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电子发烧友网>EMC/EMI设计>测量仪器与诊断 - 电磁干扰测试方法与诊断

测量仪器与诊断 - 电磁干扰测试方法与诊断

      测量仪器与诊断

  谈到测量电信号,电气工程师首先想到的可能就是示波器。示波器是一种将电压幅度随时间变化的规律显示出来的仪器,它相当于电气工程师的眼睛,使你能够看到线路中电流和电压的变化规律,从而掌握电路的工作状态。但是示波器并不是电磁干扰测量与诊断的理想工具。这是因为:
 
  A.  所有电磁兼容标准中的电磁干扰极限值都是在频域中定义的,而示波器显示出的时域波形。因此测试得到的结果无法直接与标准比较。为了将测试结果与标准相比较,必须将时域波形变换为频域频谱。
 
  B. 电磁干扰相对于电路的工作信号往往都是较小的,并且电磁干扰的频率往往比信号高,而当一些幅度较低的高频信号叠加在一个幅度较大的低频信号时,用示波器是无法进行测量。
 
  C. 示波器的灵敏度在mV级,而由天线接收到的电磁干扰的幅度通常为V级,因此示波器不能满足灵敏度的要求。
 
  测量电磁干扰更合适的仪器是频谱分析仪。频谱分析仪是一种将电压幅度随频率变化的规律显示出来的仪器,它显示的波形称为频谱。频谱分析仪克服了示波器在测量电磁干扰中的缺点,它能够精确测量各个频率上的干扰强度。
 
  对于电磁干扰问题的分析而言,频谱分析仪是比示波器更有用的仪器。而用频谱分析仪可以直接显示出信号的各个频谱分量。
 
  1.1 频谱分析仪的原理
 
  频谱分析仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机。
 
  频谱分析仪采用频率扫描超外差的工作方式。混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频,当混频的频率等于中频时,这个信号可以通过中频放大器,被放大后,进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大,然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化,因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时,屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度,将不同频率上信号的幅度记录下来,就得到了被测信号的频谱。
 
  根据这个频谱,就能够知道被测设备是否有超过标准规定的干扰发射,或产生干扰的信号频率是多少。
 
  1.2  频谱分析仪的使用方法
 
  要获得正确的测量结果,必须正确地操作频谱分析仪。本节简单介绍频谱分析仪的使用方法。正确使用频谱分析仪的关键是正确设置频谱分析仪的各个参数。下面解释频谱分析仪中主要参数的意义和设置方法。
 
  频率扫描范围:
 
  规定了频谱分析仪扫描频率的上限和下限。通过调整扫描频率范围,可以对感兴趣的频率进行细致的观察。扫描频率范围越宽,则扫描一遍所需要时间越长,频谱上各点的测量精度越低,因此,在可能的情况下,尽量使用较小的频率范围。在设置这个参数时,可以通过设置扫描开始频率和终止频率来确定,例如:start frequency = 1MHz, stop frequency = 11MHz。也可以通过设置扫描中心频率和频率范围来确定,例如:center frequency = 6MHz, span = 10MHz。这两种设置的结果是一样的。
 
  中频分辨带宽:
 
  规定了频谱分析仪的中频带宽,这项指标决定了仪器的选择性和扫描时间。调整分辨带宽可以达到两个目的,一个是提高仪器的选择性,以便对频率相距很近的两个信号进行区别。另一个目的是提高仪器的灵敏度。因为任何电路都有热噪声,这些噪声会将微弱信号淹没,而使仪器无法观察微弱信号。噪声的幅度与仪器的通频带宽成正比,带宽越宽,则噪声越大。因此减小仪器的分辨带宽可以减小仪器本身的噪声,从而增强对微弱信号的检测能力。
 
