EMC测试到底是什么？

EMC是什么？EMC(Electromagnetic Compatibility)指电磁兼容，包含EMI和EMS

EMC测试又叫作电磁兼容(EMC)测试，指的是对电子产品在电磁场方面干扰大小（EMI）和抗干扰能力（EMS）的综合评定，是产品质量最重要的指标之一，电磁兼容的测量系统由测试场地和测试仪器组成。EMC测试目的是检测电器产品所产生的电磁辐射对人体、公共场所电网以及其他正常工作之电器产品的影响。

为什么EMC预兼容测试很重要？

对一个项目而言，越早发现设计中存在的EMC风险，团队才能获得越多的时间和灵活度来处理此类风险。越晚发现EMC问题，成本和代价就越高。

EMC测试实验室

辐射发射暗室

传导发射测试场地

辐射抗扰暗室

无线测试场地

环境测试暗室

安全测试场地

电磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatibility)

电磁兼容测试包括：

电磁干扰测试
电磁抗扰测试/电磁敏感度测试

电磁干扰测试包括：

电磁辐射测试：空间
电磁传导测试：电路

电磁干扰测试

辐射源

传导路径

敏感源：用接收机替代来测试

接收机本身也要符合电磁兼容标准，如CISPR-16

Electromagnetic Interference (EMI)测试

从一个设备辐射的电磁能量造成另一个设备性能下降

CISPR:国际无线电干扰特别委员会-商用法规的主要影响者和世界各国各地区主要的电磁兼容法规。

CISPR (Special International Committee on Radio Interference)

国际电工委员会的分会之一

推荐电磁兼容的测试设备和测试方法

测试接收机必须满足CISPR的要求

推荐电子产品的电磁兼容测试门限

辐射门限和抗扰门限

其他国家地区将CISPR的推荐转变成法规要求

全兼容和预兼容测试的区别和使用场景

什么是全兼容测试？

测试设备和测试方法完全符合某种电磁兼容规范要求，如CISPR。

合格/不合格性最终法规测试

需要特定的仪表设备和测试场地

必须符合特定的军用或商用标准

贵且耗时

谁需要全兼容的测试设备（例如满足CISPR标准的测量接收机）：

电磁兼容试验室：认证其他厂家电子产品的兼容性。
大的电子生产厂家：自行认证自己产品的兼容性。

什么是预兼容测试？

所使用的测试设备和或测试方法不完全符合电磁兼容规范要求，测试结果预期和全兼容的测试结果比较接近，电子设备生产厂家用于进行全兼容测试前的评估，比较经济省时的手段。

在全兼容测试前做的非正式性能测试

通常用频谱仪在能用的场地进行测试就行

目的是为了减小在全兼容测试时的不合格率

预兼容测试使用频谱仪加装一些电磁辐射频谱分辨滤波器和检波器即可

电磁干扰测试系统组成

传感器（天线、近场探头、LISN）

接收机（带预选器的接收机或频谱分析仪）

测量软件

电磁暗室

测试附件（射频电缆、转接头、放大器、限幅器）

电磁兼容性(EMC)测试需要详细且准确的方法，以保证所有的辐射都能被准确测量。过长的测试时间影响了实验室的效率，减少了可认证的设备数目，影响了测试业务的收入，或是不通过第三方而由公司内部测试的新产品数目。

要增加收入，而不增加过多费用来购买新测试设备，公司必须缩短EMC测试周期—包括设备搭建，扫描，转台的旋转，和天线高度调整时间—从而最大化现有的兼容性测试设备的测试能力。时域扫描技术可以显著减少接收机的扫描时间，缩短总体测试时间，帮助提高业务收入，加快新产品上市速度。

下面我们将全面的为您介绍时域扫描的概念，讨论最节省时间的测试场景，评价关于时域扫描速度和接收机过载保护的平衡。

时域扫描减少总体测试时间

商业测试标准和军方测试标准都要求对于每个信号达到一定的测量时间，即驻留时间(dwell time)，以确保脉冲信号被正确的表征。时域扫描技术能减少接收机的扫描时间，同时保持所需的驻留时间。

基于CISPR标准的商业测试要求预扫描驻留时间最大到1秒钟，对于幅度随时间变化的辐射信号，最终测量时要达到15秒钟以上。而军方标准MIL-STD-461指定的驻留时间根据频率范围不同为15ms或150ms。当所用的接收机采用基于步进式或扫描式本振的频域扫描，在每个独立分辨带宽上收集数据时，所有驻留时间都要累加起来。

