對(duì)電磁兼容(EMC)的故障分析和判斷方法簡(jiǎn)述

1. RE：輻射發(fā)射（RE）（100k～2.7G)：電磁兼容（EMC）測(cè)試輻射雜散發(fā)射 ：從騷擾發(fā)生源或者接口設(shè)備產(chǎn)生電磁發(fā)射波、隨機(jī)的寬帶的、由空間傳播、測(cè)量的工作頻率外的輻射干擾

2 .CE：傳導(dǎo)干擾CE（conduction emission）（150kHz～108MHz）：電磁兼容（EMC）測(cè)試傳導(dǎo)干擾發(fā)射 ：傳導(dǎo)騷擾測(cè)試通過(guò)電源線、控制線、音頻線等導(dǎo)線傳播的電磁干擾信號(hào)

3. RS：輻射抗擾：射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度測(cè)試 ：測(cè)試設(shè)備抵抗電磁輻射干擾的能力、抵抗電磁輻射干擾的能力、測(cè)試設(shè)備抵抗電磁輻射干擾的能力

4. CS：傳導(dǎo)抗干擾：射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度測(cè)試 ：測(cè)試設(shè)備抵抗通過(guò)導(dǎo)線傳播的電磁干擾信號(hào)的能力抵抗通過(guò)導(dǎo)線傳播的電磁干擾信號(hào)的能力抵抗通過(guò)導(dǎo)線傳播的電磁干擾信號(hào)的能力

5. EFT：瞬態(tài)脈沖干擾：電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試 ：測(cè)試設(shè)備抵抗脈沖干擾信號(hào)的能力、抵抗脈沖干擾信號(hào)的能力、測(cè)試設(shè)備抵抗脈沖干擾信號(hào)的能力

6. DIP：電壓跌落：電壓暫降，短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測(cè)試 ：測(cè)試設(shè)備抵抗電壓跌落的能力、抵抗電壓跌落的能力、測(cè)試設(shè)備抵抗電壓跌落的能力

7. ESD：靜電：靜電抗擾度測(cè)試 ：測(cè)試設(shè)備抵抗靜電放電干擾的能力、抵抗靜電放電干擾的能力、測(cè)試設(shè)備抵抗靜電放電干擾的能力

8. Surge：浪涌：抗擾度浪涌（沖擊）抗擾度測(cè)試 ：測(cè)試設(shè)備抵抗浪涌電流沖擊的能力抵抗浪涌電流沖擊的能力測(cè)試設(shè)備抵抗浪涌電流沖擊的能力

關(guān)于RE和RSE的區(qū)別：

輻射雜散(簡(jiǎn)稱RSE)是指當(dāng)移動(dòng)臺(tái)與非輻射性純阻負(fù)載相連接或者在接收機(jī)狀態(tài)時(shí)，由移動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生或放大的通過(guò)移動(dòng)臺(tái)機(jī)殼、電源、控制設(shè)備、音頻各電纜輻射的工作頻率外上的發(fā)射。在目前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中“輻射雜散”基本都將其劃分在了射頻項(xiàng)目(RF)里面，而國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)(以YD1032為典型)則將其劃分在電磁兼容(EMC)的測(cè)試內(nèi)容內(nèi)。從RSE的定義可以看出，RSE測(cè)量的不僅僅是發(fā)信機(jī)發(fā)出來(lái)的噪聲，它覆蓋的是整個(gè)雜散域，既包含有意發(fā)射，也包含EUT中與發(fā)信機(jī)無(wú)關(guān)的其它電路的無(wú)意發(fā)射。3GPP標(biāo)準(zhǔn)頒布以后，RSE測(cè)試成為衡量無(wú)線產(chǎn)品EMI性能的重要測(cè)試。與此同時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)，RE和RSE測(cè)試的考察范圍存在著重疊。

對(duì)電磁兼容(EMC)的故障分析和判斷方法簡(jiǎn)述

1.1 故障診斷的方法

電磁兼容性故障及其處理

電磁兼容性故障分為硬故障和軟故障。硬故障是指部分器件或部件出現(xiàn)物理?yè)p壞，而軟故障則指故障現(xiàn)象在重新通電后就會(huì)消失。這些故障除了部分出現(xiàn)器件或部件損壞外，大部分故障是軟故障。

