摘要：本文重點介紹一款實驗桌上的電磁干擾測試（EMI）和調試系統。

眾所周知，傳統的EMI測試，采用電磁兼容測試天線接收被測物（EUT）產生的輻射。這種測試方法，必須要有一個比較開闊的場地和一些比較昂貴的設備，而且需要把被測物和測試儀器組裝成為系統后再進行測試。由于工作環境下存在大量的無線電臺和射頻通信信號，例如：無線廣播、WiFi、手機信號燈，這些信號對EMI測試而言，就是“背景噪聲”，要進行精確的EMI測試，就必須在暗室進行；如果在普通工作環境下測試，就需要采取先進的背景噪聲濾除功能。

現在，對研發工程師而言，以上問題已迎刃而解，海洋儀器推出的OIESA1電磁干擾開發系統，是一套實驗桌上的電磁干擾測試和調試系統，它能通過測量模塊上的高頻電流來評估測量被測物的傳導干擾和輻射干擾，適合于在產品開發階段對PCB板產生的電磁干擾進行測試、修改，進而來評估設計修改的有效性，同時采用配套的近場探頭，定位干擾源的位置，發現電路板上的EMI問題，從而能提高工作效率，加快產品開發時間，并降低開發成本。

系統工作原理

大部分情況下，電磁干擾不是一個元件或者一條信號線引起的，而是EUT的整個金屬系統通過磁場或者電場方式的耦合而形成。這個金屬系統，包括PCB板及其相連的所有線纜和機箱等。金屬系統作為一個整體，成為電磁干擾的干擾源，并起到發射電磁干擾的天線的作用。OIESA1系統測試產生電磁干擾的源頭，即金屬體上的電磁干擾電流，例如從PCB到線纜的電流。

OIESA1系統測量工作在一個導電的基板上進行，這樣可以減少測量裝置、線纜位置以及環境電磁干擾的影響。把干擾電流通過容性耦合裝置耦合到基板上，然后測量這個由容性裝置和基板構成的電流回路上的電流 ierr（見下圖），這樣的測量方法，具有較好的可重復性，從而能正確評估設計修改的有效性。典型的EMI問題，一般是以下兩個原因造成的：

1、線纜上的共模干擾

一般是PCB板上有一個或者幾個IC芯片的電源濾波考慮不周全，導致電源上的△I噪聲通過電源或者地網絡，被引入到連接器和線纜，這種電磁干擾在線纜上就成為共模干擾。還有一種可能是差模電流環流經接插件，這樣，差模EMI就會成為共模EMI。對于EMI測試，共模干擾的影響比差模干擾要大100到1000倍。也就是說，10mA差模電流引起的干擾，可能與0.01mA共模電流引起的干擾會一樣。

利用OIESA1很方便地測量出寄生在電源或者地網絡上的電磁干擾的電流，同時還能分別測量出共模電流和差模電流。

2、大面積差模電流環

過長的信號線和不合適的電流回路，會產生大面積的差模電流。遠場測試結果與電流環面積成正比。OIESA1系統在測量電流環面積方面，須借助配套各類近場探頭進行細致測量。OIESA1系統能方便地測量出電流環上的干擾電流強度，并正確判斷出干擾電流是共模還是差模。這樣，對EMI問題排除，有很重要的指導意義。

系統組成部分

ESA1電磁干擾開發系統主要由五部分組成：含CS-ESA芯片掃描軟件、HFW21射頻電流變流器、HFA21 射頻分流器、Z23-1 移動屏蔽篷、PA203 前置放大器（20dB增益）、8款3G射頻磁場探頭、3款3G射頻電場探頭

1、GP23基板：是測量裝置的參考平面，包含有對被測物直流輸入電源的濾波器、以及前置放大器的輸入和輸出接頭。鍍鎳表面，保護能穩定和可靠地連接到HWF21射頻電流轉換器或HFA21射頻電流旁路器。精心設計的帶濾波器的基板GP23，允許非常方便地連接前置放大器以及被測設備的電源等。

2、Z23-1屏蔽篷：用于把測量裝置和外界電磁場進行隔離。如果問題出在VHF頻率范圍內，或者需要進行精確的EMI測試時，必須用屏蔽篷把外界的電磁干擾屏蔽掉。屏蔽篷前面很容易打開，方便工程師進行測量和進行電路修改。尺寸：900×500×400mm

3、HFW21高頻電流轉換器和HFA21高頻電流旁路器

HFW21高頻電流轉換器是一個迷你型直流線路阻抗穩定網絡（LISN），能測量電源線上的高頻電流，且能分別測量共模電流和差模電流。把HFW21串接到EUT被測單元的電源電路中，高頻電流通過容性耦合，轉移到HFW21電流變送器的金屬底板上，金屬底板和GP23基板靠在一起，因而HFW21能把寄生在電源線上的高頻電流轉移到基板上，EUT產生的高頻電流流過轉換器時，HFW21內部電路能測量到電流強度，并通過50歐姆“HF OUT”輸出到前置放大器輸入端。利用HFW21，能測量出PCB上各類電壓電源（如5V、3.3V、2.5V、12V、-5V等）和相應網絡（如數字地、模擬地）上的干擾電流強度。

HFA21高頻電流旁路器可以把信號線或電路模塊上的高頻電流引導到基板上，從而實現電磁干擾的精確測量。HFA21分流器由電容組成，能把待測電流轉移到基板上，HFA21上有100nF、10nF、1nF、100pF、10pF等旁路電容，分別旁路不同頻率的電流。利用旁路器，能測量PCB或者電纜內信號線上的干擾電流強度。

HFA21高頻電流旁路器是對HFW21變送器的一種補充，能提供從被測物到基板的另外一種容性連接，主要用于模擬正常工作方式下的數據線、及其與周圍的容性耦合關系。

4、PA203前置放大器：

用于提高近場測量的靈敏度。前置放大器用于對高頻電流轉換器和近場探頭測試的信號進行放大，其輸入和輸出均為50歐姆，能連接到任意型號50歐姆頻譜分析儀或示波器上。測量時，把前置放大器放在屏蔽篷里面，GP23基板為前置放大器的輸出和電源提供了濾波。前置放大器的輸出信號，經過雙屏蔽的BNC線纜連接到頻譜分析儀。

5、RF3G近場探頭組：利用近場探頭，可以探測PCB上以及電纜上的電磁干擾分布情況，準確定位干擾源位置，分析干擾源的發分布區域。

6、CS-ESA芯片掃描軟件：用于遙控頻譜分析儀，存儲并記錄測量曲線。這些曲線可以任意相互計算，或者與校正曲線、頻率相關的函數曲線或常數進行換算而形成新的曲線。通過直接輸入或者通過導入csv文件，可以創建和顯示任何數量的極限曲線。ChipScan-ESA的軟件功能，能夠在開發過程中對使用頻譜分析儀的測量提供有益的支持和方便。開發人員還能夠快速系統地比較不同的曲線。

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