为什么大多数物联网设备在初始EMI测试中失败

文章作者:Dorine Gurney

仅仅因为您使用预认证的射频模块设计无线连接，并不意味着物联网设备将通过EMI和射频符合性测试。

根据IEEE，物联网设备的基本定义可以归结为任何可以分配IP地址并能够在网络上传输数据的对象。因此，物联网设备可以是任何东西。事实上，物联网设备包括从5美元的蓝牙关键查找器等低成本消费电子产品，到用于医疗、制造、运输和公用事业的复杂的高度先进传感器网格。大多数(但不是所有)物联网产品都涉及某种无线，对于许多设计师来说，射频组件可能是一个绊脚石，因为一些工程师没有认真对待无线和EMI测试。

最终，对于物联网以及物联网设计师的意义，并没有一刀切的定义。就连IEEE也说这个定义是“模糊的”。研究蓝牙密钥卡的工程师与设计工业级传感器或救生医疗设备的工程师面临着截然不同的挑战。同样，它们面临着非常不同的测试和测量挑战。

在物联网环境中，我们经常听到的一个问题是，是否有必要进行射频测试。对于许多低端项目来说，测试通常被认为是一个较低的优先级，因为设计师使用预先认证的无线模块，而且通常面临很紧迫的截止日期，以满足有限的上市时间。能够完成这项工作的测试设备的成本也是一个问题。初创企业或初创企业往往缺乏资金来购买矢量信号分析仪或频谱分析仪。

另一个障碍是缺乏处理射频测试的专业知识，这导致了一些有趣的变通方法。我最近有机会与一个将WLAN集成到他们的空气粒子计数器的开发团队进行了交谈。他们使用了一个预先认证的WLAN模块，这个项目基本上是一个软件项目。当软件接近完成时，测试包括观察Wi-Fi速度，工程师将他们的设备从商店购买的Wi-Fi路由器移动不同的距离。你可能会从中学到一些东西，但这与真正的特征化和优化相去甚远。

如上例所示，您可以将无线模块绑定到新的或现有的设计上，并获得一个尚可的功能级别。对于廉价的消费级产品，这种方法有一定的意义——如果你缺乏射频专业知识和测试设备，就更有意义了。这种方法假定一切都将按照预期的方式工作，并且完全按照供应商的要求工作。这就是电子工程的现实世界，对吧?

另一方面，随意的测试方法对工业级或医疗设备没有意义，特别是那些对任务/生命至关重要或需要放在偏远或难以接近的地方的设备。在这里，彻底的测试不是你应该忽略或忽略的事情。

测试与提高可靠性和性能之间有很强的相关性，即使在使用预认证组件时也是如此，因为射频环境在最终产品中会发生显著变化。使用带有定制天线的预认证模块可能无法提供最好的功率传输，而将从使用矢量网络分析仪的优化中受益匪浅。对可穿戴设备和其他电池供电设备来说，测量和优化直流电源效率至关重要。

测试还可以帮助您跟踪问题，甚至使基本功能正常工作。我最近接触过的一家公司在蓝牙配对方面遇到了问题，他们尝试了不同机架的高级测试设备来测试收发器本身。最后，他们的一个朋友建议他们使用USB频谱分析仪来捕捉空中流量。通过分析软件对传输的数据包进行解调，他们很快就找到了问题的根源。

使用预认证射频模块不会取消对EMI/EMC法规符合性测试的要求。许多物联网设计团队认为电磁干扰测试只是一种形式。不幸的是，这并不是一个安全的假设:EMI的测试费用和反复的董事会变动会迅速增加。我们最近从中国的一个测试中心得知，他们测试的产品中有90%第一次都失败了。鉴于EMI合规测试的费用可能在5,000美元至50,000美元之间，建议合规前测试是一项值得进行的努力并非不合理。

图1:合规前EMI测试可以在将产品带到测试实验室之前节省时间、金钱和头痛。

物联网设备的兴起正在改变射频测试。测试通常执行得很快，或者根本不执行。不幸的是，那些不能很好地发挥作用的产品可能难以满足监管要求。对于测试和测量行业的我们来说，我们的反应需要集中于交付更强大、成本更低的仪器，以解决诸如评估无线模块、基本调试、性能优化和EMI预合规测试等项目。我们还需要继续提高可用性，以便RF新手也能获得有价值的信息。EMI预合规测试和RF标准合规需要自动化并有良好的文件记录。

物联网设备的射频和EMI测试，即使使用相对便宜的测试设备，也可以提供显著的设计改进。在未来的帖子中，我和我的同事将关注诸如提高物联网电池寿命、物联网设备的EMI达标测试和系统级调试等主题。

Dorine Gurney在泰克有超过14年的产品规划经验。她支持的产品线包括高性能示波器，信号源和频谱分析仪。

美国EE时报首次出版