因此

，通過試產原型機


，甚至早在研發階段
，從設計調研上排查EMI日益重要。對問題電路板進行實驗，並采取預防措施是能夠為設計帶來便利。

 

圖1：當產品在開發階段一步步推進時，變更所承擔的潛在成本上升，清除EMI問題的可用措施逐步受到限製。

 

圖字：PCB、濾波、接地

、地彈、軟件等；成本效益及可用措施；預防措施；承擔的成本
；階段；預一致性測試；一致性測試；研發
；原型；試產
；生產
；設計階段
；生產階段

 

設計工程師經常發現新產品設計需要經過多次修改才能達到限值。他們既不擁有EMI診斷訣竅，EMI診斷也不是他們日常責任的一部分。通常，僅當設計的電路板幾乎完工時才遞交給EMC部門或外部實驗室做進一步測試。然而，相比早期設計階段（這時某些設計考慮或許能夠妥善處理）修改
，在這個階段做出改動極具挑戰性。

 

符合EMC標準的結果在設計上是可控的，能夠做出規劃，同時也是設計師的責任。解決EMI並非使用什麼巫術，也無需時域工程師躲避。使用您熟悉的儀器---示波器
，您能夠更好地理解EMI問題，以及了解所用解決方案的效果。

 

　　

對此，您可能會問：那麼我該如何使用EMI濾波器和準峰值（QP）檢波器
？這取決於您是否在進行一致性測試、預一致性測試或者在做EMI故障排查。EMI類分辨率帶寬（RBW）濾波器是窄帶的，其滾降方式以6dB為標準，而非3dB。符合標準的準峰值檢波器是 根據信號峰值和重複頻率進行檢測加權從得出峰值的。

 

使用不正確的濾波器和檢波器會影響設備返回的幅度值和頻率值。在一致性測試中，這兩個是強製遵守的標準。然而，對於EMI診(zhen)斷(duan)它(ta)們(men)不(bu)是(shi)決(jue)定(ding)性(xing)的(de)，因(yin)為(wei)主(zhu)要(yao)目(mu)的(de)是(shi)從(cong)物(wu)理(li)上(shang)和(he)電(dian)氣(qi)上(shang)識(shi)別(bie)出(chu)輻(fu)射(she)源(yuan)。如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)實(shi)際(ji)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)
，您(nin)獲(huo)得(de)接(jie)近(jin)的(de)估(gu)值(zhi)已(yi)足(zu)夠(gou)用(yong)了(le)。

 

ruguoyongyushibiefusheyuan，youyuzhunfengzhijianboqisuanfajieguozongshixiaoyuhuodengyufengzhijianboqi，yincishiyongfengzhijianboqizugou。zhunfengzhijianboqijieguohefengzhijianboqijieguodoushejixiangtongdexinhaozhongfulv，ninkeyiyonggongshibiaoshishuxueboxing，huozhezaiguzhangpaizhaguochengzhongkaolvdaozheyidian。lingyifangmian
，EMI濾波器僅會略微改變結果。

 

與測試接收機不同
，示波器在設計上沒有內置EMI一致性限值測試。使用大多數示波器都配有的模板測試
，或遠程軟件，可以在示波器上定義EMI一致性限值從而模擬EMI標準測試。然後
，您可以進一步設置更多的模板，發現感興趣的問題區域。

 

圖2：限製線可以用模板替代，以確定被測設備是否符合要求。

 

在上圖中，超過測試限值的事件可在時域做進一步分析。您還可以在示波器上的不同頻率範圍設置不同的RBW。

 

圖3：RTO Scan軟件的測試結果輸出。RTO Scan是R&S RTO係列示波器的EMI預測試應用軟件。該軟件提供對數坐標的頻譜圖輸出方便比對。

 

圖字：幅度、頻率

　　

