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GA4063应用于EMC测试

一、EMC测试简介
电磁兼容性(Electromagnetic compliance EMC) 对目前的工业规格制定当局与制造商而言一直是个热门的议题，而由于在消费性电子组件不断整合的结果，使得我们所居住的环境中几乎是到处充满了无数可能的电磁辐射源。因此，需要藉助电磁兼容性的测试来确保各种电子产品的**性与有效使用性。为了降低电磁干扰所带来的风险，电子产品制造商往往会采用频谱分析仪作为电磁兼容性的可靠度测试工具。而一般常用的轻巧而多功能型频谱分析仪则往往可搭载合适的天线组合、以及近场式的侦测探棒来找出电磁干扰源。
二、概述　　　
越来越多的电子制造公司认识到频繁地进行电磁兼容(EMC)/电磁干扰（EMI）检测，整改，已经成为了降低产品研发成本，缩短产品开发周期的主要瓶颈。而在从研发，样品生产到正式生产的整个过程中进行EMI预兼容测试就是突破这一瓶颈的*常规的手段。　EMI预兼容测试：在*早的时间发现和解决电磁兼容的问题，不仅是通过/失败测试，还需要分析，定位，*终解决问题。缩短产品研发周期，保证产品推出计划，节约测试成本。
尽管进行EMI预兼容测试已经成为了电子行业的共识, EMI测试一直是令广大工程师头疼的难题，EMI测试往往不能一次能过，把大量的时间和**浪费在EMC认证公司，一次测试动辄上千元。但是大多数公司的尝试都遭遇了成本的阻碍。只有很少的大型电子企业有足够的经费建造，购买电波暗室，标准接收机以及相应外设，从而建设一套和EMC标准实验室类似的测试系统。而大量中小型的企业和电子产品设计室一直在寻找一套低成本而高效的EMI预兼容测试方案。
GRATTEN EMI测试套为广大工程师带来了福音，非常高的性格比，优良的EMI测试能力。只要实验定配备一台标准样机，一台频谱仪，以及EMI测试探头，就可以简易的搭建EMI测试平台，通过与样机做对比，找出超标频率点。利用近场探头附件迅速定位干扰源，解决问题，大大提高警惕产品设计能力，缩短产品开发周期，降低EMI测试成本。GRATTEN EMI测试套件广泛应用于开关电源，电气照明，机动车，电动工具等EMI测试领域和干扰源定位测试。
三、典型的EMI测试系统　　　　
大多数的电子产品都需要通过传导泄露和辐射泄露两类EMI测试。其本质都是使用频谱分析仪或者接收机测量由测量附件拾取到的干扰信号。

图1、EMI测试示意图

传导干扰测试：
拾取电源线上传播干扰信号的*常用设备是传导干扰测试接口。瞬态限幅器可以有效的避免频谱分析仪或者接收机被大功率瞬态信号损坏，传导测试的被测件，附件和频谱仪完全是通过电缆连接，所以非常容易实现且不易受到干扰。我们用类似的方法进行预兼容测试，得出的结果往往可以和EMC认证机构得出的测试结果很好吻合。　
　

图2、典型的传导测试仪器连接配置

为讨论国际间出现的无线电干扰问题，为消除商品交易中和无线电业务中出现的矛盾，必须规定无线电干扰测量方法和权限值，以确保国际上的某种统一性，在这一宗旨下成立了CISPR。

下表: CISPR Publ.22信息技术设备无线电干扰极限值

A级设备（在商业区使用的机器）的极限值

频率范围(MHz)	传导干扰电压(dBµV)		辐射干扰电场强度(dBµV/m)
频率范围(MHz)	准峰值极限值	平均值极限值	准峰值极限值
0.15~0.50	79	66	—
0.50~30	73	60	—
30~230	—	—	30
230~1000	—	—	37

注1：在频率边界，适用小的极限值。
注2：辐射干扰电场强度是在距装置30m处测定。

B级设备（家庭内使用的机器）的极限值

频率范围(MHz)	传导干扰电压(dBµV)		辐射干扰电场强度(dBµV/m)
频率范围(MHz)	准峰值极限值	平均值极限值	准峰值极限值
0.15~0.50	66~56	56~46	—
0.50~5	56	46	—
5~30	60	50	—
30~230	—	—	30
230~1000	—	—	37