電磁兼容性故障與可靠性故障并存

電磁兼容性故障有時(shí)會(huì)與可靠性故障并存。例如，瞬間電磁脈沖沖擊可能導(dǎo)致元器件損壞，這種現(xiàn)象比較普遍。從表面上看，這似乎是一個(gè)可靠性問(wèn)題，但實(shí)際上，它的根源在于電磁兼容性問(wèn)題。解決電磁兼容性問(wèn)題可以改善或解決此類可靠性問(wèn)題。

電磁兼容性故障診斷的思路

對(duì)電磁兼容性故障處理的一般要求包括兩點(diǎn)：首先，準(zhǔn)確地確定故障的位置；其次，對(duì)故障機(jī)理進(jìn)行深入分析。只有徹底理解了故障機(jī)理，才能完全解決故障問(wèn)題。

利用檢測(cè)手段

在電磁兼容性故障的分析和診斷中，我們可以充分利用各種檢測(cè)手段，包括電磁兼容性測(cè)試儀器、頻譜儀和寬帶示波器等。這些工具對(duì)于準(zhǔn)確定位故障位置和了解故障機(jī)理都非常有幫助。

分析和綜合是解決電磁兼容性故障的有效手段

但是，一般來(lái)說(shuō)，分析和綜合是解決電磁兼容性故障更為有效的手段。這意味著我們需要全面考慮系統(tǒng)的各個(gè)部分，包括其相互關(guān)系和可能的相互作用，以便找到并解決潛在的電磁兼容性問(wèn)題。在處理電磁兼容性故障時(shí)，采取有條理的步驟進(jìn)行調(diào)查和分析可以提高解決問(wèn)題的效率。

1.2 常用的故障定位方法有:

(1) 清除故障確認(rèn)法

在確認(rèn)存在干擾現(xiàn)象的情況下，一種可能的方法是逐步關(guān)閉或撤去部分設(shè)備，同時(shí)觀察干擾部位的變化。如果關(guān)閉或撤去某設(shè)備后，干擾現(xiàn)象消失，并且波形也發(fā)生了變化，那么這個(gè)設(shè)備可能是干擾的來(lái)源。通過(guò)比較兩種波形，可以發(fā)現(xiàn)可能存在的額外波形，這可能就是干擾信號(hào)。這種逐步排查的方法可以幫助確定干擾的具體來(lái)源，從而采取相應(yīng)的措施減少或消除干擾。

(2) 改變狀態(tài)確認(rèn)法

改變狀態(tài)確認(rèn)法是一種常用的確定干擾信號(hào)存在的方法，主要包括兩種具體措施。一種措施是使用性能相近的設(shè)備進(jìn)行替代。在替代過(guò)程中，我們觀察干擾部位的波形變化，如果故障得到消除，則可以說(shuō)明干擾信號(hào)可能來(lái)自被替代的設(shè)備。另一種措施是改變工作方式。例如，將設(shè)備從工作模式1轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髂Ｊ?。如果采取這種改變后故障得到消除，我們就可以推斷干擾信號(hào)可能存在于兩種模式工作的差異之中。通過(guò)這兩種方法，我們可以更準(zhǔn)確地確定干擾信號(hào)的來(lái)源，從而采取有效的措施來(lái)抑制或消除干擾。

(3) 直接監(jiān)測(cè)法

用探測(cè)設(shè)備直接測(cè)量設(shè)備工作的波形。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常的波形信號(hào)時(shí)，則可以確認(rèn)干擾信號(hào)的存在。

只是這種干擾確認(rèn)法比較復(fù)雜，經(jīng)常要將干擾的探測(cè)與分析結(jié)合在一起。

(4)試探法

在發(fā)現(xiàn)故障但無(wú)法確定干擾源的情況下，可以使用假定干擾源和傳播途徑并進(jìn)行整改的試探法。具體步驟如下：

1.假定干擾源來(lái)自若干設(shè)備：這種假設(shè)是基于對(duì)故障現(xiàn)象的分析和對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的了解作出的。

