使用R&S?FPC頻譜分析儀對開關電源進行 EMI 調試

目前，研發工程師需要完成具有挑戰性的產品上市時間目標。延長產品開發時間和推遲產品發布會錯失機遇和市場份額，從而付出高昂代價。大量產品在首次進行 EMC 一致性測試時都會不合格。工程師進行調試、隔離故障和校正 EMI 問題的每一天，都是在推遲產品的上市時間。

典型微帶線上的磁場線和電場線

羅德與施瓦茨解決方案

要應對這些挑戰，可以在產品設計周期執行 EMI 測試。這可以提高產品通過 EMC 一致性測試的概率；此測試通常在產品開發末期進行。如圖所示，在產品開發末期校正 EMI 問題的成本要超過早期校正。在設計周期檢查點中整合預防措施，有助于避免出現成本高昂的項目延期問題。開關電源便是一個很好的例子。在開關電源的相關設計中，需要進行測試多方位。高功率以及快速接通和斷開電流存在巨大的 EMI 風險。

輻射發射裝置：輻射發射測試使用近場探頭進行探測。此裝置使用磁場探頭測量被測設備的 EMI 輻射。

輻射發射

所有電路都會出現輻射發射。輻射發射測試測量產品產生的無意發射的電磁場強度。

設置簡單
EMI調試只需幾個步驟：

將合適的R&S?HZ-17近場探頭連接到R&S?FPC1000或R&S?FPC1500分析儀的射頻輸入端

將探頭移至被測電路板或模塊上

R&S?ELEKTRA EMI軟件（R&S?ELEMI-E）便于記錄結果

R&S?HZ-17 包含兩個探頭。較大的環型探頭具備出色的增益，適用于概要測量。較小的探頭有一個插孔式探頭尖端， 并且也具備出色的增益，適用于低至電路板跡線的空間分辨率測量。如下圖所示，無論使用哪一個探頭，都需要考慮極化問題。場線必須垂直于探頭接收區域。

輻射發射的相應頻率范圍為 30 MHz 至 1000 MHz，以測量因不足 1 μs 的開關瞬態變化導致的高頻干擾。

根據組件選擇或先前進行的測量，設計人員已經知道被測電路板或模塊的臨界頻率。必須在 R&S?FPC 上相應地設置頻率和跨度。限值線可在顯示屏上用作合格/不合格指示，并輕松監控 EMI 設計優化后的改進情況。

實驗臺上帶有開路印刷電路板的非最終裝置會導致高頻耦合問題，如果電路板安裝在金屬外殼中且接地良好，可解決這個問題。

適用于開關電源的應對措施

如果被測設備超過發射限值，可以優化印刷電路板布局（例如縮短跡線、避免耦合），或進行主動測試（例如基于測量發射的組件選擇）。

傳導發射裝置

傳導發射

EMI 測量不僅包括輻射發射，還包括傳播至電源的傳導發射。傳導發射測量需要將射頻信號與電源分離并穩定在 50 Ω。這可以使用線路阻抗穩定網絡 (LISN)。

實驗室是一個噪雜且不斷變化的電氣環境， 因此需要借助參考接地面進行重復測量。使用屏蔽暗室有助于避免接收周圍環境中的信號。

設置簡單
羅德與施瓦茨提供簡單的傳導 EMI 測量解決方案。
將R&S?HM6050-2 LISN分別連接到以下設備

通過隔離變壓器連接到電源

被測設備

通過BNC電纜連接到R&S?FPC頻譜分析儀

通過串行/USB適配器電纜連接到運行R&S?ELEKTRA EMI軟件（R&S?ELEMI-E）的電腦以交換線路，并通過LAN連接到R&S?FPC以進行遠程控制

使用 R&S?ELEKTRA EMI 軟件設置儀器之后，可以通過簡單的“即按即用”方式根據預先配置的測量裝置使用軟件控制儀器。

在 150 kHz 至 30 MHz 頻率范圍內使用峰值檢波器和并行平均值檢波器進行概要測量，可獲得開關頻率的基波和諧波分量。

由于最初僅設置為在 LISN 的 L1 階段或 N 階段進行測量，因此需要測定其他階段的幅度是否更大。在一些情況下，必須多次重復測試序列。

適用于開關電源的應對措施
如果被測設備超過發射限值，可以優化開關電源布局（例如縮短跡線、避免耦合、優化接地連接）。也可使用鐵氧體，但這需要借助良好的印刷電路板設計。還可以提供額外屏蔽，但這通常成本較為昂貴。