CISPR 16-1-1:2010版本接受时域扫描技术用于预扫描，如果你用到的CISPR 16-1-1标准特别声明使用该版本，则其最终测量也可以采用时域扫描。MIL-STD-461标准允许任何方式的测量，只要能够达到标准的要求。

时域扫描工作原理

时域扫描通过使用FFT频谱高度重叠技术来减少接收机的扫描时间，它可以在包含多个分辨带宽的频率扫宽内同时收集辐射数据(图 1)。相反，频域扫描是在每个分辨带宽分别收集收据。用于时域扫描的FFT采集带宽的范围，从1MHz到10MHz甚至更大，比CISPR和MIL标准要求的分辨带宽明显加宽。接收机在更宽的采集带宽中收集数据，按规范的带宽进行处理，保证测量满足规范要求。因为在给定的FFT采集带宽内，采集一次数据仅需要按规范要求的时间驻留一次，和频域扫描的每个分辨带宽都要求驻留一次的时间相比，时域扫描节省了测量时间。

另一方面的时间节省，是通过扫描同样的频段范围使用更宽的采集带宽，减少频率步进数来实现的。每个频率步进都需要本振调整频率 —更少的步进数，总体的本振重新锁定时间就更少。

时域扫描测量必须符合CISPR 16-1-1:2010和MIL-STD-461标准的幅度精度的要求。为满足所需的幅度精度，设计者采用了FFT频谱高度重叠(~90%)进行计算。此外，EMI接收机必须在更宽的中频采集带宽上仍能保证幅度失真性能。

时域上的FFT频谱高度重叠，保证了脉冲信号被精确捕获和测量。图2a显示了时域中一个脉冲信号，使用连续的或者低频谱重叠FFT。如果输入信号出现在FFT采集区间外，检测的信号幅度可能降低甚至完全丢失。图2b显示了时域中的脉冲信号,使用高度频谱重叠FFT。这种情况下，捕获信号的可能性大大提高，并且得到正确的峰值幅度。

时域扫描采集带宽必须考虑到射频和微波预选器带宽的影响。预选器滤波器在频段上限制了进入接收机第一级混频器的射频信号能量，提高了测量脉冲信号的动态范围。时域扫描需要考虑预选器的如下两个方面，保证FFT幅度精度：

—在整个FFT采集带宽的宽度内调整幅度频率响应，补偿预选器频带边缘的响应。

—减少最大的FFT采集带宽，使得FFT幅度频率响应不显著加到预选器的幅度频率响应上。

减少预扫描的时间：从数小时到数分钟

兼容性测试中需要占用测试实验室时间(测试能力受限因素)的主要因素是：

—被测设备(EUT)的搭建和拆除

—确定可疑频率的预扫描测量，包括天线的移动和转台的旋转次数和接收机预扫描次数

—最终测量，包括天线的移动和转台的旋转次数和对每个频率接收机测量的次数

报告生成时间没有包括进来，因为这一工作不需要在实验室完成，可以在其他地方完成。

被测设备(EUT)搭建和拆除的时间根据EUT种类有很大不同，范围可能从不到一小时直到将近一天，甚至更长。天线移动时间与设备厂商相关，通常每个天线位置是5秒钟。转台运动时间也与设备厂商相关，通常范围是1-2RPM。本文中，假设为~5秒钟每15度(degree)旋转。最终测量时间变化更大，取决于可疑信号列表中的频率数目，以及每个频率需要的驻留时间量。

时域扫描在预扫描中显著节省了时间(在最终测量前收集可疑信号)，因为这一过程中，接收机在整个测量频段上调谐。例如，依据CISPR 16-2-3: 2010, ed. 3.1, section 7.6.6规定的方法收集可疑信号频率，转台每旋转15度，对于接收机天线的两个极化方向，都需要做一次扫描，总共是48次接收机扫描。此外，对于不同的天线高度也需要进行扫描。本例假设有3个高度需要测量，这样就总共有48*3=144次接收机扫描。

要测量30MHz到1GHz范围的辐射，生成一个可疑信号列表，预扫描时采用峰值检波器，每个分辨带宽4个测量点(本例中对于120kHz CISPR分辨带宽，即每30kHz一次测量)，每个点要求10ms驻留时间。对于频域扫描，一般商用接收机每次扫描时间大约250秒，这导致总体预扫描的扫描时间大约是10个小时!

