辐射发射(RE)测试结果的影响因素分析
人们希望辐射测量结果是准确的,就象物体无论放在哪个天平上称其重量都是相同的。但实际上同一台机器在不同的认证机构实验室测量结果可能存在较大差异,A实验室测量通过的机器在B实验室测试可能超标,相信很多工程师都遇到类似事件,因此就产生了某个实验室测试结果较松与较严的说法。
【备注说明】:严格说辐射发射测试不存在精确性,无法保证实验室间测试结果完全相同。
在实验室资格认证体系(CNAS)对电波暗室的要求是符合对应的标准要求即可,即不强制实验室之间测试结果完全相同;综合各个实验室之间测量结果差异,各个产品制造商明确提出测试余量的要求。
0.1、测量结果的可重复性与有效性
辐射发射测试的基本要求是在一个能确保有效的、可重复测试结果环境下测量。所谓有效性是指测得的噪声频点是从待测物体上辐射出来的,而不是环境所产生的。如果待测物关机后,噪声频点依然存在,那说明噪声频点可能来自实验室测试设备、环境噪声等;如果待测物关机后噪声消失,开机后噪声随之出现,则说明噪声是从待测物出来的。
所谓重复性是同样的待测物在同个实验室中测试,在不同的时间段测量的结果应该是相同的,可重复性与多个因素相关:
测试使用的仪器设备与线材。
待测物的摆放方式。
待测物的工作状态。
测试时使用的辅助测试软件。
待测物摆放是一个很容易被工程师忽略的重要因素,因此经常看到工程师对测试结果苦恼不已,认为是场地问题造成的。待测物的内部或者外部基本都存在连接线材,线材可能是激励天线将噪声耦合发射,待测物线缆的摆放方式不一致,这些天线的性能也将产生变化,因此测量结果存在较大差异。
0.2、被测物(EUT)工作状态对测试结果的影响
辐射发射测试结果跟待测物的工作状态紧密相关,不同产品状态各异。测试机构人员对产品的工作模式、工作状态也不熟悉,可能不同的机构测试的状态不同。被测物工作的状态主要有如下影响:
开关电源类产品,工作在轻载与重载,不同负载情况下的开关频率,控制方
式则不同,可能引起噪声干扰的巨大变化。
开关电源类产品,输入电压不同情况下开关工作频率,控制方式不同,可能
引起噪声干扰的巨大变化。
显示类产品,输入信号模式不同,测试画面不同可能引起噪声干扰的变化。
集成电机模块、继电器模块产品,尤其是电机产品在不同的转速,可能引起
噪声干扰的明显变化。
0.3、天线极化方向的影响
我们进行辐射测量时,经常发现天线水平方向与垂直方向测量结果存在很大差异,要解释这个差异需要从天线的极化原理说明。所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。
偶极天线水平摆放称为水平极化,垂直摆放称为垂直极化,45度摆放称为交叉极化。我们假设发射天线及接收天线都是偶极天线,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方向相同,故此时接收天线可得到最大的共振接收强度。
实际测试当中,首先要找出测试效果最差的方向,然后初步判断待测物内部或外部是否有跟接收天线方向相同的走线或线缆,然后再逐步排除可疑点
现实当中还存在一种情况,那就是水平和垂直方向噪声的读点值一样高。这种情形通常表示干扰源非常强,故内部的各种导线很容易受到耦合,这时往往要从器件的Layout、器件布局、滤波设计、接地设计方面进行处理,这极有可能会导致改板。
0.4、线缆长度的影响
波长是指波在一个振动周期内传播的距离。也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动相位相差2π的点之间距离,在相同的介质,频率越高波长越短。理论与实践证明:低频段辐射噪声频点,往往与外部连接线缆的长度呈现强相关,即与发射频点的波长相关。