预兼容性EMC测试基础

在产品开发过程中，您最想做的是对器件进行测试，验证其是否正常工作。所有电子器件都必须在经过认证的内部测试中心内成功通过电磁兼容性EMI测试。通过 EMI测试即表明您的器件的 EMI 发射性能达到允许水平，符合适当的监管标准。

EMI 处于概括性术语“EMC”（电磁兼容性）的范畴内。在执行预兼容性测试时，您会考虑执行 EMI 测试。这是一种来自您的器件的实际电磁现象，又称为发射。

所有产品，从笔记本电脑到智能手机，都必须通过认证测试机构的一致性测试。如果您的器件没能通过联邦规定的一致性测试，那么您就不能销售您的产品。

一致性测试的最终阶段通常成本极高。如果您的产品没能通过一致性测试，那么您除了不得不重新进行设计之外，您的产品开发日程安排也会受到极大影响。这些延误会影响您的生产成本以及产品进入市场的能力。

因此，在测试中心对您的器件进行正式认证之前，最好先执行 EMC测试，确保其能够成功通过测试。

下面的信息将概括介绍您在自身环境中进行 EMC测试（即预兼容性EMC测试）的所有注意事项。详细说明请参见下面“推荐读物”部分列出的资料。

图 1：预兼容性EMI测试在产品开发过程中的重要意义。

EMC 是电气设备与其所处电磁环境及其他设备的相互作用。所有电子器件都有可能发射电磁场，而一致性测试是测试的最后一道关卡，其作用是确保电子器件在工作时能够处于安全的 EMI 等级之下。

经过认证的测试机构会执行各种 EMI测试，以确定您的器件的发射性能是否适当。这些测试可以分成两大类――发射测试和抗扰度测试。在每一类测试中，您还必须同时执行辐射测试和传导测试。

• 辐射测试表征电子器件无意中通过非物理介质发出的电磁能量（空中测试）。
• 传导测试表征电子器件无意中通过物理介质发出的电磁能量（有线测试）。

图 2：辐射发射测量和传导发射测量表征被测器件发出或收到的发射。

想要理解预兼容性EMI测试以及如何执行这些测试，最好先了解一下与之相关的重要术语。

在本部分中，您将了解到与预兼容性EMI测量有关的部分术语。

术语

• EMC――电磁兼容性――表示器件无意中产生或传播电磁能量的一个“概括性术语”。
• EMI――电磁干扰
• 发射――一种实际电磁现象，或在预兼容性测量中测试的发射。如果您在设计和测试时忽视了 EMI，那么 EMI 很可能对邻近的器件产生多余的干扰。
• 敏感性――电子设备在受到电磁能干扰时产生多余响应的特性。
• 辐射干扰――无线噪声或多余信号通过空中而不是通过物理介质传播时所产生的干扰。
• 传导干扰――因传导的无线噪声或多余信号所产生的干扰。这些噪声或信号通过直接耦合进入转换器（接收机）。
• CISPR――国际无线电干扰特别委员会，通过制定标准来监管电气或电子设备中的电磁干扰。
• LISN――线路阻抗稳定网络――LISN 非常重要，因为它的作用是把输电干线与被测器件隔离开来，以便满足被测器件对尽量纯净信号的要求。
• 电波暗室――一个配有屏蔽措施的房间，旨在吸收噪声或电磁波，减少所有内部源所产生的辐射。
• 辐射――能量以电磁波形式发射到空间的现象。
• 抗扰度――接收机或任何其他设备或系统抵御无线干扰的特性。

预兼容性测试是一种低风险、经济高效、能够确保您的被测器件（DUT）顺利通过最终一致性测试的方法。一直等到产品开发周期结束再进行一致性测试，这种方式不仅成本高昂，而且风险也很大。一致性测试的成本包括要为一致性测试实验室留出测试时间，以及一旦被测器件未能通过一致性测试，那么就必须重新进行设计。如果您希望一致性测试节省成本且实施顺利，那么进行正确的预兼容性测试至关重要。

预兼容性测试与一致性测试的主要区别在于测试是否采用按部就班的形式以及是否使用电波暗室，如下图所示。

电波暗室是一个专门设计用于吸收反射电磁波的房间――它是确保没有任何意外干扰，准确测试电子器件的理想场所。通常，一致性测试是在电波暗室中实施，所以需要采取一系列正式的步骤，这是因为大多数电子器件制造商没有自己的电波暗室。通过第三方机构进行这一测试往往需要提前预约。这些电波暗室是预兼容性测试与一致性测试的关键区别。