示(shi)波(bo)器(qi)是(shi)快(kuai)速(su)了(le)解(jie)有(you)害(hai)輻(fu)射(she)並(bing)找(zhao)出(chu)它(ta)們(men)來(lai)源(yuan)的(de)有(you)效(xiao)工(gong)具(ju)。在(zai)同(tong)一(yi)台(tai)儀(yi)器(qi)上(shang)訪(fang)問(wen)時(shi)域(yu)和(he)頻(pin)域(yu)為(wei)快(kuai)速(su)分(fen)析(xi)有(you)害(hai)輻(fu)射(she)創(chuang)造(zao)了(le)條(tiao)件(jian)。因(yin)為(wei)示(shi)波(bo)器(qi)是(shi)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)常(chang)用(yong)的(de)儀(yi)器(qi)，它(ta)增(zeng)強(qiang)了(le)研(yan)發(fa)階(jie)段(duan)的(de)EMI排查能力，並且能夠在去EMC實驗室前先做摸底測試，從而顯著提高了一致性測試的成功率。示波器也為您提供可用於定位、捕獲和分析輻射源的各種技術
，歸納在下表中：

 

表1：示波器和傳統EMI測試設備進行EMI診斷的技術列表


，從定位和捕獲到分析有問題的輻射源。

 

與通常的時域相關測量或其他常用射頻測試相比
，EMI測量需要不同方法。在EMI，工程師從來無法完全掌握可能存在什麼信號。由於每台新被測設備都不同，根據EMI信號特征選擇正確的工具以及識別輻射源十分重要。

 

當涉及預一致性和一致性測試時
，示波器的頻譜分析功能並不能取代傳統的EMI測試設備
，如頻譜分析儀或測試接收機。畢竟相對有限的動態範圍和帶寬，缺少預選器
、前置放大器和與標準兼容的加權檢波器
，限值了示波器在EMI測試領域的應用。

 

示波器、頻譜分析儀或測試接收機可以從不同角度解決EMI問題。每種設備用到不同的測試方法
，並提供不同但互補的診斷技術。示波器互補的方法為EMI排查診斷打開了全新的天地
，提供前所未有的EMI排查能力。結合示波器中現有的在EMI排查方麵的分析工具
，將幫助您快速發現您設計中的潛在問題。

 

接下來做什麼？電源是EMI幹擾噪聲的主要來源，示波器的電源諧波分析在這類排查工作中很有潛力。我們不久將討論這一方麵的內容。

　　

排查EMI是否一致的四種基本方法：

 

全世界幾乎所有政府都在嚐試控製他們國家生產的電子產品產生的有害電磁幹擾（EMI）（見圖1）。為了向用戶提供一定的保護和安全等級
，政府都會製訂涉及 電子產品設計的非常特殊的一些規則和規定。當然這是好事。但這也意味著為了盡量減少他們的EMI特征並通過官方的EMI認證測試

，許多公司必須在產品設計和測試方麵花費大量的人力物力。壞消息是，即使采用了好的設計原理
、選擇了高質量的元件並且仔細地表征了產品，當進行一致性測試時，如果測試並不是所有階段都進展順利
，那麼EMI故障仍有可能影響到產品的發布日程。

 

通常公司為了避免這樣的情景出現，會在設計和原型建立階段做一些“預先的一致性”測量。更好的做法是在產品發出去做一致性測試之前就能夠確定和修複潛在的EMI問題。

 

當然
，大多數公司的實驗室並不具備做絕對EMI測量所需的測試室條件。好消息是

，無需複製測試室條件就確定和解決EMI問題是完全可行的。本文討論的一些技術可以幫助你減少一個產品在測試室進行最終完整的EMC一致性評估時失敗的風險。本文還舉了一個確定信號特征和一致性以便找出EMI發射源的例子。

 

 

　　

在討論排查技術之前，介紹一下EMI測試報告是很有必要的。乍一看，EMI報bao告gao似si乎hu直zhi接jie提ti供gong了le有you關guan特te定ding頻pin率lv點dian故gu障zhang的de信xin息xi
，因yin此ci事shi情qing看kan起qi來lai很hen簡jian單dan
，就jiu是shi使shi用yong報bao告gao中zhong的de數shu據ju確que定ding設she計ji中zhong的de哪na個ge元yuan件jian包bao含han問wen題ti源yuan頻pin率lv，並bing特te別bie加jia以yi注zhu意yi，以yi便bian通tong過guo下xia一yi輪lun測ce試shi。然ran而er，雖sui然ran許xu多duo測ce試shi條tiao件jian在zai報bao告gao中zhong是shi明ming確que表biao示shi的de，但dan一yi些xie需xu要yao考kao慮lv的de重zhong要yao事shi情qing可ke能neng並bing不bu那na麼me明ming顯xian。在zai審shen查zha設she計ji並bing試shi圖tu判pan斷duan問wen題ti源yuan時shi，理li解jie測ce試shi室shi如ru何he生sheng成cheng這zhe種zhong報bao告gao是shi很hen有you幫bang助zhu的de。

