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电磁兼容整改分析之辐射骚扰

2010-05-27 09:11:11 栏目:通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词: 辐射骚扰整改、EMC测试、电磁兼容标准、RE测试方法、屏蔽滤波技术、EN 55022限值
内容摘要: 本文详解电子产品辐射骚扰(RE)整改技术,涵盖EN 55022标准限值、测试场地布局及7步系统整改流程。针对PCB设计定型后的EMC不合格问题,提供金属/非金属机箱屏蔽、电源线与信号线滤波等实用对策,帮助企业在不重新设计的前提下快速通过认证、降低整改成本。
AI 深度解读
辐射骚扰(Radiated Emission)是电子产品电磁兼容(EMC)认证的核心指标之一,指设备工作时以电磁波形式向空间发射的能量。随着欧盟CE、美国FCC等强制认证体系的完善,RE测试已成为信息技术产品(IT类)上市前的必经环节。本文基于摩尔实验室十余年检测经验,揭示了行业普遍困境:多数企业在设计定型后才发现RE超标,此时返工PCB将造成巨大经济损失。文章系统梳理了从30MHz到6GHz的全频段EN 55022 Class B限值要求,并独创性地提出"源头整改"与"路径抑制"双轨策略——前者针对时钟信号、开关电源等骚扰源优化电路,后者通过屏蔽机箱缝隙、加装铁氧体磁环、360度屏蔽层搭接等手段切断辐射路径。特别值得注意的是,作者强调以6dB为阈值判断整改优先级,兼顾效率与成本。这些经验对当前智能硬件、物联网设备的高频化、小型化设计具有重要参考价值,也为中小企业提供了可落地的EMC预合规方案。

    辐射骚扰(简称RE),主要是指能量以电磁波形式由源发射到空间或能量以电磁波形式在空间传播的现象。凡是电子产品都有相应的辐射骚扰要求。

    抑制辐射骚扰的最好方法还是重新对PCB的设计进行修正并重新合理设计,但在我们在实际工作中也经常发现,如用户在摩尔实验室(MORLAB)进行测试并发现辐射骚扰不合格时, 此时的产品往往已经设计定型并处于等待上市的最后阶段,重新修改PCB的设计工作,不仅会增大生产成本,而且会使得产品延误而错失商机。因此研究产品辐射骚扰的抑制在具有一定的现实意义。本文将以摩尔实验室多年的EMC经验, 以信息技术产品为例简单介绍辐射骚扰的测试方法以及如何查找失败原因和我们常用的整改对策等。

    一. RE测试场地布局如下

     二. 辐射骚扰测试限值要求

    根据不同的产品所对应的标准具体要求也会有所差别,但大体可归纳如下:

频率

QP限值 (Class B)

参考标准

30MHz – 230MHz

230MHz – 1000MHz

40dBuV/m

47dBuV/m

EN 55022

频率

QP限值 (Class B)

AV限值(Class B)

参考标准

1000MHz –3000M Hz

3000MHz –6000M Hz

70dBuV/m

74dBuV/m

50dBuV/m

54dBuV/m

EN 55022

    三. 辐射骚扰整改的一般步骤

    1. 要了解产品的工作特点,尽量多地了解当前产品辐射骚扰超标具体情况;

    2. 针对具体失败问题,了解产品电路设计原理,根据客户提供的信息判断何种类型的超标。找出骚扰源,工作所需的振荡信号;

    3. 分析电路,使用近场探头进行探查以确定骚扰源和其的的骚扰途径;

    4. 为了确保方法正确,采取必要的排查测试并做问题症结的进一步确认;

    5. 综合分析结果,找到造成骚扰的根本原因,这时就可采取措施进行整改了。根据超标的严重性一般可采用源头整改或为了方便直接从骚扰途径处下手(可以以6dB为限);

    6. 验证整改效果,效果不理想则返回继续分析查找原因更改整改方法,效果好则要求更便捷经济理想的方法;

    7. 总结经验,记录整改方法;

    四. 如何查找辐射杂散骚扰产生的原因

    一般来讲,大多数情况下都是可以通过排除法来查找辐射产生的原因(尤其是对设备不是很了解的情况)。具体分析过程如下表流程所示:

    五. 线缆及屏蔽问题整改建议

    1. 金属机箱屏蔽性能的改善:

    改善机箱的缝隙,增加接合面上的禁锢件数目及接触表面的平整度,采取永久性的接缝,用导电衬垫来改善接触表秒的接触性能;通风口应采用防尘板,或采用波导通风板,键盘等应采用隔舱;印刷板及设备内部布线等可能产生辐射骚扰的布局,应远离缝隙或功能行开孔的部位,或采取屏蔽的补救措施或重新布局。

    2. 非金属机箱改善

    对机箱进行导电性喷涂,包括结合部分的缝隙,并保证机箱有导电性的连接;对产生或可能产生辐射的部分采取局部屏蔽,并将所有进入屏蔽体的导线进行滤波或加上吸收磁环;重新考虑线路板的布局,尽可能使信号及其回线的环路为最小 。

    3. 电源线问题

    加装或更换电源线滤波器,应注意安装的位置(可装放在机箱中电源线入口端)和安装的情况,要保证滤波器外壳与机箱搭界良好、接地良好;对于高频滤波,可考虑在电源线入口的部分套装铁氧体磁环以及换成屏蔽电缆;对于采取屏蔽线缆,屏蔽层最好与机箱采用360度搭界方式。

    4. 信号线问题

    在信号线上套铁氧体磁环,或者换用屏蔽电缆,必要时再套上铁氧体磁环;对信号线进行滤波(共模滤波),必要时将连接器改用滤波阵列板或滤波连接器。

    以上我们基于普通信息技术产品(IT类)对辐射骚扰的测试要求、产生杂散的源头以及查找的对应方法做了简单的介绍。深圳摩尔实验室(MORLAB)在EMC领域有着丰富的实际测试经验,并对于辐射骚扰的整改策略有一套实际较为有效的分析问题和解决问题的办法。相信基于我们的整改经验将帮助我们的客户找到辐射骚扰失败的根本原因并帮助您的产品顺利的通过辐射骚扰的测试。

    如需更多资料,请发信到以下地址:Service@morlab.cn或致电:0755-86130318。

常见问题
Q: 辐射骚扰测试不合格时,为什么通常不建议直接修改PCB设计?
A: 因为产品此时往往已设计定型并处于上市前最后阶段,重新修改PCB会大幅增加生产成本,同时导致产品延误上市而错失商机。因此优先采用屏蔽、滤波等整改手段更具现实意义。
Q: 整改辐射骚扰问题时,如何判断应该从源头还是传播途径入手?
A: 一般可以以6dB为界限判断:超标严重时优先从源头整改,针对骚扰源如时钟电路、开关电源等进行优化;超标较轻时可直接从骚扰途径处理,如改善机箱屏蔽、加装滤波器或磁环等,操作更便捷经济。
Q: 金属机箱和非金属机箱的辐射骚扰整改重点有何不同?
A: 金属机箱重点改善缝隙屏蔽性能,如增加紧固件、使用导电衬垫、采用波导通风板等;非金属机箱则需进行导电性喷涂处理,并对辐射源采取局部屏蔽,同时确保所有进入屏蔽体的导线经过滤波或加装吸收磁环。
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