详解EMC辐射发射、传导发射测试

电子产品为什么要做 EMC 电磁兼容测试，EMC 测试要怎么做，自始至终是硬件、PCB 工程师做电子设计必不可少的重要环节。
 
据了解，全世界几乎所有国家的 IT、 无线电和电信产品，在成为电子合格产品并在市面流通前，都需要进行电磁兼容 EMC 测试。EMC 测试过程，旨在验证产品传输的电磁干扰是否在可接受范围内，并且确保你的产品及功能本身不会受到电磁干扰的负面影响。
 
既然电磁兼容（EMC）那么重要，我们做产品的 EMC 项目测试时，需要怎么做呢？
 
一个完整的产品项目 EMC 测试，具体包括以下几个步骤：
 
• EMC 辐射发射测试：测量电磁干扰（EMI）的测试通过电气设备

• EMC 抗扰度测试：测量产品对其他来源的电磁干扰的敏感性的测试

• 静电放电（ESD）测试：当两个物体接触时释放静电。ESD 的例子包括在衣物烘干机或闪电中烘干衣物后有时会感觉到的静电。

• 传导抗扰度测试：将电流注入被测系统的输入和输出电缆

• 传导发射测试：从电气设备通过电源线传输回电气系统的射频能量

• 射频兼容性测试：射频是能量的电磁辐射对通信有用的频率。我们提供的测试侧重于在系统内运行的天线连接 RF 接收器 / 发射器子系统正常运行而不会因天线到天线耦合而导致性能下降的能力
 
今天我们来详细讲解一下 EMC 辐射发射测试、传导发射测试：
 
EMC 对外发射测试
定义：对外发射主要测试设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度，按照在客户端的典型安装要求对受试设备进行布置，线材要遵从规格书规定的长度和型号；除了 36.201.1a 规定的设备外，其他设备和系统应根据 GB4824（工业、科学和医疗（ISM）射频设备骚扰特性限值和测量方法）进行分组、分类和测试。
 
范围：对外发射包含频率为 9kHz—18GHz
 
（1）9KHz—30MHz 频段
在这个频段测量磁场 H，当 EUT 较小时，放在大磁环天线（LLA）中，测量骚扰磁场的感应电流；当 EUT 较大时，采用远天线法，用单小环在规定距离测量骚扰的磁场强度。
 
（2）30MHz—18GHz 频段
在这个频段测量电场 E：1GHz 以下，即 30MHz—1GHz 所需设备场地大致如下：场地选择在开阔场地或半电波暗室，模拟半自由空间，0.8m 高木桌，可 360 度旋转转台，测量距离为 3、10m 和相应的限值，天线 1—4m 高可调，进行天线垂直极化和水平极化测试，宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成 50Ω匹配传输系统，天线的阻抗、同轴电缆的阻抗和干扰测量仪的输入阻抗都应相等，阻抗不匹配将引起反射，形成驻波，影响读数准确性。骚扰测量仪特性判断，采用准峰值或者峰值测量。
 
1GHz 以上，即 1GHz—18GHz 所需设备场地大致如下在全电波暗室，模拟自由空间，接收天线设置在与 EUT 统一高度上，转台仍需 360 度转动，测试距离为 3m，采用小口径定向天线，水平和垂直两种状态都要测量，垂直放置时天线的*低端离地应大于 25cm，以免影响天线的性能，采用频谱分析仪设在*大保持方式和对数 dB 显示方式，测量结果用电场强度的峰值或平均值标示（不用准峰值），峰值测量时采用 1MHz 的分辨率带宽和视频带宽，平均值测量时仍采用 1MHz 的分辨率带宽但视频带宽应大大缩小至 10Hz，相当于加了一个低通滤波器。
 
辐射发射 - 测试步骤：
在距 EUT（受试设备）外墙 3m 处放置天线和接收机，将天线中心调至离地面 2m 高度；先关闭受试设备，测试环境噪声电平；开启受试设备，调整布线方式（包括天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度），选择*大辐射点；执行受试设备不同功能，寻找*大辐射模式；旋转天线，分别测试水平和垂直方向辐射骚扰；以受试设备为中心移动天线，尽可能多的选取测试点进行测量；选取*高辐射电平作为测量结果；试验可在开阔场和半电波暗室内进行；关闭设备。
 
EMC 传导发射测试
传导发射（Conducted Emission）测试，简称 CE，也被称为传导骚扰，是指系统内部的电压或电流通过信号电缆、电源线或地线传输出去而成为其他系统或设备干扰源的一种电磁现象。传导发射测试通常也会被称为骚扰电压测试，只要有电源线的产品都会涉及到，包括许多直流供电产品，另外，信号 / 控制线在不少标准中也有传导发射的要求，通常用骚扰电压或骚扰电流的限值（两者有相互转换关系）来表示。
 
传导发射 - 测试配置、步骤：
EUT 应该放在距离地面 80~90cm 高的实验台上，实验台表面为铺金属接地板的导电平面或非导电平面，一般以 EUT 实际使用的环境、地点来选择使用导电或非导电的实验台，比如便携式设备可置于非导电实验台上，安装在船舱内的设备需在金属导电实验台上进行测试。被测电源线通过电源阻抗稳定网络接到电网上，被测件的电缆可按所依据标准的要求摆放，选择不同的长度敷设。
 
台式设备的传导发射试验的标准试验配置如下所示。

①超长的电缆要进行捆扎，折成 30~40cm 的线束；

②不用的 I/O 信号电缆末端接终端电阻，进行终端匹配，不能悬空，这一点尤其重要；

③EUT 与 LISN 之间的间隔在地面上的投影距离为 80cm；

④所有的电缆与 GND 之间的间距在 10cm 以上；

⑤悬垂电缆末端距 GND 为 40cm 以上，以保证不会有过分的空间耦合。
 
立式设备的传导发射试验的标准试验配置如下所示。

①超长的电缆要进行捆扎，折成 30~40cm 的线束；

②不用的 I/O 信号电缆末端接终端电阻，进行终端匹配，不能悬空，这一点尤其重要；

③EUT 与 GND 之间要绝缘；

④所有的电缆与 GND 之间的间距在 10cm 以上（这一点影响非常大，因为电缆上的共模电流会发生大变化）。
 



 


传导发射试验的目的在于依据统一的标准（限值）对电子产品通过电源线、信号线、控制线或地线向外发射的传导电磁骚扰水平进行评估和规范。
 
当电子设备的噪声频率小于 30MHz 时，主要干扰音频频段。电子设备的电缆对于这类低频的电磁波来说，还不是一个波的波长（30MHz 的波长为 10m），它向空中辐射的效率很低。这样，若能测得电缆上感应的噪声电压，就能衡量这一频段的电磁噪声干扰程度。这类噪声就是传导噪声，像间断噪声、电熨斗、洗衣机、电饭煲的喀呖声等等。这里所测得的干扰噪声只是针对频率在 30MHz 以下的连续骚扰电压进行测试。如下图 1.1 所示为在输入端口进行传导骚扰测试的试验配置，LISN 为线性阻抗稳定网络，EUT 为受试设备，LOAD 为输出端口的负载，下图 1.2 所示为在输出端口进行传导骚扰测试的试验配置。
 

图 1.1  输入端口进行传导骚扰测试示意图
 

图 1.2  输出端口进行传导骚扰测试示意图