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泰克示波器携手近场探头助力EMI预测试

发布时间:2023-02-13 品牌:泰克(Tektronix) 浏览量:2082

不知道你是否听说过这样的故事(可能会有点儿年代感)

小巍在小学时候使用的台式电脑,配有独立的音箱。每每有电话接入的时候,音箱就会出现嘟嘟嘟的声音。

泰克示波器携手近场探头助力EMI预测试

其实这就是该设备的EMS,既电磁抗干扰度设计不达标。

中国制造需要走向世界,就需要恪守各种各样的规范。对于电子类设备来说,EMC是其永远逃避不了的一环。EMC的相关设计,贯穿于整个产品的生产周期。从设计、仿真、打板、测试、组装到成品,无时无刻不需要考虑。相关的修正工作,越早的进行,所对应的成本越低,并且组装成位产品后,还需要经过具有相关资质的实验室认证之后,才可以进入国际市场。

泰克示波器携手近场探头助力EMI预测试

 

*本文主要截取EMC中EMI的Troubleshoting测试部分,就相关附件的选择以及操作进行展开描述:

近场探头

N-Field Probe 近场探头的分类

 

磁场探头

磁场发射源通常来自芯片组引脚、印刷电路板导线、电源线或信号线,或没有良好接地的金属盖。磁场探头的感应元件是一个与发射导线或电线电感耦合的简易线圈。磁场探头在它的回路与载流电线对齐时,提供频谱分析仪的最大输出电压。在诊断 EMI 的故障时,工程师需要在被测器件的表面旋转和移动探头,以确定探头在功率读数达到最大值时的位置,同时避免遗漏重要的发射源。

下述为Langer的相关探头组以及说明:

磁场探头

电场探头

电场主要来源于未使用负载端接的电缆和电线,以及通向高阻抗逻辑电路的印刷电路板导线 (可能是逻辑集成电路的高阻抗输入或三相输出)。最简单的电场探头实质上就是一个小型天线。电场探头能够很方便地探测空中信号,例如蜂窝下行链路信号。这些大功率空中信号可能需要增加衰减,以防频谱分析仪过载。不过,增加衰减将会影响频谱分析仪的灵敏度。

电场探头

 

近场探头的选择

 

选择近场测试探头往往要考虑几个重要因素,包括探头灵敏度、分辨率和频率响应等。

灵敏度

与频谱分析仪不同,近场探头的灵敏度不是一个绝对值。因此,工程师需要将频谱分析仪和探头视为一个整体系统来测试其灵敏度。整个系统应能够轻松地探测到很小的发射,并有足够的裕量来观测硬件变动前后发射的变化。对于信号比较微弱的场合,需要增加额外的前置放大器,对信号进行放大后测试,以期提高灵敏度。如下图为Langer的一增益为30dB的放大器。

近场探头的灵敏度

分辨率

探头的分辨率对于定位发射源至关重要。通常来说,探头的灵敏度和分辨率是一对矛盾体。例如,尺寸越大的磁场探头,灵敏度往往越高,探测发射的区域越大,但其分辨率会越低,从而难以准确地分辨发射源。因此,最好是先使用尺寸较大、灵敏度较高的探头来执行 EMI 测试,捕获和确定发射源的大致区域,然后使用尺寸较小但分辨率较高的探头来确定发射源的准确位置。为此,推荐您配备多种探头。

近场探头的分辨率
不同分辨率的进场探头直观的以前端的口径作为区分

频率响应

频率响应是一个经常会被忽略的重要因素。频率响应是给定探头在测量相同幅度、不同频率的信号时得到的幅度差。当使用天线测试磁场时,更重要的是精确测量场强,而不是测量频率响应。在进行近场测试的过程中,探头的角度以及探头与被测器件之间的距离都会改变,因此使测量场强的绝对值失去了意义。

数据结果的比较非常重要,它可以帮助工程师找到产生最大发射的频率点。例如,如果频率响应在一个特定频率上出现很大衰减,那么在该频率上的高发射可能远远低于信号分析仪上的发射,因而被忽视。

 

EMI Troubleshooting

 

方案一,使用MDO3系列示波器搭配近场探头进行EMI Troubleshoting

MDO3系列示波器

MDO3系列示波器

标配1GHz硬件频谱仪,选配可至3GHz。

高达3GHz的捕获带宽,可同时观测超宽频段。

泰克MDO3示波器的EMI Debug测试
泰克MDO3示波器的EMI Debug测试

 

方案二,使用MSO5B系列示波器搭配近场探头进行EMI Troubleshoting

MSO5B具有基于硬件的数字下变频,可理解为增强版本的FFT,使得示波器有独立于时域框架下的频域设置,可以轻松的设置频域相关参数,如,起始频率,截止频率,加窗类型等。并且具有最高500MHz的捕获带宽,频率上限截止为仪器带宽。

 

MSO5B示波器Spectrum View 功能框图
MSO5B示波器Spectrum View 功能框图

 

MSO6B示波器
MSO6B系列(MSO5B的姊妹型号,有更高的仪器带宽),具有高达2GHz的捕获带宽

 

使用MSO示波器搭配近场探头对DEMO板的EMI进行测试
使用MSO示波器搭配近场探头对DEMO板的EMI进行测试

 

Spectrum View 实际测试结果
Spectrum View 实际测试结果,其中Span为200MHz,并且有自动Maker功能

 

使用MSO示波器搭配宽频天线以及环境进行EMI的RE测试
使用MSO示波器搭配宽频天线以及环境进行EMI的RE测试

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