國標CISPR16標準化了自動EMI測量,所有操作人員及係統集成工程師務必遵守這些係列標準。這樣,相同EUT在不同地方的測試結果將具有一致性。
概述
本文描述了如何搭建一個(ge) 自動的電磁幹擾(EMI)測試係統,重點介紹了測試過程中出現的問題及其相應解決(jue) 方法,並介紹了如何正確的配置係統及其參數。為(wei) 規避錯誤及不同測試環境和測試員之間的差異,自動化EMI測量的標準化是很有必要的。
1.關(guan) 於(yu) 自動化電磁兼容(EMC)測量
1.1 效率
具有合適的測試及控製方法的自動EMC測量可提高實驗室效率、避免浪費時間。通過自動測量可遠離那些大量煩瑣冗餘(yu) 的重複性EMI測量。
1.2 一致性
完整的測試係統消除了因人工讀寫(xie) 和記錄引起的誤差,而且軟件可以保持與(yu) 儀(yi) 器設置的一致性。因此,自動EMC測試係統能夠給出高度可重現的測試結果。從(cong) 根本上來說,不管是人工測量還是軟件控製下的測量,幅射電平的精確度是沒有區別的。在兩(liang) 種情形下,測量的不確定性來自測試裝置所使用的設備的精度標準。
另一方麵,軟件控製下的儀(yi) 器的不同設置可產(chan) 生不同的測試結果。所以,與(yu) 自動EMI測量相關(guan) 的標準正在興(xing) 起。在測量過程中,我們(men) 必須根據CISPR16-2標準來配置軟件和儀(yi) 器。#p#分頁標題#e#
為(wei) 確保測試結果的有效性,測試係統具有校正因子及自動監視功能。
1.3 測試結果和數據的管理
對軟件來說能夠非常方便和高效地創建一個(ge) 數據庫,以便保存和檢查測試結果。
1.4 自動測量期間的問題
盡管使用自動測量有許多優(you) 點,但我們(men) 仍需強調可能導致錯誤結果的一些要點,諸如頻率掃描過程中的問題、測量時間設置、關(guan) 鍵數據簡化與(yu) 篩選、天線高度、校準及修正。
2. 用於(yu) EMI測量的掃描規則—參數配置

表1:CISPR範圍時的最小化掃描次數。
2.1 EMI測試的頻率掃描步驟
在EMI測量過程中,測試員時常關(guan) 注是否忽視了一些頻點。在接收機模式中,測試頻率按步進方式(逐點)掃描,因此為(wei) 了避免忽略頻點,如何設置步距是非常重要的。在頻譜分析儀(yi) 模式中,測試頻率是連續掃描的,但#p#分頁標題#e#顯示在頻譜儀(yi) 上的頻點數卻是有限的,因此如何定位峰值的真實頻率至關(guan) 重要。
在接收機模式中,該如何設置步距呢?步距必須小於(yu) 中頻(IF)帶寬的一半,通常我們(men) 使用IF帶寬的一半。依據EMC標準,接收機的IF帶寬定義(yi) 為(wei) -6dB帶寬。如果我們(men) 使用不合適的步距,則會(hui) 有一些峰值丟(diu) 失或出現錯誤結果。例如,若步距等於(yu) IF帶寬,一些頻點(兩(liang) 相鄰測試點的中間)的測試結果將比正確的測量值少6dB(圖1);若步距少於(yu) 1/2 IF帶寬,則錯誤將會(hui) 小於(yu) 1dB(圖2)。