注1：在频率边界，适用小的极限值。
注2：在0 .15~0.50MHz范围内的极限值，对应于频率的对数值呈经性减少。
注3：辐射干扰电场强度在距装置10m处测试。

辐射干扰测试：
在缺乏电波暗室的情况下，很难完全排除一些如宽带信号或跳频信号的环境干扰。一个性价比更高的方案是使用频谱分析仪和近场探头来替代宽带天线进行辐射泄漏预兼容测试，故障诊断，以及改进效果验证。　　　　
正规的辐射泄露测试，无论是三米法还是十米法，都是进行远场测量。而使用近场探头测量的是近场电磁波。两者的测试结果无法进行数学推导换算。这样我们就不能直接把近场测试结果和远场测试结果进行直接转换。但是一个基本原则是，近场的辐射越大，远场的辐射也必然越大。这就为近场探头测试提供了理论依据。而使用近场探头测试，我们需要把新被测件测试结果和一个已知合格被测件的近场探头测试结果进行比较。针对这一步测试，推荐使用电场探头或者尺寸较大的磁场探头。这两类探头灵敏度一般更高，而对距离不太敏感。　　　　如果一个新产品在EMI预兼容测试或者标准兼容测试中失败，进行故障诊断和改进是当务之急。没有合适的工具，工程师很难找到症结并且对症下药。GA4063具有非常优良的测试灵敏度可以和近场探头**配合。在故障定位的过程中，尺寸较小的磁场探头可以更好的完成工作。小尺寸的磁场探头灵敏度更低，但是空间分辨率更高。通过把探头在被测件或者电路上缓慢移动，通过观测GA4063上频谱幅度的变化，工程师可以准确的把可疑辐射区域定位到一个很小的一块电路。
通过近场探头我们可以较容易的找到辐射源存在的可疑区域。如果需要进一步查找是哪一段电路，管脚甚至芯片是罪魁祸首，我们可使用示波器探头或者高频探头需要做接触式测量。尤其是针对具有高频时钟信号的电路。但是使用高频探头测试的时候，需要注意保护探头和频谱仪不被高压损坏

图3、典型的辐射泄露测试的连接
四、结论　　　
国睿安泰信GA4063频谱分析仪与传导干扰测试接口AT-166和AT8900系列近场探头为所有电子工程师提供了一个高效而经济的专业EMI预兼容测试方案。这同时是一个功能专业、强大而灵活的故障诊断工具，可适用于从研发至正式生产的整个产品生命周期。
以下是各个产品的简单介绍：

频谱分析仪GA4063

性能特点：
1. 显示器：800 x 480 高分辨率彩色8.5寸TFT LCD
2. 中英文操作菜单
3. 自动设定功能：自动侦测并显示
4. 迹线侦测：3组迹线可做峰值(Peak), 峰值保持, 参看, 迹线对比
5. RBW：1Hz-3MHz,包含9kHz, 120kHz专属EMI档位
6：低相噪：相位噪声指标高达-95dBc(offset10kHz)
7：显示平均噪声电平（DANL）：-148dBm

传导干扰测试接口AT-166

性能特点：
1：频率：0.15MHz～30MHz
2：AC OUTPUT：220V 10A

AT8900近场探头

性能特点：
1： AT8900-1：磁场近场探头，可检查10cm范围内的磁场，主要用于机箱泄漏测试
AT8900-2：磁场近场探头，可检查3cm范围内的磁场。
AT8900-3：磁场近场探头，主要用于线缆电磁泄漏测试
AT8900-4：磁场近场探头，可检测垂直方向发射的电磁场，主要用于PCB布线产生的电磁场测试
2：频率范围：30MHz—3GHZ
3：分辨率： 25mm左右（AT8900-1)
            10mm左右（AT8900-2）
            5mm左右（AT8900-3）
            2mm左右（AT8900-4）

AT2000B放大器

性能特点：
1：频率范围：100KHz—2GHz
2：典型增益：约20dB
3：*大线性输出功率：9 dBm
4：*大输入功率：10 dBm

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