EMI测试整改和方法总结范文1

EMI测试整改和方法总结范文1
实例水平与垂直读值的差异
EMI辐射测试整改和方法总结一.文章写得不错，值得推荐，这本书《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》（第2版）也不错可以看看，呵呵关于电磁干扰的对策，许多刚接触的工程师往往面临一个问题，虽然看了不少对策的书籍，但是却不知要用书中的那些方法来解决产品的EMI问题这是一个很实际的问题，看别人修改似乎没什么困难，对策加了噪声便能适当的降低，而自己修改时下了一大堆对策，找了一大堆的问题点，却总不能有效地降低噪声。

事实上，这往往也是EMI修改最耗时间的地方，笔者把一些基本的判断方法做详细的介绍，以提供刚入门或正面临EMI困扰问题的读者参考，整理了一些原则与判断技巧，希望能够对读者有帮助。

二.水平、垂直判断技巧EMI的测试接收天线分为水平与垂直二个极化，亦即要分别测试记录此二个天线方向的最大读值，噪声必须要在天线为水平及垂直测量时皆能符合规格，测量天线要测量量水平及垂直二个方向，除了要记录到噪声最大时的读值外，也能显示出噪声的特性，由这个特性的显示，我们可初步判断造成EMI问题的重点，对于细部的诊断是很有帮助的，通常这个方法是很容易为修改对策人员所忽略。

在本期的分析中，笔者要介绍几种EMI的判图技巧，也就是如何从静态的频谱分析仪所得到的噪声频谱图做初步的分析，另外也会介绍一般对策修改人员最常用的一些动态分析技巧。

许多工程师常常花了许多时间与精神，却感觉无法掌握到重点，可能就是缺乏基本分析的技巧，在噪声的判断上有一些混淆，如果能够掌握一
些分析方法，可以节省不少对策的时间。

这里所提的一些方法，一直被不
少资深的EMI工程师视为秘诀，因为其中往往是累积了多年的心得与经验
才体悟出来的方法，而这些方法通常都是非常有效的。

射天线接收天线
1.这是Modem&Telephone的产品，读者可以很明显地看出来，天线水
平时的噪声和垂直时的噪声有很大的差异，那么这其中代表了什么意义呢？分析讨论要清楚的认识这个问题，首先必须要了解天线的基本理论，我们
先假设发射与接收天线皆为偶极天线。

上图为当发射天线与接收天线同方向时，由于所产生的电磁波极化相同，故此时接收天线可得到最大的共振接收强度说明：
发射天线接收天线
当发射天线与接收天线不同方向时，则由于发射天线的电磁波为水平
极化，而接收天线的电磁波为垂直极化，故在共振接收的强度上最小。

以这个观点来看问题有时往往很快能找到问题的重点，尤其是一些比
较复杂的产品其内部及外部皆有许多导线、连接线的产品，如果能先以水平、垂直的读值做初步的分析，则比较不容易误判造成噪声的机制。

实例二水平与垂直读值的差异
差异:1.图3是接收天线为水平极化方向2.图4是接收天线为垂直极
化方向说明：
1.此为CCD勺产品，这两张图不同于实例四是垂直噪声的读值明显比
水平噪声高。

分析讨论关于水平与垂直噪声的判断，笔者在此再做更详细的说明，
水平噪声较高，一般必须注意在待测桌上水平部份较长的线以及产品内部
水平部份的线，而垂直噪声如果是比水平噪声高，那么就必须考虑在垂直
方向的线，是否造成辐射的问题，而通常最容易被忽略的就是AC电源线，因为AC电源线一般皆沿桌面下垂，所以当AC电源线被耦合到噪声，则会
使得天线在垂直方向噪声增大，但是因为AC电源线无法拔掉来判断噪声
是否存在，所以不容易很快判断。

在此介绍二种方法以供读者使用，对于低频的噪声（小于200MHz）
可以用数个Core夹上，看噪声是否降低，如果噪声降低则表示噪声
是由电源线所辐射出来，对于高频的噪声（大于200MHz）则可将电源线
位置改变或左右摇动，看噪声是否有变大或变小，如果噪声会随线的位置
而改变，那么便表示噪声是由电源线所辐射出来。

