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PreEMI测试,同样精彩

菜鸟
2022-09-16 10:41:03     打赏

今天,让我们用“Pre EMI”这个关键词掀起一场“EMC认证/预认证测试”的浪潮——

从法拉第的电磁感应,到麦克斯韦的电磁波理论,再到海因里希·鲁道夫·赫兹证实电磁波的存在,物理大神们为电磁波造福人类奠定了基础。”

如今,电磁波已广泛应用于通信、汽车、家电等各行各业、生活的方方面面,为工作和生活带来了巨大的便捷,我们早已离不开电磁波。但凡事总有利弊,同样我们也发现了电磁波的危害。

除了我们所认知的对人体的危害,电磁波对电磁相关的产品、设备或系统本身,也会产生恶劣的电磁环境

造成电子设备被恶劣的电磁环境所影响无法正常工作。

如果我告诉你,15年前,我就可以做到提前预知马上就会有电话打进来,你信吗?

其实,这不难,用我连接在电脑主机一左一右的音箱就能做到了

这是因为手机通讯的电波从空间耦合到音响的接收天线上使其受到干扰。

通过空间传播并对其他设备产生无用电压/电流,造成危害的干扰称为辐射干扰

既然我们已经离不开电磁波,就必须解决这些问题呐。而EMC电磁兼容测试,则能为我们的设备保驾护航。

骚扰源即产生骚扰的电子、电气设备或系统,说明骚扰从哪里来;

干扰源通常分为自然干扰源和人为干扰源。人为干扰源指电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰;

耦合途径是将骚扰源产生的骚扰传输到敏感设备的途径,说明骚扰如何传输;

敏感设备是受到骚扰影响的电子、电气设备或系统,说明了骚扰到哪里去。


我们不仅需要从源头扼杀骚扰,还要增加被干扰端的抗干扰能力

所以就有相应的标准化组织来定义相关标准,提出了规范的测试要求:包括测试设备、测试环境、测试限值。之后无论是开发 5G 产品、汽车电子设备、军事设备还是诸如台灯的简单产品,都必须符合标准化组织规定的要求。

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按照产品类型区分,大致可分为4大块的测试要求:

1、通用类电子,也就是民用标准的测试;

2、无线通信电子设备,所有的无线产品都基本归于这类,通常会包含EMC和RF的测试,如欧洲的ETSI标准;

3、用于国防军工的电子设备,需要遵循军标的测试要求,如美国的MIL-STD461, RTCA DO 160,中国的GJB151B等;

4、汽车电子设备,通用的有CISPR 25, CISPR 12标准,抗干扰则是ISO 11451和ISO 11452系列,汽车电子通常需要满足各大车厂的标准,原厂标准比国际标准更为严格。


如此,相关的认证实验室,就能按照标准规定的设备/环境来为各行各业的各种产品进行这一系列EMC电磁兼容测试,认证通过即可满足进入市场的要求。


可以说,电磁兼容EMC认证实验室认证通过的报告就是企业产品进入市场的通行证,也就是企业产品已经是最后的成品了    

但,送检难免甚至经常碰到测试不通过、反复整改、反复测试的情况,必然会面临多方面的问题——

a) 认证阶段反复整改,反复认证,成本过高;

b) 认证阶段为成品,成品整改和时间消耗成本较高;

c) 成品整改,风险难以控制。整改时间过长的话,延后进入市场的时间,可能丢失市场先机,影响市场占有率。


那如何才能最大程度减小成本、控制风险及最快进入市场?

事实上,我们可以在项目初期就引入EMI 预认证测试方案,这是因为:在不同的研发阶段,测试失败导致的风险及成本存在巨大差异。

预认证测试必然是个好选择,也就是以等同于认证的方案或者接近认证要求的预认证方案、甚至是更简化的调试方案,在产品的早期及其他早于认证的阶段,进行预测试/调试和整改,从而在较低风险或者说风险可控的阶段,就直接解决相关的问题,提高认证通过率


下面,就让我们来看看EMI认证与Pre-EMI测试的不同。

以EMI电磁干扰的CE(传导骚扰)和RE(辐射骚扰)测试为例,EMI认证与Pre-EMI测试的区别,主要在于测试设备、测试附件和测试环境布置的差异。

一、测试设备

EMI认证级别:

完全符合CISPR16-1-1、ANSI C63.2、MIL-STD-461和FCC标准要求的接收机。符合标准的认证测试,具有限值判断。

 Pre-EMI认证级别:

