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安诺尼频谱仪及EMC天线和近场探头在EMC&EMI预测试中的应用

2015-05-06 08:39:13

[导读] 随着电气电子技术的发展,家用电器产品日益普及和电子化,广播电视、邮电通讯和计算机网络的日益发达,电磁环境日益复杂和恶化,使得电气电子产品的电磁兼容 性(EMC电磁干扰EMI与电磁抗EMS)问题也受到各国政府和生产企业的日益重视。

一、为什么要进行EMC合规性预测试?

随着电气电子技术的发展,家用电器产品日益普及和电子化,广播电视、邮电通讯和计算机网络的日益发达,电磁环境日益复杂和恶化,使得电气电子产品的电磁兼容 性(EMC电磁干扰EMI与电磁抗EMS)问题也受到各国政府和生产企业的日益重视。电子、电器产品的电磁兼容性(EMC)是一项非常重要的质量指标,它 不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性,而且还可能影响到其他设备和系统的正常工作,关系到电磁环境的保护问题。 为了规范电子产品的电磁兼容性,所有的发达国家和部分发展中国家都制定了电磁兼容标准。电磁兼容标准是使产品在实际电磁环境中能够正常工作的基本要求。之 所以称为基本要求,也就是说,产品即使满足了电磁兼容标准,在实际使用中也可能会发生干扰问题。大部分国家的标准都是基于国际电工委员会(IEC)所制定 的标准。

欧共体政府规定,从1996年1月1起,所有电气电子产品必须通过EMC认证,加贴CE标志后才能在欧共体市场上销售。此举在世界 上引起广泛影响,各国政府纷纷采取措施,对电气电子产品的EMC性能实行强制性管理。国际上比较有影响的,例如欧盟2004/108/EC指令(即EMC 指令)、美国联邦法典CFR 47/FCC Rules等都对电磁兼容认证提出了明确的要求。

EMC(Electromagnetic Compatibility)是电磁兼容,它包括EMI(电磁骚扰)和EMS(电磁抗骚扰)。EMC定义为:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该 环境中的任何设备的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。EMC整的称呼为电磁兼容。EMP是指电磁脉冲。

EMC = EMI + EMS(EMI : 电磁干扰EMS : 电磁电容性)

全国无线电干扰标准花技术委员会以及全国电磁兼容标准化技术委员会和其他标准化团体制定了系列的EMC标准(欧美同样如此),例如一些主要产品类别EMC 标 准:信息技术设备(ITE);家用和商用设备;工业设备;通信设备;无线电;电视接收机和相关设备;牵引运输设备;公用事业设备(电、煤气、水等);医疗 设备;测量和试验设备;连接到中压和高压公用供电系统的设备。

二、常用典型产品类标准

GB 4824-2004 《工业、科学、医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性测量方法和限值》(EN55011);GB 9254-2008 《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》(EN55022);GB 4824-2004 《工业、科学、医疗(ISM)射频设备电磁骚扰特性测量方法和限值》规定了工业、科学和医疗(ISM)设备和放电加工(EDM)与弧焊设备的电磁骚扰特性 的限值和测量方法;本标准规定了9kHz-400GHz频率范围内射频骚扰的限值和测量方法,亦适用于工作在工科医频段2.45GHz和5.8GHz的工 科医(ISM)照明设备。而在GB 9254-2008 《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》中的信息技术设备的无线电骚扰限值被认为既可以保障适当的发射电平来保护无线电广播和电信业务,又可以允许其 他设备在合理的距离处按预定的要求工作;信息技术设备(ITE)可包括数据处理设备、办公设备、电子商用设备、电信设备等(按照《ITU无线电规则》的定 义,具有无线电发送和(或)接收功能的任何设备都应满足国家无线电规范,不论CISPR22对其是否有效)。

