EMC測試方法介紹

EMC測試指標及測試方法介紹

Wednesday,July03,2019研發(fā)中心產品認證部2021/5/91EMC簡介

EMC（ElectromagneticCompatibility）定義：

在同一電磁環(huán)境中，設備能夠不因為其它設備的干擾影響正常工作，同時也不對其它設備產生影響工作的干擾。

EMC=EMI+EMS

電磁干擾

抗電磁干擾電磁兼容2021/5/92EMI測試指標輻射騷擾場強電源端騷擾電壓天線端騷擾電壓騷擾功率射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平輻射騷擾功率諧波電流電壓波動與閃爍2021/5/93EMS測試指標天線輸入端差模電壓抗干擾S1射頻電壓抗干擾S2a天線輸入端射頻電流抗干擾S2b輻射抗干擾S3脈沖調制波抗干擾S5靜電放電ESD電快速瞬變脈沖群EFT2021/5/94

第一部分：

電磁干擾EMIEMC測試指標及測試方法介紹2021/5/95EMI－－輻射騷擾場強1.簡要說明

測量對象主要是廣播接收機。設備的輻射過高必會污染電磁環(huán)境。

輻射騷擾場強在開闊場上或電波暗室中進行，測量距離為3m、5m或10m。(一般按3m測試，下述內容按3m測試描述)

對有同軸天線輸入的廣播接收機，通過電纜饋入有用信號，而不是采用天線輻射接收。

2021/5/96EMI－－輻射騷擾場強2.測試方法裝置：EMI測試接收機、測試天線、轉臺/天線桿定位控制器等。

對于常見的臺式設備，測量時將其置于80cm高的非金屬轉臺上，測試天線的測試基準點與被測設備的假想輻射中心（一般也是其幾何中心）的水平距離即測試距離為3m。在測試過程中，轉臺在0～360°范圍內旋轉，而測試天線在1～4m（水平極化）和2～4m（垂直極化）范圍內升降，并分別在天線水平極化和垂直極化狀態(tài)下進行，以獲得最大騷擾值。

（做FCC測試時，天線升降范圍在水平及垂直均為1～4m）2021/5/97EMI－－輻射騷擾場強3.測試方法示意圖2021/5/98EMI－－輻射騷擾場強4.指標限值2021/5/99EMI－－輻射騷擾場強5.測試曲線示例2021/5/910EMI－－輻射騷擾場強6.測試場景示例2021/5/911EMI－－電源端騷擾電壓1.簡要說明

電源端騷擾電壓，適用于標準范圍內所有可接入公用低壓電網的設備。

注入電源的騷擾電壓主要來自時基電路、視頻電路和半導體整流器等的窄帶和寬帶騷擾。分別進行準峰值和平均值測量，以分別對應檢測寬帶騷擾和窄帶騷擾。

騷擾電壓測試點：L線、N線、L線＋G、N線＋G

2021/5/9122.測試方法在屏蔽室內進行測量。對接收機采用輻射場的方式提供有用信號，對其它設備采用閉路方式提供有用信號，由信號源提供有用信號的通過屏蔽室壁上合適的波導連接器引入。被測設備置于80cm高非金屬支架上，前面板距屏蔽室壁40cm，被測設備與測量接收機和屏蔽室頂要大于80cm，天線距離屏蔽室頂和非金屬支架均大于80cm；人工電源網絡置于屏蔽室地面上并接地；被測設備電源線按盡可能短的路徑接入人工電源網絡EUT端口上，超過80cm的部分應與電源線平行往返折疊成30～40cm的一束。EMI－－電源端騷擾電壓2021/5/9133.測試方法示意圖EMI－－電源端騷擾電壓2021/5/9144.人工電源網絡原理圖EMI－－電源端騷擾電壓2021/5/915

