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手机电量对辐射骚扰测试的影响

2015-04-03 13:10:29 栏目:通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词: 手机辐射骚扰、电磁兼容测试、CE认证整改、电池电量影响、辐射超标原因
内容摘要: 手机电池电量直接影响辐射骚扰测试结果。实验发现,当电量处于10%-85%全速充电模式时辐射骚扰水平最高,而5%低电压预充电、90%以上涓流充电及100%截止模式时辐射水平最低。这一发现为手机CE认证整改提供了新思路。
AI 深度解读
本文揭示了手机电磁兼容测试中一个常被忽视的关键因素——电池电量状态。传统整改多聚焦于机壳屏蔽、端口滤波和线缆处理,但实验数据表明,充电模式切换会显著改变辐射骚扰强度。这一现象源于锂电池充电管理的五阶段机制:低电压预充电、恒流全速充电、恒压涓流充电、脉冲充电及截止模式。其中恒流阶段功率最大,电磁辐射最强;而预充电和截止阶段功率最小,辐射水平最低。对于制造商而言,这意味着CE认证测试时应明确标注测试电量条件,避免在不同电量下重复测试导致结果波动。从行业监管角度,标准制定机构或需考虑将电量状态纳入测试规范,以提升认证结果的可比性和一致性。该发现同样适用于其他带电池的智能设备EMC测试场景。
        辐射骚扰主要是指能量以电磁波的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。辐射骚扰是电磁兼容的重要内容,也是测试最不容易通过且最难整改的项目。辐射骚扰超标的产品可能引起周围装置、设备或系统性能降低,干扰信息技术设备或其他电子产品的正常工作,并对人体造成一定危害。手机是我们平时接触最多的电子设备,其辐射骚扰已越来越引起技术工程人员和测试人员的关注。
       大多情况下,对于手机CE认证中辐射骚扰测试超标,一般会围绕机壳,端口,电路或线缆进行整改,然而辐射测试超标的因素远不止于此。下面我们通过一个实例,去了解一个我们平时在整改过程中不太会关注的因素—就是手机电池电量。
      近期我们接到一个手机做辐射骚扰摸底测试的案子,测试模式为手机连接充电器并与综合测试仪建立通信连接,测试过程中充电器上电,手机其他功能和软件处于关闭。我们分别在手机电量为10%,50%,90%,85%,5%和100%时进行辐射骚扰测试,六种情况下除手机电量不同外,其他条件保持不变,测试场景布置如下:
 
 
 
 
具体测试步骤如下:
1. 当手机电池电量为10%时,其辐射骚扰测试结果Fail,测试数据如下:
 
(Plot A:图中2,3号频点属于正常通信上下行频率,依据标准被豁免)
2. 当手机电池电量为50%时,其辐射骚扰测试结果Fail,测试数据如下:
 
(Plot B:图中6,7号频点属于正常通信上下行频率,依据标准被豁免)

3. 当手机电池电量为90%时,其辐射骚扰测试结果pass,测试数据如下:
 
(Plot C:图中6,7号频点属于正常通信上下行频率,依据标准被豁免)
4. 当手机电池电量为85%,发现其辐射骚扰测试结果Fail,测试数据如下:
 
(Plot D:图中7,8号频点属于正常通信上下行频率,依据标准被豁免)
 
5. 当我们将手机电池电量为5%(手机能正常工作的最低电量),发现其辐射骚扰测试结果pass,测试数据如下:
 
(Plot E:图中5,6号频点属于正常通信上下行频率,依据标准被豁免)
6. 当我们将手机电池电量为100%,发现其辐射骚扰测试结果pass,测试数据如下:
 
(Plot F:图中5,6号频点属于正常通信上下行频率,依据标准被豁免)
 
        由上述六组数据,不难看出手机电量不同,其辐射骚扰测试结果也不同。归纳起来,当手机趋近或处于饱和电压或亏电状态时,其辐射骚扰水平越低;饱和电压或亏电状态其辐射骚扰水平最低。这是什么原因呢?
        原来一般手机充电有以下几个过程:
过程一  低电压预充电模式――针对电池电压过低的一种激活式充电; 
过程二  全速充电模式――或称恒流充电模式,对电压正常的电池以设计所允许的最大充电电持续充电; 
过程三  涓流充电模式――或称恒压充电模式,当电池电压达到或接近饱和电压(一般为4.20V时,控制充电电压保持恒定,逐渐减小充电电流; 
过程四  脉冲充电模式――也是一种恒压控制充电模式,在恒流充电模式后就会进入这种脉冲的恒压控制充电模式; 
过程五  充电截止模式。 
        当手机电池电量为5%以下时,手机处于低电压预充电模式,这种激活式充电的电流相对较小,在充电电压不变的情况下,功率较小,因而产生的辐射骚扰水平较低;当手机电池电量为10%—85%时,手机处于全速充电模式,充电电流达到最大,在充电电压不变的情况下,功率最大,因而产生的辐射骚扰水平最高;当手机电池电量为90%以上时,手机处于涓流充电模式,这时电池电压趋于饱和电压,充电电流逐渐减小,在充电电压不变的情况下,功率减小,因而产生的辐射骚扰水平减小;当手机电池电量为100%时,手机处于充电截止模式,充电电流最小,在充电电压不变的情况下,功率最小,因而产生的辐射骚扰水平也最低。
 
常见问题
Q: 为什么手机在不同电量下辐射骚扰测试结果会不同?
A: 手机充电过程分为五个阶段:低电压预充电、全速充电(恒流)、涓流充电(恒压)、脉冲充电和充电截止。在10%-85%的全速充电阶段,充电电流最大、功率最高,因此辐射骚扰水平最高;而在5%预充电、90%以上涓流充电及100%截止阶段,电流较小或趋于零,辐射水平随之降低。
Q: 手机CE认证辐射骚扰测试时应该如何选择电量条件?
A: 建议在申请CE认证时明确标注测试时的电量状态,优先选择辐射水平较低的电量点(如5%预充电、90%以上涓流充电或100%满电)进行测试,以提高通过率。同时应避免在10%-85%的全速充电区间进行辐射骚扰测试,因该阶段电磁辐射最强,容易导致超标。
Q: 除了电量因素,手机辐射骚扰超标还有哪些常见整改方向?
A: 传统整改主要围绕三个方面:一是优化机壳屏蔽设计,减少缝隙和孔洞泄漏;二是在端口增加滤波电路或屏蔽措施;三是合理布局内部电路并优化线缆走向,避免形成有效天线。此外,PCB层叠设计、接地处理以及关键元器件选型也会影响辐射骚扰水平。
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