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基于安捷倫CXA信號分析儀的EMI預(yù)兼容測試方案
基于安捷倫CXA信號分析儀的EMI預(yù)兼容測試方案
概述
越來越多的電子制造公司認識到頻繁地進行電磁兼容（EMC）/ 電磁干擾（EMI ）檢測，整改，已經(jīng)成為了降低產(chǎn)品研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的主要瓶頸。而在從研發(fā)，樣品生產(chǎn)到正式生產(chǎn)的整個過程中進行EMI 預(yù)兼容測試就是突破這一瓶頸的*常規(guī)的手段。
盡管進行EMI 預(yù)兼容測試已經(jīng)成為了電子行業(yè)的共識， 但是大多數(shù)公司的嘗試都遭遇了成本的阻礙。只有很少的大型電子企業(yè)有足夠的經(jīng)費建造，購買電波暗室，標準接收機以及相應(yīng)外設(shè)，從而建設(shè)一套和EMC 標準實驗室類似的測試系統(tǒng)。而大量中小型的企業(yè)和電子產(chǎn)品設(shè)計室一直在尋找一套低成本而高效的EMI 預(yù)兼容測試方案。
典型的EMI測試系統(tǒng)
大多數(shù)的電子產(chǎn)品都需要通過傳導(dǎo)泄露和輻射泄露兩類EMI測試。其本質(zhì)都是使用頻譜分析儀或者接收機測量由測量附件拾取到的干擾信號。
圖一 傳導(dǎo)泄露測試
圖一是典型的傳導(dǎo)測試儀器連接配置
拾取電源線上傳播干擾信號的*常用設(shè)備是線性阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)（LISN） 。而瞬態(tài)限幅器可以有效的避免頻譜分析儀或者接收機被LISN 產(chǎn)生的大功率瞬態(tài)信號損 壞。而傳導(dǎo)測試的被測件，附件和頻譜儀完全是通過電纜連接，所以非常容易實現(xiàn)且不易受到干擾。我們用類似的方法進行預(yù)兼容測試，得出的結(jié)果往往可以和EMC 認證機構(gòu)得出的測試結(jié)果很好吻合。
圖二 輻射泄露測試
圖二是典型的輻射泄露測試的連接
一般在電波暗室或者開放空間中使用雙錐天線和對數(shù)周期天線拾取空間的輻射干擾。電波暗室是*理想的測試環(huán)境，可以有效的消除環(huán)境干擾和反射共振的影響。但是對于多數(shù)公司，電波暗室的投資都過于高昂。傳統(tǒng)的替代方法是在開放空間進行測試，以減
小發(fā)射和共振的影響，但是復(fù)雜的環(huán)境電磁波干擾始終難以完全消除。
安捷倫N9000A CXA 信號分析儀和 W6141A
EMI 預(yù)兼容方案主要優(yōu)勢
和普通的頻譜測量不同的是， EMI測量的響應(yīng)標準對軟硬件功能有一系列強制要求，包括EMC 專用檢波器（準峰值檢波器，EMC 平均檢波器和RMS 檢波器）， CISPR 6 dB帶寬濾波器，對數(shù)頻率軸顯示，標準相關(guān)限制線，以及可變掃描點數(shù)以取得足夠的頻率分辨率。用一臺不具備專業(yè)功能的普通頻譜儀進行EMI 相關(guān)測試，可能得到的結(jié)果會大相徑庭。
安捷倫*新推出的基于N9000A CXA信號分析儀的W6141AEMC 測量應(yīng)用軟件，提供完全符合CISRP-16-1要求的專業(yè)功能，良好的射頻性能，和快速的測試速度，能夠捕捉到小幅度，瞬態(tài)的干擾信號，從而使低成本的專業(yè)EMI 預(yù)兼容測試不再只是夢想。
W6141A EMC 測量應(yīng)用軟件除了提供CISPR-16-1要求的所有功能，還具有一系列附加功能， 使預(yù)兼容測試更為簡單易行。
