EMI共同性到底有多重要？
许多公司发现他们的电子产品在上架销售前常常栽倒在终究一关，即契合EMC要求。这使他们认识到在前期规划阶段注重预测验和EMI确诊的重要性，以尽量减小测验不合格的影响——从头规划和设备召回，以及推迟产品上市。比及开发期完毕才去了解产品是否能够经过共同性测验是一场豪赌，由于每次改善触及的开发本钱会以指数规矩攀升。
因而，经过试产原型机，乃至早在研制阶段，从规划调研上排查EMI日益重要。对问题电路板进行实验，并采纳预防办法是能够为规划带来便当。
图1：当产品在开发阶段一步步推动时，改动所承当的潜在本钱上升，铲除EMI问题的可用办法逐步受到约束。
图字：PCB、滤波、接地、地弹、软件等；本钱效益及可用办法；预防办法；承当的本钱；阶段；预共同性测验；共同性测验；研制；原型；试产；出产；规划阶段；出产阶段
规划工程师常常发现新产品规划需求经过屡次修正才干抵达限值。他们既不具有EMI确诊窍门，EMI确诊也不是他们日常职责的一部分。一般，仅当规划的电路板简直竣工时才递交给EMC部分或外部实验室做进一步测验。但是，比较前期规划阶段（这时某些规划考虑或许能够妥善处理）修正，在这个阶段做出改动极具挑战性。
契合EMC规范的成果在规划上是可控的，能够做出规划，一起也是规划师的职责。处理EMI并非运用什么巫术，也无需时域工程师逃避。运用您了解的仪器—示波器，您能够更好地了解EMI问题，以及了解所用处理方案的作用。
装备起来做预共同性测验
对此，您或许会问：那么我该怎么运用EMI滤波器和准峰值（QP）检波器？这取决于您是否在进行共同性测验、预共同性测验或许在做EMI毛病排查。EMI类分辨率带宽（RBW）滤波器是窄带的，其滚降办法以6dB为规范，而非3dB。契合规范的准峰值检波器是 依据信号峰值和重复频率进行检测加权从得出峰值的。
运用不正确的滤波器和检波器会影响设备回来的起伏值和频率值。在共同性测验中，这两个是强制恪守的规范。但是，关于EMI确诊它们不是决议性的，由于首要意图是从物理上和电气上辨认出辐射源。假如没有实践的共同性精度要求，您取得挨近的估值已满足用了。
假如用于辨认辐射源，由于准峰值检波器算法成果总是小于或等于峰值检波器，因而运用峰值检波器满足。准峰值检波器成果和峰值检波器成果都触及相同的信号重复率，您能够用公式标明数学波形，或许在毛病排查进程中考虑到这一点。另一方面，EMI滤波器仅会稍微改动成果。
与测验接收机不同，示波器在规划上没有内置EMI共同性限值测验。运用大多数示波器都配有的模板测验，或长途软件，能够在示波器上界说EMI共同性限值然后模仿EMI规范测验。然后，您能够进一步设置更多的模板，发现感兴趣的问题区域。
图2：约束线能够用模板代替，以确认被测设备是否契合要求。
在上图中，超越测验限值的作业可在时域做进一步剖析。您还能够在示波器上的不同频率规模设置不同的RBW。
图3：RTO Scan软件的测验成果输出。RTO Scan是RS RTO系列示波器的EMI预测验运用软件。该软件供给对数坐标的频谱图输出便利比对。
图字：起伏、频率
示波器是快速了解有害辐射并找出它们来历的有用东西。在同一台仪器上拜访时域和频域为快速剖析有害辐射发明了条件。由于示波器是硬件规划工程师常用的仪器，它增强了研制阶段的EMI排查才干，并且能够在去EMC实验室前先做了解测验，然后显着提高了共同性测验的成功率。示波器也为您供给可用于定位、捕获和剖析辐射源的各种技能，概括在下表中：
表1：示波器和传统EMI测验设备进行EMI确诊的技能列表，从定位和捕获到剖析有问题的辐射源。
与一般的时域相关丈量或其他常用射频测验比较，EMI丈量需求不同办法。在EMI，工程师历来无法彻底把握或许存在什么信号。由于每台新被测设备都不同，依据EMI信号特征挑选正确的东西以及辨认辐射源十分重要。
当触及预共同性和共同性测验时，示波器的频谱剖析功用并不能替代传统的EMI测验设备，如频谱剖析仪或测验接收机。究竟相对有限的动态规模和带宽，短少预选器、前置放大器和与规范兼容的加权检波器，限值了示波器在EMI测验范畴的运用。