5.指標限值EMI－－電源端騷擾電壓2021/5/916

6.測試曲線示例EMI－－電源端騷擾電壓2021/5/9177.測試場景示例EMI－－電源端騷擾電壓2021/5/918

1.簡要說明

天線端騷擾電壓，適用于可外接天線的電視機、錄像機、FM收音機、衛(wèi)星廣播接收機調諧單元、調頻汽車收音機等。對天線端騷擾電壓進行限定，主要是考慮到：

1）若廣播接收機接到公用天線系統(tǒng)，其天線端騷擾電壓可能會影響公用天線系統(tǒng)的信號質量，并影響到其他接收設備的接收效果；

2）若接收機使用獨立天線，天線端騷擾電壓也可能通過天線輻射，影響臨近廣播接收機的正常工作。測量儀器：EMI測試接收機、標準信號發(fā)生器、三端口網絡。EMI－－天線端騷擾電壓2021/5/9192.測試方法用同軸電纜和最小衰減值為6dB的阻性混合網絡將被測設備天線端、輔助信號發(fā)生器與干擾測量儀相接。調整輔助信號發(fā)生器輸出電平，對應75Ω天線阻抗的電視接收機輸入電平為70dBμV。對電視接收機，信號是由包括色同步信號的完整的視頻波形調制的圖像載波以及相對幅度和頻率正確的無調制聲音載波。調諧被測設備接收有用信號。調諧干擾測量儀到相應騷擾頻率，并調整到給出一個合適的參考指示。EMI－－天線端騷擾電壓2021/5/920

然后用標準信號發(fā)生器取代被測接收機，標準信號發(fā)生器的輸出阻抗應與連接電纜的標稱特性阻抗相同，其他測試裝置保持不變。調整信號發(fā)生器的輸出電平，使干擾測量儀獲得同一參考指示。用使干擾測量儀獲得相同的參考指示時，標準信號發(fā)生器的輸出電平作為測量結果，以dBμV表示。（測量結果中應注明被測設備的標稱天線輸入阻抗值）EMI－－天線端騷擾電壓2021/5/921

3.測試方法示意圖EMI－－天線端騷擾電壓2021/5/9224.指標限值EMI－－天線端騷擾電壓2021/5/9235.測試曲線示例EMI－－天線端騷擾電壓2021/5/9246.測試場景示例EMI－－天線端騷擾電壓2021/5/925

1.簡要說明

一般認為，聲頻功率放大器、音/視盤機、錄音機等設備，它們30MHz以上的輻射發(fā)射主要是通過與其相連的電源線和其他連接線向外輻射的。因此可以用電源線和其他連接線上的騷擾功率來定義其輻射騷擾性能?？紤]到連接線的天線輻射效應——一般在半波長處輻射最大，30MHz對應的半波長5m，所以測試前要將被測設備的電源線以及長度可選的其他連接線用同質線纜延長至5m以上，再考慮到功率吸收鉗（及起濾波作用的輔助吸收鉗）的長度大約1m，則線纜總長度延長至大約為6m。

EMI－－騷擾功率2021/5/9262.測試方法測試時，將被測設備置于0.8m高的非金屬臺子上，被測線纜在臺上平直展開，功率吸收鉗的測量端（即電流互感器一端對著被測設備，然后沿著遠離它的方向移動，最多移動至5m處。記錄測量頻率點處的最大干擾值。對每個感興趣的頻率，都必須反復這樣移動吸收鉗，以獲得測量結果。EMI－－騷擾功率2021/5/9273.測試方法示意圖EMI－－騷擾功率2021/5/9284.指標限值EMI－－騷擾功率2021/5/9295.測試曲線示例EMI－－騷擾功率2021/5/9301.簡要說明