  分辨带宽一般以3dB带宽来表示。当分辨带宽变化时,屏幕上显示的信号幅度可能会发变化。若测量信号的带宽大于通频带带宽,则当带宽增加时,由于通过中频放大器的信号总能量增加,显示幅度会有所增加。若测量信号的带宽小于通频带宽,如对于单根谱线的信号,则不管分辨带宽怎样变化,显示信号的幅度都不会发生变化。 信号带宽超过中频带宽的信号称为宽带信号,信号带宽小于中频带宽的信号称为窄带信号。根据信号是宽带信号还是窄带信号能够有效地定位干扰源。
 
  扫描时间:
 
  仪器接收的信号从扫描频率范围的最低端扫描到最高端所使用的时间叫做扫描时间。扫描时间与扫描频率范围是相匹配的。如果扫描时间过短,测量到的信号幅度比实际的信号幅度要小。
 
  视频带宽:
 
  视频带宽的作用与中频带宽相同,可以减小仪器本身的带内噪声,从而提高仪器对微弱信号的检测能力。
 
  2.用频谱分析仪分析干扰的来源
 
  2.1  根据干扰信号的频率确定干扰源
 
  在解决电磁干扰问题时,最重要的一个问题是判断干扰的来源,只有准确将干扰源定位后,才能够提出解决干扰的措施。根据信号的频率来确定干扰源是最简单的方法,因为在信号的所有特征中,频率特征是最稳定的,并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。因此,只要知道了干扰信号的频率,就能够推测出干扰是哪个部位产生的。
 
  对于电磁干扰信号,由于其幅度往往远小于正常工作信号,因此用示波器很难测量到干扰信号的频率。特别是当较小的干扰信号叠加在较大的工作信号上时,示波器无法与干扰信号同步,因此不可能得到准确的干扰信号频率。
 
  而用频谱分析仪做这种测量是十分简单的。由于频谱分析仪的中频带宽较窄,因此能够将与干扰信号频率不同的信号滤除掉,精确地测量出干扰信号频率,从而判断产生干扰信号的电路。
 
  2.2  根据干扰信号的带宽确定干扰源
 
  判断干扰信号的带宽也是判断干扰源的有效方法。例如,在一个宽带源的发射中可能存在一个单个高强度信号,如果能够判断这个高强度信号是窄带信号,则它不可能是从宽带发射源产生的。干扰源可能是电源中的振荡器,或工作不稳定的电路,或谐振电路。当在仪器的通频带中只有一根谱线时,就可以断定这个信号是窄带信号。
 
  根据傅立叶变换,单根的谱线所对应的信号是周期信号。因此,当遇到单根谱线时,就要将注意力集中到电路中的周期信号电路上。
 
  3.用近场测试方法确定辐射源
 
  除了上述的根据信号特征判断干扰源的方法以外,在近场区查找辐射源可以直接发现干扰源。在近场区查找辐射源的工具有近场探头和电流卡钳。检查电缆上的发射源要使用电流卡钳,检查机箱缝隙的泄漏要使用近场探头。
 
  3.1 电流卡钳与近场探头
 
  电流探头是利用变压器原理制造的能够检测导线上电流的传感器。当电流探头卡在被测导线上时,导线相当于变压器的初级,探头中的线圈相当于变压器的次级。导线上的信号电流在电流探头的线圈上感应出电流,在仪器的输入端产生电压。于是频谱分析仪的屏幕上就可以看到干扰信号的频谱。仪器上读到的电压值与导线中的电流值通过传输阻抗换算。传输阻抗定义为:仪器50? 输入阻抗上感应的电压与导线中的电流之比。对于一个具体的探头,可以从厂家提供的探头说明书中查到它的转移阻抗ZT。因此,导线中的电流等于:
 
  I = V / ZT
 
  如果公式中的所有物理量都用dB表示,则直接相减。
 
  对于机箱的泄漏,要用近场探头进行探测。近场探头可以看成是很小的环形天线。由于它很小,因此灵敏度很低,仅能对近场的辐射源进行探测。这样有利于对辐射源进行精确定位。由于近场探头的灵敏度较低,因此在使用时要与前置放大器配套使用。
 
