談到測量電信號，電氣工程師首先想到的可能就是示波器。示波器是一種將電壓幅度隨時間變化的規(guī)律顯示出來的儀器，它相當于電氣工程師的眼睛，使你能夠看到線路中電流和電壓的變化規(guī)律，從而掌握電路的工作狀態(tài)。但是示波器并不是電磁干擾測量與診斷的理想工具。
　　一、測量儀器
　　當你的產品由于電磁干擾發(fā)射強度超過電磁兼容標準規(guī)定而不能出廠時，或當由于電路模塊之間的電磁干擾，系統(tǒng)不能正常工作時，我們就要解決電磁干擾的問題。要解決電磁干擾問題，首先要能夠“看”到電磁干擾，了解電磁干擾的幅度和發(fā)生源。本文要介紹有關電磁干擾測量和判斷干擾發(fā)生源的方法。示波器并不是電磁干擾測量與診斷的理想工具。這是因為：
　　1、所有電磁兼容標準中的電磁干擾極限值都是在頻域中定義的，而示波器顯示出的時域波形。因此測試得到的結果無法直接與標準比較。為了將測試結果與標準相比較，必須將時域波形變換為頻域頻譜。
　　2、電磁干擾相對于電路的工作信號往往都是較小的，并且電磁干擾的頻率往往比信號高，而當一些幅度較低的高頻信號疊加在一個幅度較大的低頻信號時，用示波器是無法進行測量。
　　3、示波器的靈敏度在mV級，而由天線接收到的電磁干擾的幅度通常為V級，因此示波器不能滿足靈敏度的要求。
　　測量電磁干擾更合適的儀器是頻譜分析儀。頻譜分析儀是一種將電壓幅度隨頻率變化的規(guī)律顯示出來的儀器，它顯示的波形稱為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在測量電磁干擾中的缺點，它能夠測量各個頻率上的干擾強度。
　　對于電磁干擾問題的分析而言，頻譜分析儀是比示波器更有用的儀器。而用頻譜分析儀可以直接顯示出信號的各個頻譜分量。
　　頻譜分析儀采用頻率掃描超外差的工作方式?；祛l器將天線上接收到的信號與本振產生的信號混頻，當混頻的頻率等于中頻時，這個信號可以通過中頻放大器，被放大后，進行峰值檢波。檢波后的信號被視頻放大器進行放大，然后顯示出來。由于本振電路的振蕩頻率隨著時間變化，因此頻譜分析儀在不同的時間接收的頻率是不同的。當本振振蕩器的頻率隨著時間進行掃描時，屏幕上就顯示出了被測信號在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號的幅度記錄下來，就得到了被測信號的頻譜。
　　根據這個頻譜，就能夠知道被測設備是否有超過標準規(guī)定的干擾發(fā)射，或產生干擾的信號頻率是多少。
　　二、用頻譜分析儀分析干擾的來源
　　1、根據干擾信號的頻率確定干擾源
　　在解決電磁干擾問題時，重要的一個問題是判斷干擾的來源，只有準確將干擾源定位后，才能夠提出解決干擾的措施。根據信號的頻率來確定干擾源是簡單的方法，因為在信號的所有特征中，頻率特征是穩(wěn)定的，并且電路設計人員往往對電路中各個部位的信號頻率都十分清楚。因此，只要知道了干擾信號的頻率，就能夠推測出干擾是哪個部位產生的。
　　對于電磁干擾信號，由于其幅度往往遠小于正常工作信號，因此用示波器很難測量到干擾信號的頻率。特別是當較小的干擾信號疊加在較大的工作信號上時，示波器無法與干擾信號同步，因此不可能得到準確的干擾信號頻率。
　　而用頻譜分析儀做這種測量是十分簡單的。由于頻譜分析儀的中頻帶寬較窄，因此能夠將與干擾信號頻率不同的信號濾除掉，地測量出干擾信號頻率，從而判斷產生干擾信號的電路。
　　2、根據干擾信號的帶寬確定干擾源
　　判斷干擾信號的帶寬也是判斷干擾源的有效方法。例如，在一個寬帶源的發(fā)射中可能存在一個單個高強度信號，如果能夠判斷這個高強度信號是窄帶信號，則它不可能是從寬帶發(fā)射源產生的。干擾源可能是電源中的振蕩器，或工作不穩(wěn)定的電路，或諧振電路。當在儀器的通頻帶中只有一根譜線時，就可以斷定這個信號是窄帶信號。