如果設備（例如錄像機、攝像機和解碼器等）RF輸出端與電視接收機天線端連接時，應測量設備RF輸出端的有用信號和騷擾信號電平。如果RF輸出信號或其諧波電平太高，由設備組合所產生的輻射，對鄰近設備產生干擾。這個測試項目要求設備的射頻輸出電平，包括有用的主頻和邊帶以及其諧波，還有其他噪聲不能太大。當然，有用的主頻和邊帶的電平也不能太小，這是產品的通用規(guī)范和用戶要求的。EMI－－射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平2021/5/9312.測試方法用同軸電纜和匹配網絡（如需要）將被測設備的RF輸出端與干擾測量儀的輸入端相接，同軸電纜的特性阻抗應與被測設備的標稱輸出阻抗相同。被測設備應產生RF載波，其視頻調制信號為垂直彩條信號。干擾測量儀（調制在圖像載波及其諧波）或頻譜分析儀的指示值加匹配網絡插入損耗值即為RF輸出電平。EMI－－射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平2021/5/932

3.測試方法示意圖（1）EMI－－射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平2021/5/9333.測試方法示意圖（2）EMI－－射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平2021/5/9344.指標限值EMI－－射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平2021/5/9355.測試曲線示例EMI－－射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平2021/5/9366.測試場景示例EMI－－射頻輸出端有用信號和騷擾信號電平2021/5/9371.簡要說明本項目只適用于衛(wèi)星廣播接收機調諧器第一中頻單元等。測量的頻率范圍1～3GHz。測量使用替代法。測試設備：

EMI測試接收機、喇叭口天線EMI－－輻射騷擾功率2021/5/938

2.測試方法使用具有水平極化和垂直極化的天線和放置被測設備的可旋轉轉臺，采用替代法進行測量。記錄每一頻率所測的最大輻射電平作為參考指示值。然后，用一個特性與接收天線相同的發(fā)射天線（半波偶極子或喇叭天線）代替被測設備，使其中心處于原來被測設備中心所處的位置。發(fā)射天線接標準信號發(fā)生器。在每一個測量頻率，調整標準信號發(fā)生器的輸出電平，使測量儀給出參考指示值。此時，標準信號發(fā)生器的有效輸出功率加上相對半波偶極子的天線增益，作為被測設備在相應頻率的輻射功率電平。用代替的有效功率表示被測設備的輻射電平，并以dBpW表示。EMI－－輻射騷擾功率2021/5/9393.指標限值EMI－－輻射騷擾功率2021/5/940

4.測試曲線示例EMI－－輻射騷擾功率2021/5/9411.簡要說明由于半導體變流技術的發(fā)展，人們對電能的利用效率得到了大幅地提高，但大量的開關電源和晶閘管的使用也導致了諧波電流的產生。諧波電流具有十分嚴重的危害性，它一方面加重了電網中線負擔，大量非線性負載產生的諧波電流將流過中線造成中線過負荷，嚴重情況下將燒毀中線，引發(fā)火災；另一方面它又加重了電網高壓電容的負擔，電網用戶變壓器一般都接有高壓電容用以濾除電網高頻干擾，而高頻的諧波電流流過電容將使溫度上升甚至發(fā)生爆炸；另外，諧波電流還能引起電網電壓波形畸變，從而影響其他電器產品的穩(wěn)定運行。EMI－－諧波電流2021/5/942

2.測試標準正是出于保護共用電網電能質量，保障電網和用戶設備的正常進行，IEC提出了諧波電流限值標準。

GB17625.1-1998是眾多電子電器產品認證檢驗的一個重要依據標準。它等效于IEC61000-3-2:l995。該標準只對接入頻率為50Hz、相電壓為220V或230V的低壓供電系統(tǒng)且每相輸入電流不大于16A的設備提出諧波電流限值要求。

該標準是一個通用電磁兼容標準。一般地說，適合于本標準的產品類別較多，如家用電器、電動工具、電氣照明設備、信息技術設備、影音設備等等。

EMI－－諧波電流2021/5/943

3.測量設備諧波測量設備一般由兩部分組成：精密電源單元與測量儀表單元。要求電源部分能向被測設備提供良好波形的電壓源、負載能力和平坦的阻抗特性。

通常實驗室多采用以FFT為頻譜分析原理的諧波測量儀，而且通常是與電源在一起的組合式。測量儀的前級為采樣電路、模-數(shù)變化器，后級是FFT分析儀（可以利用PC機實現(xiàn)）。為了盡可能不改變電源及被測設備的電路特性的，要求整個測量設備的輸入阻抗（主要是采樣電阻）上的電壓降不超過1.5V。EMI－－諧波電流2021/5/944

