在电子产品开发过程中,电磁干扰EMI(Electro Magnetic Interference)是工程师们MI)特别是在产品开发或产品验收阶段,可能会导致许多问题。如果电路设计受到电磁干扰的影响,可能会出现数据接触不良或其他线路故障。许多EMC兼容性测试失败的主要原因是电路中的射频能量泄漏和电路板设计本身的相互影响。肉眼看不干扰的电场和磁场肉眼是看不见的,当我们想深入研究原因以最小化时EMI问题很复杂。是什么导致了这个问题?辐射干扰的信号或能量来源在哪里?我该怎么解决?幸运的是,我们可以帮助识别一些简单的工具和技术EMI干扰源。一旦确定了干扰源,我们就可以开始解决问题了。那么如何找出干扰源呢?我们需要一种技术,它不是严格意义上的标准EMC兼容性测试是一种不需要昂贵的专业设备和实验室设备的预测试,可以帮助我们快速找到可能存在的干扰源。例如,使用近场探头和电流探头来找到可能性EMI泄漏源。该技术能快速识别问题,有效节省时间和经济成本。需要注意的是,预一致性测试旨在帮助识别和解决可能阻碍的问题EMC认证问题不能完全取代认证实验室EMC合规测试。
以下是一些故障排除的一些基本设备清单:
频谱仪/EMI接收机:
与频率相比,测量RF功率。频谱仪的最大输入频率应不低于1GHz,
DANL为-100dBm(-40dBuV)或者更小,RBW不低于10kHz。
近场探头:购买或手工制作。分为磁场近场探头和电场近场探头。
电流探头:购买或自制。
50欧姆同轴线缆:使用与近场探头和频谱分析仪RF输入口匹配的电缆。如有必要,可同时购买探头、同轴电缆和连接器。
探头:由于人类肉眼看不到电磁波,所以我们需要使用一些工具来辅助测量。回顾我们刚才提到的,导体中的移动电荷会产生辐射到整个空间的电磁场。电路中的感应电压可以通过测量电磁场的功率值来测量,从而间接测量出源电场的强度。在EMI在故障排除过程中,最常用的两种探头是近场探头和电流钳。近场探头和电流钳的原理相似。流过探针的环路区域的磁场会产生可测电压(图4)。环形区域越大,磁通量越大,因此更适合寻找小信号。但小环形区域提供了更好的空间分辨率(以便更准确地找到问题点)。许多测试工具中的探头都有多种环尺寸(见图5),从而帮助用户更好地实现灵敏度和空间分辨率之间的平衡。电场探头通常没有环形区域。用他们获得电场信息的方法更像是单极天线。与磁场探头一样,电场探针的旋转并不影响测量结果,但与信号源的距离是一个非常重要的因素。
以下是探头的使用指南:
关闭被测设备,观察频谱仪的测量值,测量本底辐射。注意环境或本底辐射引起的任何射频干扰。如果在屏蔽良好的实验室中,这个问题可能不是很大,但在普通实验室中,必须提前测量环境中的基本干扰。探头放置、通信端口终端、机壳接缝、通风口等,这些都是试验中容易出现问题的地方。电场或磁场的探头靠近信号源会测得更高的振幅值。垂直于磁场的磁场探头的比平行于磁场的数据更高。由于探头在重复实验中的位置更为重要,因此将非导电夹具(如木材、塑料)固定在被测设备上,因此可以使用探头。请记住,探头的位置和放置方向非常重要一点位置偏差或一点角度偏差偏差或一点角度偏差会造成很大的误差。
电子设备中的电缆和连接器需要被屏蔽并正确接地,因为它们是良好的天线,导体外的小电流变化很容易导致检测到的辐射超过电磁兼容性测试设定的限值。配合电流钳和频谱仪,可以了解电缆和连接器产生电磁辐射的原因。类似于电流钳和近场探头的原理,我们可以直接从商家购买或将线圈缠绕在铁夹和BNC自制连接器(如图7所示)。将电流钳靠近待测电缆,并将其连接到频谱仪的输入端口,将频谱仪的频率调整到设定范围。
以下是探头的一些使用指南:
如果输入信号的大小不能确定,可以在测量前给频谱仪RF在输入端添加外部衰减器。电源线或其他高功率应用可能会影响频谱仪RF输入端口的灵敏度。测量所有可能连接到被测设备的电缆。包括电源线,USB线、网线等。
电流钳,特别是手工制作的,在环境中RF信号特别敏感,这可能会使你测量的信号不准确或错误。首先连接所有电缆、探头等,然后关闭被测设备测量环境RF将本底数据与打开被测设备时测得的数据进行比较,以获得准确的数据。这是针对多次循环测试不断变化的环境中被测设备的RF信号也是一个好方法。
如果你的RF如果测量实验失败,从错误频率和产生这些频率的基波开始寻找问题。
检查和评价
探头检测到的信号干扰可能不是真实的干扰数据,但用户可以通过观察和分析测量结果,比较被测设备的前后状态,更快地消除故障。
以下是一些可参考的实验技巧,可以帮助我们观察更多的实验细节:大多数频谱仪没有预选器。如果你使用一个没有预选器的频谱仪,你观察到了什么
峰值可能不是真的。由于外部信号与待测信号混合,没有预选器的频谱仪可能会观察到假峰值。
需要添加一个衰减器(可以3)dB或者10dB)测试这个峰值的有效性,真正的峰值会随着衰减而下降。如果峰值下降大于外部衰减,那么这个峰值很可能是一个假峰值。标记这个假峰,并与兼容性测试的结果进行比较。您也可以使用预选项
器或者EMI接收器,但这些配件对大多数快速测试来说都是昂贵的。图10是一个典型的峰值测试实验,黄色轨迹不是由衰减器获得的,紫色是为频谱仪的射频输入添加10 dB在这种情况下,峰值下降的量与增加的衰减量一致。这有助于确认峰值是真正的峰值,而不是带有外部信号的产物。
上图使用频谱仪的标记功能来标记两个扫描结果的黄色轨迹,而没有使用衰减器获得。紫色为频谱仪的射频输入端增加了10个 dB衰减器获得的一些具有最大轨迹类型保持功能的频谱仪将连续保存每次频率扫描的最大值。您可以使用单轨作为清除写入(您可以打开清除写入状态的线),显示射频信号,然后将另一个设置为最大维护。这使得您可以比较被测设备在最坏情况下收集的数据的变化,并使用最大维护功能固定它们。这使得您可以比较被测设备在最坏情况下收集的数据的变化,并使用最大维护功能固定它们。您可以使用标记和峰值表功能清楚地找到峰值频率和振幅
结论
1.磁场由流动电流产生。用磁场近场探头靠近导线或电路来识别电磁辐射。
2.电场由流动电流或静电电荷产生。在金属平面(如散热器、底盘、显示屏边界或外壳间隙等)上使用电场近场探头来识别电磁辐射。
3.使用电流钳从电缆和连接器泄漏中识别潜在辐射和谐振。
4.显示屏、外壳间隙、带状电缆、通信端口和总线是最有可能导致辐射泄漏的地方。
5.用导电带或铝箔包裹可能产生电磁泄漏的部分,确认包裹接地,并再次扫描包裹的地方EMI是否减少了干扰。
6.连接不良的电缆和连接器也会导致辐射问题。
7.环境对实验的影响可以通过切断被测设备并观察频谱仪上的输出来多次测量。在测量过程中标记任何变化及其潜在影响。
通过一些简单的设备,您可以在室内进行预兼容测试,这将最大限度地减少产品开发时间、设计成本和下一代产品开发过程中的重复测量次数。