在大型工业系统上进行预致表益测试
文章作者:Kenneth Wyatt
大型工业系统需要一种完全不同的辐射排放达标前测试技术。
去年，我有机会对几个大型的辐射排放系统进行预合规测试。客户希望在包装和运输大型落地系统之前获得早期测试数据，以便进行正式的符合性测试。
大型工业系统需要一种完全不同的技术来评估辐射排放。它们通常使用固定三相电源，由许多不同的子系统组成。事实上，大多数真正的大型系统在安装时都进行了正式的遵从性测试;即所谓的“原位”测试，通常对ISM产品采用IEC 61326。
我通常会使用我的“三步”过程来评估辐射排放，即使是大型系统。这个过程在下面的参考文献中描述。
第一步是利用近场探针和频谱分析仪对主要发射谐波进行表征。将测量设备放置在滚轴上是有帮助的。我将测量电路板并确定主要的能源来源，记录它们的谐波分布并确定主要的4-5次谐波。我还将跟踪这些配置文件是窄带、宽带还是两者的结合。
一旦我有了主要的能源和他们的谐波轮廓的想法，步骤2是采取射频电流探头和测量电缆的采样(特别是I/O和电源)，因为这些通常是主要的“天线”结构。谐波轮廓也被记录下来，确定了主要的4-5次谐波。
在编译完频谱特征后，我现在应该对主导谐波有一个很好的了解了。对于这个特定的例子，250兆赫兹的一个以太网谐波是最高的。
在这一点上，重要的是确定主要发射波瓣位于什么角度。客户真的很有帮助，因为他在测试系统的表面上布置了一个3米远的圆，并每30度用蓝色胶带做了标记(图1)。如果EUT是矩形的，那么平均距离可能就足够了。
图1每隔30度，就将蓝色胶带贴在离系统3米远的地板上。
为了确定主发射波瓣的位置，我们使用步骤3:一个简单的天线来识别被辐射的实际谐波。我拿着我的掌上电脑AIM-TTI型PSA6502T光谱分析仪，连接到肯特电子400至1000 MHz PCB天线，并在所有罗盘点处测量了250 MHz主导发射，记录了每个点处的近似幅度。这给了我一个清晰的主要排放裂片的照片。
图2我一手拿着频谱分析仪，一手拿着天线，和地板上的蓝色带子排成一列，同时在每个30度罗盘点测量主要的250兆赫兹发射。
识别出主瓣后，我将经过校准的Chase CBL6111A EMI天线安装在其三脚架上，测量了每个主瓣30 ~ 1000 MHz的整个发射频谱。我使用了泰克RSA306B频谱分析仪与EMCVu预合规软件，它可以快速绘制排放与测试极限，并可以识别和“减去”任何非eut排放从环境发射机(FM/电视广播，蜂窝等)。事先知道主波瓣可以减少所需的测量点数量。
图3这是在主要排放裂片上进行校准测量的设置。
手动测量
虽然EMCVu软件pre-calculates利润率从测试限制和占系统收益/损失自动,如果你执行手工测量—也就是说,在每个主要谐波和比较测试限制在频率-你需要占所有系统的收益/损失测量手动设置,(图4)。
图4手动预顺应测量将需要计算所有系统的增益和损失，以计算天线在每个谐波频率捕获的电场。
要手动计算与标准规定的测试极限相关的每个主要谐波，需要在谐波频率处对每个因子进行加减，根据这个公式:
e场(dBμ v /m) = SpecAn(dBμ v) - PreampGain(dB) + Attn(dB) + CoaxLoss(dB) + AntFactor(dB/m)
测量技巧
有时，我们在天线端口放置一个6db衰减器来“平掉”端口阻抗，因为它可以随频率变化很大。如果谐波信号可以在不使用前置放大器的情况下观察到，那么这个因素可以忽略。
同轴电缆损耗通常不显著(短长度1-2分贝)，但可以从制造商的dB/100英尺值估计，或更好，实际测量与矢量信号分析仪或使用频谱分析仪上的跟踪发生器选项(见参考文献1)。
请注意，如果使用对数周期天线，类似于图3所示的前单元，在天线臂的电“中心”处应该有一个标记，这一点应该与地板上的3米标记对齐。
注意到那些沿着天线同轴电缆的铁氧体扼流圈了吗?它们有助于将电缆与测量隔离开来。理想情况下，电缆应该放置在天线后面，这将更有帮助。在测量过程中，确保没有人站在天线前面或附近。
周围的发射器
当你在屏蔽室外进行测试或进行辐射发射时，你马上会遇到的一个问题是来自调频和电视广播发射机、移动电话和双向收音机等环境信号的数量。当使用外部天线时，这尤其是个问题。我通常会使用“最大保持”模式在分析仪上运行基线图，以构建复合环境图。然后，我将激活实际测量的附加跟踪。例如，我通常在屏幕上至少有两个图或轨迹:环境基线和实际的遵从性度量。
幸运的是，有三种方法可以解决这个问题:
- 在大多数情况下，您将在谐波关系中观察一系列产品排放。通常，这些谐波是从相同的来源创建的，如果一个或多个由环境信号掩盖，则对更可见的其他方式工作通常会使整个批次降低。
- 在某些情况下，环境变送器将有一个临界谐波掩蔽。一个很好的例子是100 MHz谐波隐藏在大型FM广播电台下方的99.9 MHz。在这种情况下，我将尝试将10或120 kHz的分辨率带宽（RBW）降低到少至1 kHz，或更少。这通常是“过滤出”从FM站的调制，允许您观察隐藏的谐波。这也推定了谐波是未调制的连续波（CW）信号。只需减少RBW也没有降低谐波幅度。如果您的谐波被调制，这可能不起作用，您可能必须移动到更安静的测量站点。
- 将你的合规前测试远离城市发射机(现在说来容易做起来难)。
完成所有校准的测量后，我能够为该系统提供辐射排放的通道/失败的良好估计。整个过程大约需要一天。
假设您最终从这个极限获得了足够的利润，我可以放心地使用测试报告中的数据来声明那些希望走这条路的公司的自我遵从性。然而，如果有任何问题，或者环境频谱噪音太大，“工程判断”可能有点可疑，那么我将让第三方EMC测试实验室为您的报告确认结果。
本文最初发表于经济日报。
- - - - - -肯尼斯·怀亚特是怀亚特技术服务公司的总裁和首席顾问。
参考
- 怀亚特,使用跟踪生成器，edn.
- 怀亚特,临时辐射排放测试场地，edn.
- 怀亚特,辐射排放物的合格前测试-回答问题，edn.
- 怀亚特,建立内部EMC故障排除和预合规测试实验室干扰技术
- 怀亚特,EMI说测试干扰技术
- 安德烈和怀亚特,产品设计师EMI故障排除食谱科技出版社，2014。
- 怀亚特,创建您自己的EMC故障排除工具包(第1卷)，2020年，WTS发布商。
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