2.對(duì)干擾源和傳播途徑進(jìn)行整改：這可能包括更換設(shè)備、修改線路布局、增加屏蔽等措施。

3.進(jìn)行聯(lián)機(jī)試驗(yàn)：整改后，需要進(jìn)行聯(lián)機(jī)試驗(yàn)以驗(yàn)證整改是否有效。

4.如果故障得到改善或消除，那么試探法就是有效的。

5.如果經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后，故障可能完全消除，那么說(shuō)明通過(guò)試探法已經(jīng)找到了干擾源并解決了問(wèn)題。

雖然這種方法有一定隨意性，有時(shí)效率也不高，但是對(duì)于某些電磁干擾，如降低傳輸線干擾電平是行之有效的方法。

2產(chǎn)品電磁兼容試驗(yàn)中的故障診斷與處理意見(jiàn)

接下來(lái)講述在電磁兼容測(cè)試中可能遇到的一些故障情況及一般性的處理意見(jiàn)。根據(jù)試驗(yàn)的項(xiàng)目不同，本講中涉及到的內(nèi)容包括:設(shè)備自身工作時(shí)的輻射騷擾發(fā)射及傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo):設(shè)備的抗擾度性能不合格 (如靜電放電、射頻輻射電磁場(chǎng)、電快速瞬變脈沖群、雷擊浪涌、以及由射頻場(chǎng)感應(yīng)所引起的射頻電流注入) 等等。

輻射發(fā)射超標(biāo)

設(shè)備輻射騷擾發(fā)射超標(biāo)可能有兩個(gè)原因：一是設(shè)備外殼的屏蔽性能不完善，二是射頻騷擾經(jīng)由電源線和其他線纜逸出。為了判斷具體原因，可以采取以下方法：

首先，拔掉不必要的電線和電源插頭，然后繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。如果騷擾發(fā)射仍然沒(méi)有改善，那么很可能是設(shè)備外殼的屏蔽性能不完善。如果騷擾發(fā)射有所改善，那么問(wèn)題可能出在線纜上。

如果已經(jīng)針對(duì)上述兩種可能采取了必要措施，但騷擾發(fā)射仍然沒(méi)有任何改進(jìn)，那么問(wèn)題可能出在設(shè)備上余下的線纜上。

金屬機(jī)箱屏蔽性能問(wèn)題：

機(jī)箱縫隙過(guò)大或配合不當(dāng)

解決方案：清除結(jié)合面上的油漆、氧化層及表面沾污。增加緊固件數(shù)目，提高接觸表面平整度，采用永久性接縫（連續(xù)焊接）。使用導(dǎo)電襯墊來(lái)改善接觸表面性能。

其他功能性開(kāi)孔過(guò)大

解決方案：通風(fēng)口采用防塵板，必要時(shí)采用波導(dǎo)通風(fēng)板（成本較高）。顯示窗口采用帶有屏蔽作用的透明材料，或采用隔艙并對(duì)信號(hào)線進(jìn)行濾波。鍵盤(pán)等設(shè)備采用隔艙并對(duì)信號(hào)線采取濾波。

機(jī)箱內(nèi)部布線不當(dāng)導(dǎo)致電磁騷擾透過(guò)縫隙逸出

解決方案：將可能產(chǎn)生輻射騷擾的印刷板及設(shè)備內(nèi)部布線遠(yuǎn)離縫隙或功能性開(kāi)孔部位，或采取增加屏蔽等補(bǔ)救措施。重新考慮內(nèi)部布線和印刷線路板布局，盡量減小信號(hào)及其回線路環(huán)路。

非金屬機(jī)箱處理方法：

機(jī)箱進(jìn)行導(dǎo)電性噴涂，注意在結(jié)合部分縫隙也要進(jìn)行噴涂，保證機(jī)箱具有導(dǎo)電性連接。

對(duì)產(chǎn)生輻射騷擾和可能產(chǎn)生輻射騷擾的部分采取局部屏蔽，并將所有進(jìn)入或離開(kāi)屏蔽體的導(dǎo)線進(jìn)行濾波或套上吸收磁環(huán)。重新考慮內(nèi)部布線和印刷線路板布局，盡量使信號(hào)及其回線路環(huán)路最小。