  3.2  用电流卡钳检测共模电流
 
  设备产生辐射的主要原因之一是电缆上有共模电流。因此当设备或系统有超标发射时,首先应该怀疑的就是设备上外拖的各种电缆。这些电缆包括电源线电缆和设备之间的互连电缆。
 
  将电流探头卡在电缆上,这时由于探头同时卡住了信号线和回流线,因此差模电流不会感应出电压,仪器上读出的电压仅代表共模电流。
 
  测量共模电流时,最好在屏蔽室中进行。如果不在屏蔽室中,周围环境中的电磁场会在电缆上感应出电流,造成误判断。因此应首先将设备的电源断开,在设备没有加电的状态下测量电缆上的背景电流,并记录下来,以便与设备加电后测量的结果进行比较,排除背景的影响。
 
  如果在用天线进行测量时将频谱分析仪的扫描频率局限感兴趣的频率周围很小的范围内,则可以排除环境中的干扰。
 
  3.3  用近场探头检测机箱的泄漏
 
  如果设备上外拖电缆上没有较强的共模电流,就要检查设备机箱上是否有电磁泄漏。检查机箱泄漏的工具是近场探头。将近场探头靠近机箱上的接缝和开口处,观察频谱分析仪上是否有感兴趣的信号出现。一般由于探头的灵敏度较低,即使用了放大器,很弱的信号在探头中感应的电压也很低,因此在测量时要将频谱分析仪的灵敏度调得尽量高。根据前面的讨论,减小频谱分析仪的分辨带宽能够提高仪器的灵敏度。但是要注意的是,当分辨带宽很窄时,扫描时间会变得很长。为了缩短扫描时间,提高检测效率,应该使频谱分析仪的扫描频率范围尽量小。因此一般在用近场探头检测机箱泄漏时,都是首先用天线测出泄漏信号的精确频率,然后使仪器用尽量小的扫描频率范围覆盖住这个干扰频率。这样做的另一个好处是不会将背景干扰误判为泄漏信号。
 
  对于机箱而言,靠近滤波器安装位置的缝隙是最容易产生电磁泄漏的。因为滤波器将信号线上的干扰信号旁路到机箱上,在机箱上形成较强的干扰电流,这些电流流过缝隙时,就会在缝隙处产生电磁泄漏。
 
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。笔者从事开关电源设计多年,希望能藉由之前对策的经验与相关理论基础做个整理,让目前正从事或未来想从事开关电源设计的人员对电磁干扰防制技术能有初步的认识。 开关电源的电磁干扰测试可分为传导测试与辐射测试,一般开关电源
2017-12-06 10:18:167

华为WLAN产品通过权威机构的干扰测试

呼吸机等十几种专业医疗设备的干扰测试亦全部合格。 全球领先的信息与通信解决方案供应商华为,近日与中国泰尔实验室携手合作,针对无线局域网产品对医疗设备的干扰情况进行了专项评测。评测结果显示,华为WLAN系列产品不仅在电
2017-12-07 07:42:01214

差模干扰与共模干扰,差模干扰引起的传导FALL数据

要理解传导干扰测试,首先要清楚一个概念:差模干扰与共模干扰 差模干扰:存在于L-N线之间,电流从L进入,
2018-04-28 11:25:477564

如何解决EMI问题 电磁干扰问题诊断四步骤

要解决产品上的EMI问题﹐若能在产品设计之初便加以考虑﹐则可以节省事后再投入许多时间与金钱。由于目前EMI Design-in的观念并不是十分普遍﹐而且由于事先的规划并不能保证其成品可以完全符合电磁干扰测试在﹐所以如何正确的诊断EMI问题﹐对于设计工程师及EMI工程师是非常重要的。
2018-05-23 07:18:0010044

8位PIC中单片机的传导干扰和辐射干扰测试方法和产品性能中文概述

这份技术摘要阐述了Microchip的8位PIC@单片机的产品干扰测试和产品性能,包括辐射干扰和传导干扰测试方法以及此类测试相应的参考标准。最后简单介绍PIC中档单片机的性能表现。
2018-06-19 17:26:004

