如何組建EMC電磁兼容實驗室
1如何組建EMC電磁兼容實驗室？
產品必須符合EMC("電磁兼容)要求，歐洲規定：銷售違反電磁兼容法令(89/336/EEC)的產品將面臨高額罰款，因此，商家越來越重視產品的電磁兼容性問題，為了降低成本，要根據公司需求和規模的不同，組建一個EMC實驗室，本文介紹建設公司內部EMC測試設備的優點、缺點和方法。
組建一個電磁兼容實驗室的*小需求取決于公司的需要和財務狀況。通常，公司將力求節省經費(在設備和人力資源兩方面)，并盡量降低風險。但有一點必須明白，世界上不會有“低成本、低風險和低EMC技術”這樣的好事。工程師必須掌握高度的技巧，才可能設計出具有相當性能的低成本設備。精度越低的產品，其風險也會越高。
在組建一個公司內部EMC實驗室時，無論其規模大小如何，都必須遵從一些*起碼的指導原則。首先，建成EMC實驗室的房間或地方必須潔凈，沒有無關物品，完全專用于EMC測量。只要條件許可，**需要一個由金屬制成并可靠連接大地的地參考平面；如果條件不允許(如房間不在**層)，至少應該接保護地系統。實驗室內的所有金屬物體必須可靠接地或予以**。電源系統必須“凈化”(在電源進入EMC實驗室之前的某處正確接入線濾波器)。
EMC測試設備的配置
1)傳導發射測試---需要一臺頻譜分析儀(或EMI接收器)、電纜和LISN(線阻抗穩定網絡，手工制作或外購)，如果可能的話，還應該有一個屏蔽房間(*起碼有一個屏蔽帳篷)和一張距地面80cm的絕緣桌。
2)輻射發射測試---需要同樣的頻譜分析儀或EMI接收器、一副天線、電纜和OATS(開放區域測試場地或(半)電波暗室)；為測量干擾功率而制作或外購的吸收鉗。
3)諧波測試(與閃爍測試)---如果要進行完全兼容測試，則需要專用設備(專用諧波分析儀)；但如果僅為評估的話，一臺便攜式諧波分析儀甚至一臺能進行FFT評估的示波器就足夠了。
4) ESD(靜電釋放)抗擾度測試---只有ESD槍才能可靠評估該項測試的結果。
5) VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="圖2：輻射發射測試裝置。">輻射電磁場抗擾度測試---需要與輻射發射測試類似的設備，此外還需要信號發生器、放大器、衰減器、場強儀，可能還需要一臺計算機。
6) 傳導騷擾抗擾度測試---需要的設備與1)和5)類似，另外再加上CND(異種耦合解耦網絡)，但不需要天線。
7) 電快速瞬變(EFT/Burst)抗擾度測試。
8) 浪涌抗擾度測試。
9) 電源頻率磁場抗擾度測試。
10) 電壓驟降、短時中斷與電壓變化抗擾度測試。
從7) 到10)的*后四項測試需要專用設備，這些設備可從多個廠商買到。
值得注意的是，測量設備的制造商和經銷商通常提供執行不同測試的包裝和(或)全套裝置，以及有關如何按照*新標準執行這些測試的指導甚至培訓。請向*近的當地銷售代表查詢設備的性能和功用。大部分情況下，設備都有根據標準需求預設的測試程序，請首先閱讀說明手冊。
公司內部預兼容測試
預兼容測試并無定義，但*起碼我們有理由假定測試必須在盡可能接近標準要求的條件下進行。
1) 傳導發射的測試
多年來，電子產品制造商遇到的*困難的問題可能就是在傳導發射方面，因此本文首先就此進行討論。傳導發射的測試裝置如圖1所示。
這個裝置是根據CISPR 22 (EN 55022)組建的，而且使用的設備必須符合CISPR16-1的要求。該裝置主要包括：EUT(被測設備)，如果它是臺式的，必須安放在一個距地面80cm高的絕緣桌上；輔助設備(外設)，按正常使用方式連接，未使用的輸入和輸出必須正確端接，多余的電纜必須截短，或繞成直徑30~40cm的一卷。頻譜分析儀(或EMI接收器)在0.15~30 MHz的頻率范圍內必須具有9kHz的分辨率帶寬(RBW)。測量過程在CISPR16-1和產品規范標準中有詳細描述，如果正確執行，其結果與第三方實驗室的測試將3) 諧波和閃爍測試
諧波和閃爍測試沒有環境方面的要求。只需將EUT連接到諧波分析儀的電源入口，并根據廠商的說明和標準的要求執行測試即可。同樣，測試設備將包含一些已有的設置，但工程師必須確保這些測試設置符合自己產品的標準要求。如果評估時使用其他方法(如便攜式電源諧波分析儀)，請仔細閱讀標準要求，然后再評估測量結果。
4) ESD抗擾度測試
ESD抗擾度測試對于大型設備可能并不是很重要。但在今天這個各種產品普遍小型化的時代，ESD測試已成為大部分設備的“關鍵”EMC測試之一，例如對便攜式計算器、MP3和MD播放器、USB存儲棒、音頻設備等等。其測試裝置如圖3所示。
