頻譜分析儀有掃頻式及實時兩種類型。掃頻式頻譜儀是最常見的頻譜分析儀,通過本振掃描的方式來實現(xiàn)測試范圍內(nèi)信號的頻率、功率等參數(shù)測試。而實時頻譜分析儀則是在某個固定帶寬內(nèi)通過實時的數(shù)據(jù)采集,并進行 FFT 分析來得到帶寬范圍內(nèi)信號的幅度、頻率參數(shù)測試,速度是掃頻式的上百倍甚至千倍以上。主要考慮測試的頻率范圍,功率范圍,測試速度,信號頻率分辨率要求,信號大小等因素。因為產(chǎn)生對頻譜儀的頻率范圍,DANL,RBW,測試速度等方面的考慮。
電磁兼容性(EMC )是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC 包括電磁干擾(EMI)和電磁抗干擾(EMS)兩個方面。具體分類如下:
隨著電子產(chǎn)品應(yīng)用的增多,我們周圍的電磁環(huán)境正變的日益復(fù)雜,對我們工作與生活的影響也愈發(fā)密切。如高速 PCB 中的高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為輻射干擾源,會影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。
類似軍艦上的雷達和天線,相互之間就有電磁兼容性的問題。
EMC 標準
為了保證電子產(chǎn)品滿足在電磁環(huán)境中可靠性等的要求,各國都相應(yīng)地根據(jù)國際標準制定了關(guān)于電子類產(chǎn)品的 EMC 法規(guī),要求產(chǎn)品在取得相應(yīng)的法規(guī)認證后才能在該國銷售。我國主要以效仿歐洲標準而建立的國標,3C 認證,包括大家熟知的汽車排放標準。
IEC(國際電工委員會)是世界上成立最早的國際性電工標準化機構(gòu),負責(zé)有關(guān)電氣工程和電子工程領(lǐng)域中的國際標準化工作。其下從事 EMC 標準制定的組織主要有 CISPR(國際無線電干擾特別委員會)和 TC77(第 77 技術(shù)委員會)《其中 TC77 主要負責(zé) 9kHz 以下低頻頻段的標準制定》。IEC 標準已廣為歐洲、美國、日本、中國等地區(qū)和國家采用。其相關(guān)的認證為歐盟的 CE 認證,美國的 FCC 認證,中國的 3C 認證等。
EMI 測試介紹
EMI(ElectromagneticInterference,電磁干擾)是一種可以通過空間(輻射)或交流線路(傳導(dǎo))傳遞電磁干擾,影響電氣和電子線路正常運行的現(xiàn)象。包含傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。
1--》傳導(dǎo)干擾:是指通過導(dǎo)電介質(zhì)(電源線、外部線纜等)把一個電網(wǎng)絡(luò)上
的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。
2--》輻射干擾:是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)
絡(luò)。
高頻電磁波主要會在導(dǎo)電介質(zhì)表面?zhèn)鞑ィ菀淄高^空間去干擾到另一個電網(wǎng)絡(luò)。
受測設(shè)備分類
A 類設(shè)備:非家用和不直接連接到住宅低壓供電網(wǎng)設(shè)施中使用的設(shè)備(工業(yè)和商業(yè))
B 類設(shè)備:家用設(shè)備和直接連接到住宅低壓供電網(wǎng)設(shè)施中使用的設(shè)備。
測試接收機檢波器要求
因騷擾源有寬帶與窄帶響應(yīng)不同,一般要求用準峰值和平均值檢波器接收機進行測量(用峰值檢波器測試結(jié)果較大時,以標準要求檢波器測量為準)。
準峰值檢波器 RBW 要求
基本上到 1GHz 干擾就很小了。
傳導(dǎo)干擾 CE
傳導(dǎo)干擾主要以 30MHz 以下頻率為主,對于電源端子傳導(dǎo)干擾主要測量被測設(shè)備沿電源線向電源網(wǎng)絡(luò)發(fā)射的騷擾電壓;同時也包括通過信號線傳導(dǎo)到相連的其他周邊設(shè)備的騷擾信號。傳導(dǎo)干擾測試設(shè)備主要包含人工電源網(wǎng)絡(luò)(AMN),通常情況可用 LISN 替代,限幅器和頻譜分析儀(準峰值檢波器,6dB EMI 濾波器)。
