物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為什么需要進(jìn)行EMI測(cè)試

根據(jù)IEEE規(guī)定，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的基本定義可歸納為任何被分配了IP地址、并且能夠通過網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的物體。因此物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以是任何東西。事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備范圍非常廣泛，從低成本的消費(fèi)類小物件（比如具有藍(lán)牙功能的5美元鑰匙尋找器），到用于醫(yī)療、制造、交通運(yùn)輸和公用事業(yè)的非常先進(jìn)的復(fù)雜傳感器網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)（并不是所有的）物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都有某種無線功能，對(duì)許多設(shè)計(jì)師來說，RF元件可能是個(gè)絆腳石，一些工程師也不把無線和EMI測(cè)試當(dāng)回事。

因此對(duì)物聯(lián)網(wǎng)以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)師來說意味著什么尚沒有確切的定義。即使IEEE在上面提到的白皮書中也表示定義“很模糊”。開發(fā)藍(lán)牙遙控鑰匙的工程師與設(shè)計(jì)工業(yè)級(jí)傳感器或救生醫(yī)療設(shè)備的工程師面臨的挑戰(zhàn)是完全不同的。同樣，他們還面臨著完全不同的測(cè)試與測(cè)量挑戰(zhàn)。

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中我們經(jīng)常聽到的一個(gè)問題是射頻測(cè)試是否有必要做。對(duì)于許多低端項(xiàng)目而言，測(cè)試經(jīng)常被認(rèn)為是低優(yōu)先級(jí)的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師采用了預(yù)先經(jīng)過認(rèn)證的無線模塊，并且交貨期緊，需要滿足很短的上市時(shí)間要求。能夠完成測(cè)試任務(wù)的測(cè)試設(shè)備成本也是一個(gè)重要因素。新創(chuàng)企業(yè)或小微企業(yè)一般也沒有財(cái)力去購(gòu)買矢量信號(hào)分析儀或頻譜分析儀。

另外一個(gè)障礙是缺少專業(yè)知識(shí)去做射頻測(cè)試，從而催生出一些有趣的變通方法。

我最近碰到一個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，他們要在航空粉塵計(jì)數(shù)器中集成WLAN功能。他們選用了一種經(jīng)過預(yù)先認(rèn)證的WLAN模塊，整個(gè)項(xiàng)目看起來幾乎就是一個(gè)軟件項(xiàng)目。當(dāng)軟件快要完成時(shí)，他們所做的測(cè)試就是看看計(jì)數(shù)器與從店里買來的Wi-Fi路由器在不同距離時(shí)的Wi-Fi速度。也許用這種方式能夠了解到某些性能，但與真正的表征和優(yōu)化有著很大的差距。

如上例所述的那樣，你可以將無線模塊集成進(jìn)新的或現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中來實(shí)現(xiàn)還過得去的功能。對(duì)于廉價(jià)的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品來說，這種方法是行得通的——如果你缺乏射頻專業(yè)知識(shí)和測(cè)試設(shè)備的話這種方法更是合適了。這種方法假設(shè)所有事情都按預(yù)設(shè)的進(jìn)行，與供應(yīng)商的聲明并無二致。

在實(shí)際的電子工程領(lǐng)域中事情都是這樣演進(jìn)的嗎？

這種隨意性的測(cè)試方法并不適合工業(yè)級(jí)或醫(yī)療設(shè)備，特別是涉及關(guān)鍵任務(wù)/生命或者需要安裝在遠(yuǎn)程或難以接觸的地方的設(shè)備。在這種情況下必須做徹底全面的測(cè)試。

在測(cè)試和提高可靠性與性能之間有很強(qiáng)的關(guān)系，即使是使用預(yù)先認(rèn)證過的元件也是這樣，因?yàn)樵谶@些元件集成進(jìn)最終產(chǎn)品之后其射頻環(huán)境會(huì)有很大的變化。使用預(yù)先認(rèn)證的模塊加上定制天線可能無法提供最佳的功率傳送，不過使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀優(yōu)化后會(huì)有明顯改進(jìn)。測(cè)量和優(yōu)化直流電源效率對(duì)可穿戴設(shè)備和其它電池供電設(shè)備來說是關(guān)鍵。

測(cè)試還有助于你深入發(fā)現(xiàn)問題，并讓基本功能正常工作。最近我遇到的一家公司遇到了藍(lán)牙配對(duì)問題，嘗試了好幾種價(jià)值不菲的測(cè)試設(shè)備去測(cè)試收發(fā)器。最后在一位朋友的提醒下使用一款USB頻譜分析儀捕捉到了空中數(shù)據(jù)。借助分析軟件解調(diào)空中傳送的這些數(shù)據(jù)包，他們很快找到了問題的根源。

使用預(yù)先認(rèn)證的射頻模塊，并不會(huì)免除對(duì)電磁干擾/電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的一致性測(cè)試要求。許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為EMI測(cè)試只是一種形式。遺憾的是，這種假設(shè)基本不成立：EMI測(cè)試費(fèi)用和重復(fù)的電路板返工會(huì)使成本快速上升。

最近據(jù)一家中國(guó)測(cè)試公司透露，他們測(cè)試過的產(chǎn)品中90%都沒有通過第一次測(cè)試。鑒于EMI的一致性測(cè)試費(fèi)用從5000到50000美元不等，因此建議預(yù)先做一致性測(cè)試是絕對(duì)合理的。

圖：在將產(chǎn)品帶到測(cè)試實(shí)驗(yàn)室之前，預(yù)先做一致性電磁干擾測(cè)試可以節(jié)省時(shí)間和金錢，還能解決棘手的問題。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的興起正在改變射頻測(cè)試格局。測(cè)試通常要么執(zhí)行的很快，要么就通不過。遺憾的是，那些沒通過的產(chǎn)品可能很難最終滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于測(cè)試與測(cè)量行業(yè)的人來說，他們認(rèn)為需要集中于提供功能更強(qiáng)、成本更低的儀器，并且能夠處理諸如評(píng)估無線模塊、基本調(diào)試、性能優(yōu)化和電磁干擾預(yù)先一致性測(cè)試等項(xiàng)目。他們還需要繼續(xù)提高可用性，使得即便是射頻新手也能獲得有價(jià)值的信息。EMI預(yù)先一致性測(cè)試和RF標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè)試需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并做到有矩可循。
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