三、 推荐安诺尼产品解决EMC/EMI电磁兼容和电磁干扰测试的困难

目前市场上提供用于电磁兼容认证合规测试的仪器和系统,往往价格非常昂贵的,而且还需要建立专业精良的电磁兼容实验室或租用实验室,投入成本高,测试步骤非 常繁琐。因此对新产品的研发,为了取得EMC相关认证,常常在电磁兼容认证实验室和公司研发部门之间来回奔波,不断地重新设计、整改、再测试。企业为产品 由于电磁辐射骚扰强度超过了电磁兼容标准规定而不能出厂,或由于电路模块之间的电磁干扰造成系统不能正常工作,从而延误了产品的上市而烦恼。因此工程师们 非常有必要在设计期间在产品研发阶段进行合规性预测试,以保证研发的产品电磁辐射测量结果满足电磁辐射规定要求和产品上市进度。

 

强力推荐选用原装进口德国安诺尼(AARONIA AG)的电磁兼容测试频谱分析仪及相关的EMC天线和近场探头套装组成的EMC/EMI电磁兼容和电磁干扰测试方案,快速查找存在的严重EMI干扰问题, 快速判断产品是否符合对应的EMC标准,从而帮助工程师确定所研发产品的最佳、经济、高效的电磁兼容电磁干扰的整改方案。

安诺尼电磁兼容测试频谱分析仪价格非常实惠,操作简单,免费提供功能非常丰富的测试频谱PC软件,便于测试对比,存储调用历史测试数据。软件内置有各种 EMC相关标准和限制标准,方便简单明了判断存在的问题。安诺尼各种EMC测试接收天线体积非常小巧,频率响应优越,配有匹配的校准数据,价格非常实惠,适用于各品牌各类的频谱仪或接收机,是高端频谱仪接收天线的最佳选择。目前许多KEYSIGHT是德科技(原安捷伦)的使用客户选用安诺尼的接收天线用于各种测试。

四、安诺尼电磁兼容和电磁干扰EMC&EMI预测试设备配置和主要参数

 

1)主机:电磁兼容测试频谱分析仪(电磁辐射测试频谱分析仪)

型号:SPECTRAN HF-60105(含高精度计时基和15dB低噪声前置放大器)

频率范围:1MHz 9.4GHz(见选件可扩展到9KHz-9.4GHz)

显示平均噪声电平:-155dBm (1Hz);(-170dBm (1Hz) 15dB前置放大打开)

分辨率带宽:200Hz - 50MHz

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

测量精度: +/- 1dB

数据记录器:64K(选件001可扩展到1MB)

2)远场天线:双锥天线

型号:BicoLOG 20100E

频率范围:20MHz-1GHz

天线系数因子见详细规格参数

最大发射功率:1W(30dBm or 0dbW)

阻抗:50 Ohms

增益:-38dBi to 1dB

天线因子:17-34dB/m

3)远场定向天线:对数周期天线

型号:HyperLOG60100

频率范围:680MHz-10GHz

天线系数因子见详细规格参数

最大发射功率:100W CW(400MHz)

阻抗:50 Ohms

驻波比:< 1:2.5

增益:5dBi

天线因子:22-46dB/m

4)近场天线:近场探头套装

型号:PSB2(含UBBV2前置放大器1MHz-10GHz)

频率范围:DC- 6 GHz,4个磁场探头,1个电场探头

阻抗:50 Ohm

前置放大:UBBV2(40dB,DC –8 GHz)

前置放大噪声系数:3.5dB(典型值)

5)主机:电磁兼容测试频谱分析仪(电磁辐射测试频谱分析仪)

型号:SPECTRAN NF-5035

频率范围:1Hz to 1MHz (选件可扩展至20或30MHz)

磁场测量范围(Tesla):1pT to 2mT (典型)

磁场测量范围(Gauss):10nG to 20G(典型)(009选件)

电场测量范围:0.1V/m to 20kV/m(典型)

分辨率带宽(RBW):0.3Hz to 1MHz (1-3-10 step)

