用于故障排除和预符合性测试的EMC天线
文章：Kenneth Wyatt
EMC天线是用于捕获所测试产品的辐射谐波排放的重要组成部分。
EMC天线是用于捕获所测试产品的辐射谐波排放的重要组成部分。有两种考虑因素：简单的故障排除或校准预符合性测试。为了故障排除目的，可以使用任何Uncalibriated天线。我甚至有客户使用Wi-Fi天线来检测50到200 MHz范围内的排放。基本上，如果您的天线可以感知排放，它可以用于常规故障排除。另一方面，预遵守性测试是您尝试复制EMC测试实验室执行的排放测试的位置，并且需要更昂贵的校准天线。
请记住，EMC故障排除依赖于相对变化，而不是测量绝对级别。例如，如果您知道您的产品失败了4 dB，则通过附近天线测量，在您自己的设施下减少10 dB的问题谐波，应提供合理的通过。
图1显示我通常如何设置用于排除辐射排放的产品。
图1用于排除辐射排放故障的典型设置。将天线和频谱分析仪(左)放置在距离被测产品(右)约1米的地方，以便实时观察进度。
如果您的意图是预致规性测试，那么您将设置3米的测试区域，以便复制来自第三方测试实验室的测量，然后您需要更复杂和校准的EMI天线。全尺寸的EMI天线可以非常昂贵（例如，4K到6 00美元），我会在本章后面讨论更实惠的选择。
使用DTV天线进行EMC故障排除
有多种低成本的售后市场“数字”电视（DTV）天线。大多数这些机顶盒天线非常紧凑且相对宽带。
例如，RCA使低成本的DTV天线（图2.）包括用于VHF通道的望远镜偶极元素和用于UHF通道的简单环路。天线是紧凑的，可以在正在测试的设备上执行故障排除时坐在工作台的一端。您将避免使用内置放大器购买DTV天线，因为这些可能会限制正常DTV带外的谐波的接收。
我最近使用廉价的DTV伸缩偶极天线，去年对客户进行一些快速故障排除。我度假了，接受了帮助。由于我没有想到我和我带来任何装备，我停在一家五金店并拿起天线和其他一些位。我们在他的工作台上设置天线，并继续向他的嘈杂直流刷电机应用一些修复，并且在几个小时内减少了20 dB的排放。我让他保持天线以备将来的测试。
图2.RCA模型ANT121E DTV天线，偶极元素部分部署。
通告天线以覆盖频率范围54至230MHz（通道2至13）和470至806MHz（通道14至69）。当然，天线与75Ω匹配，并且“F”连接器需要适应BNC（图3.）.大多数RF测量设备设计为50Ω，但有些则可以切换到75-Ω输入。出于故障排除的目的，可以安全地忽略75到50Ω不匹配。
图3.将需要一个“F”-BNC适配器，以将天线连接到频谱分析仪。
我发现同轴电缆非常坚硬，由于大多数75Ω同轴电缆的构造，因此您可能希望更换更灵活的50ΩRG-58或RG-174 / U同轴电缆，或者通常是相同的Teflon涂层电缆军事和航空航天部门使用。由于天线电缆与频谱分析仪的50Ω输入之间的75至50Ω不匹配，我们倾向于获得反射和相应的共模电流反射回电缆。为了缓解任何测量错误，您可以沿电缆添加一个或多个，铁氧体扼流圈，以帮助阻止这些共模电流。
基座也有点窄，因此天线与完全部署的伸缩元件更不稳定。将其朝向固体表面贴上可以帮助。
Kent Electronics PC板日志定期天线
我最喜欢的故障排除天线是肯特英国的PC板设计肯特电子产品。它很容易装入故障排除套件，以及附加的同轴电缆。
Kent Electronics销售了许多现成和自定义PC板天线设计。万博投注网址我决定订购三种类型的日志周期（LP）天线，设计为400 MHz至11 GHz的频率范围（图4.）.在一起，他们花了62美元。
图4.定期天线的三种模型。价格从9美元到33美元。
收到后，我在阵列的“接地”侧安装时安装了合适的PC安装SMA连接器，并在阵列的“接地”侧并直接运行COX电缆。
建造
我希望能够在我的故障排除套件中拆卸并存储天线和小型桌面三脚架，因此我用标准的3/4英寸PVC管道塑造了一个安装方案。在本地硬件商店有一点实验后，我最终结束了所示的组件图5.。通过用1/4-20螺纹钻孔并挖掘端盖，然后将拧到标准的摄影三脚架上。然后，将90度适配器拧到盖子上，将两者拧紧在一起。
图5.以下是用于天线安装座的各种部件。钻孔并用标准的1/4-20螺纹尺寸钻出并挖掘，这是标准的摄影三脚架安装。钻头和水龙头有时会作为硬件商店的集合出售。
使用Hack Sak，我小心地将插槽部分切成水平管道并按下它（如果需要，或者如果需要）放在LP天线的后部，如图所示图6.。水平管的另一端被简单地压入90度适配器，使得我可以容易地旋转天线以进行水平或垂直极化。
图6.已完成的天线安装在桌面三脚架上。
