淺談EMI自動(dòng)測(cè)量

國(guó)標(biāo)CISPR16標(biāo)準(zhǔn)化了自動(dòng)EMI測(cè)量，所有操作人員及系統(tǒng)集成工程師務(wù)必遵守這些系列標(biāo)準(zhǔn)。這樣，相同EUT在不同地方的測(cè)試結(jié)果將具有一致性。

概述

本文描述了如何搭建一個(gè)自動(dòng)的電磁干擾(EMI)測(cè)試系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及其相應(yīng)解決方法，并介紹了如何正確的配置系統(tǒng)及其參數(shù)。為規(guī)避錯(cuò)誤及不同測(cè)試環(huán)境和測(cè)試員之間的差異，自動(dòng)化EMI測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化是很有必要的。

1.關(guān)于自動(dòng)化電磁兼容(EMC)測(cè)量

1.1 效率

具有合適的測(cè)試及控制方法的自動(dòng)EMC測(cè)量可提高實(shí)驗(yàn)室效率、避免浪費(fèi)時(shí)間。通過(guò)自動(dòng)測(cè)量可遠(yuǎn)離那些大量煩瑣冗余的重復(fù)性EMI測(cè)量。

1.2 一致性

完整的測(cè)試系統(tǒng)消除了因人工讀寫和記錄引起的誤差，而且軟件可以保持與儀器設(shè)置的一致性。因此，自動(dòng)EMC測(cè)試系統(tǒng)能夠給出高度可重現(xiàn)的測(cè)試結(jié)果。從根本上來(lái)說(shuō)，不管是人工測(cè)量還是軟件控制下的測(cè)量，幅射電平的精確度是沒(méi)有區(qū)別的。在兩種情形下，測(cè)量的不確定性來(lái)自測(cè)試裝置所使用的設(shè)備的精度標(biāo)準(zhǔn)。

另一方面，軟件控制下的儀器的不同設(shè)置可產(chǎn)生不同的測(cè)試結(jié)果。所以，與自動(dòng)EMI測(cè)量相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)正在興起。在測(cè)量過(guò)程中，我們必須根據(jù)CISPR16-2標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配置軟件和儀器。

為確保測(cè)試結(jié)果的有效性，測(cè)試系統(tǒng)具有校正因子及自動(dòng)監(jiān)視功能。

1.3 測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)的管理

對(duì)軟件來(lái)說(shuō)能夠非常方便和高效地創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便保存和檢查測(cè)試結(jié)果。

1.4 自動(dòng)測(cè)量期間的問(wèn)題

盡管使用自動(dòng)測(cè)量有許多優(yōu)點(diǎn)，但我們?nèi)孕鑿?qiáng)調(diào)可能導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的一些要點(diǎn)，諸如頻率掃描過(guò)程中的問(wèn)題、測(cè)量時(shí)間設(shè)置、關(guān)鍵數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化與篩選、天線高度、校準(zhǔn)及修正。

2. 用于EMI測(cè)量的掃描規(guī)則—參數(shù)配置

表1：CISPR范圍時(shí)的最小化掃描次數(shù)。

2.1 EMI測(cè)試的頻率掃描步驟

在EMI測(cè)量過(guò)程中，測(cè)試員時(shí)常關(guān)注是否忽視了一些頻點(diǎn)。在接收機(jī)模式中，測(cè)試頻率按步進(jìn)方式(逐點(diǎn))掃描，因此為了避免忽略頻點(diǎn)，如何設(shè)置步距是非常重要的。在頻譜分析儀模式中，測(cè)試頻率是連續(xù)掃描的，但顯示在頻譜儀上的頻點(diǎn)數(shù)卻是有限的，因此如何定位峰值的真實(shí)頻率至關(guān)重要。

在接收機(jī)模式中，該如何設(shè)置步距呢?步距必須小于中頻(IF)帶寬的一半，通常我們使用IF帶寬的一半。依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)，接收機(jī)的IF帶寬定義為-6dB帶寬。如果我們使用不合適的步距，則會(huì)有一些峰值丟失或出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)果。例如，若步距等于IF帶寬，一些頻點(diǎn)(兩相鄰測(cè)試點(diǎn)的中間)的測(cè)試結(jié)果將比正確的測(cè)量值少6dB(圖1);若步距少于1/2 IF帶寬，則錯(cuò)誤將會(huì)小于1dB(圖2)。

依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)，我們可以使用帶有-6dB IF帶寬和預(yù)選擇器的頻譜分析儀。在分析儀模式中，顯示頻點(diǎn)的數(shù)目將影響測(cè)試結(jié)果。如果我們想在結(jié)果曲線上知道準(zhǔn)確的頻率值，則需要做局部掃描(放大頻率軸)。在局部掃描過(guò)程中，須設(shè)置為SPAN/(頻點(diǎn)數(shù))<1/2 RBW。

