電磁兼容和電磁干擾EMC&EMI預(yù)測(cè)試中所用的到頻譜分析天線

為什么要進(jìn)行EMC合規(guī)性預(yù)測(cè)試？

       隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展，家用電器產(chǎn)品日益普及和電子化，廣播電視、郵電通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá)，電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化，使得電氣電子產(chǎn)品的電磁兼容性(EMC電磁干擾EMI與電磁抗EMS)問(wèn)題也受到各國(guó)政府和生產(chǎn)企業(yè)的日益重視。電子、電器產(chǎn)品的電磁兼容性（EMC）是一項(xiàng)非常重要的質(zhì)量指標(biāo)，它不僅關(guān)系到產(chǎn)品本身的工作可靠性和使用安全性，而且還可能影響到其他設(shè)備和系統(tǒng)的正常工作，關(guān)系到電磁環(huán)境的保護(hù)問(wèn)題。 為了規(guī)范電子產(chǎn)品的電磁兼容性，所有的發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家都制定了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是使產(chǎn)品在實(shí)際電磁環(huán)境中能夠正常工作的基本要求。之所以稱為基本要求，也就是說(shuō)，產(chǎn)品即使?jié)M足了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際使用中也可能會(huì)發(fā)生干擾問(wèn)題。大部分國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)都是基于電工委員會(huì)（IEC）所制定的標(biāo)準(zhǔn)。

       歐共體政府規(guī)定，從1996年1月1起，所有電氣電子產(chǎn)品必須通過(guò)EMC認(rèn)證，加貼CE標(biāo)志后才能在歐共體市場(chǎng)上銷售。此舉在世界上引起廣泛影響，各國(guó)政府紛紛采取措施，對(duì)電氣電子產(chǎn)品的EMC性能實(shí)行強(qiáng)制性管理。上比較有影響的，例如歐盟2004/108/EC指令（即EMC指令）、美國(guó)聯(lián)邦法典 CFR 47/FCC Rules等都對(duì)電磁兼容認(rèn)證提出了明確的要求。

       EMC(Electromagnetic Compatibility)是電磁兼容，它包括EMI(電磁干擾)和EMS(電磁抗干擾)。EMC定義為:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中的任何設(shè)備的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。EMC整的稱呼為電磁兼容。EMP是指電磁脈沖。

       EMC = EMI + EMS（EMI : 電磁干擾 EMS : 電磁電容性）

       全國(guó)無(wú)線電干擾標(biāo)準(zhǔn)花技術(shù)委員會(huì)以及全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和其他標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體制定了系列的EMC標(biāo)準(zhǔn)（歐美同樣如此），例如一些主要產(chǎn)品類別EMC標(biāo)準(zhǔn)：信息技術(shù)設(shè)備（ITE）；家用和商用設(shè)備；工業(yè)設(shè)備；通信設(shè)備；無(wú)線電；電視接收機(jī)和相關(guān)設(shè)備；牽引運(yùn)輸設(shè)備；公用事業(yè)設(shè)備（電、煤氣、水等）；醫(yī)療設(shè)備；測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備；連接到中壓和高壓公用供電系統(tǒng)的設(shè)備。

強(qiáng)力推薦選用*德國(guó)安諾尼（AARONIA AG）的電磁兼容測(cè)試頻譜分析儀及相關(guān)的EMC天線和近場(chǎng)探頭套裝組成的EMC/EMI電磁兼容和電磁干擾測(cè)試方案，快速查找存在的嚴(yán)重EMI干擾問(wèn)題，快速判斷產(chǎn)品是否符合對(duì)應(yīng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)，從而幫助工程師確定所研發(fā)產(chǎn)品的、經(jīng)濟(jì)、的電磁兼容電磁干擾的整改方案。

常用典型產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)

       GB 4824-2004 《工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM)射頻設(shè)備電磁干擾特性測(cè)量方法和限值》(EN55011)

       GB 9254-2008 《信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電干擾限值和測(cè)量方法》（EN55022）