示波器、频谱剖析仪或测验接收机能够从不同视点处理EMI问题。每种设备用到不同的测验办法，并供给不同但互补的确诊技能。示波器互补的办法为EMI排查确诊翻开了全新的六合，供给史无前例的EMI排查才干。结合示波器中现有的在EMI排查方面的剖析东西，将协助您快速发现您规划中的潜在问题。
接下来做什么？电源是EMI搅扰噪声的首要来历，示波器的电源谐波剖析在这类排查作业中很有潜力。咱们不久将评论这一方面的内容。
排查EMI是否共同的四种根本办法：
全世界简直一切政府都在测验操控他们国家出产的电子产品产生的有害电磁搅扰（EMI）（见图1）。为了向用户供给必定的维护和安全等级，政府都会制定触及 电子产品规划的十分特别的一些规矩和规则。当然这是功德。但这也意味着为了尽量削减他们的EMI特征并经过官方的EMI认证测验，许多公司有必要在产品规划和测验方面花费很多的人力物力。坏消息是，即便采用了好的规划原理、挑选了高质量的元件并且细心地表征了产品，当进行共同性测验时，假如测验并不是一切阶段都发展顺畅，那么EMI毛病仍有或许影响到产品的发布日程。
一般公司为了防止这样的情形呈现，会在规划和原型树立阶段做一些“预先的共同性”丈量。更好的做法是在产品宣布去做共同性测验之前就能够确认和修正潜在的EMI问题。
当然，大多数公司的实验室并不具有做必定EMI丈量所需的测验室条件。好消息是，无需仿制测验室条件就确认和处理EMI问题是彻底可行的。本文评论的一些技能能够协助你削减一个产品在测验室进行终究完好的EMC共同性评价时失利的危险。本文还举了一个确认信号特征和共同性以便找出EMI发射源的比方。
了解EMI陈述
在评论排查技能之前，介绍一下EMI测验陈述是很有必要的。乍一看，EMI陈述好像直接供给了有关特定频率点毛病的信息，因而作业看起来很简略，便是运用陈述中的数据确认规划中的哪个元件包括问题源频率，并特别加以留意，以便经过下一轮测验。但是，尽管许多测验条件在陈述中是明晰标明的，但一些需求考虑的重要作业或许并不那么显着。在查看规划并企图判别问题源时，了解测验室怎么生成这种陈述是很有协助的。
请看图2所示的EMI测验陈述，这份陈述显现大约90MHz处有个毛病。
图3是对应的列表数据陈述，其间详细列出了测验频率、丈量得到的起伏、校准后的校对因子以及调整后的场强。然后将调整后的场强与下一栏中的目标进行比较，确认余量或超量量，显现在最右栏。
在图3所示的余量栏中，你能够看到有一个峰值超出了这个规范规范在88.7291MHz处规则的极限，与规范相差-2.3。
图3：这个列表数据对应的是图2，它显现毛病点坐落88.7291MHz处，但有许多要素令人置疑这是否是实践的频率。
你竣工了，是吗？不，没这么快。不要让一切这些数字让你信任这是问题EMI源的准确频率。事实上，测验陈述中给出的频率很有或许不是实践的源频率。世界无线电搅扰特别委员会（CISPR）指出，在履行辐射发射测验时，依据详细的频率规模有必要运用不同的测验办法。每种规模要求特定分辨率带宽的滤波器和检测器类型，如表1所示。滤波器带宽决议了解析实践感兴趣频率的才干；这意味着频率规模在排查问题源很多方面会有改动。
表1：CISPR测验要求依据不同频率规模而有所改动，并影响频率分辨率。
这儿需求着重指出的是，对某些频率规模，CISPR测验要求发起运用准峰值（QP）这种检测器类型，这将掩盖实践频率。一般EMI部分或外部实验室一开端 是运用简略的峰值检测器履行扫描来发现问题区域的。但当所发现的信号超越或挨近规则极限时，他们也履行准峰值丈量。准峰值是EMI丈量规范界说的一种办法，用来检测信号包络的加权峰值。它依据信号的持续时刻和重复率对信号进行加权，以便对从播送视点看解释为“打扰”的信号施加更多的权重。与不频发的脉冲比较，产生频率更高的信号将导致更高的准峰值丈量成果。换句话说，问题信号产生的越频频，问题信号的必定起伏就越或许被准峰值丈量所屏蔽。
好消息是，峰值和准峰值扫描对预先共同性测验来说仍然是有用的。图4给出了一个峰值和准峰值检测的比方。图中显现了峰值检测和准峰值检测中都能看到的脉宽为8μs、重复率为10ms的信号。成果准峰值的检测成果比峰值低了10.1dB。