2.2 測(cè)量時(shí)間和掃描速率

測(cè)量與掃描接收機(jī)的測(cè)量次數(shù)與掃描速率應(yīng)設(shè)置為可測(cè)量最大幅射電平。

在預(yù)掃描期間，通常使用最小掃描與保持時(shí)間。

針對(duì)峰值點(diǎn)的最終測(cè)量，每一頻率的保持時(shí)間需足夠長(zhǎng)以便測(cè)量信號(hào)峰值。

3.EMI自動(dòng)化測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)配置

3.1 一般過(guò)程

與人工操作相同的是，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的第一步也是“預(yù)掃描”：在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)掃描并搜索來(lái)自被測(cè)設(shè)備(EUT)的幅射信號(hào)。依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵限值由準(zhǔn)峰值檢波器給出;但是在測(cè)試員感興趣的全范圍測(cè)試過(guò)程中，使用準(zhǔn)峰值檢波器將會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的測(cè)試次數(shù)。感興趣的頻點(diǎn)須限制在被測(cè)幅射峰值幅度大于或接近幅射極限的頻率，只有位于這些頻點(diǎn)的幅射信號(hào)才被放大和測(cè)量(見(jiàn)圖3)。

圖3：EMI自動(dòng)測(cè)量的一般過(guò)程。

3.2 EMI測(cè)量過(guò)程中的預(yù)掃描方法

傳導(dǎo)幅射：預(yù)掃描可在一個(gè)典型的導(dǎo)線上進(jìn)行，例如使用峰值和均值檢波以最快掃描時(shí)間掃描電源線的“L”線。針對(duì)準(zhǔn)峰值和均值檢波器的兩個(gè)限值將呼之欲出。

干擾功率：預(yù)掃描也可利用靠近EUT的吸收鉗進(jìn)行。應(yīng)使用帶極限的峰值與均值檢波。

圖4：軟件配置示例(羅德-施瓦茨 EMC32)。

空間幅射：在9kHz到30MHz的頻率范圍內(nèi)，當(dāng)接收機(jī)在掃描幅射頻譜時(shí)，需要旋轉(zhuǎn)環(huán)形天線和EUT以找到最大場(chǎng)強(qiáng)。在30到1000 MHz的頻率范圍內(nèi)，天線的高度需根據(jù)表2給定的值預(yù)先進(jìn)行調(diào)整。

表2

3.3 數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化方法

數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化是用來(lái)減少預(yù)掃描過(guò)程中采集到的信號(hào)數(shù)目，并由此進(jìn)一步縮短整個(gè)測(cè)量時(shí)間。數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化由可接受性分析和子范圍最大化搜索功能組成。關(guān)于可接受性分析，你可以(可選)為每個(gè)檢波器選擇一個(gè)限制線，該限制線還要用于最終測(cè)量中的電平評(píng)估。此外，還需定義可接受偏移量。

關(guān)于子范圍最大化搜索，你可以在整個(gè)范圍內(nèi)定義一些頻率子范圍，并在每個(gè)子范圍搜索峰值。

3.4 幅射最大化和最終測(cè)量

在通過(guò)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化搜索到的峰值點(diǎn)上，我們必須調(diào)整附件(如天線、轉(zhuǎn)盤、LISN和吸收鉗)的設(shè)置以便捕獲最大幅射信號(hào)，并使用標(biāo)準(zhǔn)中定義的檢波器進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)頻率點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間需足夠長(zhǎng)方可測(cè)量信號(hào)峰值。

3.5 校準(zhǔn)和修正因子

自動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)之一是其測(cè)試值可自動(dòng)修正。為每個(gè)信號(hào)路徑和附件進(jìn)行校準(zhǔn)是必要的。測(cè)試結(jié)果必須同校準(zhǔn)數(shù)據(jù)一同提供。

3.6 測(cè)試報(bào)告

通常，測(cè)量的目的是為了獲取測(cè)試報(bào)告。根據(jù)測(cè)試報(bào)告中的表格數(shù)值與圖形可以獲得測(cè)試結(jié)果。而且，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的與測(cè)試系統(tǒng)自身相關(guān)的信息(如變頻器和修正儀的使用、儀器配置、EUT裝置的文檔)也應(yīng)成為測(cè)試報(bào)告內(nèi)容的一部分。

本文小結(jié)

目前，大多數(shù)EMC實(shí)驗(yàn)室已采用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行EMC測(cè)量，不過(guò)正確地配置系統(tǒng)和軟件非常重要。國(guó)標(biāo)CISPR16標(biāo)準(zhǔn)化了自動(dòng)EMI測(cè)量，所有操作人員及系統(tǒng)集成工程師務(wù)必遵守這些系列標(biāo)準(zhǔn)。這樣，相同EUT在不同地方的測(cè)試結(jié)果具有一致性。