1） 根據(jù)標準的預(yù)設(shè)掃描列表
不熟悉EMC 標準的用戶只需要在列表中選擇頻段就可以自動設(shè)置所有參數(shù)。如圖三所示。
圖三 掃描列表
2） 信號列表
專用的EMC 檢波器如準峰值檢波器，都需要在每個掃描點上駐留一定時間進行時域加權(quán)。這就造成一個全頻段的掃描需要數(shù)小時的時間。而W6141A測量應(yīng)用軟件，采取了先用普通正峰值檢波器預(yù)掃，而后自動對超過限制線的峰值信號進行專用檢波器測量的辦法，通常只需要數(shù)分鐘時間， 大幅度提高了測試效率。而根據(jù)理論，經(jīng)過*大保持后的正峰值檢波器的幅度讀數(shù)值一定會等于或大于EMC 專業(yè)檢波器的讀數(shù)值。所以用這種辦法可以保證不會有誤測或者漏測。
圖四 W6141A EMC測量應(yīng)用軟件
W6141A 信號列表的功能，對于輻射泄露測試還有重要作用。我們可以在被測件關(guān)閉與打開的狀態(tài)下，分別進行兩次測量。這樣多數(shù)的環(huán)境干擾信號都會在信號列表上出現(xiàn)兩次。W6141A提供了標記重復(fù)信號和刪除標記信號的功能，一次性移除這些環(huán)境干擾信號。
使用近場探頭進行EMI 預(yù)兼容測試和故障
診斷
在缺乏電波暗室的情況下，很難完全排除一些如寬帶信號或跳頻信號的環(huán)境干擾。一個性價比更高的方案是使用信號分析儀和近場探頭來替代寬帶天線進行輻射泄漏預(yù)兼容測試，故障診斷，以及改進效果驗證。
正規(guī)的輻射泄露測試，無論是三米法還是十米法，都是進行遠場測量。而使用近場探頭測量的是近場電磁波。兩者的測試結(jié)果無法進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)換算。這樣我們就不能直接把近場測試結(jié)果和遠場測試結(jié)果進行直接轉(zhuǎn)換。但是一個基本原則是，近場的輻射越大，遠場的輻射也必然越大。這就為近場探頭測試提供了理論依據(jù)。而使用近場探頭測試，我們需要把新被測件測試結(jié)果和一個已知合格被測件的近場探頭測試結(jié)果進行比較。針對這一步測試，推薦使用電場探頭或者尺寸較大的磁場探頭。這兩類探頭靈敏度一般更高，而對距離不太敏感。
圖五 使用近場探頭進行EMI故障診斷
如果一個新產(chǎn)品在EMI 預(yù)兼容測試或者標準兼容測試中失敗，進行故障診斷和改進是當務(wù)之急。沒有合適的工具，工程師很難找到癥結(jié)并且對癥下藥。N9000A具有非常優(yōu)良的測試靈敏度可以和近場探頭**配合。在故障定位的過程中，尺寸較小的磁場探頭可以更好的完成工作。小尺寸的磁場探頭靈敏度更低，但是空間分辨率更高。通過把探頭在被測件或者電路上緩慢移動，通過觀測N9000A上頻譜幅度的變化，工程師可以準確的把可疑輻射源的區(qū)域定位到很小的一塊電路。
通過近場探頭我們可以較容易的找到輻射源存在的可疑區(qū)域。如果需要進一步查找是哪一段電路，管腳甚至芯片是罪魁禍首，我們可使用示波器探頭或者高頻探頭需要做接觸式測量。安捷倫85024A 和U1818A高頻探頭可以分別測試到*高3 GHz和6GHz的信號，非常適合進行電路接觸式測量，尤其是針對具有高頻時鐘信號的電路。但是使用高頻探頭測試的時候，需要注意保護探頭和頻譜儀不被高壓損壞。
結(jié)論
安捷倫N9000A CXA 信號分析儀和W6141A EMC測量應(yīng)用軟件為所有電子工程師提供了一個高效而經(jīng)濟的專業(yè)EMI 預(yù)兼容測試方案。這同時是一個功能專業(yè)、強大而靈活的故障診斷工具，可適 用于從研發(fā)至正式生產(chǎn)的整個產(chǎn)品生命周期。
