组建电磁兼容实验室的方法
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产品必须符合emc（电磁兼容）要求，欧洲规定：销售违反电磁兼容法令（89/336/eec）的产品将面临高额罚款，因此，商家越来越重视产品的电磁兼容性问题，为了降低成本，要根据公司需求和规模的不同，组建一个emc实验室，本文介绍建设公司内部emc测试设备的优点、缺点和方法。
组建一个电磁兼容实验室的zui小需求取决于公司的需要和财务状况。通常，公司将力求节省经费（在设备和人力资源两方面），并尽量降低风险。但有一点必须明白，世界上不会有“低成本、低风险和低emc技术”这样的好事。工程师必须掌握高度的技巧，才可能设计出具有相当性能的低成本设备。精度越低的产品，其风险也会越高。
在组建一个公司内部emc实验室时，无论其规模大小如何，都必须遵从一些zui起码的指导原则。首先，建成emc实验室的房间或地方必须洁净，没有无关物品，*于emc测量。只要条件许可，需要一个由金属制成并可靠连接大地的地参考平面；如果条件不允许（如房间不在*层），至少应该接保护地系统。实验室内的所有金属物体必须可靠接地或予以清除。电源系统必须“净化”（在电源进入emc实验室之前的某处正确接入线滤波器）。
emc测试设备的配置
1） 传导发射测试---需要一台频谱分析仪（或emi接收器）、电缆和lisn（线阻抗稳定网络，手工制作或外购），如果可能的话，还应该有一个屏蔽房间（zui起码有一个屏蔽帐篷）和一张距地面80cm的绝缘桌。
2） 辐射发射测试---需要同样的频谱分析仪或emi接收器、一副天线、电缆和oats（开放区域测试场地或（半）电波暗室）；为测量干扰功率而制作或外购的吸收钳。
3） 谐波测试（与闪烁测试）---如果要进行*兼容测试，则需要设备（谐波分析仪）；但如果仅为评估的话，一台便携式谐波分析仪甚至一台能进行fft评估的示波器就足够了。
4） esd（静电释放）抗扰度测试---只有esd枪才能可靠评估该项测试的结果。
5） 辐射电磁场抗扰度测试---需要与辐射发射测试类似的设备，此外还需要信号发生器、放大器、衰减器、场强仪，可能还需要一台计算机。
6） 传导骚扰抗扰度测试---需要的设备与1）和5）类似，另外再加上cnd（异种耦合解耦网络），但不需要天线。
7） 电快速瞬变（eft/burst）抗扰度测试。
8） 浪涌抗扰度测试。
9） 电源频率磁场抗扰度测试。
10） 电压骤降、短时中断与电压变化抗扰度测试。
从7） 到10）的zui后四项测试需要设备，这些设备可从多个厂商买到。
值得注意的是，测量设备的制造商和经销商通常提供执行不同测试的包装和（或）全套装置，以及有关如何按照标准执行这些测试的指导甚至培训。请向zui近的当地销售代表查询设备的性能和功用。大部分情况下，设备都有根据标准需求预设的测试程序，请首先阅读说明手册。
公司内部预兼容测试
预兼容测试并无定义，但zui起码我们有理由假定测试必须在尽可能接近标准要求的条件下进行。
1） 传导发射的测试
多年来，电子产品制造商遇到的zui困难的问题可能就是在传导发射方面，因此本文首先就此进行讨论。传导发射的测试装置如图1所示。
图1：传导发射的测试装置。
2） 干扰功率测试
干扰功率测试（30~300 mhz）方法与1）有点类似，但此时信号将来自吸收钳（而非lisn）。cispr 16-1和产品系列标准详细介绍了测试装置。概括地说，就是将吸收钳放置在被测电缆（干线、直流、音频/视频）周围，并沿着一根6m长线移动，以查找每个频率点上的zui大发射值。
辐射发射测试装置如图2所示。
图2：辐射发射测试装置。
虽然这项测试看起来似乎要比前一项测试复杂一些，但实际上并不特别困难。由图可见，eut被安放在一张绝缘桌面的转台上，距地面80cm，以便在测试过程中通过转动eut来找出zui大发射值。天线安装在天线竿上，并可在1～4m之间移动，目的同样是为了找出zui大发射值。eut与天线中心（上有标记）的距离为3m或10m。接收器装置同样按照cispr 16-1制作，在30~1000 mhz的接收范围内其分辨率带宽必须为120khz。针对辐射发射测量，接收器可能有一个设定。
对于上述的所有测量，需要注意在评估结果时必须将一些修正因子纳入考虑。首先，对于所有测量装置，±4db为接受的不确定区间，这一点在cispr 16-1的附录l中有所阐述。其次，电缆衰减和连接器衰减也必须予以考虑。但是除此之外，还有更多因素必须予以考虑。
