EMI預一致性測試的案例分析

一致性測試通常作為產品投產前設計質保的一部分完成。一致性測試內容繁多，耗時長，如果在產品開發的這個階段EMC 測試失敗，那么會要求重新設計，不僅成本高昂，而且會耽誤產品推出。

執行預一致性測試可以幫助您在把產品送到正式測試前發現不符合規范的情況。泰克基于USB接口的RSA306實時頻譜分析儀的問世，預一致性測試變得的簡便和經濟，放射輻射測量和傳導輻射測量可以幫助您zui大限度地減少產品通過EMI 認證所需的費用和時間。本文將用兩個實測案例，分析基于RSA306實現放射輻射和傳導輻射的測試方法。

放射輻射測量案例分析

在我們的預一致性測試中，我們使用了一米和幾厘米兩種距離。降低DUT（被測設備）與測試天線之間的距離會提高DUG信號強度與RF背景噪聲之比。遺憾的是，近場結果并不會直接轉換成EMI一致性測試中使用的遠場測試，因此在得出結論時必須慎重增加預放是提升相對DUT 信號電平的另一種好方法。

天線的選擇

測量中使用了三臺成本非常低的PC板對數周期天線和一臺雙錐天線。這些天線安裝在三腳架上，放置簡便。天線因數(AF) 和電纜損耗可以輸入到RSA306中，校正場強。雙錐天線用于20 - 200 MHz頻率，較長的20 - 200 MHz 波長要求較大的天線，背景噪聲也可能是一個問題，因為它包括許多無線廣播頻率。

分析環境特性和測試結果

在把天線校正因數和電纜損耗輸入RSA306后，打開峰值檢測器電源，設置極限行。調節極限行，適應測試環境。

在打開DUT電源前，一定要評估和分析測試環境特性(圖1)。在極限行和環境噪底之間是否有足夠的信號空間？是否有可以降低的已知信號？是否需要把測試設置移到更安靜的環境？

圖1： 環境背景結果。在VHF 頻段中可以清楚地看到廣播信號。

圖2：DUT的測試結果，超限情況不是由DUT引起的。

如果您對背景噪聲滿意，打開DUT電源。兩項測量之差即來自DUT的輻射(圖2)。在測試中，使用已經通過EMI一致性測試的泰克WiFi演示電路板，因此沒有檢測到失敗。如果已經正確設置測試，沒有什么東西接近極限行，那么這可能意味著您已經可以準備進行一致性測試。

如果在這個階段發現問題，那么可能要求進一步診斷和修改設計。RSA306上提供的功能既支持一致性測量，也支持診斷。熟悉DUT設計的工程師可以確定問題信號。近場探測工具也可能會非常實用，后面會對此展開討論。

近場測量與遠場測量

在全面一致性測試實驗室中，使用EMI 接收機和精心校準的天線，在3米或10米距離上測試電子器件。換言之，也可能在遠場中完成測量。這些測試艙旨在消除或大大降低所有不想要的RF信號，以便只測量DUT的EMI信號。

盡管我們需要盡zui大努力來保證預一致性測試中的RF背景噪聲達到zui小，但背景噪聲可能仍然很明顯。降低測試天線與DUT 之間的距離可以提升DUT 相對于RF 背景的信號電平。

傳導輻射測量案例分析

圖3顯示了測試設置的方框圖，被測器件是筆記本電腦使用的通用的AC/DC電源適配器。

工頻阻抗穩定性網絡(LISN)

注意,一定要先從LISN上斷開頻譜分析儀輸入，然后再從LISN中拔下電源，LISN放電可能會損壞頻譜分析儀前端。

在傳導輻射測量中，您使用的是LISN而不是天線。LISN是一種低通濾波器，放在AC或DC 電源與DUT 之間，創建已知阻抗，提供一個RF 噪聲測量端口。它還把不想要的RF 信號與電源隔開。增加一個預放也是提升相對DUT 信號電平的好方法。

注意，60 或50 Hz 電源上傳導的干擾對某些設計可能也是一個問題。大多數傳導EMI測試規定了9 kHz- 1 GHz 實測頻率范圍，但在需要時也可以在更低頻率上測量信號。對低頻測量，RSA5100 系列實時頻譜分析儀是很好的選擇，因為它們可以覆蓋直到1 赫茲以下的頻率范圍。為zui有效地測量傳導EMI，使用兩個LISN：一個用于到DUT 的規定阻抗，一個用于頻譜分析儀或接收機。

圖3： 預一致性傳導輻射測試的方框圖。

圖4：傳導輻射測試顯示頻譜較低一端有超限的情況。

功率濾波器

對傳導測量，背景噪聲來自于電源。盡管LISN提供了一定的隔離度，但您經常需要額外的功率濾波。在我們的測量中，結果主要是來自大樓電源的噪聲。通過增加電源濾波器，我們可以把進入的噪聲降低到足夠的水平，來進行我們的傳導測量。

分析環境特性和測試結果

首先，我們把LISN校正因數輸入RSA306，打開峰值檢測器電源，設置極限行。在打開DUT 電源前，一定要評估和分析測試環境特性。極限行與噪底之間是否有足夠的空間？是否需要增加功率濾波器？如果您對背景噪聲滿意，打開DUT電源，按該順序把LISN輸出連接到頻譜分析儀上。兩項測量之差即來自DUT的輻射( 圖4)。

在傳導測量中， DUT是網上購買的成本非常低的筆記本電腦電源。我們使用備用筆記本電腦作為電源負載。在這種情況下，我們可以看到測試失敗。圖5顯示DUT傳導輻射在大約172 Hz處高出極限。RSA306上提供的功能可以執行預一致性測量和診斷。熟悉DUT設計的工程師可以確定問題信號。這時近場探測工具也非常實用。如果您已經正確設置測試，沒有什么東西接近極限行，那么這可能意味著您已經可以準備進行一致性測試。

總結

EMI一致性測試失敗成本高，可能會使產品開發周期面臨風險。而設置自己的預一致性測試可以幫助您隔離任何問題區域，在把設計發往標準測試機構前解決問題。泰克RSA306提供了全新的低成本預一致性測試功能，可以在您的產品獲得EMI 認證時幫助您zui大限度地減少所需的費用和時間。