1) Pre-EMI级测试接收机:无需完全满足标准法规要求,但也具有限值比较,适用于开发阶段的诊断测量和预一致性测试,从而为最终的认证测试做好准备。


2) 频谱仪+EMI测量应用选件 -k54:典型应用包括商业、汽车电子、航空电子和军事产品开发(涵盖CISPR、EN、FCC、DO-160和MIL-STD-461标准)。检波器符合CISPR16-1-1标准,6dB带宽符合CISPR16-1-1、MIL-STD-461/DO-160标准。

3) 频谱仪+接收机测量选件-K43:适用于电路板、集成电路或电缆屏蔽等 EMI 调试。

4) 频谱仪/示波器+近场探头:经济高效且易于用户使用的解决方案,以便用户能够在设计期间快速定位和分析电路板和模块上的 EMI 问题。

Pre-EMI认证级别:

必要设备和附件:

1) 测试设备:Pre-EMI级别测试接收机/频谱仪

2) 人工电源网络LISN

3) CDNE灯具测试特定附件

非必选设备和附件:

1) 屏蔽室

2) 电源滤波器

3) 稳压电源(隔离),如果把LISN接到有漏电保护开关的供电网络,就必须配置,防止LISN漏电流太大导致跳闸

4) 限幅器,保护测量设备

5) 电脑测试软件——以R&S的Elektra自动化测试软件为例,多种配置,灵活选择。对于Pre-EMI测试,若配备了R&S的Pre-EMI测试接收机,设备自带测试序列以供自动化测试,对测试报告要求不高的可选择不增加自动化测试软件。若是FSH/FPH/FPC+K43接收机选件,不希望手动操作的建议配上。


所以R&S的CE测试Pre-EMI方案,主要配置如下图所示,当然,频谱仪也可以选择未列出的更高档的FSW、FSV3000、FSVA3000。


Pre-EMI认证级别:

必要设备和附件:

1) 测试设备:可选Pre-EMI级别的测试接收机/频谱仪/示波器

2) 预置放大器:通常>1GHz的测量频段,底噪比较高,通过配置预放降低底噪,提高测试灵敏度

3) 天线/探头:选择灵活。例如从天线大小来看,如果屏蔽环境体积较小,容纳不了较大的标准天线,也可以选择频率范围符合的、体积小些的天线。近场辐射测试还可以配置近场探头搭配频谱仪/示波器测试

4) 屏蔽环境:EMI认证必备电波暗室,而Pre-EMI方案可替换为GTEM小室、屏蔽房等。不过,如果是频谱仪/示波器搭配近场探头的测试场景,可以不需要屏蔽环境

5) 自动化测试软件:自动化/半自动化测试,支持天线和转台控制。对于固定位置的天线和DUT台面,或者接收手动测试的,软件也是非必要的

EMI测试接收机与信号/频谱分析仪集于一体,加权检波器:PK+、QPK、CISPR和RMS平均值(CISPR 16-1-1),分辨率带宽符合CISPR 16-1-1和MIL-STD标准,预选和前置放大器,基于FFT的快速时域扫描。

这是R&S ESRP EMI测试接收机的特点,亦是产品的优势——专用于开发阶段的诊断测量和预一致性测量,以便产品准备好接受最终的认证测试。在10Hz至7GHz的频率范围内,接收机使用传统的步进式频率扫描或基于FFT 的时域扫描(可大幅加快测量)测量电磁干扰。ESRP也可作为功能全面、强大的信号与频谱分析仪,并适用于实验室应用。ESRP配备触摸屏和直观的菜单结构,易于在任何模式下进行操作。

ESRP专用于执行可靠、稳健的预一致性和诊断测量

频率范围介于5kHz至26.5GHz,SSB相位噪声:10kHz偏置时典型值为–108dBc(1Hz),使用前置放大器时的DANL:10MHz至2GHz时典型值为–163 dBm,40MHz 分析带宽(选件)。在射频实验室,R&S FPL1000系列和示波器或万用表一样不可或缺。它是一款单机可执行多种测量任务的仪器。该仪器不仅支持频谱分析,而且支持结合使用功率探头进行高度精确的功率测量,以及分析模拟和数字调制信号。58febdd73285cb6a10d87c269848bb51.png




关键词: 骚扰     干扰     测量     标准     测试电磁         

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