电磁干扰测试方法与诊断方法_电磁干扰测试方法与诊断

什么是电磁干扰电磁干扰(EMI)是干扰电缆信号并降低信号完整性的电子噪声。EMI通常由电磁辐射源(如电机和机器)产生。电磁干扰是很久以前就发现的电磁现象。几乎与电磁效应现象同时被发现。1981年，英国科学家发表了一篇关于干涉的文章，标志着干涉研究的开始。1989年，英国邮电部对通信中的干扰进行了研究，使得对干扰的研究开始工程化和产业化。电磁干扰(EMI)包括传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指一个电气网络上的信号通过导电介质耦合(干扰)到另一个电气网络。辐射干扰是指干扰源通过空间将其信号耦合(干扰)到另一个电气网络。在高速PCB和系统的设计中，高频信号线，集成电路的管脚，各种连接器等。可能成为具有天线特性的辐射干扰源，可以发射电磁波，影响本系统中其他系统或其他子系统的正常工作。所谓“干扰”，电磁兼容是指干扰后设备的性能下降以及干扰设备的干扰源。第一种含义，如雷电引起收音机发出噪音，摩托车在附近行驶时电视屏幕上出现雪花，拿起电话后听到广播声，可简称为“BC I”“TV I”“Tel I”“Tel I”。这些缩写都有相同的“我”(BC: broadcast)。那么EMI的哪一部分是EMI标准和EMI检测呢？当然是第二层意思，即干扰源，也包括干扰前的电磁能量。检测电磁干扰的仪器有哪些？用来检测电磁干扰的仪器是：电磁干扰检测仪。电磁干扰测试仪插现场电源口，可自动捕捉电磁干扰，记录4000条。在电脑上使用“电磁骚扰分析软件”可以显示：电磁骚扰发生的时间、瞬态电压和频率的极值，为制定抗干扰措施提供了真实的依据；也可以用来测试抗干扰措施的真实效果。清除后可以再次使用。测量仪器与诊断说到测量电信号，示波器可能是电气工程师首先想到的。示波器是显示电压幅度随时间变化规律的仪器，相当于电气工程师的眼睛，让你看到电路中电流和电压的变化规律，从而掌握电路的工作状态。然而，示波器并不是测量和诊断电磁干扰的理想工具。这是因为：a .所有电磁兼容标准中的电磁干扰限值都是在频域定义的，而示波器显示的是时域波形。因此，测试结果不能直接与标准进行比较。为了将测试结果与标准进行比较，需要将时域波形转换为频域频谱。b .电磁干扰往往小于电路的工作信号，电磁干扰的频率往往高于信号。当一些低幅度的高频信号叠加在一个大幅度的低频信号上时，用示波器是无法测量的。c .示波器的灵敏度在mV级，而天线接收到的电磁干扰的幅度通常在V级，因此示波器无法满足灵敏度的要求。更适合测量电磁干扰的仪器是频谱分析仪。频谱分析仪是显示电压幅度随频率变化规律的仪器，其显示的波形称为频谱。频谱分析仪克服了示波器测量电磁干扰的缺点，可以精确测量各种频率下的干扰强度。对于电磁干扰的分析，频谱分析仪比示波器更有用。频谱分析仪可以直接显示信号的每个频谱成分。1.1光谱分析原理

混频器将天线上接收的信号与本地振荡器产生的信号进行混频。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，然后进行峰值检测。检测到的信号被文章放大器放大，然后显示。因为本振电路的振荡频率是随时间变化的，所以频谱分析仪在不同时间接收到的频率是不同的。当本振频率随时间扫描时，屏幕上显示不同频率下被测信号的幅度，通过记录不同频率下信号的幅度，得到被测信号的频谱。根据这个频谱可以知道被测设备是否有超标的干扰发射，或者产生干扰的信号频率是多少。1.2如何使用频谱分析仪要获得正确的测量结果，必须正确操作频谱分析仪。本节简要介绍频谱分析仪的使用。正确使用频谱分析仪的关键是正确设置频谱分析仪的参数。下面说明频谱分析仪中主要参数的意义和设置方法。频率扫描范围：指定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，可以详细观察感兴趣的频率。扫描频率范围越宽，扫描一次所需时间越长，光谱上每个点的测量精度越低。因此，如果可能的话，尽量使用较小的频率范围。设置该参数时，可以通过设置扫描开始频率和扫描结束频率来确定，例如开始频率=1MHz，停止频率=11MHz。也可以通过设置扫描中心频率和频率范围来确定，例如，中心频率=6MHz，跨度=10MHz。这两种设置的结果是一样的。中频分辨率带宽：指定频谱分析仪的中频带宽，它决定了仪器的选择性和扫描时间。调整分辨率带宽可以达到两个目的。一是提高仪器的选择性，以便区分两个频率非常接近的信号。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，这些噪声会淹没微弱的信号，使仪器无法观测到微弱的信号。噪声的幅度与仪器的通带宽度成正比，带宽越宽，噪声越大。因此，降低仪器的分辨率带宽可以降低仪器本身的噪声，从而增强对微弱信号的检测能力。分辨率带宽一般表示为3dB带宽。当分辨率带宽改变时，屏幕上显示的信号幅度可能会改变。如果测量信号的带宽大于通带带宽，当带宽增加时，显示幅度将增加，因为通过中频放大器的信号的总能量增加。如果测量信号的带宽小于通带，例如具有单一谱线的信号，则无论分辨率带宽如何变化，显示信号的幅度都不会改变。带宽超过中频带宽的信号称为宽带信号，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，可以有效地定位干扰源。扫描时间：仪器接收到的信号从扫描频率范围的最低端扫描到最高端所需的时间称为扫描时间。扫描时间与扫描频率范围相匹配。如果扫描时间太短，测得的信号幅度小于实际信号幅度。文章带宽：文章带宽的作用与中频带宽相同，可以降低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2.1分析干扰源根据干扰信号的频率确定干扰源。在解决电磁干扰问题时，最重要的问题是确定干扰源。只有准确定位干扰源后，才能提出解决干扰的措施。这是确定干扰源acco的最简单方法