       GB 4824-2004 《工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM)射頻設(shè)備電磁干擾特性測(cè)量方法和限值》規(guī)定了工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）設(shè)備和放電加工（EDM）與弧焊設(shè)備的電磁干擾特性的限值和測(cè)量方法；本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了9kHz-400GHz頻率范圍 射頻干擾的限值和測(cè)量方法，亦適用于工作在工科醫(yī)頻段2.45GHz和5.8GHz的工科醫(yī)（ISM）照明設(shè)備。而在GB 9254-2008 《信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電干擾限值和測(cè)量方法》中的信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電干擾限值被認(rèn)為既可以保障適當(dāng)?shù)陌l(fā)射電平來(lái)保護(hù)無(wú)線電廣播和電信業(yè)務(wù)，又可以允許其他設(shè)備在合理的距離處按預(yù)定的要求工作；信息技術(shù)設(shè)備（ITE）可包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備、辦公設(shè)備、電子商用設(shè)備、電信設(shè)備等（按照《ITU無(wú)線電規(guī)則》的定義，具有無(wú)線電發(fā)送和（或）接收功能的任何設(shè)備都應(yīng)滿足國(guó)家無(wú)線電規(guī)范，不論CISPR22對(duì)其是否有效）。

推薦安諾尼產(chǎn)品解決EMC/EMI電磁兼容和電磁干擾測(cè)試的困難

       目前市場(chǎng)上提供用于電磁兼容認(rèn)證合規(guī)測(cè)試的儀器和系統(tǒng)，往往價(jià)格非常昂貴的，而且還需要建立專業(yè)精良的電磁兼容實(shí)驗(yàn)室或租用實(shí)驗(yàn)室，投入成本高，測(cè)試步驟非常繁瑣。因此對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)，為了取得EMC相關(guān)認(rèn)證，常常在電磁兼容認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室和公司研發(fā)部門之間來(lái)回奔波，不斷地重新設(shè)計(jì)、整改、再測(cè)試。企業(yè)為產(chǎn)品由于電磁輻射干擾強(qiáng)度超過(guò)了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定而不能出廠，或由于電路模塊之間的電磁干擾造成系統(tǒng)不能正常工作，從而延誤了產(chǎn)品的上市而煩惱。因此工程師們非常有必要在設(shè)計(jì)期間在產(chǎn)品研發(fā)階段進(jìn)行合規(guī)性預(yù)測(cè)試，以保證研發(fā)的產(chǎn)品電磁輻射測(cè)量結(jié)果滿足電磁輻射規(guī)定要求和產(chǎn)品上市進(jìn)度。

       強(qiáng)力推薦選用*德國(guó)安諾尼（AARONIA AG）的電磁兼容測(cè)試頻譜分析儀及相關(guān)的EMC天線和近場(chǎng)探頭套裝組成的EMC/EMI電磁兼容和電磁干擾測(cè)試方案，快速查找存在的嚴(yán)重EMI干擾問(wèn)題，快速判斷產(chǎn)品是否符合對(duì)應(yīng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)，從而幫助工程師確定所研發(fā)產(chǎn)品的zuijia、經(jīng)濟(jì)、的電磁兼容電磁干擾的整改方案。

       安諾尼電磁兼容測(cè)試頻譜分析儀價(jià)格非常實(shí)惠，操作簡(jiǎn)單，免費(fèi)提供功能非常豐富的測(cè)試頻譜PC軟件，便于測(cè)試對(duì)比，存儲(chǔ)調(diào)用歷史測(cè)試數(shù)據(jù)。軟件內(nèi)置有各種EMC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和限制標(biāo)準(zhǔn)，方便簡(jiǎn)單明了判斷存在的問(wèn)題。

       安諾尼各種EMC測(cè)試接收天線體積非常小巧，頻率響應(yīng)*，配有匹配的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，價(jià)格非常實(shí)惠，適用于各品牌各類的頻譜儀或接收機(jī)，是頻譜儀接收天線的zuijia選擇。目前許多KEYSIGHT是德科技（原安捷倫）的使用客戶選用安諾尼的接收天線用于各種測(cè)試。