图 3：使用电波暗室是预兼容性测试与最终一致性测试的关键区别。

发射测试测量的是您的器件所发出的电磁能量大小。如果您不想让自己的器件无意间干扰到附近的其他器件，那么必须进行发射测试。

发射测试分为两类：辐射测试和传导测试。

辐射发射测试量化评测您的器件发射到空中的电磁能量强度，确定器件的这些发射符合相关的标准。许多器件有可能通不过此类测量，因此需要花时间进行预兼容性辐射发射测试。

图 4：辐射发射测试需要的EMC测量仪器设备包括装有预兼容性测试软件的信号分析仪、安装在三脚架上的天线以及被测器件。

辐射发射测试需要的EMC测量仪器设备包括：

• 经过校准的 EMI 天线，安装在三脚架上，与被测器件距离 1 至 3 米
• 频谱分析仪，装有预兼容性EMC测量软件（Keysight N6141A EMI测量软件）
• 前置放大器

为避免干扰，您执行辐射发射测试时应远离其他设备。例如，您可以在宽阔的停车场或空旷的会议室里进行测试。关键是在辐射发射测试过程中，要保证广播电台、电视或手机的信号传输不会干扰您的被测器件或天线。

传导射频发射是由被测器件中的电活动所产生的电磁扰动，它沿着互连电源线、信号线或数据线传播到被测器件之外。传导扰动沿着耦合路径从被测器件传导到其他电子器件。此外，传导扰动还可能在器件自身中传播，并对器件的性能产生不利影响。传导发射测试主要测试由被测器件的交流电流所产生的多余信号。

执行传导射频发射测试需要用到的设备包括：

• 频谱分析仪，装有预兼容性EMC测量软件（Keysight N6141A EMI 测量应用软件）
• LISN（线路阻抗稳定网络）
• 限制器

抗扰度测试确定您的器件对其他器件发射出来的电磁能量有多敏感。

辐射抗扰度测试主要测试您的器件对周围其他器件发射到空中的电磁能量的敏感程度。

辐射抗扰度测试需要的设备包括：

• 信号发生器（Keysight MXG 或 EXG）
• 近场探头组
• 无线

传导抗扰度测试主要评测您的器件和电缆对来自其他器件的 EMI 的敏感程度。

您不希望自己的器件受到邻近器件电磁发射的影响，因此抗扰度测试十分重要。与其他预兼容性测试相比，抗扰度测试更快、更容易。CISPR 标准没有要求必须执行抗扰度测试，但我们强烈推荐您执行这些测试。

图 6：传导抗扰度测试需要使用的设备包括信号发生器、信号分析仪、一组近场探头以及被测器件。

EMC测试确保您的器件按照设计技术指标运行，不会产生威胁或影响其他设备性能的辐射发射。EMC 测试必须符合由国际无线电干扰特别委员会等 EMC 监管机构所制定的严格的发射标准。CISPR（国际无线电干扰特别委员会）指定了用于测量辐射 EMI 的设备和方法。此外，CISPR 还按照不同行业以及销售产品的国家或地区，定义了电子器件需要遵守的辐射发射等级。

您在对器件进行测量之前，必须问自己一些初步的问题：

1. 您将在哪些国际或地区销售自己的产品――欧洲、美国、亚太地区还是中国？
2. 该产品属于哪一类？

• 信息技术设备（ITE）
• 工业、科研或医疗设备（ISM）
• 汽车
• 通信
• 通用/家居用品
• 产品的使用场所――家庭、商业、工业

回答这些问题将有助于您确定自己的产品适用的 EMC 标准。一旦您知道了自己产品所适用的 EMC标准，就可以规划必要的 EMC测试测量。

预兼容性测试的优点

EMC 预兼容性测试有助于您节省测试时间，避免代价高昂的设计返工 当您在开发过程中加入预兼容性EMC测试后，可以极大提高产品成功通过完整一致性EMC测试的概率。想要让您的产品符合 EMC 标准，并且以经济高效的方式将产品加速推向市场，添加预兼容性测试系统是最好的选择。

图 7：取决于产品的类型及其销售地区，所有电子器件都需要符合特定的发射监管标准。

是德科技预兼容性EMC测试解决方案

• Keysight X 系列分析仪利用我们最先进的信号分析功能，帮助您设计、测试和交付卓越产品。从广泛的实时分析到低成本的基本测量任您选择。
• N6141A EMI测量软件是 Keysight X 系列标配程序库中的一个组件。该程序库包含超过 25 种测量应用软件。该应用软件可将 X 系列信号分析仪转化为功能强大的预兼容性EMI测试和故障诊断解决方案，提供易于使用的数据采集和分析工具，加快新设计的上市速度。

使用信号分析仪进行预兼容性EMI测试的优势在于，您可以很好地预测新产品的 EMI性能，降低项目结束时一致性EMI测试失败的风险。

想要更深入地了解预兼容性测量，请参阅以下应用指南《进行辐射和传导测量》。