頻譜分析儀是射頻微波領(lǐng)域的萬用表,在產(chǎn)品可靠性、數(shù)字電路和電源設(shè)計領(lǐng)域它也有著重要的用途------無處不在的EMI測試。一般來說,電子類產(chǎn)品開發(fā)過程中EMI測試的實施常分為EMI診斷,EMI預(yù)兼容測試和EMI兼容測試這幾個階段,各階段的目的和方法都是不同的。
圖 1 EMI測試階段
EMI的診斷測試和預(yù)兼容測試,很大程度上都是為認證性的兼容測試存在的。首先,電磁兼容測試是產(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)在要求,每一個電子設(shè)備或系統(tǒng)都要在預(yù)定的電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時也不能過于影響其他電子設(shè)備或系統(tǒng),這需要有一套規(guī)范的質(zhì)量標準。其次,幾乎所有的電子類產(chǎn)品都不得不通過電磁兼容測試認證,這是國家和組織的技術(shù)壁壘,產(chǎn)品要想進入這些市場必須有強制性認證,這方面世界各個地區(qū)都有各自的標準。
電磁兼容認證的步驟苛刻龐雜,正式的產(chǎn)品認證需要大量測試設(shè)備和測試過程,費金耗時。因此,在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計的各個階段中都應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)和解決各個級別的電磁兼容的問題,提升產(chǎn)品的過程質(zhì)量,避免最后的產(chǎn)品認證測試不通過,導致同樣費金耗時的返工整改。(多說一句,電磁設(shè)備對人的影響屬于電磁兼容的范疇嗎?概念上講并不是,而且電磁對人的生理影響尚未有科學依據(jù),所以還沒有劃歸到電磁兼容領(lǐng)域。)
從圖 1中可以看到,在產(chǎn)品開發(fā)的各個階段,EMI測試的重點是不同的:
? EMI診斷和調(diào)試(Diagnosis)
EMI診斷和調(diào)試在單元和產(chǎn)品設(shè)計階段,主要是遵循一些電磁兼容的設(shè)計原則,對電源/時鐘/接口線纜/主要芯片等對象,通過合理的布局/接地/屏蔽/走線/濾波等技術(shù)完成略有重點的設(shè)計和調(diào)試,不是為了測量EMI的精確結(jié)果,而是為了找出EMI的根源,從而改善產(chǎn)品設(shè)計,既是為了后期產(chǎn)品集成后通過EMI兼容認證,也是為了產(chǎn)品內(nèi)部相互穩(wěn)定的可靠性設(shè)計。
EMI診斷在實驗室使用普通的測試儀器即完成,例如帶有FFT分析功能的中高端示波器,普通的頻譜分析儀,近場探頭,手藝好的工程師還可以自己制作性能良好的近場探頭,對于很多較強的EMI輻射,例如某些回路過大的開關(guān)電源,甚至只需要一根裸露的導線即可探測到空間中的騷擾信號。這種定性分析主要針對的是硬件設(shè)計人員,目的是要快捷簡便,成本低廉,重復(fù)性好。
圖 2 使用頻譜分析儀和近場探頭進行EMI診斷
? EMI預(yù)兼容測試(Pre Compliance)
EMI預(yù)兼容測試在產(chǎn)品原型和試產(chǎn)階段,一般要在產(chǎn)品級或系統(tǒng)級進行預(yù)兼容(Pre Compliance)測試,預(yù)兼容并沒有一個明確的參考標準,就是盡量低成本地模擬兼容測試標準,對EMI狀況進行較正式的摸底,避免在正式的兼容測試中失敗。
預(yù)兼容測試會涉及到一些近似具有認證級設(shè)備功能的測試設(shè)備,例如單獨的試驗場所,具備EMI濾波器和準峰值檢波功能的頻譜分析儀或入門級EMI接收機,人工電源網(wǎng)絡(luò)或電流鉗,隔離變壓器,低端的電磁屏蔽箱,帶電流注入功能的電源(EMS測試)等,并要基本了解該產(chǎn)品需要達到的認證標準,有比較明確的測試目標,以便為產(chǎn)品留足認證通過的空間,目標就是用現(xiàn)有的設(shè)備盡量模擬真實認證環(huán)境。