由圖可見，EUT仍然安放在一張絕緣桌上，位于HCP(水平耦合平面，由一種金屬傳導材料制成)上，并通過一個絕緣抗靜電襯墊與其隔離。VCP(垂直耦合平面)和HCP分別連接到地參考平面，每個連接端各使用一只470kΩ的電阻。對于EUT的每個側面和VCP、HCP，以及EUT上每個用手能觸摸到的金屬表面，分別使用鋒利**進行接觸放電(直接放電)，通常每個極性5次。對于機箱的所有塑料部分，則利用圓形**進行空氣放電(間接放電)。
5) 輻射電磁場抗擾度的測試
輻射電磁場抗擾度的測試裝置與輻射發射測試非常類似，但是在這項測試中，信號發生器和功率放大器將饋送給天線，以便在EUT附近產生“均勻電磁場”(±6dB)(在頻率范圍80~1000VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="圖4(a)和(b)：磁場探針、電場探針和一根管腳探針的實例。">MHz、AM、1kHz、80％調制深度下為3V/m或10V/m)。需要注意的是，不同產品的頻率范圍也不相同。
6) 傳導騷擾抗擾度測試
傳導騷擾抗擾度測試的目的是在EUT端口輸入建立3V電平(有效值，150 kHz~230MHz、AM、1kHz、80%調制深度)。信號發生器和功率放大器必須提供足夠的功率，以便CDN能將信號耦合到被測線。由于測試項目3)、7)、8)、9)、10)使用的是高度專業化的設備，如果實驗室中有這些設備，工程師無需太多操作，只要正確連接EUT就可以了，*重要的任務是監控EUT的工作方式。
如何進行近場測試
本文前面的介紹部分講過，近場測試非常適合產品開發階段。在這個階段，標準測試方法或許能給出**的結果，但卻無法顯示問題的來源所在。在挑選元件時，有些控制器芯片的輻射要比其他芯片低40dB，或具有更高的抗擾度。即使在產品開發完成，執行兼容測試未通過之后，標準測試方法也幾乎無法給出有關問題來源的任何信息。在印制板**，工程師們使用近場測試探針進行測量，也可能使用缺陷檢測器等。然而另一方面也必須了解，近場測試探針(幾乎)不能給出有關設備傳導或輻射水平的任何信息，其誤差為20～40dB。但近場測試探針可以保證一點：每次使用時，其測量結果總要好于前述的各種測量。為了通過近場測試探針大致了解產品是否能通過EMC測試，需要在已經確知結果的樣品上進行多次嘗試。
圖4(a)和(b)是一些磁場探針、電場探針和一根管腳探針的例子。它們的優點是容易制作，外購也相當便宜。它們都使用50Ω的電纜，并連接到一臺(廉價的)頻譜分析儀。
近場探針用來拾取電磁場的全部兩個分量。雖然市場上有一些非常靈敏的電磁場場強儀，但電磁場的近場場強并不太容易測量。它們無法給出輻射噪聲頻率成分的任何信息，但可以方便地指出“問題分量”。近場探針在連接到頻譜分析儀時，還可給出頻率成分信息。
磁場探針提供一個與磁射頻(RF)場強成比例的輸出電壓。利用這個探針很容易找到電路的射頻源。不過，磁場的場強隨距離迅速變化(成三次方關系)。另外，探針的方向至關重要，因為磁場方向一定是垂直于磁環路的。前面已經指出，探針將不會給出太多的量化信息，但對于某個元件(IC、開關三極管等)，隨著探針距離元件越來越近，探針的電壓輸出也將增大。即使周圍有許多元件，通過研究原理圖，設計者也可以很容易地辨認出噪聲源。如果工程師決定更換元件，他將很容易測量出更換后的結果，這使得在開始時就選擇可靠的元件成為可能。VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="圖4(a)和(b)：磁場探針、電場探針和一根管腳探針的實例。">
管腳探針允許直接在IC管腳或PCB的細導線上鑒別噪聲電壓。還能方便地判斷濾波器的效果，盡管只是一種定性的判斷。管腳探針可以在濾波器的前、后分別進行接觸測量，并觀察其效果情況。但工程師必須正確估計接觸電容，并選擇電容較小的探針(不大于10pF)。
電場探針可拾取共模電壓和需要的信號。共模電壓是輻射電壓的一個重要來源。此外，磁場探針無法拾取電場。可以證明，使用全部三種探針是有益和省時的。
本文小結
本文介紹了擁有公司內部EMC測試設備的優點和缺點。總體而言，除了設備成本、占用空間，以及可能的人員培訓這些投入之外，擁有EMC能力并沒有什么不利。無論如何，EMC技術在產品開發中必不可少，公司必須以某種方式進行這方面的投資(如依靠第三方咨詢公司的服務)，忽視它的代價將是高昂的。
