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TEM小室用于EMI輻射干擾測試
更新時(shí)間:2021-08-18   點(diǎn)擊次數(shù):2702次

1.   介紹

      有位客戶要求我們解決超聲波停車?yán)走_(dá)設(shè)備的輻射干擾問題。該設(shè)備在530 kHz -2 MHz頻率范圍內(nèi)未通過CISPR 25 4類窄帶輻射噪聲測試。 該設(shè)備由一個(gè)帶蜂鳴器的控制器和兩個(gè)雷達(dá)模塊組成。 接線包括控制器的電源電纜和控制器與兩個(gè)雷達(dá)模塊之間的通信/電源電纜。

測得的傳導(dǎo)發(fā)射頻譜在530 kHz至約1.1 MHz的范圍內(nèi)超過了CISPR 25 4類的限制。 此外,客戶提供了信息,即在模塊電纜斷開的情況下測試也失敗了。


方法

觀察頻譜可得出第一個(gè)線索。 給定設(shè)備發(fā)射超出限制的低頻范圍,頻率點(diǎn)指向相對低頻的數(shù)字信號。 相對較寬的噪聲,不存在不連續(xù)的頻譜線表明來自微控制器本身或控制器與雷達(dá)模塊之間的串行接口的發(fā)射。

正如客戶所提到的,該設(shè)備在斷開與模塊的電纜連接的情況下也發(fā)生了故障,最初的懷疑來自于微控制器

 

3.   測試設(shè)置和測量

EMC近場探頭和TEM單元與頻譜分析儀結(jié)合使用,是識別輻射問題來源的基本工具。

由于HE場探頭在kHz范圍內(nèi)的靈敏度不是很高,因此使用Tekbox TBTC3 TEM單元立即進(jìn)行測試。 涉及的頻譜分析儀是Siglent SSA3021X。

就低成本頻譜分析儀的本底而言,測量CISPR25 4級或5級輻射或傳導(dǎo)噪聲的挑戰(zhàn)是標(biāo)準(zhǔn)的相對較低限制。

對于開放式TEM單元,附近開關(guān)電源和AM廣播信號的環(huán)境噪聲可能會阻礙kHz和低MHz范圍內(nèi)低電平的測量。

打開頻譜分析儀并進(jìn)行以下設(shè)置:

跨度530 kHz 2 MHz; 帶寬9 kHz; 衰減器0 dB; 前置放大器打開; 平均電壓、正峰值檢測器顯示

3.png


使用此設(shè)置顯示的本底噪聲約為-20dBµV,這對于此類頻譜分析儀而言令人印象深刻。 但是,需要考慮的是,感興趣的頻率范圍充滿了可能被拾取的AM廣播信號。

盡管存在AM廣播信號中的一些峰值,但在測得的頻譜中可見的“峰值"與屏蔽暗室內(nèi)的測量圖很好地相關(guān)。 與在屏蔽暗室中測得的幅度相比,在TEM單元中測得的幅度大約低20 dBµV。

4.png

 

接下來,電纜被拆除,因?yàn)楦鶕?jù)客戶的說法,電纜拆除也失敗了。為簡單起見,電纜保持物理連接,但相對于TEM單元隔片移動(dòng)到一側(cè)。

出人意料的是,移動(dòng)電纜可大大降低DUT的輻射干擾:

“移走"電纜可以降低大約11 dBµV的幅度的輻射噪聲。 經(jīng)與客戶核實(shí),實(shí)際上并沒有拔掉電纜,而是斷開了兩個(gè)雷達(dá)傳感器的連接。 這也解釋了為什么頻譜“ hills"的相對幅度與TEM單元測量相比有所不同。 電纜直接在微波暗室中設(shè)置,而在TEM單元中則是盤繞的。

 

3.   結(jié)論

拔下電纜可大大降低DUT的輻射噪聲。盡管客戶卸下了雷達(dá)模塊,但他仍未通過測試。實(shí)際上,即使沒有模塊,控制器也將持續(xù)嘗試通過串行電纜進(jìn)行通信,而不會發(fā)生超時(shí)。因此,很可能是控制器和雷達(dá)模塊之間的串行通信接口是罪魁禍?zhǔn)?。為了解決該問題,有必要對接口進(jìn)行一些過濾。

由于鐵氧體在低頻下不是很有效,因此決定增加與電纜串聯(lián)的電阻器。這似乎是一種特別實(shí)用的方法,因?yàn)?span>PCB上已經(jīng)組裝了0歐姆串聯(lián)電阻。用1K代替0 Ohm串聯(lián)電阻可將輻射噪聲電平降低約12 dBµV。但是,事實(shí)證明,串行接口在電源電壓范圍內(nèi)不再可靠地工作。最后,還需要在晶體管化的串行接口電路中調(diào)整一些其他電阻,以解決輻射問題并將串行接口的性能保持在規(guī)格范圍內(nèi)。經(jīng)過一些修改和測量,結(jié)果如下所示:

3.   分析

Siglent頻譜分析儀SSA 3021XTekbox TEM單元組成的裝置已成功用于測量和減少輻射發(fā)射問題。輻射信號的頻譜相對較寬,沒有尖銳的峰值。盡管幅度很低,并且廣播電臺的環(huán)境頻譜范圍很廣,但設(shè)置仍能很好地進(jìn)行。

TEM單元內(nèi)部DUT的放置可提供非常可重復(fù)的結(jié)果,而無需在每次修改后準(zhǔn)確地重新放置DUT。 EMC探針是精確定位/識別PCB上放射源的理想之選,而TEM單元的優(yōu)勢在于,它能夠準(zhǔn)確地測量修改后的輻射信號幅度的改善,以達(dá)到法規(guī)要求。測量由幾個(gè)單獨(dú)的設(shè)備和互連電纜組成的產(chǎn)品的*排放也是非常實(shí)用的。

測試測量只需要很小的空間。為了找到一個(gè)既滿足EMC又滿足功能要求的理想解決方案,改進(jìn)停車?yán)走_(dá)需要進(jìn)行多次迭代。如果在每次迭代之后都必須在微波暗室中進(jìn)行重新測量,則成本很可能已經(jīng)超過了購買頻譜分析儀和TEM單元的成本。

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