图4：峰值检测和准峰值检测的比较。
需求记住的一个好规矩是，准峰值检测值总是小于或等于峰值检测值，永久不会大于峰值检测值。因而你能够运用峰值检测来展开你的EMI排查和确诊。你不需求抵达与EMI部分或实验室扫描平等程度的精度，由于丈量都是相对值。假如你的实验室陈述中的准峰值检测值标明，规划超越了3dB，峰值检测值超越了6dB，那么你就知道你需求的修正作业是将信号减小3dB或更多。
测验室为出EMI陈述而展开的扫描一般是在特别条件下进行的，你的公司实验室或许无法仿制这些条件。举例来说，待测设备（DUT）或许放在一个转盘上，以 便于从多个视点搜集信号。这种方位角信息是很有用的，由于它能指示问题产生的DUT区域。或许EMI测验室或许在校准过的射频房内展开他们的丈量，并陈述作为强场的丈量成果。
走运的是，你并不需求彻底仿制测验室的条件才干排查EMI测验毛病。与在高度受控的EMI测验线上履行的必定丈量不同，能够运用测验陈述中的信息、深化了解用于产生陈述的丈量技能以及对待测设备周边的相对调查以阻隔问题源并估量纠正有用性来展开问题的排查作业。
从哪里开端发现EMI辐射？
现在是把咱们的目光专注到有害的EMI源上面的时分了。当咱们从EMI的视点看任何一款产品时，整个规划能够被看作是能量源和天线的一个调集。EMI问题的常见（但绝不是仅有）源包括：
电源滤波器
地阻抗
没有满足的信号回来
LCD辐射
元件寄生参数
电缆屏蔽不良
开关电源（DC/DC转换器）
内部耦合问题
金属外壳中的静电放电
不接连的回来途径
为了确认一块特定电路板上的能量源以及坐落特定EMI问题中心的天线，你需求查看被调查信号的周期。信号的射频频率是多少？是脉冲式的仍是接连的？这些信号特征能够运用根本的频谱剖析仪进行监督。
你还需求查看偶然性。待测设备（DUT）上的哪个信号与EMI作业是一起产生的？一般常见的做法是用示波器勘探DUT上的电气信号。查看EMI问题与电气 作业的偶然性无疑是EMI排查中最耗时刻的作业。曩昔，将来自频谱剖析仪和示波器的信息以同步办法相关在一起一直是很难做的一件事。
但是，混合域示波器（MDO）的推出使状况有了改观，它能供给同步的并且与时刻相相关的调查和丈量功用。如图5所示的这种仪器能够适当容易地让咱们调查哪个信号与哪个EMI作业一起产生，然后能够简化EMI排查进程。
图5：混合域示波器（MDO）将频谱剖析仪、示波器和逻辑剖析仪组合在一台外表内，能够从悉数三台仪器中产生同步的并且与时刻相关的丈量成果。图中显现的是泰克公司的MDO4000B。
MDO将混合信号示波器的功用和频谱剖析仪的功用整合在一起。凭借这种组合，你能够主动显现模仿信号特征、数字时序、总线业务以及射频并在这些信息基础上完成触发。一些MDO还能捕获或调查频谱和时域轨道，包括射频起伏对时刻、射频相位对时刻以及射频频率对时刻的联系曲线。射频起伏与时刻轨道如图6所示。
图6：这张图显现了MDO供给的时刻相关调查功用，图中显现了射频起伏与时刻的联系轨道。
用近场勘探展开相对丈量
尽管共同性测验进程规划用于产生必定的校准过的丈量，但排查作业很大程度上能够运用从待测设备产生的电磁场的相对丈量办法。更有甚者，你能够运用MDO的频谱剖析仪功用和射频通道勘探近场中的波阻行为，然后找出能量源来。与此一起，你能够用示波器某个模仿通道上的无源探针勘探信号，以便发现与射频相关的信号。
不过首要你得了解一些有关待勘探的电磁场区的一些布景常识。图7显现了处于近场和远场中的波阻行为以及两者之间的过渡区。从图中能够看到，在近场区中，场的规模能够从占主导地位的磁场到占主导地位的电场。在近场中，非辐射行为是主导的，因而波阻取决于源的性质和距源的间隔。而在远场中，阻抗是固定不变的，丈量不只取决于在近场中可调查到的活动，并且取决于天线增益和测验条件等其它要素。
图7：这张图显现了近场和远场中的波阻行为以及两者之间的过渡区。近场丈量可用于EMI排查。