二脚架使用的是桌面模型“T-Pod”Trek-Tech（49.95美元）。它坍塌并存储在小袋中。这些部分与强钕磁铁一起连接，因此它在结构上强壮并保持天线而不会有任何问题。也可以使用其他小型三脚架。
我测量了200至1,500 MHz的天线的电压驻波比（VSWR），它在广告范围内的400至1000 MHz的范围内非常好，在频段上大部分比2：1更好。有趣的是，良好的共振从1,200到1,500 MHz - 优于2：1，左右。
我希望400到1000-MHz LP频率降低，但随后它不会在鹈鹕1510滚子盒中适合我用于我的故障排除套件。此外，在讨论Kent的问题时，他表示，由于他的PC板制造商使用的最大面板尺寸，大小至少部分限制。但是，我发现天线足够好转到100 MHz以进行故障排除目的。基本上，如果你能“看到它”，你可以“修复它”。
校准的减少尺寸的EMI天线
标准EMI天线通常很大且难以存储。使用以下较小尺寸天线的优点是它们被校准。然而，它们也不是非常有效的天线，特别是低于200 MHz;因此，它们在DB / M中表达的天线因子（AFS）将在该频率范围内相当高。为获得最佳结果，全尺寸的EMI天线将更好地工作，以便进行预遵守性测试，但将携带更高的价格标签。我们将讨论下面的全尺寸EMI天线。
EMI天线的更重要规格之一是制造商提供的天线因子的图表。30 MHz的共振偶极天线约16英尺长端到端。即使是“全尺寸”EMI天线也仅为大约四英尺宽，因此也不会像偶极天线一样高效。这些减小的“桌面”天线甚至更糟糕。
因为需要将天线因子添加到每个测量的谐波中，所以当用于预符合性测试时，高天线因子是一个不同的惩罚。对于一般故障排除，其中绝对准确性并不重要，他们应该正常工作。我仍然尝试在较低和上频率下选择一个最低的AF。
一个绝佳的选择可能是约克ARA-01活跃天线。它的自动对焦特别低，但是“仅接收”天线，它不能用于传输。对故障排除且特别是预致规性测试应该是完全正确的。
这些天线中的大部分足够小，以至于它们可以安装在桌面或地板上的脚架脚架上。
Tekbox TBMA1天线
Tekbox数字解决方案最近推出了缩放的台式EMI天线，校准，应适用于辐射发射和预致规性测试（图7.）.它占地30到1000 MHz，可以传输到2 W，并用桌面支架的漂亮木箱。由于其尺寸小，天线因子范围为40至15至30dB / m，因为频率增加。共振点为200 MHz（16dB / M天线因子）。看图8.。
图7.Tekbox TBMA1桌面天线。
图8.TEKBOX TBMA1天线的天线因子与频率图。
Eurofins-York微型活跃天线
这Eurofins-York Ara01由于其低噪声前置放大器（以下），有源接收天线，而不是小，具有比大多数全尺寸的EMI天线更好的天线因子（图9.）.这应该完全适用于一般辐射排放故障排除，以及3米或10米的预致规性测试，并在英国的同事和EMC顾问高度评价，Keith Armstrong樱桃克劳顾问。
虽然两个偶极组校准从30到1000 MHz校准，但有两种配置;具有较短偶极元件的基本单元，覆盖200至1000MHz（最佳）和具有较长偶极元件的模型，覆盖30至300 MHz（最佳）。请参阅AF曲线图10.。这两种配置都比30至300 MHz的全尺寸EMI天线更敏感（下天线系数）更敏感（下天线系数），其中大多数排放失败趋于发生。就个人而言，我会购买两组偶极元素，因为大多数排放故障排除似乎发生在30到300 MHz的情况下，因此较长的元素非常值得下降。约克天线分布在美国依赖EMC。
图9.约克ARA01有源接收天线具有特别低的天线系数。
图10.偶极元素的ARA01两种配置（红色和蓝线）的天线因子图。上线（绿色）与全尺寸CHASE CBL6111C EMI天线提供比较。
校准全尺寸EMI天线
对于严重的预遵守性测试，根本无法替代全尺寸校准的EMI天线和质量三脚架来保持它。几家公司制造：放大器研究，ETS-LINDGREN，A. H. Systems，Com-Power，Rhode＆Schwarz，Teseq，York和许多其他公司。一些像Com-Power和A. H. Systems这样的公司制造折叠天线，当不需要时，可以轻松存储。
有时使用的天线可从eBay和其他二手设备经销商提供。确保使用的天线没有损坏，并包括匹配天线序列号的校准天线因子图。
Com-Power天线
COM-POWER.制作各种全尺寸的EMI天线（数字11.和12.显示几个例子），以及包括两个天线，前导码，梳状发电机，近场探针套件和同轴电缆的“起动器”排放套件图13.）.本案是一种选择。