精度:3%(典型)

五、安诺尼电磁兼容和电磁干扰EMC&EMI远场测试和近场测试应用

在 产品进行EMC测试过程中,往往会存在一些解决电磁干扰问题,最重要的是判断干扰的来源,只有准确地将干扰源定位之后,才能够提出解决电磁干扰的对症措 施。在电磁兼容合规预测试中,使用德国安诺尼的各种标准EMC天线进行辐射泄漏测试,一般都是采用远场测量。标准的远场辐射泄漏测量,可以比较定量地告诉 我们被测设备是否符合国家或国际EMC标准,是否存在超出国家或国际EMC标准的电磁辐射骚扰,其电磁干扰的频率是多少,辐射强度是多少。例如测试频谱图 如下图所示:

 

经过远场测量之后,可能还是无法告诉工程师,严重的电磁辐射问题究竟出自哪里!来自连接电缆?开关电源?通信接口?还是来自PCB电路板?这时我们可以通过 安诺尼(AARONIA)频谱分析仪配合近场探头的近场测试方法来定位电磁辐射的确切来源位置。为了快捷的完成干扰源的定位,安诺尼(AARONIA)推 出一套频率覆盖分为DC-9GHz的近场探头套装,该探头套装包括4个磁场探头和1个电场探头,提供了综合灵敏度和分辨率的最佳选择,能够用于电磁干扰源 的探测和定位,帮助广大工程师方便快捷地分析各种电磁干扰(EMI)问题。如果测试工程师需要更高的灵敏度,安诺尼(AARONIA)还提供了可以和近场 探头套装配合使用的外置前置放大器(Pre-amplifier),提供几乎平坦的40dB增益,而噪声系数典型值仅为3.5dB。

 

安诺尼(Aaronia)最新SPECTRAN V4 系列频谱仪,灵敏度典型值达到-170dBm(1Hz)。使用高性能的DSP,所有测试和分析计算结果实时显示,可以检测周围电磁辐射源的频率和信号强 度,可以自动完成频谱分析和复杂的安全限值计算,丰富完善的频谱软件功能,这些过去只有非常昂贵和复杂的设备才能完成。安诺尼 (AARONIA)SPECTRAN V4 系列频谱仪配合EMC天线、近场探头组以及外置前置放大器,性能良好、安装快捷、使用轻便,具有很宽的频率范围,而且有良好的分辨率和灵敏度,加上专业附 送的具有丰富功能的MCS频谱分析软件,为工程师快速分析查找EMI干扰源提供了性价比最优的EMI预兼容测试分析工具。

六、EMC&EMI电磁兼容辐射骚扰预测试典型案例

1、车载导航仪辐射骚扰电磁兼容预测试

电 磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对它的环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。比如车载导航仪在方便广大用户的同时,大家越来 越关注其辐射骚扰问题。如果辐射骚扰严重超过相关国际或国家标准(GB 9254-2008 《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》(EN55022)),不但会影响车内系统的正常工作,也有可能导致交通事故,从而危及车内人员的生命安全。

 

车载导航产品的辐射骚扰包含宽带骚扰和窄带骚扰。车载导航仪内的DC/DC变换器工作在脉冲状态下,本身就会产生很强的宽带干扰。而车载电子产品的主控芯片 的速度在不断提高,时钟上升沿的振铃就会产生丰富的谐波窄带干扰。对这些车载导航仪的辐射骚扰的整改,需要对其电磁辐射干扰进行准确定位,才能对症下药, 针对干扰源和传输路径的不同特点,有的放矢地应用屏蔽、滤波、接地等对策方法来抑制电磁辐射骚扰。此时,采用德国安诺尼 (AARONIA)SPECTRAN频谱分析仪及其近场探头进行近场诊断就能准确地找到车载导航仪中的电磁辐射的干扰源。

 

[整理编辑:中国测控网]
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