輻射電磁兼容性測試解析
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輻射式電磁兼容性（EMC）測試的目的
輻射式電磁兼容性（EMC）測試具有兩個關(guān)鍵目標(biāo)。首先，它旨在測量設(shè)備及其連接的線束所輻射的能量。其次，它驗證被測試設(shè)備（DUT）在直接受到電磁場作用時是否能夠維持正常運(yùn)行狀態(tài)。
能量以電磁波的形式傳輸。根據(jù)麥克斯韋方程，通過導(dǎo)體流動的任何電流都會生成一個磁場。在輻射排放測試中，這個生成的磁場幅度必須低于規(guī)定的限制。
相反地，任何輻射場照射到導(dǎo)體上都會引發(fā)流動電流。在進(jìn)行輻射感受性測試時，DUT一直受到監(jiān)控，工程師能夠分析故障發(fā)生的具體時刻。與傳導(dǎo)測試相似，輻射測試使用地平面提供共模電流的回歸路徑。
輻射測試的天線無論是發(fā)射測試還是敏感測試，都會使用不同類型的天線。所選擇的型號將取決于頻率范圍和期望的輻射模式。
20 MHz 到 330 MHz 的雙錐形天線
1 GHz 到 18 GHz 的喇叭天線
什么是輻射發(fā)射測試？在輻射發(fā)射測試中，測量設(shè)備（DUT）發(fā)出的電磁波。輻射可以是有意產(chǎn)生的，例如，在使用Wi-Fi的設(shè)備中，但大多數(shù)輻射是由于通過內(nèi)部組件和線束循環(huán)的電流無意引起的。
本文介紹的方法基于CISPR 25和ISO 11452-2，這些標(biāo)準(zhǔn)定義了從150 kHz開始測量無線干擾的限值和程序。所有設(shè)備必須放置在暗室內(nèi)，該暗室會衰減所有所需帶寬內(nèi)的所有發(fā)射。吸收材料被添加到墻壁上，以去除反射能量。
表格中列舉了EMC測試中使用的一些天線，根據(jù)頻段不同，天線與DUT或線束的中點(diǎn)對準(zhǔn)。
根據(jù)頻段頻率，天線與DUT或線束的中點(diǎn)對準(zhǔn)。在設(shè)計新產(chǎn)品時，正確設(shè)計線束和信號分配與產(chǎn)品設(shè)計本身同樣重要。由于電線攜帶電流并且可能很長，因此它們可以用作不需要的天線，從而引發(fā)不需要的發(fā)射并使測試失敗。
| 頻帶 | 天線類型 |
|---|---|
| 150 kHz–30 兆赫 | 1 m 垂直單極 |
| 30 兆赫–200 兆赫 | 雙錐形 |
| 200 兆赫–1000兆赫 | 對數(shù)周期 |
| 1000 兆赫–1500兆赫 | 喇叭或?qū)?shù)周期 |
根據(jù)頻段頻率，天線與 DUT 或線束的中點(diǎn)對齊。
在設(shè)計新產(chǎn)品時，正確設(shè)計線束和信號分配與產(chǎn)品設(shè)計本身同樣重要。由于電線攜帶電流并且可能很長，因此它們可以用作不需要的天線，從而引起不需要的發(fā)射并使測試失敗。
輻射發(fā)射測試裝置。圖片由德州儀器 （TI） 提供
一旦所有設(shè)備都放置在電波暗室內(nèi)，并且 DUT 配置為以正常工作模式運(yùn)行，則使用 EMI 接收器或頻譜分析儀測量發(fā)射。
掃描完所有頻率范圍后，工程師必須將測量的電平與 CISPR 25 標(biāo)準(zhǔn)要求的電平進(jìn)行比較。如果測得的發(fā)射高于限值，則測試判定 DUT 為故障，即使它只在一個頻率下進(jìn)行了測試。這些限值可低至12 dBμV/m，高至61 dBμV/m。
輻射敏感性測試
任何安裝在其他設(shè)備附近的設(shè)備都容易受到周圍設(shè)備以及任何電源或通信線路產(chǎn)生的輻射的影響。如果電子設(shè)備沒有得到適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，這種輻射會導(dǎo)致故障甚至損壞電子設(shè)備。
根據(jù)設(shè)備的不同，短期故障可能是允許的（例如，在顯示器中）或完全不可接受的（例如，在起搏器中）。為了防止這些誤差，被測設(shè)備會以許多不同的頻率產(chǎn)生電磁輻射，被配置成在正常情況下正常工作。
輻射敏感性測試的測試設(shè)置，也稱為輻射抗擾度測試，與用于輻射發(fā)射測試的測試設(shè)置非常相似。主要區(qū)別在于，功率通過天線注入，然后電磁場指向 DUT 及其線束。
DUT 配置為在其所有工作模式下工作，例如正常、低功耗、有源通信，然后對其施加電磁場。如果被測被測設(shè)備在某個頻率下出現(xiàn)任何故障，則將記錄與故障相關(guān)的相關(guān)細(xì)節(jié)。
結(jié)論
在本系列中，我們回顧了兩種主要類型的EMC測試：傳導(dǎo)測試和輻射測試。在全球任何地方銷售的每種產(chǎn)品都必須進(jìn)行EMC測試。
根據(jù)國家、行業(yè)和產(chǎn)品類型，使用不同的測試設(shè)置和程序。為了準(zhǔn)備新產(chǎn)品開發(fā)并通過EMC測試，對這些應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)有扎實(shí)的了解是很重要的。
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