抑制电磁干扰方法有哪些

在电子设备中接地是抑制电磁噪声和防止电磁干扰以及保护人员和设备安全的重要方法之一。要求电子设备时机座、金属外壳必须可靠地接地,这是为了保护人员和设备的安全,称为“保护接地”;另一类接地称为“屏蔽接地”,指为抑制干扰而采用的屏蔽层(体)的接地,以起到良好的抗干扰作用。
2019-02-26 14:53:1424024

电子产品的电磁干扰测试标准解析

当谈论到电磁干扰时,一般来将有两种干扰源;一种是传导干扰(EMS),主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰,LED灯具的FCC认证传导干扰扫瞄测试频率从0.15MHz开始至30MHz结束,CE认证中的传导干扰扫瞄测试频率从9KHz开始至30MHz结束。
2019-04-11 15:34:583683

如何对开关电源进行电磁干扰测试

开关电源的电磁干扰测试可分为传导测试与辐射测试,一般开关电源的传导测试频段是指150K~30MHz之间,而辐射干扰的频段是指30M~300MHz,300MHz之后的频段一般皆不是电源所产生,因此大都可以给予忽略。
2020-02-17 16:41:416427

如何在电磁干扰室中进行EMI干扰测试

辐射抗扰室是一个完全密封的传导空间,是一个理想的EMI测试环境,因为它能够完全控制空间中产生的电磁场的频率,方向,波长。而且因为电磁场无法进入密闭的空间,在抗扰室测试的汽车部件在测试过程中能够接收精确且高度可控的电磁波。
2020-05-04 17:27:002700

电磁干扰测试相关的知识解析

EMC测试指的是对电子产品在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定,是产品质量最重要的指标之一,电磁兼容的测量由测试场地和测试仪器组成。
2020-04-16 16:24:443734

如何进行EMI电磁干扰测试

电磁辐射从电荷的运动中产生,并且是包含电磁能的力。由于所有电气和电子设备本身都受到这些电磁波的影响,人们也会受到各种干扰。例如,已知电磁波会引起头痛,头晕,疲劳,疲劳,眼睛灼伤和夜间嗜睡。这些都是
2020-06-11 17:05:403977

PCB板电磁干扰测量的方法及系统方案分析

干扰测试系统和电磁辐射度兼容工具,适合在研发过程中对元件组和PCB板进行干扰发射测量。近场干扰测量特别适合进行组件和设备开发的工程师来使用,他们使用近场测量来获得干扰发射原因的重要数据。近场测量方法
2021-01-14 17:56:384481

电磁干扰的测量与诊断

对于电磁干扰信号,由于其幅度往往远小于正常工作信号,因此用示波器很难测量到干扰信号的频率。特别是当较小的干扰信号叠加在较大的工作信号上时,示波器无法与干扰信号同步,因此不可能得到准确的干扰信号频率。
2021-05-04 16:20:003505

浅析一种用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法

浅析一种用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法
2022-01-21 18:19:2421

基于FFT时域扫描的EMI电磁干扰测试

对于频谱分析仪模式下的电磁干扰测量,R&S ESR提供多达16个标记,它们可以放置在干扰频谱的临界频率上。这些标记可与CISPR检测器相配合,从而能够与相关限值线比较。频谱也可沿对数频率轴显示。
2022-05-07 17:16:092637

自动驾驶车辆ADAS系统的电磁干扰测试解决方案

如今,环境中的无线通信设备的增多,导致道路电磁环境日益复杂,ADAS系统也面临着各类复杂的电磁干扰。而由于ADAS是自动驾驶车辆中的一个大型综合系统,对道路使用者的安全有着极大的影响,因此其电磁
2022-06-07 16:05:251691

电磁干扰EMI三大解决方法

产生EMI(电磁干扰)应采用的相应对策:传导干扰可采取滤波方式,辐射干扰可采用屏蔽和接地等措施,这些方式可以大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力,也可以有效地降低对外界的电磁干扰。经常听说解决EMI三大解决方法:接地、滤波、屏蔽。
2022-12-21 09:35:463928

EMC电磁兼容测试干扰源有哪些?