对于电磁干扰信号，由于其幅度往往比正常工作信号小得多，所以很难用示波器测量干扰信号的频率。尤其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，因此无法得到准确的干扰信号频率。用频谱分析仪进行这种测量非常简单。由于频谱分析仪的中频带宽较窄，可以从干扰信号中滤除不同频率的信号，准确测量干扰信号的频率，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，也是一种有效的方法。例如，在宽带源的传输中可能存在单个高强度信号。如果可以判断这个高强度信号是窄带信号，那么它就不能从宽带源产生。干扰源可能是电源中的振荡器，也可能是不稳定电路或谐振电路。当仪器通带内只有一条谱线时，可以断定该信号为窄带信号。根据傅立叶变换，对应于单个谱线的信号是周期信号。所以遇到单谱线时，要重点看电路中的周期信号电路。3.利用近场测试法确定辐射源除了上述根据信号特征判断干扰源的方法外，在近场区域寻找辐射源可以直接找到干扰源。在近场区域寻找辐射源的工具是近场探头和电流卡尺。用电流卡尺检查电缆上的发射源，用近场探头检查机箱缝隙的泄漏。3.1电流卡尺和近场探头电流探头是利用变压器的原理，检测导线上电流的传感器。当电流探头粘在被测导体上时，导体相当于变压器的一次侧，探头中的线圈相当于变压器的二次侧。导线上的信号电流在电流探头的线圈上感应出电流，并在仪器的输入端产生电压。因此干涉信号的频谱可以在频谱分析仪的屏幕上看到。仪器上读取的电压值和导线中的电流值通过传输阻抗进行转换。传输阻抗定义为：仪器50？输入阻抗上感应的电压与导体中的电流之比。对于特定的探头，其转移阻抗ZT可从制造商提供的探头手册中找到。所以导线中的电流等于：I=V/ZT如果公式中所有的物理量都用dB表示，就直接相减。对于机箱漏电，要用近场探头检测。近场探针可以被视为非常小的环形天线。因为很小，所以灵敏度很低，只能探测近场辐射源。这有助于放射源的精确定位。由于近场探头的灵敏度较低，应与前置放大器配合使用。3.2用电流卡尺检测共模电流的设备产生辐射的一个主要原因是电缆上有共模电流。所以当设备或系统有超标发射时，首先要怀疑的是设备上拖的各种电缆。这些电缆包括电源电缆和设备之间的互连电缆。电流探头卡在电缆上。此时由于探头同时卡在信号线和回线上，差模电流不会感应出电压，仪器上读取的电压只代表共模电流。测量共模电流时，最好在屏蔽室进行。如果不是在屏蔽室，周围环境的电磁场会在电缆上感应出电流，造成误判。所以首先要断开设备的电源，在设备不通电的情况下测量电缆上的背景电流，并记录下来，以便与设备通电后的测量结果进行对比，排除背景的影响。如果频谱分析仪的扫描频率被限制在很小的范围内

一般由于探头的灵敏度较低，即使使用放大器，探头中微弱信号感应的电压也很低，所以测量时要将频谱分析仪的灵敏度调得尽可能高。根据前面的讨论，降低频谱分析仪的分辨率带宽可以提高仪器的灵敏度。但需要注意的是，当分辨率带宽很窄时，扫描时间会变得很长。为了缩短扫描时间，提高检测效率，频谱分析仪的扫描频率范围应尽可能小。所以一般用近场探头检测机箱泄漏时，先用天线测出泄漏信号的准确频率，然后仪器用最小的扫描频率范围覆盖这个干扰频率。这样做的另一个优点是背景干扰不会被误判为泄漏信号。对于机箱来说，靠近过滤器安装位置的缝隙最容易产生电磁泄漏。因为滤波器将信号线上的干扰信号旁路到机箱，所以在机箱上形成强干扰电流。当这些电流流过间隙时，间隙处会发生电磁泄漏。

标签：信号频率电流

信号