 

請看圖2所示的EMI測試報告，這份報告顯示大約90MHz處有個故障。

 

 

圖3是對應的列表數據報告，其中詳細列出了測試頻率
、測量得到的幅度、校準後的校正因子以及調整後的場強。然後將調整後的場強與下一欄中的指標進行比較，確定餘量或超額量，顯示在最右欄。

 

 

在圖3所示的餘量欄中
，你可以看到有一個峰值超出了這個規範標準在88.7291MHz處規定的極限
，與規範相差-2.3。

 

圖3：這個列表數據對應的是圖2
，它顯示故障點位於88.7291MHz處，但有許多因素令人懷疑這是否是實際的頻率。

 

你完工了
，是嗎
？不
，沒這麼快。不要讓所有這些數字讓你相信這是問題EMI源的精確頻率。事實上，測試報告中給出的頻率很有可能不是實際的源頻率。國際無線電幹擾特別委員會（CISPR）zhichu，zaizhixingfushefasheceshishi，yijujutidepinlvfanweibixushiyongbutongdeceshifangfa。meizhongfanweiyaoqiutedingfenbianlvdaikuandelvboqihejianceqileixing，rubiao1所示。濾波器帶寬決定了解析實際感興趣頻率的能力；這意味著頻率範圍在排查問題源好多方麵會有變化。

 

表1：CISPR測試要求根據不同頻率範圍而有所變化
，並影響頻率分辨率。

 

這裏需要著重指出的是

，對某些頻率範圍，CISPR測試要求提倡使用準峰值（QP）這種檢測器類型，這將掩蓋實際頻率。通常EMI部門或外部實驗室一開始 是使用簡單的峰值檢測器執行掃描來發現問題區域的。但當所發現的信號超過或接近規定極限時，他們也執行準峰值測量。準峰值是EMI測ce量liang標biao準zhun定ding義yi的de一yi種zhong方fang法fa
，用yong來lai檢jian測ce信xin號hao包bao絡luo的de加jia權quan峰feng值zhi。它ta根gen據ju信xin號hao的de持chi續xu時shi間jian和he重zhong複fu率lv對dui信xin號hao進jin行xing加jia權quan，以yi便bian對dui從cong廣guang播bo角jiao度du看kan解jie釋shi為wei“騷擾”的de信xin號hao施shi加jia更geng多duo的de權quan重zhong。與yu不bu頻pin發fa的de脈mai衝chong相xiang比bi，發fa生sheng頻pin率lv更geng高gao的de信xin號hao將jiang導dao致zhi更geng高gao的de準zhun峰feng值zhi測ce量liang結jie果guo。換huan句ju話hua說shuo，問wen題ti信xin號hao發fa生sheng的de越yue頻pin繁fan
，問wen題ti信xin號hao的de絕jue對dui幅fu度du就jiu越yue可ke能neng被bei準zhun峰feng值zhi測ce量liang所suo屏ping蔽bi。

 

好消息是，峰值和準峰值掃描對預先一致性測試來說仍然是有用的。圖4給出了一個峰值和準峰值檢測的例子。圖中顯示了峰值檢測和準峰值檢測中都能看到的脈寬為8μs、重複率為10ms的信號。結果準峰值的檢測結果比峰值低了10.1dB。

 

圖4：峰值檢測和準峰值檢測的比較。

 

需要記住的一個好規則是，準峰值檢測值總是小於或等於峰值檢測值

，永遠不會大於峰值檢測值。因此你可以使用峰值檢測來開展你的EMI排查和診斷。你不需要達到與EMI部門或實驗室掃描同等程度的精度，因為測量都是相對值。如果你的實驗室報告中的準峰值檢測值表明
，設計超過了3dB
，峰值檢測值超過了6dB，那麼你就知道你需要的修複工作是將信號減小3dB或更多。