EMC&EMI電磁兼容輻射干擾預(yù)測(cè)試典型案例

1、車載導(dǎo)航儀輻射干擾電磁兼容預(yù)測(cè)試

      電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)它的環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。比如車載導(dǎo)航儀在方便廣大用戶的同時(shí)，大家越來(lái)越關(guān)注其輻射干擾問(wèn)題。如果輻射干擾嚴(yán)重超過(guò)相關(guān)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 9254-2008 《信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電干擾限值和測(cè)量方法》（EN55022）），不但會(huì)影響車內(nèi)系統(tǒng)的正常工作，也有可能導(dǎo)致交通事故，從而危及車內(nèi)人員的生命安全。

      車載導(dǎo)航產(chǎn)品的輻射干擾包含寬帶干擾和窄帶干擾。車載導(dǎo)航儀內(nèi)的DC/DC變換器工作在脈沖狀態(tài)下，本身就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的寬帶干擾。而車載電子產(chǎn)品的主控芯片的速度在不斷提高，時(shí)鐘上升沿的振鈴就會(huì)產(chǎn)生豐富的諧波窄帶干擾。對(duì)這些車載導(dǎo)航儀的輻射干擾的整改，需要對(duì)其電磁輻射干擾進(jìn)行準(zhǔn)確定位，才能對(duì)癥下藥，針對(duì)干擾源和傳輸路徑的不同特點(diǎn)，有的放矢地應(yīng)用屏蔽、濾波、接地等對(duì)策方法來(lái)抑制電磁輻射干擾。此時(shí)，采用德國(guó)安諾尼（AARONIA）SPECTRAN頻譜分析儀及其近場(chǎng)探頭進(jìn)行近場(chǎng)診斷就能準(zhǔn)確地找到車載導(dǎo)航儀中的電磁輻射的干擾源。

安諾尼電磁兼容和電磁干擾EMC&EMI遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試和近場(chǎng)測(cè)試應(yīng)用

      在產(chǎn)品進(jìn)行EMC測(cè)試過(guò)程中，往往會(huì)存在一些解決電磁干擾問(wèn)題，zui重要的是判斷干擾的來(lái)源，只有準(zhǔn)確地將干擾源定位之后，才能夠提出解決電磁干擾的對(duì)癥措施。在電磁兼容合規(guī)預(yù)測(cè)試中，使用德國(guó)安諾尼的各種標(biāo)準(zhǔn)EMC天線進(jìn)行輻射泄漏測(cè)試，一般都是采用遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射泄漏測(cè)量，可以比較定量地告訴我們被測(cè)設(shè)備是否符合國(guó)家或EMC標(biāo)準(zhǔn)，是否存在超出國(guó)家或EMC標(biāo)準(zhǔn)的電磁輻射干擾，其電磁干擾的頻率是多少，輻射強(qiáng)度是多少。例如測(cè)試頻譜圖如下圖所示：

    電磁兼容和電磁干擾EMC&EMI預(yù)認(rèn)證測(cè)試中所用的到頻譜分析天線

  經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量之后，可能還是無(wú)法告訴工程師，嚴(yán)重的電磁輻射問(wèn)題究竟出自哪里！來(lái)自連接電纜？開(kāi)關(guān)電源？通信接口？還是來(lái)自PCB電路板？這時(shí)我們可以通過(guò)安諾尼（AARONIA）頻譜分析儀配合近場(chǎng)探頭的近場(chǎng)測(cè)試方法來(lái)定位電磁輻射的確切來(lái)源位置。為了快捷的完成干擾源的定位，安諾尼（AARONIA）推出一套頻率覆蓋分為DC-9GHz的近場(chǎng)探頭套裝，該探頭套裝包括4個(gè)磁場(chǎng)探頭和1個(gè)電場(chǎng)探頭，提供了綜合靈敏度和分辨率的zuijia選擇，能夠用于電磁干擾源的探測(cè)和定位，幫助廣大工程師方便快捷地分析各種電磁干擾（EMI）問(wèn)題。如果測(cè)試工程師需要更高的靈敏度，安諾尼（AARONIA）還提供了可以和近場(chǎng)探頭套裝配合使用的外置前置放大器（Pre-amplifier），提供幾乎平坦的40dB增益，而噪聲系數(shù)典型值僅為3.5dB。