線纜問(wèn)題處理方法：

電源線處理方法：加裝電源線濾波器，注意安裝位置（盡可能放在機(jī)箱中電源線入口端）和安裝情況，保證濾波器外殼與機(jī)箱搭接良好、接地良好。如不合格頻率較高，可考慮在電源線入口的部分套裝鐵氧體磁環(huán)。

信號(hào)線處理方法：在信號(hào)線上套鐵氧體磁環(huán)（或鐵氧體磁夾），對(duì)信號(hào)線進(jìn)行濾波（共模濾波）。必要時(shí)將連接器改用濾波陣列板或?yàn)V波連接器，換用屏蔽電纜。屏蔽電纜的屏蔽層與機(jī)箱盡量采用360搭接方式，必要時(shí)在屏蔽線上再套鐵氧體磁環(huán)。

傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)

設(shè)備的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射超標(biāo)，主要是線纜方面的問(wèn)題，但超標(biāo)的頻率通常都比較低，處理起來(lái)常感麻煩。

對(duì)電源線的處理

(1) 檢查電源線附近有無(wú)信號(hào)電纜存在，避免信號(hào)電纜與電源線之間的耦合導(dǎo)致電源線的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射超標(biāo)。若有，則需拉大兩者間的距離或采取屏蔽措施。

(2) 加裝電源線濾波器，注意安裝位置（盡可能放在機(jī)箱中電源線入口端）和安裝情況，保證濾波器外殼與機(jī)箱搭接良好、接地良好。

(3) 若采取以上措施后設(shè)備傳導(dǎo)騷擾發(fā)射仍未達(dá)標(biāo)，特別是低頻段沒(méi)有達(dá)標(biāo)。此時(shí)可考慮在設(shè)備內(nèi)部線路連接接地端子的地方串入一個(gè)電感。由于這部分連接屬單點(diǎn)接地，平時(shí)無(wú)電流流過(guò)，因此這個(gè)電感可以做得很大，而無(wú)須擔(dān)心有鐵芯的飽和問(wèn)題。

(4) 注意信號(hào)線周圍有無(wú)其他輻射能量被引到信號(hào)線上。如有，應(yīng)拉大兩者的距離或采用屏蔽措施，或考慮改變?cè)O(shè)備內(nèi)部布局和印刷板的布局。

(5) 在信號(hào)線上套鐵氧體磁環(huán) (或鐵氧體磁夾)，對(duì)信號(hào)線進(jìn)行共模濾波，必要時(shí)采用濾波連接器 (或?yàn)V波陣列板) 。注意濾波器的參數(shù)，傳導(dǎo)騷擾發(fā)射超標(biāo)的頻率比輻射騷擾發(fā)射超標(biāo)的頻率得低些，因此取用的元件參數(shù)應(yīng)當(dāng)偏大一些。

靜電放電的抗擾度試驗(yàn)有直接放電和間接放電兩種，直接放電是放電槍直接透過(guò)設(shè)備的表面對(duì)設(shè)備進(jìn)行放電，間接放電則是放電槍對(duì)設(shè)備旁邊的物體放電。

3.3.1 直接放電

因?qū)ο蟛煌?，可能有金屬和非金屬兩種外殼。

(1) 非金屬機(jī)箱：非金屬機(jī)箱的最大好處是外殼由絕緣材料制成，一般情況下是放不出電的，但如果設(shè)備內(nèi)部布局過(guò)于靠近外殼的縫隙，或者表面材料絕緣強(qiáng)度不夠，都有可能使該設(shè)備的抗靜電干擾試驗(yàn)不合格?？刹扇　岸恪钡拇胧?。例如可在縫隙部分用絕緣板來(lái)加強(qiáng)隔離，或用楔口來(lái)增加放電路徑。對(duì)有導(dǎo)電插口的部分，把插口做得深一點(diǎn)、縫細(xì)一點(diǎn)?？傊?，要通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的辦法，不讓靜電放電試驗(yàn)在該設(shè)備上放出電來(lái)。