 

測試室為出EMI報告而開展的掃描通常是在特殊條件下進行的
，你的公司實驗室也許無法複製這些條件。舉例來說，待測設備（DUT）可能放在一個轉盤上
，以 便於從多個角度收集信號。這種方位角信息是很有用的，因為它能指示問題發生的DUT區域。或者EMI測試室可能在校準過的射頻房內開展他們的測量，並報告作為強場的測量結果。

 

幸運的是
，你並不需要完全複製測試室的條件才能排查EMI測試故障。與在高度受控的EMI測試線上執行的絕對測量不同
，可以使用測試報告中的信息、深入理解用於產生報告的測量技術以及對待測設備周邊的相對觀察以隔離問題源並估計糾正有效性來開展問題的排查工作。

 

現在是把我們的目光專注到有害的EMI源上麵的時候了。當我們從EMI的角度看任何一款產品時

，整個設計可以被看作是能量源和天線的一個集合。EMI問題的常見（但絕不是唯一）源包括：

 

電源濾波器

地阻抗

 

沒有足夠的信號返回

 

LCD輻射

 

元件寄生參數

 

電纜屏蔽不良

 

開關電源（DC/DC轉換器）

 

內部耦合問題

 

金屬外殼中的靜電放電

 

不連續的返回路徑

 

為了確定一塊特定電路板上的能量源以及位於特定EMIwentizhongxindetianxian，nixuyaojianzhabeiguanchaxinhaodezhouqi。xinhaodeshepinpinlvshiduoshao
？shimaichongshidehaishilianxude？zhexiexinhaotezhengkeyishiyongjibendepinpufenxiyijinxingjianshi。

 

你還需要查看巧合性。待測設備（DUT）上的哪個信號與EMI事件是同時發生的？一般常見的做法是用示波器探測DUT上的電氣信號。檢查EMI問題與電氣 事件的巧合性無疑是EMI排查中最耗時間的工作。過去
，將來自頻譜分析儀和示波器的信息以同步方式關聯在一起一直是很難做的一件事。

 

然而
，混合域示波器（MDO）的推出使情況有了改觀，它能提供同步的而且與時間相關聯的觀察和測量功能。如圖5所示的這種儀器能夠相當容易地讓我們觀察哪個信號與哪個EMI事件同時發生，從而可以簡化EMI排查過程。

 

圖5：混合域示波器（MDO）將頻譜分析儀
、示波器和邏輯分析儀組合在一台儀表內，可以從全部三台儀器中產生同步的而且與時間關聯的測量結果。

 

MDO將混合信號示波器的功能和頻譜分析儀的功能整合在一起。借助這種組合
，你能夠自動顯示模擬信號特征
、數字時序、總線事務以及射頻並在這些信息基礎上實現觸發。一些MDO還能捕獲或觀察頻譜和時域軌跡，包括射頻幅度對時間
、射頻相位對時間以及射頻頻率對時間的關係曲線。射頻幅度與時間軌跡如圖6所示。

 

圖6：這張圖顯示了MDO提供的時間關聯觀察功能


，圖中顯示了射頻幅度與時間的關係軌跡。

 

　　

suiranyizhixingceshiguochengshejiyongyuchanshengjueduidexiaozhunguodeceliang，danpaizhagongzuohendachengdushangkeyishiyongcongdaiceshebeifashengdediancichangdexiangduiceliangfangfa。gengyoushenzhe，nikeyishiyongMDO的(de)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)功(gong)能(neng)和(he)射(she)頻(pin)通(tong)道(dao)探(tan)測(ce)近(jin)場(chang)中(zhong)的(de)波(bo)阻(zu)行(xing)為(wei)，從(cong)而(er)找(zhao)出(chu)能(neng)量(liang)源(yuan)來(lai)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)
，你(ni)可(ke)以(yi)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)某(mou)個(ge)模(mo)擬(ni)通(tong)道(dao)上(shang)的(de)無(wu)源(yuan)探(tan)針(zhen)探(tan)測(ce)信(xin)號(hao)
，以(yi)便(bian)發(fa)現(xian)與(yu)射(she)頻(pin)關(guan)聯(lian)的(de)信(xin)號(hao)。