　　根據傅立葉變換，單根的譜線所對應的信號是周期信號。因此，當遇到單根譜線時，就要將注意力集中到電路中的周期信號電路上。
　　三、用近場測試方法確定輻射源
　　除了上述的根據信號特征判斷干擾源的方法以外，在近場區(qū)查找輻射源可以直接發(fā)現干擾源。在近場區(qū)查找輻射源的工具有近場探頭和電流卡鉗。檢查電纜上的發(fā)射源要使用電流卡鉗，檢查機箱縫隙的泄漏要使用近場探頭。
　　1、電流卡鉗與近場探頭
　　電流探頭是利用變壓器原理制造的能夠檢測導線上電流的傳感器。當電流探頭卡在被測導線上時，導線相當于變壓器的初級，探頭中的線圈相當于變壓器的次級。導線上的信號電流在電流探頭的線圈上感應出電流，在儀器的輸入端產生電壓。于是頻譜分析儀的屏幕上就可以看到干擾信號的頻譜。儀器上讀到的電壓值與導線中的電流值通過傳輸阻抗換算。傳輸阻抗定義為：儀器50?輸入阻抗上感應的電壓與導線中的電流之比。對于一個具體的探頭，可以從廠家提供的探頭說明書中查到它的轉移阻抗ZT。因此，導線中的電流等于：I=V/ZT
　　如果公式中的所有物理量都用dB表示，則直接相減。
　　對于機箱的泄漏，要用近場探頭進行探測。近場探頭可以看成是很小的環(huán)形天線。由于它很小，因此靈敏度很低，僅能對近場的輻射源進行探測。這樣有利于對輻射源進行定位。由于近場探頭的靈敏度較低，因此在使用時要與前置放大器配套使用。
　　2、用電流卡鉗檢測共模電流
　　設備產生輻射的主要原因之一是電纜上有共模電流。因此當設備或系統(tǒng)有超標發(fā)射時，首先應該懷疑的就是設備上外拖的各種電纜。這些電纜包括電源線電纜和設備之間的互連電纜。
　　將電流探頭卡在電纜上，這時由于探頭同時卡住了信號線和回流線，因此差模電流不會感應出電壓，儀器上讀出的電壓僅代表共模電流。
　　測量共模電流時，在屏蔽室中進行。如果不在屏蔽室中，周圍環(huán)境中的電磁場會在電纜上感應出電流，造成誤判斷。因此應首先將設備的電源斷開，在設備沒有加電的狀態(tài)下測量電纜上的背景電流，并記錄下來，以便與設備加電后測量的結果進行比較，排除背景的影響。
　　如果在用天線進行測量時將頻譜分析儀的掃描頻率局限感興趣的頻率周圍很小的范圍內，則可以排除環(huán)境中的干擾。
　　3、用近場探頭檢測機箱的泄漏
　　如果設備上外拖電纜上沒有較強的共模電流，就要檢查設備機箱上是否有電磁泄漏。檢查機箱泄漏的工具是近場探頭。將近場探頭靠近機箱上的接縫和開口處，觀察頻譜分析儀上是否有感興趣的信號出現。一般由于探頭的靈敏度較低，即使用了放大器，很弱的信號在探頭中感應的電壓也很低，因此在測量時要將頻譜分析儀的靈敏度調得盡量高。根據前面的討論，減小頻譜分析儀的分辨帶寬能夠提高儀器的靈敏度。但是要注意的是，當分辨帶寬很窄時，掃描時間會變得很長。為了縮短掃描時間，提高檢測效率，應該使頻譜分析儀的掃描頻率范圍盡量小。因此一般在用近場探頭檢測機箱泄漏時，都是首先用天線測出泄漏信號的頻率，然后使儀器用盡量小的掃描頻率范圍覆蓋住這個干擾頻率。這樣做的另一個好處是不會將背景干擾誤判為泄漏信號。
　　對于機箱而言，靠近濾波器安裝位置的縫隙是容易產生電磁泄漏的。因為濾波器將信號線上的干擾信號旁路到機箱上，在機箱上形成較強的干擾電流，這些電流流過縫隙時，就會在縫隙處產生電磁泄漏。
　　四、容易犯的錯誤
　　當設備不能滿足有關的電磁兼容標準時，就要對設備產生超標發(fā)射的原因進行調查，然后進行排除。在這個過程中，經常發(fā)現許多人經過長時間的努力，仍然沒有排除故障。造成這種情況的原因是診斷工作陷入了“死循環(huán)”。這種情況可以用下面的例子說明。