(2) 金屬機(jī)箱：對(duì)金屬機(jī)箱，靜電放電試驗(yàn)肯定能在機(jī)箱表面放出電來(lái)問(wèn)題是怎樣才能使放電對(duì)設(shè)備正常工作的影響變得最小。十分明顯，一臺(tái)外殼導(dǎo)電性連接良好的設(shè)備，加上設(shè)備外殼有低阻抗的接地措施，靜電放電電流將能在設(shè)備外殼上迅速得到排遣，這在一般情況下是不會(huì)對(duì)設(shè)備造成干擾的。反之，在放電的最初幾微秒里，由于放電電流波形中擁有豐富的高頻諧波，如果機(jī)箱的導(dǎo)電連接欠佳，加上接地的低阻抗考慮不夠時(shí)，還是可以在機(jī)箱表面建立一個(gè)高頻電磁場(chǎng)，構(gòu)成對(duì)設(shè)備內(nèi)部線路的一定干擾。

間接放電：間接放電主要是通過(guò)由放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)來(lái)影響設(shè)備的工作。因此，對(duì)于外殼有屏蔽作用的設(shè)備肯定比不屏蔽的要好。另外，即使外殼不屏蔽也不等于該設(shè)備一定會(huì)在外界電磁場(chǎng)的作用下出現(xiàn)誤動(dòng)作，這主要看該設(shè)備的布線和印刷板布局對(duì)電磁場(chǎng)的敏感情況，以及敏感部位與放電板 (指試驗(yàn)用的垂直和水平耦合板) 的相對(duì)距離。對(duì)于非金屬機(jī)箱的設(shè)備還可以考慮通過(guò)外殼的導(dǎo)電性噴涂來(lái)達(dá)到屏蔽的目的。

抗射頻輻射電磁場(chǎng)干擾不合格

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，抗射頻輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)主要針對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行。然而，設(shè)備的電源線和I/O線也同時(shí)暴露在射頻輻射電磁場(chǎng)的下方，因此它們有可能充當(dāng)被動(dòng)天線，將干擾引入設(shè)備內(nèi)部并導(dǎo)致誤動(dòng)作。

對(duì)于抗射頻輻射電磁場(chǎng)干擾不合格的問(wèn)題，其處理意見(jiàn)與設(shè)備輻射騷擾發(fā)射超標(biāo)的處理意見(jiàn)相似。兩者的區(qū)別在于電磁場(chǎng)的走向，前者是外界干擾影響內(nèi)部線路工作，后者是內(nèi)部騷擾逸出設(shè)備導(dǎo)致輻射騷擾發(fā)射超標(biāo)。

2.6 抗浪涌干擾試驗(yàn)不合格

雷擊浪涌試驗(yàn)的最大特點(diǎn)是能量巨大，因此使用普通濾波器和鐵氧體磁芯進(jìn)行濾波和吸收的方案基本無(wú)效。必須使用專門的浪涌吸收器件如氣體放電管、壓敏電阻、硅瞬變壓吸收二極管和半導(dǎo)體放電管等。

浪涌吸收器件的選擇和使用需考慮到雷擊浪涌試驗(yàn)的情況。為顯現(xiàn)使用效果，浪涌吸收器件應(yīng)位于進(jìn)線入口處。由于浪涌吸收過(guò)程中的di/dt特別大，因此在器件附近不能有信號(hào)線和電源線經(jīng)過(guò)，以防止電磁耦合將干擾引入信號(hào)和電源線路。此外，浪涌吸收器件的引腳要短，以防止吸收器件的吸收容量與浪涌電壓和電流的試驗(yàn)等級(jí)不匹配。最后，采用組合式保護(hù)方案可以發(fā)揮不同保護(hù)器件的各自特點(diǎn)，從而取得最好的保護(hù)效果。

審核編輯：湯梓紅