EMC电磁兼容测试办理有哪些干扰源,电磁干扰源种类繁多,可按不同的方法进行分类。对测量环境中直接影响测量及测量设备的干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源包括:(1)大气噪声干扰:如雷电
2022-04-16 15:58:141007

如何通过软件定义方案轻松实现卫星通信干扰测试

GNSS信号很容易受到攻击,干扰和欺骗一直是卫星通信中需要被关注的问题,虹科带您了解如何通过软件定义GNSS模拟器提供低成本且高效的进行干扰测试
2023-06-15 14:19:51419

EMC实验室-优尔鸿信-电磁兼容测试机构

走进优尔鸿信EMC实验室,探寻电磁兼容测试机构这是Amanda王莉的第47篇文章。点这里关注我,记得标星EMC电磁兼容测试,包括EMI电磁干扰测试和EMS电磁敏感性测试等方面内容。EMI测试EMI
2023-07-05 10:05:41591

电磁干扰测试探头的选择

在现代的电磁环境中,我们周围的电子设备数量越来越多,这也就意味着电磁干扰的问题也越来越突出。为了确保电子设备的正常运行和相互之间的兼容性,进行电磁干扰测试变得至关重要。而正确选择适用于不同测试环境的电磁干扰测试探头,则是执行一项成功的测试的关键。
2023-07-19 14:34:03281

emi测试主要测什么 emi有哪两种测试要求

电磁干扰测试(Electromagnetic Interference Testing):这种测试主要是评估电子设备在电磁环境中的性能。它测量设备是否会产生或受到来自其他设备或电磁场的干扰。这些测试可以包括辐射测量、导电测量、抗干扰测试等,以确保设备在正常操作时不会发生故障或数据传输错误。
2023-08-07 15:05:463059

ch32v003抗干扰测试方案

ch32v003抗干扰测试方案 抗干扰测试方案的制定是电气、电子、通信等领域工程师为保证电子产品抗干扰能力的一种必要的实验步骤。抗干扰测试方案的主要目的是确保设备能够在电磁干扰下正常、稳定地工作
2023-08-22 16:05:26539

电磁干扰器能干扰多远的信号 电磁干扰器技术要求和测试方法

电磁干扰器的干扰范围是有限的,它的干扰距离取决于多种因素,包括设备的功率、工作频率、天线性能、环境条件等。  一般来说,电磁干扰器的干扰距离在数米到几十米范围内。具体的干扰距离会受到以下因素的影响
2023-09-14 15:14:503641

抑制电磁干扰的六种常用方法

抑制电磁干扰的六种常用方法 电磁干扰(EMI)是现代电子设备中最常见的问题之一。随着无线技术和电子设备的不断发展,电磁干扰问题变得越来越普遍和严重。电磁干扰会影响到电子设备的性能,甚至可能导致设备
2023-09-18 14:14:1112925

降低编码器电磁干扰的5大方法

降低编码器电磁干扰的5大方法: 编码器是工业自动化领域常用的传感器,它可以将机械运动转换为数字信号输出。但是,在使用编码器时,因其本身的特性以及周围环境的影响,也会产生电磁干扰,进而影响其精度
2023-10-07 13:54:042732

ESD抗干扰测试是什么?防止ESD的常见方法有哪些

ESD静电放电在芯片实际使用过程中越来越影响到芯片的可靠性,是影响芯片质量和性能的重要因素之一。因此,ESD抗干扰测试是非常重要的,防止ESD对芯片造成损坏。
2023-10-08 16:24:01565

电磁干扰是怎么产生的 电磁干扰屏蔽简易方法

电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)是由电子设备或系统产生的电磁辐射,可能会干扰其他设备的正常运行或引起电磁兼容问题。
2024-01-10 11:36:43605

EMI电磁干扰:原理、影响及解决方法详解?

EMI电磁干扰:原理、影响及解决方法详解?|深圳比创达电子
2024-03-21 10:02:1274

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