对于传导发射，必须考虑lisn的阻抗偏差及其容限。不过，它的zui大误差只有2～4db。吸收钳的情况就不一样了，其衰减在14～22db之间，平均17db。
辐射发射测试中的因子zui大，其nsa（归一化位置衰减）为-24～24db。在这种情况下，无法进行任何近似，而且在执行测试时还必须使用天线因子。此外，根据设计实践经验，在将产品送往第三方实验室进行测试之前，还应当额外预留6db的设计余量。
3） 谐波和闪烁测试
谐波和闪烁测试没有环境方面的要求。只需将eut连接到谐波分析仪的电源入口，并根据厂商的说明和标准的要求执行测试即可。同样，测试设备将包含一些已有的设置，但工程师必须确保这些测试设置符合自己产品的标准要求。如果评估时使用其他方法（如便携式电源谐波分析仪），请仔细阅读标准要求，然后再评估测量结果。
4） esd抗扰度测试
esd抗扰度测试对于大型设备可能并不是很重要。但在今天这个各种产品普遍小型化的时代，esd测试已成为大部分设备的“关键”emc测试之一，例如对便携式计算器、mp3和md播放器、usb存储棒、音频设备等等。其测试装置如图3所示。
图3：esd抗扰度测试装置
由图可见，eut仍然安放在一张绝缘桌上，位于hcp（水平耦合平面，由一种金属传导材料制成）上，并通过一个绝缘抗静电衬垫与其隔离。vcp（垂直耦合平面）和hcp分别连接到地参考平面，每个连接端各使用一只470 kω的电阻。对于eut的每个侧面和vcp、hcp，以及eut上每个用手能触摸到的金属表面，分别使用锋利进行接触放电（直接放电），通常每个极性5次。对于机箱的所有塑料部分，则利用圆形进行空气放电（间接放电）。
5） 辐射电磁场抗扰度的测试
辐射电磁场抗扰度的测试装置与辐射发射测试非常类似，但是在这项测试中，信号发生器和功率放大器将馈送给天线，以便在eut附近产生“均匀电磁场”（±6db）（在频率范围80~1000 mhz、am、1khz、80％调制深度下为3v/m或10v/m）。需要注意的是，不同产品的频率范围也不相同。
6） 传导骚扰抗扰度测试
传导骚扰抗扰度测试的目的是在eut端口输入建立3v电平（有效值，150 khz~230 mhz、am、1khz、80%调制深度）。信号发生器和功率放大器必须提供足够的功率，以便cdn能将信号耦合到被测线。由于测试项目3）、7）、8）、9）、10）使用的是高度专业化的设备，如果实验室中有这些设备，工程师无需太多操作，只要正确连接eut就可以了，zui重要的任务是监控eut的工作方式。
如何进行近场测试
本文前面的介绍部分讲过，近场测试非常适合产品开发阶段。在这个阶段，标准测试方法或许能给出的结果，但却无法显示问题的来源所在。在挑选元件时，有些控制器芯片的辐射要比其他芯片低40db，或具有更高的抗扰度。即使在产品开发完成，执行兼容测试未通过之后，标准测试方法也几乎无法给出有关问题来源的任何信息。在印制板一级，工程师们使用近场测试探针进行测量，也可能使用缺陷检测器等。然而另一方面也必须了解，近场测试探针（几乎）不能给出有关设备传导或辐射水平的任何信息，其误差为20～40db。但近场测试探针可以保证一点：每次使用时，其测量结果总要好于前述的各种测量。为了通过近场测试探针大致了解产品是否能通过emc测试，需要在已经确知结果的样品上进行多次尝试。
图4（a）和（b）：磁场探针、电场探针和一根管脚探针的实例。
图4（a）和（b）：磁场探针、电场探针和一根管脚探针的实例。
图4（a）和（b）是一些磁场探针、电场探针和一根管脚探针的例子。它们的优点是容易制作，外购也相当便宜。它们都使用50ω的电缆，并连接到一台（廉价的）频谱分析仪。
近场探针用来拾取电磁场的全部两个分量。虽然市场上有一些非常灵敏的电磁场场强仪，但电磁场的近场场强并不太容易测量。它们无法给出辐射噪声频率成分的任何信息，但可以方便地指出“问题分量”。近场探针在连接到频谱分析仪时，还可给出频率成分信息。
磁场探针提供一个与磁射频（rf）场强成比例的输出电压。利用这个探针很容易找到电路的射频源。不过，磁场的场强随距离迅速变化（成三次方关系）。另外，探针的方向至关重要，因为磁场方向一定是垂直于磁环路的。前面已经指出，探针将不会给出太多的量化信息，但对于某个元件（ic、开关三极管等），随着探针距离元件越来越近，探针的电压输出也将增大。即使周围有许多元件，通过研究原理图，设计者也可以很容易地辨认出噪声源。如果工程师决定更换元件，他将很容易测量出更换后的结果，这使得在开始时就选择可靠的元件成为可能。
