如何计算EMI辐射信号的强度

发表于 2019-08-29 15:20:08 收藏 已收藏
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如何计算EMI辐射信号的强度

发表于 2019-08-29 15:20:08
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需要距离辐射源多远才能使辐射信号不干扰系统呢?要想知道这个问题的答案,需要思考下面两个问题:1)辐射源的辐射能量大小;2)系统的EMI保护电路性能如何。本文中,我们将首先讨论第一个问题。

呈辐射状的电磁干扰(EMI)信号会从辐射源传播至某个接收单元。根本而言,这些信号的功率或者电压强度在“触及”敏感的电路时,取决于发送器的功率/天线增益以及辐射源和接收器之间的距离(请参见图1)。

如何计算EMI辐射信号的强度

图1 辐射源和接收器之间的EMI电场和功率密度关系

在进行EMI 评估时,可能会利用电场强度或者辐射功率密度参数。电场强度量化了辐射源干扰电压的大小。这种窄带或者宽带EMI 信号测量单位为伏每米(V/m)。您可以根据喜好,对这种电场强度单位进行修改,将它们转换成dBμV/m,其中dBμV = 20 log (V) + 120μV。

窄带EMI 信号一般为重复信号或者脉冲序列。利用图1 所示简单公式,可以在距离EMI 辐射源的某个地方,迅速计算出辐射电压的极端估计情况Er。宽带EMI 信号一般为单个脉冲,例如:闪电、一次ESD 事件或者火花隙。这些脉冲类型事件都包含多个频率。宽带信号难以测量,因为它们不重复且速度快。

辐射功率密度单位也可用于描述窄带事件。EMI 窄带的测量单位(辐射功率密度)可以为瓦特每平方米,即W/m2。通信工程师使用功率密度表示EMI 信号,用于解决其窄带EMI 问题。可以将辐射功率密度单位转换成dBm/m2,其中dBm (dB milliwatts) = 10 log (W)。

在实验室中,可以在时域和频域中对EMI信号进行预分析。使用一台示波器对信号进行时域观察,然后再使用一台频谱分析仪对信号进行频域评估。但是,通过联邦通信委员会(FCC) 和欧洲国际特别委员会(CISPR) 无线电干扰认证的一些公司,必须在产品上市以前就进行所有辐射EMI 测量。这种要求可以确保测试结果完全符合FCC 和/或CISPR 规定。测试方法包括使用环境测试,并使用经过校准的EMI 测试设备和天线。FCC 和CISPR 要求设备发射的辐射信号必须在规定值以下。FCC 和CISPR 相关文件包括EN 55011、EN 55013、EN 55014、EN 55015、EN 55022和EN 50081-1.2(通用辐射标准)。

如何计算EMI辐射信号的强度

图2 FCC 和CISPR 辐射限制—30MHz到1GHz,测量距离10m

图2 中,A 类限制针对商业、工业或者企业环境下使用的电子设备。B 类限制针对家用电子设备。A 类限制也可能适用于家用电子设备。B 类限制更加严格,因为这类设备可能会靠近TV和无线电接收设备放置。

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