而采用时域扫描的接收机，N9038A MXE EMI接收机完成每次扫描时间大约12秒钟，总体预扫描的时间减少到30分钟以下—显著节省了大量测试时间。注意在这两种情况下，完成144次扫描需要的总的转台旋转和天线移动的时间，大约都是12分钟。

时域预扫描不能代替最终测量

当采用CISPR规定的加权检波器(准峰值检波器，EMI平均检波器，RMS平均检波器)时，使用时域扫描技术也可减少扫描时间。尽管这些加权检波器的充电和放电时间，导致了时域扫描的时间比使用峰值检波器的扫描时间长，但是对于同样的加权检波器时域扫描依然明显比频域扫描快。

这一加权检波器扫描时间的减少导致业界某些人建议，用加权检波器时域扫描替代最终测量来进一步节省时间。并且直接用加权检波器预扫描得到的信号幅度而不是用最终测量信号幅度来评估是否符合限值线。

不幸的是，该技术与CISPR推荐的测量方法不一致。在CISPR 16-2-3:2010 ed. 3.1, section 6.5，要求每个最终信号的加权幅度要被监测，以保证其信号稳定性。如果不够稳定，CISPR要求监测幅度变化信号达到15秒钟。如果15秒内的幅度变化超过2dB，该信号必须被监测更长时间。为了使用加权检波器时域扫描得到的信号幅度来评估是否超过CISPR标准要求，用户不得不在预扫描时驻留更长时间— 15秒钟或更长—以确保捕获了扫描中所有信号的最大值。这样增加的驻留时间抵消了时域扫描节省的时间。

预选器的考虑：要平衡扫描速度与过载保护

EMI接收机设计能够采用更宽的采集带宽来提升时域扫描速度，每次采集中收集更多的测量带宽。为了利用更宽的采集带宽的优势，接收机预选器滤波器带宽也必须更宽。然而，加宽预选器带宽会减少脉冲测量动态范围，降低脉冲过载阈值。

射频和微波预选器滤波器的目的是减少进入第一级混频器的脉冲宽带能量，提高测量脉冲信号的过载电平和测量的动态范围(如图3)。对于一个给定脉冲信号，通过滤波器的最大信号电平与脉冲的电压幅度(V)成正比，与脉冲宽度(T)成正比，与滤波器的脉冲带宽成正比(BWi)。

加宽预选器滤波器来提高时域扫描速度，会增加滤波器脉冲带宽并且明显降低接收机脉冲信号的过载电平。过载保护能够通过设置额外的输入衰减值得到恢复，但代价是降低测量灵敏度。考虑到灵敏度是EMC测试的一个关键参数，系统设计师需要考虑是否愿意牺牲灵敏度来提高测量速度，并且考虑实际节省的时间和总体测量时间相比是否值得。许多情况下，只能节省很小比例的测试时间，不值得牺牲灵敏度。

为你的测试实验室评估一台接收机的指标时，理解时域扫描速度和过载保护的平衡是很重要的。决定接收机相关的过载保护指标的一个有效方法是，在相当的失真指标(1dB压缩点和三阶截止点)情况下，比较某个给定频率上预选器6dB滤波器带宽的比率。

计算公式：

系统设计师能够获得一个合理的估计，得知使用更宽的预选器带宽的接收机需要的额外输入衰减是多少，来避免测量大脉冲信号导致的过载。

为时域扫描选择正确的EMI接收机

时域扫描速度取决于接收机的架构。使用更大的采集带宽可以达到更快的速度，但是预选器带宽增大减小了接收机的脉冲动态范围，因为更多的脉冲信号能量进入到下变频器链路。当然，过载电平的降低可以使用额外的输入衰减值来补偿，而代价是损失了测量灵敏度。

EMC测试术语

1.电磁兼容EMC (Electro-Magnetic Compatibility)：指的是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力.

2.电磁骚扰EMI (Electro-Magnetic Interference)指：装置整组设备或整套系统工作时所产生的一种电磁噪声，或装置本身不需要的信号。

3.电磁抗扰度EMS (Electro-Magnetic Susceptibility)：指在一个电磁干扰的环境中，装置整组设备或整套系统不会因处于此环境而减损其功能的能力。

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