圖1:步距等於(yu) 中頻帶寬。

圖2:步距等於(yu) 1/2 中頻帶寬。
依據EMC標準,我們(men) 可以使用帶有-6dB IF帶寬和預選擇器的頻譜分析儀(yi) 。在分析儀(yi) 模式中,顯示頻點的數目將影響測試結果。如果我們(men) 想在結果曲線上知道準確的頻率值,則需要做局部掃描(放大頻率軸)。在局部掃描過程中,須設置為(wei) SPAN/(頻點數)<1/2 RBW。
2.2 測量時間和掃描速率
測量與(yu) 掃描接收機的測量次數與(yu) 掃描速率應設置為(wei) 可測量最大幅射電平。
在預掃描期間,通常使用最小掃描與(yu) 保持時間。#p#分頁標題#e#
針對峰值點的最終測量,每一頻率的保持時間需足夠長以便測量信號峰值。
3.EMI自動化測量的標準配置
3.1 一般過程
與(yu) 人工操作相同的是,自動測試係統的第一步也是“預掃描”:在目標頻率範圍內(nei) 掃描並搜索來自被測設備(EUT)的幅射信號。依據EMC標準,關(guan) 鍵限值由準峰值檢波器給出;但是在測試員感興(xing) 趣的全範圍測試過程中,使用準峰值檢波器將會(hui) 導致過多的測試次數。感興(xing) 趣的頻點須限製在被測幅射峰值幅度大於(yu) 或接近幅射極限的頻率,隻有位於(yu) 這些頻點的幅射信號才被放大和測量(見圖3)。

圖3:EMI自動測量的一般過程。
3.2 EMI測量過程中的預掃描方法
傳(chuan) 導幅射:預掃描可在一個(ge) 典型的導線上進行,例如使用峰值和均值檢波以最快掃描時間掃描電源線的“L”線。針對準峰值和均值檢波器的兩(liang) 個(ge) 限值將呼之欲出。
幹擾#p#分頁標題#e#功率:預掃描也可利用靠近EUT的吸收鉗進行。應使用帶極限的峰值與(yu) 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的頻率範圍內(nei) ,當接收機在掃描幅射頻譜時,需要旋轉環形天線和EUT以找到最大場強。在30到1000 MHz的頻率範圍內(nei) ,天線的高度需根據表2給定的值預先進行調整。

表2
3.3 數據簡化方法
數據簡化是用來減少預掃描過程中采集到的信號數目,並由此進一步縮短整個(ge) 測量時間。數據簡化由可接受性分析和子範圍最大化搜索功能組成。關(guan) 於(yu) 可接受性分析,你可以(可選)為(wei) 每個(ge) 檢波器選擇一個(ge) 限製線,該限製線還要用於(yu) 最終測量中的電平評估。此外,還需定義(yi) 可接受偏移量。
關(guan) 於(yu) 子範圍最大化搜索,你可以在整個(ge) 範圍內(nei) 定義(yi) 一些頻率子範圍,並在每個(ge) 子範圍搜索峰值。#p#分頁標題#e#
3.4 幅射最大化和最終測量
在通過數據簡化搜索到的峰值點上,我們(men) 必須調整附件(如天線、轉盤、LISN和吸收鉗)的設置以便捕獲最大幅射信號,並使用標準中定義(yi) 的檢波器進行測試。每個(ge) 頻率點的測量時間需足夠長方可測量信號峰值。
3.5 校準和修正因子
自動測量的優(you) 點之一是其測試值可自動修正。為(wei) 每個(ge) 信號路徑和附件進行校準是必要的。測試結果必須同校準數據一同提供。
3.6 測試報告
通常,測量的目的是為(wei) 了獲取測試報告。根據測試報告中的表格數值與(yu) 圖形可以獲得測試結果。而且,產(chan) 品標準要求的與(yu) 測試係統自身相關(guan) 的信息(如變頻器和修正儀(yi) 的使用、儀(yi) 器配置、EUT裝置的文檔)也應成為(wei) 測試報告內(nei) 容的一部分。
本文小結
目前,大多數EMC實驗室已采用自動測試係統進行EMC測量,不過正確地配置係統和軟件非常重要。國標CISPR16標準化了自動EMI測量,所有操作人員及係統集成工程師務必遵守這些係列標準。這樣,相同EUT在不同地方的測試結果具有一致性。
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