4.測試方法將被測設備按用戶的操作控制或自動程序依次將每個諧波分量調整到使其在正常運行條件下發(fā)出最大的諧波分量。被測設備的電源端接于諧波測試系統(tǒng)EUT端口。測試信號：數(shù)字信號，足夠強，以便獲得無噪聲的圖像。測試結果：被測設備實測額定功率小于75W，諧波電流無適用限值。EMI－－諧波電流2021/5/9455.測試場景示意圖EMI－－諧波電流2021/5/9461.簡要說明

電壓波動與閃爍測試主要測量EUT引起的電網電壓的變化。電壓變化產生的干擾影響不僅僅取決于電壓變化的幅度，還取決于它發(fā)生的頻度。電壓變化通常用兩類指標來評價，即電壓波動與閃爍。其中電壓波動主要反映在電網上突然有較大的電壓變動，一般說來，它對閃爍測量的影響很小，但是對同一電網中其他設備特別是電子設備的影響可能是很大的。作為閃爍測量則可以精確評定連續(xù)電壓波動的影響，它可以反映對人類肉眼產生隨時間變化的光刺激引起的不穩(wěn)定視覺效果。EMI－－電壓波動與閃爍2021/5/9472.電壓波動對電壓波動的描述有3個指標：（見后圖）相對穩(wěn)態(tài)電壓變化特性dc：指至少間隔一個電壓變化的兩個相鄰穩(wěn)態(tài)電壓差值與額定電壓的百分比值，標準規(guī)定不得大于3％。相對電壓變化特性d(t)：指電壓處在至少為1s的穩(wěn)態(tài)條件下，各周期間的電壓有效值相對于電壓變化的時間函數(shù)。標準規(guī)定在超過200ms測量時間內，其相對穩(wěn)態(tài)電壓變化不得大于3％（反之，如果有相對穩(wěn)態(tài)電壓變化大于3％的情況，則持續(xù)時間必須小于200ms）。最大相對電壓變化特性dmax：指電壓變化特性的最大與最小有效值之差與額定電壓的百分比，標準規(guī)定不得大于4％。EMI－－電壓波動與閃爍2021/5/948

3.相對電壓變化特性圖EMI－－電壓波動與閃爍2021/5/949

4.閃爍閃爍分短期閃爍與長期閃爍兩種：短期閃爍Pst：是在短時間內（10min內）所評估出來的閃爍程度，用Pst=1作為閃爍刺激的閾值。Pst實際上是模擬人對50Hz電網中工作在230V交流電壓下60W的白熾燈在電壓波動情況下所產生的閃爍感受程度。長期閃爍PLt：指在較長時間內（2h內）所評估出來的閃爍程度，標準用PLt=0.65作為閃爍刺激的閾值。EMI－－電壓波動與閃爍2021/5/950EMC測試指標及測試方法介紹

第二部分：

抗電磁干擾EMS2021/5/951

抗擾度測試標準：

EN55020∶2002，于2005年12月1日開始實施。涉及范圍：激光視盤播放機(VCD、DVD機)、電視機、CD機、錄音機、組合音響等與音視頻相關的設備。德國羅德與施瓦茨公司的TS9980測試系統(tǒng)是目前世界上廣泛采用的針對CISPR20/EN55020的自動測試系統(tǒng)。EMS測試簡介2021/5/952TS9980系統(tǒng)

EMS測試簡介2021/5/9532021/5/9542021/5/955音頻抗擾度特性判據:

聲音接收機或電視接收機伴音通道的抗擾度是用騷擾信號的電平來判定的。該電平使聲音輸出產生規(guī)定的信號干擾比，規(guī)定調頻聲音接收機和調頻伴音的電視接收機的信號干擾比為40dB。

