电磁兼容性预测、故障诊断技术及其设备2005-12-08目录(1)预测、故障诊断技术在电磁兼容设计中的地位(2)故障诊断技术(3)预测试方法1预测、故障诊断技术在电磁兼容设计中的地位电磁兼容的工程方法2电磁兼容的工程方法1、测试修改法在设计过程中几乎不考虑电磁兼容性,样机完成后,对样机进行测试。发现问题,进行修改,再测试,再修改,直到样品满足要求。盲目的设计方法。在最后阶段往往花费大量时间来测试修改样机,最终解决方案一般不是最佳的(成本最低)。优点:设计阶???节省专业电磁兼容支持所增加的成本。缺点:在产品的最后阶段解决电磁兼容问题,不仅困难大,而且成本高。这种方法适合比较简单的设备。电磁兼容的工程方法2、系统设计法在产品的设计过程中仔细预测各种可能发生的电磁兼容问题(可用电磁兼容预测软件进行辅助分析),并从设计的一开始就采取各种措施,避免电磁兼容问题。由于在杓平锥尾扇〉绱偶嫒荽胧?因此可以采取电路与结构香结合的技术措施。采取这种方法通常能在正式产品完成之前解决90%的电磁兼容问题。优点:成功率高,节省开发时间,使设计达到最优化(产品成本低)。缺点:对设计人员电磁兼容水平的要求高,有时需要专门的电磁兼容技术支持,增加设计成本。这种方法适合比较复杂的设备。3问题之源内部的模块和电路板设备、分系统作为通信系统的重要组成部分,出现的电磁敏感问题和产生的电磁干扰,其根源往往可以追溯到其内部的模块和电路板上。电路板作为通信设备的基本组成单元,其电磁兼容性往往与整个产品是否能够通过EMC认证测试密切相关。问题之源4问题之源如上图所示,普通线路板的设计过程往往采用一般的设计流程。专家们在设计电路图时并不太注意电磁干扰问题。当发生电磁干扰问题时,他们往往把问题甩给布局专家去解决,布局专家在布线时仍旧不太注意电磁干扰问题。最后线路板制造出来了,电磁干扰问题仍旧没有最后解决,只好由电磁兼容性专家来解决,他们的工作就是专门解决已经完成产品的电磁干扰隐患。他们面对的挑战是如何高效率地寻找和解决在设计过程中早就埋下的电磁干扰隐患。但此时要想解决产品的EMI问题已经变得非常困难,需要花费大量的金钱和时间。事实上,如此晚才着手,产品的EMI问题可能已经变得无法解决了。因此,有必要在电路板设计阶段,将电磁兼容设计与电磁干扰测量手段相结合,及早发现因设计缺陷导致的电磁兼容薄弱环节,通过采取抑制和改进措施,很容易达到以较小的代价实现控制电磁干扰(EMI)的目的,大大缩短通信产品的研发周期。电路板上电磁干扰的特点电路板近区场辐射的电磁能量大部分包含在近场磁场中,以磁场的方式向空间辐射。由于大电流低电压的源(电流源)主要与磁场关联,而高电压小电流的源(电压源)主要与电场关联,在电路板上,纯电场或者纯磁场是少有的。多数???频和微波电路中,电路的输入阻抗以及连接用的微带或微带线的阻抗都被设计为50Ω,数字电路的趋势也是采用较低压差的逻辑器件。这种低阻抗设计使得这些元器件易于产生大电流和低电压变化。由于在近区场内磁场的波阻抗远小于电场波阻抗,因此,电路板近区场辐射的电磁能量大部分包含在近场磁场中,以磁场的方式向空间辐射。电路板的电磁干扰测量主要是近场测量,了解了电路板上电磁辐射的特点,对采用正确的测量工具获取信号极为有利。5故障诊断技术目的发现有问题的辐射频率或者潜在的辐射问题寻找电磁薄弱点发现上述问题源的准确位置优化设计组件评估屏蔽性能为将来的设计提供数据支持6电场探头全向探头价格便宜操作方便非线性重复性较差对电缆摆放很灵敏磁场探头定向探头价格便宜操作方便重复性较好对电场屏蔽对电缆摆放和操作人员位置不很灵敏电路板电磁干扰扫描仪随着测量需求的增加和测量仪器水平的不断发展,针对电路板的电磁干扰测量有了更为方便的技术手段。为了使电路研发人员更直观的了解和"看到"整个空间或一个信号在整个路径上的电磁辐射的形状、方向和幅度,仪器厂家推出了一种可以在二维平面内连续扫描的测量装置,称为电路板电磁干扰扫描仪。电路板扫描测量系统由一个探头移动机构或探头阵加频谱分析仪组成。它与专门设计的测量软件配合使用,能够实现对电路板表面电磁辐射的自动测量。7电磁敏感性测量装置电磁敏感点的探测通常利用一个棒状或片状的辐射探头,一端与干扰模拟源相连,此模拟源可以产生所需的连续波信号或者脉冲信号,也有的探头内置脉冲产生器。持辐射器分别点击或覆盖在需要测量的元器件或布线上,可通过监测电路板的工作状态是否改变或出现不正常现象判断其是否是电磁敏感点。常用工具EMCO近场探头组便携式"场源敏感点"诊断器场辐射器组件8故障诊断设备布置频谱分析仪预防近场探头操作人员被测电路板电磁辐射测量步骤1.-按照上图配置测量设备2.-寻找并定位最大辐射区域3.-存储数据4.-对发射进行分析和定性5.-修改原设计6.-重新测量,与