电磁兼容性测试中若干问题探讨

电磁兼容性测试中若干问题探讨

曾天宇

广东省通讯终端产品质量监督检验中心 广东河源 517000

摘要：所谓电磁兼容，就是在电磁条件相同的情况下，设备可以保持正常的工作状态，不受到电磁影响，也不会对周边其他设备产生影响。电磁兼容技术将电磁干扰作为技术基础，在设备正常运行的情况下，对周围环境产生的电磁干扰会保持在限值之内，同时器具对环境中的电磁干扰具有抵抗能力。为确认电磁兼容能力，需要采取有效的测试手段，本文对电磁兼容性测试中存在的问题进行分析，并且提出了具体的解决措施。

关键词：电磁兼容性；测试；电磁干扰

    在现代社会中，人们的日常审过与工作都需要使用电子设备。电子设备会产生干扰，不仅对设备固有性能产生影响，还可能危害人体健康。如果长时间遭受电磁辐射干扰，则人体器官、组织可能出现肺热效应、辐射热效应，造成健康受损。传导性的电磁干扰会对电子设备运营效能产生影响，可能带来较为严重的灾害后果。以微波设备来说，如果出现高频率空间辐射，则会导致周围设备性能减损。如果设备在相同回路中，则严重时会引发在灾害。所以，要采取电磁兼容技术，做好电磁兼容测试，有效预防电磁干扰带来的危害和影响。

一、电磁兼容性测试中存在的问题

（一）陪测设备

    在实际工作的过程中，一些产品要连接其他设备才能发挥功能作用。在电磁兼容性测试中，此类产品需要采用专用仪器进行模拟测试，此时采用的设备就是陪测设备。陪测设备通常不考虑电磁兼容性，所以在实际测试的过程中，可能因为该设备发射超出标准的辐射导致测试失败，这是比较常见的测试失败原因。在RE102（10kHz~18GHz电场辐射发射）的一次测试中，产品置于测试台，将测试间外部放置裴策设备，用于为产品供电，在达到100MHz之前就已经比极限值高，可能受到电缆束的影响，将铁氧体磁环安装在电缆上之后，情况发生改变，辐射值明显降低，但后端毛刺超出标准范畴，依旧不符合要求[1]。去掉陪测设备，使用LISN为产品单独供电，产品通过测试。将拆开设备进行分析，可以发现内部布线混乱，出现很多悬在空中的引线，也有很多裸露在外的接口，电磁兼容性没有采取合理的设计，所以很难得到理想的结果。

（二）测试设备

在实际测试的过程中，应该明确电磁兼容性标准要求，根据要求规范设备参数，确保在不同的实验室中进行测试也能保持结果的一致性。然而，LSN标准要求不具体，只有与电路图和元件相关的参数要求，并不能满足测试要求。某产品RE102在不同实验室中测试，测出结果存在差异[2]。结合测试过程进行分析，可知第一次测试采用5cm高的LISN电源接线柱，第二次则采用产品的接线柱高度为10cm。虽然测试的过程中，电缆大部分与接地平板保持5cm的间隔距离，但产品连接不同的LISN时，界限位置电源正负线和台面之间的高度不同，可能导致两侧测试出现差异。针对该问题进行分析，应该先确定辐射发射测试的原理。本质上就是对辐射信号进行测试，等效天线作为测试对象，等效方式分为两种，一种将辐射天线与环形天线等效；另一种是与单极天线、对称偶极子天线等效。前者环路等效，会出现辐射，环路中有差模电流流动，这是带来辐射的最主要原因。如果环路的面积为S，流动电流强度为I，频率为F，在自由空间中，与D环路有一定距离的辐射场强为：E=1.3SIF2/D；后者的导体通常为电缆，也可能是其他较长导体。辐射源头为流动的共模电流，普遍为误用信号，呈现寄生状态。在测试中，重点对共模辐射进行研究。假设电流强度、频率、距离分别为I、F和D，辐射唱腔为：假设F在30MHz以上，D超过1m，I不超过λ/2，则E约为0.63ILF/D；如果L超过λ/2，则E约为60×I/D。