近场丈量是可用于EMI排查的一种丈量，由于它不要求测验站点供给专门的条件就能让你查出能量源。但是，共同性测验是在远场中进行的，而不是近场。你一般不会运用远场，由于有太多的变量让它变得复杂起来：远场信号的强度不只取决于源的强度，并且取决于辐射机制以及或许采纳的屏蔽或滤波办法。依据经历需求记住，假如你能调查远场中的信号，那么应该能看到近场中的相同信号。（但是，能调查到近场中的信号而看不到远场中的相同信号是很或许的）近场探针实践上便是规划用于拾取磁场（H场）或电场（E场）改动的天线。一般来说，近场探针没有校准数据，因而它们合适用于相对丈量。假如你对用于丈量H场和E场改动的探针不了解，那么最好了解一些近场探针规划和最佳运用办法：
H场（磁场）探针具有共同的环路规划，如图8所示。重要的是，H场探针的方向是有利于环路平面与待测导体坚持共同的，这样安置的环路能够使磁通量线直接穿过环路。
图8：将H场探针与电流流向坚持共同能够使磁场线直接穿过环路。
环路巨细决议了灵敏度以及丈量面积，因而在运用这类探针阻隔能量源时有必要十分当心。近场探针套件一般包括许多不同的环路巨细，以便你运用逐步减小的环路尺度来缩小丈量面积。
H场探针在辨认具有相对大电流的源时十分有用，比方：
低阻抗节点和电路
传输线
电源
端接导线和电缆
E场（电场）探针用作小型单极天线，并呼应电场或电压的改动。在运用这类探针时，重要的是你要坚持探针垂直于丈量平面，如图9所示。
图9：将E场探针垂直于导体放置以便调查电场。
在实践运用中，E场探针最合适查找十分小的区域，并辨认具有相对高电压的源以及没有端接的源，比方：
高阻抗节点和电路
未端接的PCB走线
电缆
在低频段，体系中的电路节点阻抗或许改动很大；此刻要求必定的电路或实验常识，以确认H场或E场能否供给最高的灵敏度。在较高频段，这些差异或许十分显着。在一切状况下，展开重复性的相对丈量很重要，这样你就能必定由于完成的任何改动引起的近场辐射成果能被准确再现。最重要的是，每次实验改动时近场探针的布局和方面要坚持共同。
盯梢EMI辐射源
在这个比方中，小型微操控器的EMI扫描指示有一个超限毛病好像来自于中心频率约为144MHz的宽带信号。凭借MDO的频谱剖析仪功用，第一步是将H场探针衔接到射频输入端，用相对的近场丈量定位能量源。
如上所述，重要的一点是H场探针的方向要让环路平面与待测导体坚持共同。在PCB周围移动H场探针，你就能够定位能量源。经过挑选逐步缩小孔径的探针，你能够将查找定位在一个较小的区域内。
一旦定位到显着的能量源，如图10所示的射频起伏与时刻轨道就能显现这个规模内一切信号的完好的功率与时刻联系。运用这个轨道线能够清楚地看到显现屏中有一个大的脉冲。移动频谱时刻使其经过记载长度，很显着能够看到EMI作业（中心坐落140MHz左右的宽带信号）直接对应于这个大脉冲。为了使丈量稳定下来，翻开射频功率触发器，然后添加记载长度以判别这个射频脉冲产生的频度。为了丈量脉冲重复周期，翻开丈量符号并直接判别周期。
图10：MDO的射频起伏与时刻轨道（上图）显现在140MHz处有一个显着的脉冲。频谱图形（下图）显现了这个脉冲的频率内容。
明晰判定EMI源的下一步是运用MDO的示波器功用。坚持相同的设置，翻开示波器的模仿通道1，阅读PCB以寻觅与EMI作业一起产生的信号源。
在运用示波器探针阅读信号一段时刻后，就能够发现图11所示的信号：在这个事例中是一个电源滤波器。从显现屏上能够明晰地看到，衔接示波器通道1的信号与EMI作业直接相关。现在就能够制定EMI修正方案了，以便在展开认证测验之前处理这个问题。
图11：运用示波器模仿通道上的无源探针找出与射频相关的信号。
本文小结
不能经过EMI共同性测验或许将产品开发方案置于危险之中。但是，预先共同性测验能够协助你在抵达这个阶段之前扫除EMI问题。与高度受控的EMI测验线中的必定丈量不同，你能够运用EMI测验陈述中的信息展开相对丈量，并用它来阻隔问题源，并估量修正作用。
高效的EMI排查一般是运用近场勘探办法寻觅相对高的电磁场，判别它们的特征，然后运用混合域示波器将场活动与电路活动相关在一起来判别EMI源。本文概述的排查技能能够有用地协助你阻隔有害的能量源，以便于你在将规划提交给EMI认证之前修正这个问题。
