適合于汽車電子的經(jīng)濟高效的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行電磁兼容測試,因此在建設電磁兼容測試手段時,需要慎重考慮。能容下汽車整車的暗室,其建設成本非常高,而僅僅測試汽車電子設備本身,又不能正確反應產(chǎn)品的電磁兼容性能。
如果選擇在普通環(huán)境下進行預兼容測試,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”。而且被測設備產(chǎn)生的電磁信號可能會被環(huán)境中的背景噪聲所調(diào)制。因此,如果想在普通環(huán)境下測量被測設備(EUT)的電磁輻射,就必須設法“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),具有獨一無二的頻率同步及相位鎖定功能,是一個雙通道、多端口EMI接收機,符合CISPR-16標準要求。
CASSPER接收機使用兩套時間與頻率都同步的通道同時去接收一個復雜系統(tǒng)中的信號,用來進行電磁發(fā)射的測量和電磁干擾源的定位。
CASSPER把先進的數(shù)字信號處理技術(DSP)引入到了EMI測量中,能通過算法準確濾除背景噪聲,得到被測設備(EUT)實際的準確的電磁輻射情況。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下降。CASSPER也能濾除來自多個地方的背景噪聲。CASSPER能在市內(nèi)區(qū)域精確測量電子設備的電磁發(fā)射。
2 系統(tǒng)組成
CASSPER系統(tǒng)由雙通道EMI接收機、高性能計算機、雙通道高速DSP卡(內(nèi)置于計算機)、天線、近場探頭以及測量軟件等組成。
CASSPER接收機有A/B兩個通道,每個通道都在接收機的前面板上設有二至四個端口,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行自動切換。接收機把收到的信號經(jīng)過中頻處理后,由AD變換器轉換為數(shù)字信號,再由計算機內(nèi)部的高速雙通道DSP卡對兩個通道的數(shù)據(jù)按照有專利技術的算法進行數(shù)據(jù)處理,最終由計算機進行分析、存儲、顯示、打印等處理。
3 系統(tǒng)應用
普通環(huán)境下的電磁預兼容測試
在被測設備(EUT)的前方一定距離(d)處放置一天線并連接到通道A,負責接收來自EUT以及背景共同作用的信號。另外一個天線則放置在離EUT較遠的地方,其距離至少是d的十倍,并連接到通道B,負責測量來自整個背景的噪聲情況。
同步的雙通道EMI接收機,可以保證背景信號能同時被接收機的兩個通道分別收到,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)建了一個虛擬的第三個測量通道,這種測量方法可以很真實地反映被測設備的電磁輻射情況。
CASSPER在“消除”背景噪聲方面,采用了具有專利的“時間/頻率/相位”同步識別技術,通過相位識別,把背景噪聲用傅立葉計算方法剔除掉。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,則測試結果能與標準EMC場地的測試結果保持基本一致。而在實際測試中, “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接到一個放在EUT附近的遠場天線或者電流卡鉗,探測EUT產(chǎn)生的電磁干擾,通道B連接一個近場探頭。移動通道B的探頭,通過兩個信號的相關性來確定輻射源的位置。這就意味著即使不同的幾個發(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,從而準確定位干擾源。
CASSPER,由于它能通過時間/頻率/相位來識別兩個天線接收到的信號的相關性,所以在EMI定位方面,它能找到真正使遠場測試不合格的干擾源位置。找干擾源的時候,一個顯示窗口上同時顯示遠場數(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)生相同頻率的多個位置中找出與遠場信號相關聯(lián)的位置,可以為工程師節(jié)約大量的時間,能應用于從板級設計一直到系統(tǒng)級設計。
3.2 CASSPER的全兼容測試能力
CASSPER是符合CISPR-16要求的EMI接收機,能進行全兼容測試。CASSPER還能提高暗室系統(tǒng)的測量準確性,暗室系統(tǒng)在長時間使用后,其屏蔽性能會下降。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的擴展應用能力
CASSPER能分析兩個通道所收信號的“相關性”,典型的擴展應用包括:
3.3.1 近場噪聲濾除方式
在一個多設備系統(tǒng)中,多個設備可能會產(chǎn)生相同頻率的EMI。如果我們想消除其他設備的影響,可以在通道B上接一個近場探頭,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,從而把非被測設備的EMI濾除掉。
3.3.1 屏蔽性能測試
可以利用標準的電磁場場源或者背景噪聲,測量兩個通道所收信號的相關性及電平差別,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,飛機的機體,船艦的艙體等。
3.3.2 主要特點 —— 移動式電磁兼容實驗室
CASSPER被廣大工程師形象地比喻為“移動式大型電磁兼容實驗室”,因為它:
三種工作模式:背景濾除、干擾源定位、零跨距掃描。
準確、自動的傳導發(fā)射測試和輻射發(fā)射測試,內(nèi)置常用電磁兼容測試標準,靈活方便添加電磁兼容測試標準。
方便攜帶:能在外場進行精確的EMI測試,甚至可以作為車載的EMI測試系統(tǒng)。“實驗室”能方便地搬遷,能運輸?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,即使被測設備產(chǎn)生的信號與背景噪聲信號進行了調(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同樣能把被測設備產(chǎn)生的信號檢測出來。能進行傳導和發(fā)射的精確測量。
可以測量特殊被測設備的EMC,針對下述各種情況,CASSPER都能精確測量:
有些大型設備,由于體積的限制,無法進入EMC暗室測試;
有些設備,由于需要大量其他設備配套使用,不能將系統(tǒng)搬入暗室;
利用“相關性”進行近場EMI定位:在發(fā)現(xiàn)EMI問題后,通過相關性測量功能,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)生干擾源的設備或者電纜或者接插件;在多板設備中,它能迅速定位到板級。 滿足CISPR/FCC等標準的傳導和輻射測試要求。