測量信號干擾比的步驟:1)給被測設備施加規(guī)定的有用信號，接收機正常接收信號，調節(jié)音量到參考輸出功率(調頻接收機喇叭端口參考輸出功率為50mW)，測量此時輸出電平,記為S；2)關閉有用信號，保持接收機的工作狀態(tài)不變，測量此時被測設備的輸出信號，記為N；3)如果得到的S/N大于或等于43dB(40dB+3dB,其中3dB為裕量)，則被測設備的音頻特性判據為43dB,如果S/N小于43dB,如25dB，則被測設備的音頻特性判據為25dB。EMS測試簡介2021/5/9561.簡要說明

S1:該項測試適用于帶有外接天線端子的聲音和電視廣播接收機產品。通過信號發(fā)生器對受試設備的外接天線端子以傳導的方式注入特定頻率點的差模干擾信號，測試受試設備天線輸入端的抗干擾能力。對于調頻收音機，該項測試分別在FM頻帶內和FM頻帶外施加差模干擾。FM頻帶內干擾為調頻干擾，測試被測設備的信號選擇性。FM頻段外干擾為調幅干擾，測試被測設備對外界各種干擾信號的抑制能力。

EMS－－天線輸入端差模電壓抗干擾S12021/5/9572.測試步驟1)按照測試布置連接好測試系統(tǒng)與被測設備；2)按照信號干擾比測試步驟測量被測設備的信號干擾比S/N；3)關閉有用信號，施加干擾信號,保持接收機的工作狀態(tài)不變,調節(jié)干擾信號的電平，使達到被測設備的音頻特性判據S/N,此時的干擾信號電平即為抗擾度電平。EMS－－天線輸入端差模電壓抗干擾S12021/5/9583.測試曲線示例（Sound）EMS－－天線輸入端差模電壓抗干擾S12021/5/9593.測試曲線示例（Picture）EMS－－天線輸入端差模電壓抗干擾S12021/5/9604.測試場景示例EMS－－天線輸入端差模電壓抗干擾S12021/5/961

1.簡要說明

S2a:該項測試主要測試受試設備的電源端、揚聲器、耳機和其它音頻輸入輸出端的抗干擾能力。通過阻容網絡注入頻率為150KHz～150MHz的連續(xù)差模干擾信號，測試受試設備音頻輸入輸出端口對射頻差模干擾電壓的抑制能力。（在電源端、各端口分別加干擾，監(jiān)控Audio、Video）

EMS－－射頻電壓抗干擾S2a2021/5/9622.射頻電壓抗擾度限值測試步驟：同S1

EMS－－射頻電壓抗干擾S2a2021/5/963

3.測試曲線示例1（Sound）EMS－－射頻電壓抗干擾S2a2021/5/9643.測試曲線示例1（Picture）EMS－－射頻電壓抗干擾S2a2021/5/9654.測試曲線示例2（Sound）EMS－－射頻電壓抗干擾S2a2021/5/9663.測試曲線示例2（Picture）EMS－－射頻電壓抗干擾S2a2021/5/9675.測試場景示例EMS－－射頻電壓抗干擾S2a2021/5/9681.簡要說明

S2b:該項測試與S1一樣也是針對受試設備的外接天線端子的抗干擾能力。與S1不同的是S2b測試是通過感性網絡對天線端屏蔽層即地線注入頻率為26MHz～30MHz的連續(xù)共模干擾信號。

(在高頻頭輸入端加干擾，監(jiān)控Audio、Video)

EMS－－天線輸入端射頻電流抗干擾S2b2021/5/9692.天線端射頻電流抗擾度限值

測試步驟：同S1

EMS－－天線輸入端射頻電流抗干擾S2b2021/5/9703.測試曲線示例（Sound）EMS－－天線輸入端射頻電流抗干擾S2b2021/5/9713.測試曲線示例（Picture）EMS－－天線輸入端射頻電流抗干擾S2b2021/5/9724.測試場景示例EMS－－天線輸入端射頻電流抗干擾S2b2021/5/973