      安諾尼（Aaronia）SPECTRAN V4 系列頻譜儀，靈敏度典型值達(dá)到-170dBm（1Hz）。使用高性能的DSP，所有測(cè)試和分析計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)顯示，可以檢測(cè)周圍電磁輻射源的頻率和信號(hào)強(qiáng)度，可以自動(dòng)完成頻譜分析和復(fù)雜的安全限值計(jì)算，豐富完善的頻譜軟件功能，這些過(guò)去只有非常昂貴和復(fù)雜的設(shè)備才能完成。安諾尼（AARONIA）SPECTRAN V4 系列頻譜儀配合EMC天線、近場(chǎng)探頭組以及外置前置放大器，性能良好、安裝快捷、使用輕便，具有很寬的頻率范圍，而且有良好的分辨率和靈敏度，加上專業(yè)附送的具有豐富功能的MCS頻譜分析軟件，為工程師快速分析查找EMI干擾源提供了性價(jià)比*的EMI預(yù)兼容測(cè)試分析工具。

安諾尼電磁兼容和電磁干擾EMC&EMI預(yù)測(cè)試設(shè)備配置和主要參數(shù)

HF-60105     BicoLOG20100E	HyperLOG60100	PBS2
推薦使用  電磁兼容輻射測(cè)試套裝 EMC 3		NF-5035
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1）主機(jī)：電磁兼容測(cè)試頻譜分析儀（電磁輻射測(cè)試頻譜分析儀）

      型號(hào)：SPECTRAN HF-60105（含高精度計(jì)時(shí)基和15dB低噪聲前置放大器）

      頻率范圍：1MHz - 9.4GHz（見(jiàn)選件可擴(kuò)展到9KHz-9.4GHz）

      顯示平均噪聲電平：-155dBm (1Hz)；（-170dBm (1Hz) 15dB前置放大打開(kāi)）

      分辨率帶寬：200Hz - 50MHz

      EMC濾波器: 200Hz, 9kHz, 120kHz, 200kHz, 1,5MHz, 5MHz

      測(cè)量精度: +/- 1dB

      數(shù)據(jù)記錄器：64K（選件001可擴(kuò)展到1MB）

2）遠(yuǎn)場(chǎng)天線：雙錐天線

      型號(hào)：BicoLOG 20100E

      頻率范圍：20MHz-1GHz

      天線系數(shù)因子見(jiàn)詳細(xì)規(guī)格參數(shù)

      zui大發(fā)射功率：1W（30dBm or 0dbW）

      阻抗：50 Ohms

      增益：-38dBi to 1dB

      天線因子：17-34dB/m

3）遠(yuǎn)場(chǎng)定向天線：對(duì)數(shù)周期天線

      型號(hào)：HyperLOG60100

      頻率范圍：680MHz-10GHz 

      天線系數(shù)因子見(jiàn)詳細(xì)規(guī)格參數(shù)

      zui大發(fā)射功率：100W CW（400MHz）

      阻抗：50 Ohms

      駐波比：< 1:2.5

      增益：5dBi

      天線因子：22-46dB/m

4）近場(chǎng)天線：近場(chǎng)探頭套裝

      型號(hào)：PSB2（含UBBV2前置放大器1MHz-10GHz）

      頻率范圍：DC- 9 GHz，4個(gè)磁場(chǎng)探頭，1個(gè)電場(chǎng)探頭

      阻抗：50 Ohm

      前置放大：UBBV2（40dB，1MHz– 10 GHz）

      前置放大噪聲系數(shù)： 3.5dB（典型值）

5）主機(jī)：電磁兼容測(cè)試頻譜分析儀（電磁輻射測(cè)試頻譜分析儀）

      型號(hào)：SPECTRAN NF-5035

      頻率范圍： 1Hz to 1MHz (選件可擴(kuò)展至20或30MHz)

      磁場(chǎng)測(cè)量范圍(Tesla)： 1pT to 500μT (50Hz)

      磁場(chǎng)測(cè)量范圍(Gauss)： 10nG to 5G(50Hz)（009選件）

      電場(chǎng)測(cè)量范圍： 0.1V/m to 5kV/m(50Hz)

      分辨率帶寬(RBW)： 0.3Hz to 1MHz (1-3-10 step）

      精度： 3%（典型）