管脚探针允许直接在ic管脚或pcb的细导线上鉴别噪声电压。还能方便地判断滤波器的效果，尽管只是一种定性的判断。管脚探针可以在滤波器的前、后分别进行接触测量，并观察其效果情况。但工程师必须正确估计接触电容，并选择电容较小的探针（不大于10pf）。
电场探针可拾取共模电压和需要的信号。共模电压是辐射电压的一个重要来源。此外，磁场探针无法拾取电场。可以证明，使用全部三种探针是有益和省时的。
本文小结
本文介绍了拥有公司内部emc测试设备的优点和缺点。总体而言，除了设备成本、占用空间，以及可能的人员培训这些投入之外，拥有emc能力并没有什么不利。无论如何，emc技术在产品开发中*，公司必须以某种方式进行这方面的投资（如依靠第三方咨询公司的服务），忽视它的代价将是高昂的。
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组建一个电磁兼容实验室的zui小需求取决于公司的需要和财务状况。通常，公司将力求节省经费（在设备和人力资源两方面），并尽量降低风险。但有一点必须明白，世界上不会有“低成本、低风险和低emc技术”这样的好事。工程师必须掌握高度的技巧，才可能设计出具有相当性能的低成本设备。精度越低的产品，其风险也会越高。
在组建一个公司内部emc实验室时，无论其规模大小如何，都必须遵从一些zui起码的指导原则。首先，建成emc实验室的房间或地方必须洁净，没有无关物品，*于emc测量。只要条件许可，需要一个由金属制成并可靠连接大地的地参考平面；如果条件不允许（如房间不在*层），至少应该接保护地系统。实验室内的所有金属物体必须可靠接地或予以清除。电源系统必须“净化”（在电源进入emc实验室之前的某处正确接入线滤波器）。
emc测试设备的配置
1） 传导发射测试---需要一台频谱分析仪（或emi接收器）、电缆和lisn（线阻抗稳定网络，手工制作或外购），如果可能的话，还应该有一个屏蔽房间（zui起码有一个屏蔽帐篷）和一张距地面80cm的绝缘桌。
2） 辐射发射测试---需要同样的频谱分析仪或emi接收器、一副天线、电缆和oats（开放区域测试场地或（半）电波暗室）；为测量干扰功率而制作或外购的吸收钳。
3） 谐波测试（与闪烁测试）---如果要进行*兼容测试，则需要设备（谐波分析仪）；但如果仅为评估的话，一台便携式谐波分析仪甚至一台能进行fft评估的示波器就足够了。
4） esd（静电释放）抗扰度测试---只有esd枪才能可靠评估该项测试的结果。
5） 辐射电磁场抗扰度测试---需要与辐射发射测试类似的设备，此外还需要信号发生器、放大器、衰减器、场强仪，可能还需要一台计算机。
6） 传导骚扰抗扰度测试---需要的设备与1）和5）类似，另外再加上cnd（异种耦合解耦网络），但不需要天线。
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预兼容测试并无定义，但zui起码我们有理由假定测试必须在尽可能接近标准要求的条件下进行。
1） 传导发射的测试
多年来，电子产品制造商遇到的zui困难的问题可能就是在传导发射方面，因此本文首先就此进行讨论。传导发射的测试装置如图1所示。
图1：传导发射的测试装置。
2） 干扰功率测试
干扰功率测试（30~300 mhz）方法与1）有点类似，但此时信号将来自吸收钳（而非lisn）。cispr 16-1和产品系列标准详细介绍了测试装置。概括地说，就是将吸收钳放置在被测电缆（干线、直流、音频/视频）周围，并沿着一根6m长线移动，以查找每个频率点上的zui大发射值。
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图2：辐射发射测试装置。
虽然这项测试看起来似乎要比前一项测试复杂一些，但实际上并不特别困难。由图可见，eut被安放在一张绝缘桌面的转台上，距地面80cm，以便在测试过程中通过转动eut来找出zui大发射值。天线安装在天线竿上，并可在1～4m之间移动，目的同样是为了找出zui大发射值。eut与天线中心（上有标记）的距离为3m或10m。接收器装置同样按照cispr 16-1制作，在30~1000 mhz的接收范围内其分辨率带宽必须为120khz。针对辐射发射测量，接收器可能有一个设定。
对于上述的所有测量，需要注意在评估结果时必须将一些修正因子纳入考虑。首先，对于所有测量装置，±4db为接受的不确定区间，这一点在cispr 16-1的附录l中有所阐述。其次，电缆衰减和连接器衰减也必须予以考虑。但是除此之外，还有更多因素必须予以考虑。