根据标准要求，需要参考接地板为实验提供依据和保护，在试验台上铺设，然后摆放被测样件，其中电缆应该摆放在绝缘架上，二者间隔5cm。接地板带来的影响较为明显，如果没有做好把控，结果则不够准确，如果样件的电缆放在与接地板距离h高度的位置上，则高度不超过λ/10的情况下，E（h）约为E×10×h/λ；如果h超过λ/10，则E（0）超过0且不超过2E。由此可见，在h不超过λ/10的情况下，E（h）和h之间成正比，也就是与接地面距离越高，则辐射场强越大[3]。对两种LISN造成的测试结果影响进行分析，在电源线连接LISN的情况下，接线柱高度会带来一定影响，接线柱与绝缘支架前端电源线与接地平面高度的差异，最高分别在10cm和5cm的位置，高度和辐射成正比，所以辐射发射值会出现一倍的差距，导致最终结果出现差异。

二、电磁兼容性测试问题的解决措施

（一）故障定位

    在测试之后，需要确定具体的超标位置。此时，可以使用频谱分析仪，与近场探头连接，然后与EUT和电缆线靠近并且开始缓慢移动，在移动的过程中观察仪器中显示的数据，掌握数据变化情况。如果出现最大峰值，则此时所在位置就是EUT干扰源。最大幅值为43MHz，通过探测可知，此数值在移动到屏幕、机壳周围缝隙时出现。打开机壳，检查和分析内部结构，了解实际屏蔽情况，确定内部所用的方法手段。确定导电橡胶圈的位置和数量（2个），处在机壳面板内侧以及机壳对接位置

[4]。两个导电橡胶圈十分牢固，采用连续的安装方式，具有有效的弹性形变量。所以，内部采取的屏蔽措施比较完善，基本不会出现辐射泄露的情况。所以，极有可能是屏幕的屏蔽措施不够完善，可以将屏幕却认为源头。切断电路板的供电，然后实施测试工作，发现辐射发射出现大幅度下降的情况，说明此处就是发射源头，可以定位该处为故障位置。

（二）降低辐射发射

确定发射源之后，要采取有效的措施降低辐射发射。可以更换屏幕，选用250目屏蔽玻璃制作的屏幕，这种屏幕采用双层玻璃板，且中间有金属织网夹层，可以将辐射泄露隔绝。更换之后再次进行测试，辐射发射明显变小，说明屏蔽玻璃具有较好的屏蔽效果，但43MHz周围依旧存在较大发射，将机壳打开进行检验，使用接收机、近场探头探寻辐射发射源，确定最高值位置。测试发现，视频线引脚位置出现最大峰值，附近有晶振，最短有6mm的距离，受其影响引脚变为辐射天线[5]。可以采用金属屏蔽罩进行封闭，达到屏蔽效果，然后测试辐射发射数值，可以发现辐射发射明显减小。

要防止电磁干扰，可以采用多种解决措施。具体可以根据电磁辐射性测试结果进行分析。应该先确定造成辐射干扰的具体原因，然后采取针对性的处理措施。如果电源输入引线比较长，电源滤波器无法充分发挥作用，设备供电过程中可能出现干扰，则需要在端口位置处理滤波，有效衰减干扰信号，避免其他设备、分系统受到电磁干扰的影响，确保设备和系统可以保持正常的工作状态。合理选择滤波电连接器，为了截止频率，需要选择比设备传输信号大的工作频率，根据干扰信号频率设计滤波参数。

结语：

    综上所述，为了保障产品的性能和使用安全，需要采取有效的电磁兼容性测试，分析产品中的电磁兼容性问题，然后采取有效的处理措施。在实际测试的过程中，应该分析测试环境、设备对结果的影响，根据测试中存在的问题采取有效的改进措施，保障结果的一致性和准确性。获取结果之后，分析辐射发射源，然后采取有效的整改措施，减少辐射对产品或系统运行的影响。

参考文献：

[1]刘峻珲.浅谈低压变频器电磁兼容测试与整改[J].电气应用,2022,41(02):52-56.

[2]刘二佳.车载智能天线的电磁兼容性测试实例[J].安全与电磁兼容,2022(01):85-88.

[3]艾小华,周梅,姜海涛,张柏年.新型T-BOX电磁兼容性测试系统的设计与测试分析[J].安全与电磁兼容,2021(04):53-57.

[4]陈爱苗,冀军晓,路东升.机载发射装置电磁兼容性测试方法[J].电子质量,2021(06):128-133.

[5]卢东,宋来军,王会方,韩郡业,任金萍.起重机电磁兼容性测试及抑制方法研究[J].中国特种设备安全,2020,36(10):7-10+62.