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电缆组件的辐射发射测试

发布日期:2019-12-02   作者:小天   来源:www.twl-link.cn   编辑:天科乐   访问量:115

大多数测试工程师都同意,如果要列出我们日常生活中使用的大多数电子产品合规性失败的主要原因,那么毫无疑问,辐射排放(RE)无疑是最重要的。

从根本上讲,辐射发射测试很简单,它们可以监视和表征来自电子设备的所有无意释放的电磁能。该设备可以是盒装,PCBA 甚至是电缆组件。(注意:电缆组件是无源设备,不会产生自己的电场)。排放测试是全球范围内最常见的EMC测试类型。有害电气干扰的严重性以及与不良操作相关的潜在风险已经建立了排放限值和其他标准,这些标准已建立在所有行业的全球能力之上。辐射发射测试期间的任何故障都可能延迟或阻止最终认证,并影响设备最终投入生产。

同样重要的是要注意,在辐射发射测试过程中测量的电场的产生在很大程度上是大多数电子产品固有的设计目的。由于开关电压,高速数据传输以及由于电子流动而形成的电场,电子设备发出了辐射能。因此,辐射发射测试的目的不是要验证这些发射根本没有发生。相反,测试的目的是回答以下问题:您的产品符合当今的排放限值吗?

为了进行这些测试,数字设备分为两个不同的类别:ABA类设备是将在商业,工业或商业环境中使用的设备,而B类设备是用于住宅的设备。在前一类中,辐射排放测试尤为重要。如果要将放射出大量电磁能量的电气设备带入医院等环境中,则该设备可能会干扰同样空间中也存在的救生设备。出于同样的原因,在飞机滑行和起飞之前,要求乘客关闭可能会干扰的电气设备的电源。尽管有关于航空公司限制某些(但不是全部)电气设备的政策的辩论,总体目标是最大程度地降低智能手机与飞机关键系统之间发生灾难性干扰的风险。电磁干扰还有其他的和更少的可怕后果,这些后果归因于辐射发射,这些通常包括意外操作,掉电事件以及诸如数据丢失或硬件故障之类的情况。在设计阶段的早期阶段,必须考虑对应用和相应辐射限制的仔细评估,但了解测试条件和设置本身同样重要。

典型的辐射发射测试设置明细

辐射发射测试在本质上往往比其他EMI / EMC测试(例如ESD或传导发射)更加复杂,因此,典型的测试设置反映了这种复杂性。辐射发射设置包括与分析仪配对的感应天线。分析仪的任务是在预定的频带上进行扫描,同时测量电磁能的幅度。天线将扫描感兴趣的频段,具体取决于特定法规,通常为9 kHz30 MHz,但频率范围也可以扩展到高达6 GHz或更高。接收天线测量从设备或UUT(被测设备)辐射的辐射。天线的高度也很关键,通常在1-4米之间。对于给定的测试条件,天线可能会在水平和垂直方向上旋转,这可能会由于电磁波的极化而影响测量频率的幅度。辐射发射的测量单位通常为dBdBa(对数标度)。将这些测量值与既定的行业限制进行比较,该行业限制可以直接从现有规范(例如Mil-STD)或其他合规性要求中得出,以确定最终的通过/失败结论。

典型的辐射发射测试设置示例

需要考虑两种主要类型的辐射发射测试站点:一个开放区域测试站点(也称为OATS)或一个半消声室。

露天试验场

第一个是开放区域测试站点,是一种非常常见的辐射发射测试站点,其设计没有反射或吸收功能,可以一起避免使用金属或导电建筑材料。这有助于复制所需的测试条件,通常在3米,10米或30米的测试距离下执行。OATS站点位于外部,可能会吸收周围或自然产生的电磁能。