对于传导发射，必须考虑lisn的阻抗偏差及其容限。不过，它的zui大误差只有2～4db。吸收钳的情况就不一样了，其衰减在14～22db之间，平均17db。
辐射发射测试中的因子zui大，其nsa（归一化位置衰减）为-24～24db。在这种情况下，无法进行任何近似，而且在执行测试时还必须使用天线因子。此外，根据设计实践经验，在将产品送往第三方实验室进行测试之前，还应当额外预留6db的设计余量。
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4） esd抗扰度测试
esd抗扰度测试对于大型设备可能并不是很重要。但在今天这个各种产品普遍小型化的时代，esd测试已成为大部分设备的“关键”emc测试之一，例如对便携式计算器、mp3和md播放器、usb存储棒、音频设备等等。其测试装置如图3所示。
图3：esd抗扰度测试装置
由图可见，eut仍然安放在一张绝缘桌上，位于hcp（水平耦合平面，由一种金属传导材料制成）上，并通过一个绝缘抗静电衬垫与其隔离。vcp（垂直耦合平面）和hcp分别连接到地参考平面，每个连接端各使用一只470 kω的电阻。对于eut的每个侧面和vcp、hcp，以及eut上每个用手能触摸到的金属表面，分别使用锋利进行接触放电（直接放电），通常每个极性5次。对于机箱的所有塑料部分，则利用圆形进行空气放电（间接放电）。
5） 辐射电磁场抗扰度的测试
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6） 传导骚扰抗扰度测试
传导骚扰抗扰度测试的目的是在eut端口输入建立3v电平（有效值，150 khz~230 mhz、am、1khz、80%调制深度）。信号发生器和功率放大器必须提供足够的功率，以便cdn能将信号耦合到被测线。由于测试项目3）、7）、8）、9）、10）使用的是高度专业化的设备，如果实验室中有这些设备，工程师无需太多操作，只要正确连接eut就可以了，zui重要的任务是监控eut的工作方式。
如何进行近场测试
本文前面的介绍部分讲过，近场测试非常适合产品开发阶段。在这个阶段，标准测试方法或许能给出的结果，但却无法显示问题的来源所在。在挑选元件时，有些控制器芯片的辐射要比其他芯片低40db，或具有更高的抗扰度。即使在产品开发完成，执行兼容测试未通过之后，标准测试方法也几乎无法给出有关问题来源的任何信息。在印制板一级，工程师们使用近场测试探针进行测量，也可能使用缺陷检测器等。然而另一方面也必须了解，近场测试探针（几乎）不能给出有关设备传导或辐射水平的任何信息，其误差为20～40db。但近场测试探针可以保证一点：每次使用时，其测量结果总要好于前述的各种测量。为了通过近场测试探针大致了解产品是否能通过emc测试，需要在已经确知结果的样品上进行多次尝试。
图4（a）和（b）：磁场探针、电场探针和一根管脚探针的实例。
图4（a）和（b）：磁场探针、电场探针和一根管脚探针的实例。
图4（a）和（b）是一些磁场探针、电场探针和一根管脚探针的例子。它们的优点是容易制作，外购也相当便宜。它们都使用50ω的电缆，并连接到一台（廉价的）频谱分析仪。
近场探针用来拾取电磁场的全部两个分量。虽然市场上有一些非常灵敏的电磁场场强仪，但电磁场的近场场强并不太容易测量。它们无法给出辐射噪声频率成分的任何信息，但可以方便地指出“问题分量”。近场探针在连接到频谱分析仪时，还可给出频率成分信息。
磁场探针提供一个与磁射频（rf）场强成比例的输出电压。利用这个探针很容易找到电路的射频源。不过，磁场的场强随距离迅速变化（成三次方关系）。另外，探针的方向至关重要，因为磁场方向一定是垂直于磁环路的。前面已经指出，探针将不会给出太多的量化信息，但对于某个元件（ic、开关三极管等），随着探针距离元件越来越近，探针的电压输出也将增大。即使周围有许多元件，通过研究原理图，设计者也可以很容易地辨认出噪声源。如果工程师决定更换元件，他将很容易测量出更换后的结果，这使得在开始时就选择可靠的元件成为可能。
管脚探针允许直接在ic管脚或pcb的细导线上鉴别噪声电压。还能方便地判断滤波器的效果，尽管只是一种定性的判断。管脚探针可以在滤波器的前、后分别进行接触测量，并观察其效果情况。但工程师必须正确估计接触电容，并选择电容较小的探针（不大于10pf）。
电场探针可拾取共模电压和需要的信号。共模电压是辐射电压的一个重要来源。此外，磁场探针无法拾取电场。可以证明，使用全部三种探针是有益和省时的。
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