 

不過首先你得了解一些有關待探測的電磁場區的一些背景知識。圖7顯xian示shi了le處chu於yu近jin場chang和he遠yuan場chang中zhong的de波bo阻zu行xing為wei以yi及ji兩liang者zhe之zhi間jian的de過guo渡du區qu。從cong圖tu中zhong可ke以yi看kan到dao
，在zai近jin場chang區qu中zhong，場chang的de範fan圍wei可ke以yi從cong占zhan主zhu導dao地di位wei的de磁ci場chang到dao占zhan主zhu導dao地di位wei的de電dian場chang。在zai近jin場chang中zhong，非fei輻fu射she行xing為wei是shi主zhu導dao的de，因yin此ci波bo阻zu取qu決jue於yu源yuan的de性xing質zhi和he距ju源yuan的de距ju離li。而er在zai遠yuan場chang中zhong
，阻zu抗kang是shi固gu定ding不bu變bian的de
，測ce量liang不bu僅jin取qu決jue於yu在zai近jin場chang中zhong可ke觀guan察cha到dao的de活huo動dong，而er且qie取qu決jue於yu天tian線xian增zeng益yi和he測ce試shi條tiao件jian等deng其qi它ta因yin素su。

 

圖7：這張圖顯示了近場和遠場中的波阻行為以及兩者之間的過渡區。近場測量可用於EMI排查。

 

近場測量是可用於EMI排pai查zha的de一yi種zhong測ce量liang，因yin為wei它ta不bu要yao求qiu測ce試shi站zhan點dian提ti供gong專zhuan門men的de條tiao件jian就jiu能neng讓rang你ni查zha出chu能neng量liang源yuan。然ran而er，一yi致zhi性xing測ce試shi是shi在zai遠yuan場chang中zhong進jin行xing的de，而er不bu是shi近jin場chang。你ni通tong常chang不bu會hui使shi用yong遠yuan場chang，因yin為wei有you太tai多duo的de變bian量liang讓rang它ta變bian得de複fu雜za起qi來lai：yuanchangxinhaodeqiangdubujinqujueyuyuandeqiangdu，erqiequjueyufushejizhiyijikenengcaiqudepingbihuolvbocuoshi。genjujingyanxuyaojizhu，ruguoninengguanchayuanchangzhongdexinhao
，nameyinggainengkandaojinchangzhongdexiangtongxinhao。（然而
，能觀察到近場中的信號而看不到遠場中的相同信號是很可能的）近場探針實際上就是設計用於拾取磁場（H場）或電場（E場）變化的天線。一般來說，近場探針沒有校準數據
，因此它們適合用於相對測量。如果你對用於測量H場和E場變化的探針不熟悉，那麼最好了解一些近場探針設計和最佳使用方法：

 

H場（磁場）探針具有獨特的環路設計
，如圖8所示。重要的是，H場探針的方向是有利於環路平麵與待測導體保持一致的
，這樣布置的環路可以使磁通量線直接穿過環路。

 

圖8：將H場探針與電流流向保持一致可以使磁場線直接穿過環路。

 

環huan路lu大da小xiao決jue定ding了le靈ling敏min度du以yi及ji測ce量liang麵mian積ji，因yin此ci在zai使shi用yong這zhe類lei探tan針zhen隔ge離li能neng量liang源yuan時shi必bi須xu十shi分fen小xiao心xin。近jin場chang探tan針zhen套tao件jian通tong常chang包bao含han許xu多duo不bu同tong的de環huan路lu大da小xiao，以yi便bian你ni使shi用yong逐zhu漸jian減jian小xiao的de環huan路lu尺chi寸cun來lai縮suo小xiao測ce量liang麵mian積ji。

 

H場探針在識別具有相對大電流的源時非常有用
，比如：

 

低阻抗節點和電路

 

傳輸線

 

電源

 

端接導線和電纜

 

E場（電場）探針用作小型單極天線，並響應電場或電壓的變化。在使用這類探針時
，重要的是你要保持探針垂直於測量平麵
，如圖9所示。

 

圖9：將E場探針垂直於導體放置以便觀察電場。

 

在實際應用中

，E場探針最適合查找非常小的區域
，並識別具有相對高電壓的源以及沒有端接的源，比如：

 