图11.COM-POWER使其型号ABF-900A折叠双球形天线，其具有25至300 MHz的共振。价格为2,025美元。
图12.COM-Power ALC-100日志定期设计具有300至1000 MHz的共振，并且需要1,450美元。
图13.来自COM-Power的辐射排放的一个很好的“起动器”套件是他们的型号ANK-310，并且费用为8,210美元。它包括30至1000 MHz，宽带前置放大器，谐波发电机，近场探针和电缆的天线。
A.H.系统天线
A.H.系统还生产一系列价格实惠的全尺寸EMI天线。其中一个套件的例子是图14.。
图14.来自A. H. Systems的类似辐射发射天线套件。它占地25至2000 MHz。
TESEQ / CHASE BILOG天线
追逐（现在TESEQ.）CBL6111雪橇天线是我自己使用的（图15.和16.）.可以容易地去除双球形元件，使得天线可以存储相对平坦。
图15.TESEQ / CHASE CBL6111双向EMI天线的范围为30至1000 MHz，无需改变天线通过频带。
图16.TESEQ / CHASE CBL6111D的天线因子。此图表非常典型的全尺寸EMI双向天线。
天线三脚架
一些全尺寸的EMI天线可以是沉重的 - 特别是那些用日志周期性设计结合的双方元素 - 需要坚定的支持。一些公司选择从4×4和2×4木材的支持。一定要使用非导通材料。由于其导电金属或部分导电碳纤维结构，相机三脚架将无法工作。我目前正在使用其中一个Com-Power三脚架，我很满意。大多数制作EMI天线的公司也让三脚架与他们一起去。
Com-Power三脚架
Com-Power提供一系列定制的三脚架支架(图17.）旨在适合自己的天线。我不得不修改其适配器安装件以适合我的Chase CBL6111天线。他们的三脚架有一个可选的轮式过境案例，我建议。价格从1,000美元到1,500美元。
图17.COM-POWER提供一系列三脚架天线安装座。我目前正在中间使用一个，发现它足够坚固，以便全尺寸的EMI天线。
A.H. Systems三脚架
A.H.系统通过安装适合于其天线模型的安装适配器进行几种更传统的木三脚架（图18.）.
图18.来自A. H.系统的更传统的三脚架设计。
绝对EMC低成本三脚架
对于较低的预算，绝对EMC三脚架由1英寸木制销钉和定制3D印刷附件和三脚架头建造，以及其他几家配件。三脚架，储物袋和配件的费用小于350美元。我购买了一个，它似乎足够稳定，但不是专为全尺寸的斜坡式EMI天线设计。然而，如果中心安装，它应该适用于10至20磅的天线。如果使用终端安装的天线，您需要将附加的重量袋挂在三脚架上。
图19.Absolute EMC的新型低成本三脚架由1英寸木制销钉，具有定制3D印刷的装配硬件。它足够坚固，适用于轻质中心安装的天线。
一组用于故障排除（或类似）和某种使用的或新校准的EMI天线的一组肯特电子天线的组合应证明对辐射排放问题的故障排除以及在内部进行预致规性测试。使用这些工具应该节省大量的金钱和时间，以获得产品来遵守，而无需反复进行第三方合规性测试实验室。你会发现内部测试一个巨大的优势！
为了休闲预遵守测试，我真的很喜欢约克ARA01天线与绝对的EMC三脚架组合，以获得最佳性能。有关更严重的预符合性测试，您将希望选择较大的校准的EMI天线以及更强大的三脚架。
对于一般辐射排放故障排除，Kent Electronics PC板天线是理想的。
本文最初发布edn.。
Kenneth Wyatt.是Wyatt Technical Services LLC的主要顾问，并于2016年至2018年作为干扰技术杂志的高级技术编辑提供了三年。他在EMC工程领域工作了30多年，在EMI故障排除和预遵守预审测试中拥有专业。他是流行的EMC Pocket指南和RFI射频干扰袋指南的共同作者。他还共同撰写了PatrickAndréPlookEmi故障排除食谱，用于产品设计师，并联亨利奥特向前询问。他被广泛发布，并作者由EDN.com托管的EMC博客，并继续博客进行干扰技术。肯是IEEE的高级成员，是EMC社会的长期成员。要联系Ken或有关技术文章的更多信息，培训计划和链接，请查看他的网站：http://www.emc-seminars.com.。
注意：本文是一个部分摘录（有一些添加）来自“创建自己的EMC故障排除套件（第1卷）“由同一作者。可以从亚马逊订购完整的书。
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