限幅器的作用是擔(dān)心 EUT 的電磁輻射太強而影響到頻譜本身,故在網(wǎng)絡(luò)中加一個限幅器起保護作用。比如說模擬高壓和雷擊測試的產(chǎn)品通常會增加限幅器。
人工電源網(wǎng)絡(luò)(AMN)的作用
1--》隔離和耦合作用:阻止 EUT 產(chǎn)生的射頻電磁騷擾進入電網(wǎng),同時衰減來
自電網(wǎng)的干擾信號;通過耦合電容把射頻騷擾信號接至測量接收機;
2--》穩(wěn)定阻抗作用:提供統(tǒng)一的阻抗(50Ω),便于在不同電網(wǎng)下的測試結(jié)
果相互比較。
AMN 的分類
AMN 有兩種類型:用于耦合非對稱電壓的 V 型與用于耦合對稱電壓和不對稱電壓的Δ型。線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)和 V 型人工電源網(wǎng)絡(luò)可替換使用。
對稱電壓:兩導(dǎo)線之間的射頻騷擾電壓,常稱為差模電壓。Va –Vb
非對稱電壓 : 兩導(dǎo)線的電氣中點與參考地之間的射頻電壓,也稱為共模電壓。(Va + Vb)/2
不對稱電壓:導(dǎo)線或端子與規(guī)定的接地基準之間的電壓。Va &Vb
實驗場測試環(huán)境 B 類設(shè)備電源端子騷擾電壓限制
此圖以電源端子產(chǎn)品的國標為示例,儀表已經(jīng)內(nèi)建了 A/B 兩類產(chǎn)品的標準,測試只需選擇即可。
頻譜在低頻動態(tài)范圍很好,所以傳導(dǎo)測試主要是以電源類產(chǎn)品較多。
RSA3000E 系列顯示平均噪聲電平低至 -161dBm,可以有效保證對微弱信號的測試能力。
測試時需要安裝原廠的 S1210--EMI 預(yù)一致性測試上位機軟件。RSA3000E 系列頻譜內(nèi)置 EMI 預(yù)測試應(yīng)用軟件,結(jié)合符合 CISPR 標準的濾波器,對產(chǎn)品進行傳導(dǎo)及輻射的預(yù)測試,從而發(fā)現(xiàn)其傳導(dǎo) / 輻射騷擾源并改善。
? 內(nèi)建 CISPR 帶寬和偵測器
? 自動掃描多個段
? 限制線和自動峰值 / 限制搜索
? 使用不同偵測器的最多 3 條跡線
? 記錄頻率顯示
? 使用三個偵測器在標記或感興趣的信號上進行實時量測
? 天線,LISN,電纜和前置放大器的校正
傳導(dǎo)干擾 CE 實際測試架構(gòu)如下
輻射干擾 RE 測試
當(dāng)頻率高于 30MHz 時,輻射變成主要的傳播方式。其測試一般分為認證測試及預(yù)測試。認證測試需要在開闊場地或電波暗室中進行,民品測量距離一般分為 3m,投入成本非常昂貴。所以通常主要以在設(shè)計階段采用預(yù)測試方式解決潛在問題。電磁輻射預(yù)測試設(shè)備主要包含頻譜分析儀(準峰值檢波器,6dB EMI 濾波器) ,功率放大器和近場探頭。
功率放大器:主要用來放大進入頻譜分析儀的輻射信號功率。(通常接在探頭后面)
近場探頭:用來接收及傳輸電路中的磁場輻射信號。
近場探頭種類有很多,可以根據(jù)實際產(chǎn)品的需求進行選型。
NFP-3-P1,磁場近場探頭,可檢測到 10cm 范圍內(nèi)的磁場,適合于檢測泄漏的磁場。例如屏蔽措施的驗證,機箱泄漏測試等。
NFP-3-P2,磁場近場探頭,可檢測到 3cm 范圍內(nèi)的磁場,適合于檢測模塊附近的磁場環(huán)境。例如精確定位機箱泄漏位置,檢測電路板模塊的磁場方向及強度等。
NFP-3-P3,磁場近場探頭,分辨率約 5mm,適合于檢測表面磁場。例如導(dǎo)線、電纜、金屬表面、接插件、電子組件、元器件連接處等產(chǎn)生的磁場。
NFP-3-P4,磁場近場探頭,分辨率約 2mm,可檢測垂直方向發(fā)射的磁場,適于檢測有電流回路產(chǎn)生的磁場。如 PCB 布線產(chǎn)生的電磁場測試、IC 引腳區(qū)域磁場檢測等。
輻射測試示例:
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