另外由于产品所造成的噪声频率点往往不只一点，而各点可能由不同
的辐射机制所造成，所以可以针对单一点的噪声将频谱分析仪的频宽展开，然后天线转成水平及垂直来比较，这个方法看似简单，但对于比较复杂的
系统与产品，其内部及外部连接了许多排线，通常可以有效地锁定问题的
范围。

笔者亦曾经处理过一件拖延甚久的案子，由于其在OPENSITE测试时，垂直读值明显高过水平读值10dB以上，且当人一靠近机器噪声亦明显降低，针对这两个现象来思考，结果发现有一短的垂直电缆线连接上下机体
造成，当问题找到确定后，再做适当的对策将是非常有效。

也许读者会问，水平和垂直噪声的读值一样高则如何来判断，若碰到
这种情形，通常表示噪声源非常强，故内部的各种导线很容易受到耦合，
例如使用某些噪声较强的IC或CPU，这时因为噪声能量较大，往往要从
电路板内部与组件的Lay-out、Placement及Ground来下手，当然对策方
法不止一种，诊断的方法也不只一种，可以用其它方法再仔细的分析问题。

为使读者能够由实例中了解，笔者亦选取下列数例以帮助读者更了解及运用。

电源线的判断图(a)图（
图（a）为DektopPC的噪声辐射结果，而图（b）则为在ACPower电
源线加上数个Core电源线的判断图（d）
图（c）为DektopPC在300-500MHZ的噪声辐射结果，而图（d）则为
改变ACPower电源线的形状，结果噪声有明显的差异单点噪声的判断图⑹
图（f）3
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图（SI(PL.MOOGtn
图（e）为将频谱分析仪的Span降低，单独看172MHz的噪声，此时
天线为水平的方向，而图⑴则为同一角度，将天线转成垂直来看，比较二
者的差异便可以知道主要为水平线辐射所造。

实例三最大角度的判断
差异：
1.图5是待测物正面对向接收天线
2.图6是待测物侧面对向接收天线图5图6
说明：
1.这两张图是待测物面对接收天线不同的角度，由于角度的不同，很
明显地噪声的强度也有很大的差别。

分析讨论比较上两图，由于待测物面对天线的位置不同，则噪声强度
明显的不同，这也说明了噪声源是在产品的某一部份，亦即靠近天线最大
时的位置部份必须仔细分析诊断。

这个判断方法也是如前一样，可能会遇到不管桌子是转在那一个角度，噪声强度皆是一样高，如果碰到这种产品，一般而言是较难处理的，因为
待测物的每一个方向噪声皆一样强，表示此噪声源已将机器内的每一部份
皆感染，处理这一类机器的EMI问题，通常要花一些时间，有时则要使用
金属弹片、铜箔或喷导电漆来抑制噪声。

最大角度的判断
图（g）
图（h）
图（g）为将PC待测物转到最大角度，而图（h）则为用手按前面喷
导电漆的塑料壳，结果噪声明显降低，故表示要加强导电漆与金属铁壳的
密合导通效果。

最大角度的判断
实例四共模与异模的判断
差异：
1.图7是含有共模和异模噪声的CC产品
2.图8是待测物电源关闭后的背景噪声。

说明：
1.这两张图是比较共模和异模的判断分析讨论图7是一般测试时最常见到的噪声频谱图形，在此我们做一详细的分析。

首先看整个频带的基线(Baeline)，其特性为一宽带的噪声，比较图8为机器关机时频谱分析仪的图形，愈高频基线愈高是因加了
STAHT3Q.DKttW300.0某0图8
为使读者能更清楚认识与运用这个观念，笔者再以下例详细说明
实例五共模的分析图9
差异：
1.图9是一次侧接地和二次侧的地连接在一起。

2.图10是将一次侧接地和二次侧的地分开。

说明：
1.此为切换式电源供应器的产品，这两张图是说明不同接地方式所造成的影响。

实例六异模的分析
差异：
图11NK1if凤霸STARTK.OSTOP3004毗图12
1.这两张图是说明因为外接线所造成异模辐射的效应。

分析讨论关于共模和异模的分析，在实际的产品噪声辐射中，往往是相互混合的，有时无法单纯的将其分成共模和异模，这点在对策考虑时也必须做多方的判断，以噪声能量的观点来看，当噪声能量大多分布在Ground上，则此时在频谱仪上则会看到Broadband的噪声明显升高，若噪声能量大多分布在Trace上，则此时在频谱仪上会看到Differentialmode的Narrowband噪声会增加。