半消声室

第二个是半消声室,与OATS基本相同,只是该场所位于室外的屏蔽金属房中,而不是在外面,从而形成了法拉第笼。这种结构是必要的,因为它允许测试工程师将背景信号与来自UUT的背景信号区分开。半消声室的内壁衬有一种特殊类型的RF吸收性泡沫或其他材料。这种设计将所有反射信号保持在最低水平,同时消除了所有外部干扰对测试测量的影响。站在适当屏蔽的消声室内,听上会发出死音,没有回声或混响。在消声室内,您的手机和Wi-Fi信号也将失效。请注意,如果您需要Wi-Fi来运行您的UUT

就实际测试而言,半消声室在很大程度上与露天测试地点的操作方式相同。两种测试设置都涉及天线,分析仪和UUT。消声室通常很昂贵(大多数消声室的建造费用超过10万美元),因此建立自己的屏蔽室进行辐射发射测试可能不可行。但是,它们是在特别嘈杂的环境中测量辐射发射的理想解决方案。在这种情况下,OATS可能会为您的UUT提供不准确的辐射发射信号。

注意辐射发射测试规范

辐射发射测试适用于所有类型和所有行业的电子和其他数字设备。如果您的产品没有通过认证,这可能会阻止您获得将设备投放市场所需的最终行业许可。下面列出的是典型的行业规范,其中包括辐射测试。

Mil-STD-461:顾名思义,这是美国军事标准,适用于武装部队男女使用的所有产品。此外,即使在技术上并非必须,许多民营企业也遵守此规范。根据Mil-STD-461进行的辐射发射测试通常在消声室内进行,这是目前存在的最严格的电磁兼容性标准之一。

RTCA-DO / 160:该规范于1975年首次发布,适用于机载设备,因此,已成为用于商用航空航天和航空电子硬件的辐射测试的标准。这也是一个非常严格的规范,因为它有助于建立对客机电磁干扰的限制。

CISPR 11:这是EN 55011的模拟标准,它本身是一个欧洲标准,监督从家用电器到医疗设备的所有内容,以及介于两者之间的所有内容。在大多数情况下,它与工业,科学和医学(ISM)射频设备结合使用。

CISPR 12:本标准适用于车辆,轮船和任何其他配备内燃机的航行器。它寻找无线电干扰特性,并有助于更仔细地研究极限和测量方法。尽管这是汽车行业所使用的,但也必须注意,大多数OEM(原始设备制造商)都有自己的内部标准集,他们也使用这些内部标准。

IEC EN 61000-4-3:该规范涉及辐射,射频和电磁场抗扰度测试的测试和测量技术。制定此规范的目的是建立产品或设备对辐射RF抗扰性的通用参考,特别是由对讲机或现代智能手机等可能在该地区的其他设备引起的辐射。它涵盖了80 MHz1 GHz的频率范围。

电缆组件的辐射发射

由于电缆组件通常是无源设备,因此可以通过多种技术来减轻电缆组件发出的辐射能。下面列出了在面对电缆组件的辐射测试时要考虑的一些因素。

组件屏蔽/修改

第一种选择是解决电气噪声源。这可以通过检查电路并隔离噪声组件来实现。使用备用PCBA继电器或嘈杂的电源可能会解决您的问题。

PCBA组件可能是导致辐射发射故障的电气噪声源

铁氧体

如果无法交换备用PCBA组件或不能解决问题,则下一步是尝试衰减沿其传输路径的噪声。最常见的技术是在电缆设计中采用射频吸收组件,例如铁氧体。这些环形磁铁可绕在电缆束周围,并调谐到特定的频率范围,有助于过滤电缆组件中不需要的RF能量。有时,包括多个环绕或循环可以帮助过滤其他频率或降低整体辐射发射水平。

屏蔽层

屏蔽散装电缆或单个导体是解决辐射噪声的一种非常有效的方法。屏蔽的类型从编织的编织层到铜带和金属化箔纸,一应俱全。所有这些都有其独特的优势,因此最好与电缆制造商一起审查设计目标,以帮助最好地推荐理想的屏蔽策略。有时,行业标准电线带有现有的屏蔽技术,尽管这可能不足以适合您的应用。尽管可以定制运行屏蔽线,但它们可能带有较高的最小订购量,这对于您的项目可能不切实际。


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