高阻抗節點和電路

 

未端接的PCB走線

 

電纜

 

在低頻段，係統中的電路節點阻抗可能變化很大；此時要求一定的電路或實驗知識
，以確定H場或E場chang能neng否fou提ti供gong最zui高gao的de靈ling敏min度du。在zai較jiao高gao頻pin段duan，這zhe些xie區qu別bie可ke能neng非fei常chang顯xian著zhu。在zai所suo有you情qing況kuang下xia
，開kai展zhan重zhong複fu性xing的de相xiang對dui測ce量liang很hen重zhong要yao
，這zhe樣yang你ni就jiu能neng肯ken定ding因yin為wei實shi現xian的de任ren何he變bian化hua引yin起qi的de近jin場chang輻fu射she結jie果guo能neng被bei精jing確que再zai現xian。最zui重zhong要yao的de是shi
，每mei次ci試shi驗yan改gai變bian時shi近jin場chang探tan針zhen的de布bu局ju和he方fang麵mian要yao保bao持chi一yi致zhi。

 

　　

在這個例子中，小型微控製器的EMI掃描指示有一個超限故障似乎來自於中心頻率約為144MHz的寬帶信號。借助MDO的頻譜分析儀功能，第一步是將H場探針連接到射頻輸入端，用相對的近場測量定位能量源。

 

如上所述，重要的一點是H場探針的方向要讓環路平麵與待測導體保持一致。在PCB周圍移動H場探針，你就可以定位能量源。通過選擇逐漸縮小孔徑的探針，你可以將搜索定位在一個較小的區域內。

 

一旦定位到明顯的能量源，如圖10所suo示shi的de射she頻pin幅fu度du與yu時shi間jian軌gui跡ji就jiu能neng顯xian示shi這zhe個ge範fan圍wei內nei所suo有you信xin號hao的de完wan整zheng的de功gong率lv與yu時shi間jian關guan係xi。利li用yong這zhe個ge軌gui跡ji線xian可ke以yi清qing楚chu地di看kan到dao顯xian示shi屏ping中zhong有you一yi個ge大da的de脈mai衝chong。移yi動dong頻pin譜pu時shi間jian使shi其qi通tong過guo記ji錄lu長chang度du，很hen明ming顯xian可ke以yi看kan到daoEMI事件（中心位於140MHz左右的寬帶信號）zhijieduiyingyuzhegedamaichong。weileshiceliangwendingxialai，dakaishepingonglvchufaqi
，ranhouzengjiajiluchangduyipanduanzhegeshepinmaichongfashengdepindu。weileceliangmaichongzhongfuzhouqi，dakaiceliangbiaojibingzhijiepanduanzhouqi。

 

圖10：MDO的射頻幅度與時間軌跡（上圖）顯示在140MHz處有一個顯著的脈衝。頻譜圖形（下圖）顯示了這個脈衝的頻率內容。

 

明確斷定EMI源的下一步是利用MDO的示波器功能。保持相同的設置
，打開示波器的模擬通道1

，瀏覽PCB以尋找與EMI事件同時發生的信號源。

 

在利用示波器探針瀏覽信號一段時間後，就可以發現圖11所示的信號：在這個案例中是一個電源濾波器。從顯示屏上可以清晰地看到，連接示波器通道1的信號與EMI事件直接相關。現在就可以製訂EMI修複計劃了，以便在開展認證測試之前解決這個問題。

 

圖11：使用示波器模擬通道上的無源探針找出與射頻關聯的信號。

 

 

不能通過EMI一致性測試可能將產品開發計劃置於風險之中。然而，預先一致性測試可以幫助你在到達這個階段之前排除EMI問題。與高度受控的EMI測試線中的絕對測量不同，你可以使用EMI測試報告中的信息開展相對測量，並用它來隔離問題源，並估計修複效果。

 

高效的EMI排查一般是利用近場探測方法尋找相對高的電磁場，判斷它們的特征，然後使用混合域示波器將場活動與電路活動關聯在一起來判斷EMI源。本文概述的排查技術可以有效地幫助你隔離有害的能量源，以便於你在將設計提交給EMI認證之前修複這個問題。