景噪聲均勻”的環(huán)境是很容易找到的。

3.1 定位輻射源

相同頻率的兩個(gè)信號，未必來自同一信號源。在定位輻射源的測試中，通道A接到一個(gè)放在EUT附近的遠(yuǎn)場天線或者電流卡鉗，探測EUT產(chǎn)生的電磁干擾，通道B連接一個(gè)近場探頭。移動(dòng)通道B的探頭，通過兩個(gè)信號的相關(guān)性來確定輻射源的位置。這就意味著即使不同的幾個(gè)發(fā)射器發(fā)出同樣頻率和幅度的信號，系統(tǒng)也可以加以區(qū)分，從而準(zhǔn)確定位干擾源。

CASSPER，由于它能通過時(shí)間/頻率/相位來識別兩個(gè)天線接收到的信號的相關(guān)性，所以在EMI定位方面，它能找到真正使遠(yuǎn)場測試不合格的干擾源位置。找干擾源的時(shí)候，一個(gè)顯示窗口上同時(shí)顯示遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)(天線收到的信號)和近場數(shù)據(jù)(探頭收到的信號)，能在產(chǎn)生相同頻率的多個(gè)位置中找出與遠(yuǎn)場信號相關(guān)聯(lián)的位置，可以為工程師節(jié)約大量的時(shí)間，能應(yīng)用于從板級設(shè)計(jì)一直到系統(tǒng)級設(shè)計(jì)。

3.2 CASSPER的全兼容測試能力

CASSPER是符合CISPR-16要求的EMI接收機(jī)，能進(jìn)行全兼容測試。CASSPER還能提高暗室系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確性，暗室系統(tǒng)在長時(shí)間使用后，其屏蔽性能會(huì)下降。利用CASSPER，把背景天線放在室外，把EUT天線和被測物放在低性能的暗室內(nèi)，能大大提高暗室的性能，延長暗室的使用壽命。

3.3 CASSPER的擴(kuò)展應(yīng)用能力

CASSPER能分析兩個(gè)通道所收信號的“相關(guān)性”，典型的擴(kuò)展應(yīng)用包括：

3.3.1 近場噪聲濾除方式

在一個(gè)多設(shè)備系統(tǒng)中，多個(gè)設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生相同頻率的EMI。如果我們想消除其他設(shè)備的影響，可以在通道B上接一個(gè)近場探頭，CASSPER能在通道A的天線上收到的信號中，濾除近場探頭探測到的信號，從而把非被測設(shè)備的EMI濾除掉。

3.3.1 屏蔽性能測試

可以利用標(biāo)準(zhǔn)的電磁場場源或者背景噪聲，測量兩個(gè)通道所收信號的相關(guān)性及電平差別，測量屏蔽性能。這種測量方法同樣適合于大型分布式系統(tǒng)的屏蔽性能的測試，例如汽車的車身，飛機(jī)的機(jī)體，船艦的艙體等。

3.3.2 主要特點(diǎn) —— 移動(dòng)式電磁兼容實(shí)驗(yàn)室

CASSPER被廣大工程師形象地比喻為“移動(dòng)式大型電磁兼容實(shí)驗(yàn)室”，因?yàn)樗?/p>

三種工作模式：背景濾除、干擾源定位、零跨距掃描。

準(zhǔn)確、自動(dòng)的傳導(dǎo)發(fā)射測試和輻射發(fā)射測試，內(nèi)置常用電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn)，靈活方便添加電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn)。

方便攜帶：能在外場進(jìn)行精確的EMI測試，甚至可以作為車載的EMI測試系統(tǒng)。“實(shí)驗(yàn)室”能方便地搬遷，能運(yùn)輸?shù)椒植荚谄渌鞘械墓痉植俊?/p>

可以在惡劣的電磁環(huán)境下測量：即使有很大的背景噪聲，即使被測設(shè)備產(chǎn)生的信號與背景噪聲信號進(jìn)行了調(diào)制(如載波調(diào)制、幅度調(diào)制、頻率調(diào)制或者數(shù)字調(diào)制)，CASSPER同樣能把被測設(shè)備產(chǎn)生的信號檢測出來。能進(jìn)行傳導(dǎo)和發(fā)射的精確測量。

可以測量特殊被測設(shè)備的EMC，針對下述各種情況，CASSPER都能精確測量：

有些大型設(shè)備，由于體積的限制，無法進(jìn)入EMC暗室測試;

有些設(shè)備，由于需要大量其他設(shè)備配套使用，不能將系統(tǒng)搬入暗室;

利用“相關(guān)性”進(jìn)行近場EMI定位：在發(fā)現(xiàn)EMI問題后，通過相關(guān)性測量功能，在眾多同頻干擾中，通過干擾源定位功能發(fā)現(xiàn)真正的干擾源的位置，并采取手段給予及時(shí)排除。在系統(tǒng)級的測試中，它能迅速找到產(chǎn)生干擾源的設(shè)備或者電纜或者接插件;在多板設(shè)備中，它能迅速定位到板級。 滿足CISPR/FCC等標(biāo)準(zhǔn)的傳導(dǎo)和輻射測試要求。