但是在实际电路板上，噪声的能量是同时会分布在Ground和Trace 上，所以当Ground的面积加大（RG减小）
或Ground的噪声减小（IN减小）
对于这个观念必须能够清楚地了解与认识，这一点在电路板的Layout与对策上是非常重要的，也就是对噪声的防制要能够有整体的认识，而非单独针对几个组件下对策。

事实上，从许多的例子可以看到，只是单纯在Crytral上加一些电阻、电容和电感（Bead），通常无法有效地去抑制噪声噪声，下面这个例子即是实际在Terminal产品上针对Ocillator对策的电路图
上述的范例在早期一直被一些对策人员视为秘籍，许多初学者看到后总觉得如GroundV
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获至宝，像上例为了抑制噪声，共使用了三个电容、四个电感和一个电阻，工程可谓浩大，但是否表示就可以有效抑制噪声的辐射，答案是否定的。

这也是许多R&D工程师刚开始遇到EMI困扰时，总是信心满满认为只要在适当的地方加上滤波对策即可，结果花了许多时间却一直不能放弃噪声而感到困扰与挫折。

这是因为没有对噪声的特性先做一评估，又缺少EMI整体对策的观念，所以有时低频噪声抑制下来，结果高频却又无法符合，或者120MHz噪声减低，但160MHz噪声却又升高，如此反反复覆是非常耗时的。

实例七谐波的分析
差异：
1.图13是使用28MH的CC产品，经过除频后为
2.图14是使用14MH 的无线麦克风的产品说明：
1.这两张图是介绍谐波分析的技巧，计算一支支等距噪声的频率差分析讨论计算每一支等距噪声差为14MHz，此表示出有一个14MHz的Clock 信号所造成，或者是经过除频后有14MHz的信号产生。

由于在电路板上往往会使用数个不同频率的Crytal，以致有时无法判断是那一个Crytal所造成，利用这个方法有时可以很快的确定是那一个Crytal造成，然后再做对策，如此可省除逐一拆除Crytal判断，或者在电路板上逐一割线判断的麻烦。

六.噪声点展开的判断技巧
图1314MHz
差异：
1.图15是TVGam由30-300MHZ勺噪声辐射。

2.图16是将其中较高的噪声展开
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WK5ZNTER201.340557HHzSPANa.000kHz图16
说明：
1.这两张图是介绍噪声展开分析的技巧。

分析讨论由于造成辐射噪声的成因很多，而产品也可能有多种功能组件会引起噪声干扰，通常频谱分析仪设定由30MHz测到300MHz，如此可以很快看出有那些噪声无法符合，但是因为频宽设定太大，故噪声几乎都是一支一支的状态显现，如果我们将频谱的Span减小，此时便可发现展开后的波形是不一样的。

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图（l）
图（k）为Clock的信号，而图（I）则为Video的信号噪声展开之分析图（CENltn33E戟H>
图（m）
图（n）
图（m）为马达控制的信号，而图（n）则为ClockGenerator的信号上述所介绍的分析技巧主要为静态的分析，也就是可以先将各种噪声的特性与状况画出来，然后做一个初步的研究分析，这个方法所得到的结论是偏向猜测性与预测性的，有时可能如所分析的结果然而有时则可能和所分析的看法相距甚远。

笔者要再次强调EMI的对策是有系统、有方法的，有些步骤看似多余的，但是如此做可以避免事后的许多误判而钻入牛角尖，切忌直接判断问题就蒙着头一直加对策，这样往往会多花许多时间与金钱。

在此笔者为加强读者的印象，将重点整理如下1.水平、垂直判断技巧---T确认产品内外的水平或垂直部
份辐射
2.最大角度判断技巧----确认产品那部份辐射最强
3.共模与异模的判断技巧---—确认产品噪声辐射主要是接地或在线造成
4•谐波的判断技巧---—确认产品内主要辐射的kClock源
实际，告诉我们做EM要有目的性，不要盲目的去加磁环，力卩丫电容，加屏蔽，要先确定被干扰点或面，也或者输入输出在进行整改！。