1.簡要說明

S3:該測試項目是評價產品在輻射干擾環(huán)境中的抗干擾能力。測試原理與IEC61000-4-3相似，對于高度低于70cm的產品，測試在帶狀線裝置內進行；高度大于或等于70cm的產品，測試采用IEC61000-4-3的測試方法，限值仍采用EN55020的限值。

(在屏蔽外殼上加干擾，監(jiān)控Audio、Video)EMS－－輻射抗干擾S32021/5/9742.輻射抗擾度限值

測試步驟：同S1EMS－－輻射抗干擾S32021/5/975

EMS－－輻射抗干擾S33.測試曲線示例（Sound）2021/5/976

3.測試曲線示例（Picture）EMS－－輻射抗干擾S32021/5/9774.測試場景示例EMS－－輻射抗干擾S32021/5/9781.簡要說明

S5:該項測試評價受試設備對GSM移動電話脈沖信號的抗干擾能力。干擾信號為900MHz,3V/m的信號。

EMS－－脈沖調制波抗干擾S52021/5/9792.測試裝置EMS－－脈沖調制波抗干擾S52021/5/9803.脈沖調制波抗干擾限值

測試步驟：同S1EMS－－脈沖調制波抗干擾S52021/5/981

4.測試曲線示例（Sound）EMS－－脈沖調制波抗干擾S52021/5/9824.測試曲線示例（Picture）EMS－－脈沖調制波抗干擾S52021/5/9835.測試場景示例EMS－－脈沖調制波抗干擾S52021/5/984EN55020與一般的電磁兼容抗干擾標準不同，在這個標準中不是采用常用的四個性能判據來判定產品的抗干擾特性，而是引入信噪比作為性能判定依據。從上述測試可以看到S1,S2,S3,S5的測試都是基于信噪比的測量上。這幾項測試都是先讓受試設備在正常工作條件下獲得一個參考的信噪比，然后注入干擾信號取代有用信號并調節(jié)干擾信號的電平使達到參考的信噪比，此時的干擾信號電平即為抗擾度電平。

EMS－－S1,S2,S3,S5總結2021/5/9851.簡要說明

標準：GB/T17626.2（IEC61000-4-2）起因：靜電放電的起因有多種，但IEC61000－4－2（GB/T17626.2）主要描述在低濕度情況下，通過摩擦等因素，使人體積累了靜電。當帶有靜電的人與設備接觸時，就可能產生靜電放電。目的：試驗單個設備或系統(tǒng)的抗靜電干擾的能力模擬：（1）操作人員或物體在接觸設備時的放電。

（2）人或物體對鄰近物體的放電。后果：（1）直接通過能量交換引起半導體器件損壞

（2）放電所引起的電場與磁場變化，造成設備誤動作。

EMS－－靜電放電ESD2021/5/9862.測試方式（1）

對導電表面和耦合板進行接觸放電（±4KV）

EUT應承受至少200次的靜電放電，其中正負極性各100次，且這些放電應至少在EUT的四個試驗點上進行（每點至少50次）。其中一個試驗點應承受水平耦合板前邊緣中心至少50次間接（接觸）放電。其余三個試驗點每點應至少接受50次直接接觸放電。EMS－－靜電放電ESD2021/5/9872.測試方式（2）

對孔、縫和絕緣面進行空氣放電（±8KV）當對EUT的某些部位無法進行接觸放電試驗時，應對設備進行研究并辨別使用者容易接觸且易出現(xiàn)故障的點，例如：按鍵邊緣的縫隙，或后板各端口的縫隙。這些部位應按空氣放電方式進行試驗，上述工作應局限在使用者正常操作時會觸到的區(qū)域，對每個區(qū)域所選擇的試驗點應進行至少10次的單次空氣放電。EMS－－靜電放電ESD2021/5/988

3.測試方法