　　假設一個系統(tǒng)在測試時出現了超標發(fā)射，使系統(tǒng)不能滿足電磁兼容標準中對電磁輻射的限制。經過初步調查，原因可能有4個，它們分別是：
　　主機與鍵盤之間的互連電纜（電纜1）上的共模電流產生的輻射
　　主機與打印機之間的互連電纜（電纜2）上的共模電流產生的輻射
　　機箱面板與機箱基體之間的縫隙（開口1）產生的泄漏
　　某顯示窗口（開口2）產生泄漏
　　在診斷時，首先在電纜1上套一個鐵氧體磁環(huán)，以減小共模輻射，結果發(fā)現頻譜儀屏幕上顯示的信號并沒有明顯減小。于是試驗人員認為電纜1不是一個主要的泄漏源，將鐵氧體磁環(huán)取下，套在電纜2上，結果發(fā)現頻譜儀屏幕上顯示的信號還沒有明顯減小。結果試驗人員得出結論，電纜不是泄漏源。
　　于是再對機箱上的泄漏進行檢查。用屏蔽膠帶將開口1堵上，發(fā)現頻譜儀屏幕上顯示的信號沒有明顯減小。試驗人員認為開口1不是主要泄漏源，將屏蔽膠帶取下，堵到開口2上。結果頻譜儀上的顯示信號還沒有減小。試驗人員*莫展。之所以會發(fā)生這個問題，是因為試驗人員忽視了頻譜分析儀上顯示的信號幅度是以dB為單位顯示的。下面我們看一下為什么會有這種現象。
　　假設這4個泄漏源所占的成分各占1/4，并且在每個輻射源上采取的措施能夠將這個輻射源*抑制掉。則我們采取以上4個措施中的一個時，頻譜儀上顯示信號降低的幅度ΔA為：
　　ΔA=20lg(4/3)=2.5dB
　　幅度減小這么少，顯然是微不足道的。但這卻已經將泄漏減少了25%。
　　正確的方法是，當對一個可能的泄漏源采取了抑制措施后，即使沒有明顯的改善，也不要將這個措施去掉，繼續(xù)對可能的泄漏源采取措施。當采取到某個措施時，如果干擾幅度降低很多，并不一定說明這個泄漏源是主要的，而僅說明這個干擾源是后一個。按照這個步驟對4個泄漏源逐個處理的結果如圖2所示。
　　在前面的敘述中，我們假定對某個泄漏源采取措施后，這個泄漏源被100%消除掉，如果這樣，當后一個泄漏源去掉后，電磁干擾的減小應為無限大。實際這是不可能的。我們在采取任何一個措施時，都不可能將干擾源100%消除。泄漏源去掉的程度可以是99%，或99.9%，甚至99.99以上，而決不可能是100%！所以當后一個泄漏源去掉后，盡管改善很大，但仍是有限值。

　　當設備*符合有關的規(guī)定后，如果為了降低產品成本，減少不必要的器件，可以將采取的措施逐個去掉。首先應該考慮去掉的是成本較高器件/材料，或在正式產品上難于實現的措施。如果去掉后，產品的電磁發(fā)射并沒有超標，就可以去掉這個措施。通過試驗，使產品成本降到低。

　　圖2抑制4個泄漏源時干擾幅度的變化

　　五、產品電磁兼容測試診斷步驟

　　圖3給出了一個設備或系統(tǒng)的電磁干擾發(fā)射與故障分析步驟，按照這個步驟進行可以提高測試診斷的效率。
　　圖3電磁兼容測試診斷步驟
　　關于圖3的說明如下：
　　電磁兼容測試一般首先測量干擾發(fā)射，因為干擾發(fā)射的試驗費用一般比敏感度試驗費用低。另外當設備的干擾發(fā)射能夠滿足要求時，往往敏感度也不會有大的問題。因為幾乎所有的解決干擾發(fā)射的措施同樣對改善敏感度有效。
　　測量干擾發(fā)射時要先測量傳導發(fā)射，不僅要在標準規(guī)定的頻率范圍內測量，還要對更高的頻率進行摸底測量。當電源線上有較強的干擾電流時，要先解決這個問題。因為這些傳導干擾電流會借助導線的天線作用產生輻射，導致輻射發(fā)射不合格。
　　當傳導發(fā)射*合格后，再進行輻射發(fā)射測試。對于輻射發(fā)射不合格的頻率，要記錄下頻率，便于在用近場探頭查找問題時，將頻譜分析儀的掃描范圍設置在干擾頻率附近。
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