現(xiàn)代電子產(chǎn)品的發(fā)展越來越快,，產(chǎn)品所面對的使用環(huán)境也越來越復(fù)雜,，當(dāng)前各汽車廠家都在圍繞電子化,、自動化,、智能化發(fā)展等，電子控制系統(tǒng)在汽車上有越來越多的使用,，汽車系統(tǒng)內(nèi)電子產(chǎn)品的電磁兼容問題越來越凸顯其重要性,，為了規(guī)范電子產(chǎn)品的電磁兼容性，大部分的國家都制定了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),特別是軍-用產(chǎn)品尤其嚴(yán)格,。電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是使產(chǎn)品在實(shí)際電磁環(huán)境中能夠正常工作的基本要求,。所以為了滿足各種電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求，在產(chǎn)品研發(fā)的過程中,，就必須在每一個環(huán)節(jié)都要做好電磁控制和檢測,，那么頻譜分析儀就成為了實(shí)驗(yàn)室中常用的一種設(shè)備。汽車安全是當(dāng)今社會所面臨的關(guān)鍵問題之一,。

    接下來，本文就以一款產(chǎn)品中出現(xiàn)的問題,，通過頻譜分析儀測試之后查找到問題的根源,，并在去EMC認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室做認(rèn)證之前解決問題，使產(chǎn)品能順利通過認(rèn)證,。

1. 故障描述

該系統(tǒng)為汽車通信端產(chǎn)品,，要求通過GJB151A地面設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)要求。產(chǎn)品在EMC實(shí)驗(yàn)室測試時,，CE102,、CS101、CS114,、RS103均順利通過試驗(yàn),，但RE102測試結(jié)果如圖1所示：

圖1  30MHz～200MHz原始輻射發(fā)射

    從圖1可以看出，輻射發(fā)射只能滿足固定產(chǎn)品要求,，不能滿足地面電磁輻射要求,，其中在50MHz-120MHz之間，輻射發(fā)射大超標(biāo)20dB,，需要進(jìn)行EMC整改,。

2. 原因分析

   查看產(chǎn)品，整個系統(tǒng)為金屬屏蔽機(jī)箱,，另系統(tǒng)有1根屏蔽航插電源線,，通常情況下，金屬機(jī)箱和屏蔽線纜都有很好的屏蔽效能,，如果設(shè)計(jì)得當(dāng),，都能順利通過RE102輻射發(fā)射試驗(yàn)，因此,，懷疑金屬機(jī)箱和屏蔽線纜存在電磁泄露導(dǎo)致測試失敗,。

    所以利用實(shí)驗(yàn)室的頻譜儀診斷系統(tǒng)并查找輻射源,，測試系統(tǒng)示意圖如圖2所示：

圖2  電磁干擾診斷系統(tǒng)示意圖

    整個系統(tǒng)測試包含有屏蔽機(jī)箱和線纜系成如下：

   （1）是德(安捷倫)科技頻譜分析儀型號：MXA N9020A ；帶寬范圍 20Hz～13.6GHz,；

圖3 頻譜分析儀

   （2）Langer放大器：放大電磁干擾信號,；

   （3）Langer近場磁場探頭：測量接受電磁干擾信號，探頭類型較多,，如下圖4所示,，一般在選擇探頭時根據(jù)測量的要求進(jìn)行選擇，需要在大范圍內(nèi)尋找時,使用較大的環(huán)形探頭或者是比較大的扁型的探頭,；需要精準(zhǔn)測量時,，選擇針式的探頭,這種探頭可以對每一個器件或者引腳進(jìn)行測量。

圖4 測試探頭

    將頻譜分析儀頻段設(shè)置為10MHz-1000MHz,，使用近場探頭分別測試機(jī)箱的縫隙,、通風(fēng)口、屏蔽線纜連接器及線纜,，發(fā)現(xiàn)30MHz-200MHz均有很大的電磁干擾,，如下圖5所示，因此可以判定電磁干擾超標(biāo)與機(jī)箱及線纜都有關(guān),。

圖5 較高的輻射

    拆解機(jī)箱,，如圖6所示意，發(fā)現(xiàn)本機(jī)箱為扳金件,，機(jī)箱各個縫隙處無任何屏蔽處理措施,，且機(jī)箱接縫處有漆，導(dǎo)致機(jī)箱縫隙導(dǎo)電不連續(xù),，屏蔽效能下降,，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。

   查看電源線屏蔽層的端接,，發(fā)現(xiàn)屏蔽層是通過一根細(xì)導(dǎo)線與金屬連接器的外殼連接,，即豬尾巴，如圖7所示：

      圖6 非屏蔽機(jī)箱圖

圖7 豬尾巴屏蔽電纜

     屏蔽電纜減小電纜輻射的原因主要有兩個：一是屏蔽層可以屏蔽電纜中差模信號回路的差模輻射,；另一個是屏蔽層可以為共模電流提供一個返回路徑,，從而減小了共模電流的回路面積，從這個意義上說,，返回路徑的阻抗越小越好,，這樣可以將大部分共模電流旁路回共模噪聲源，具體原理如圖8所示：

圖8  屏蔽電纜降低輻射干擾原理

    共模電流返回路徑的阻抗由屏蔽層自身阻抗和屏蔽層與金屬機(jī)箱之間的搭接阻抗兩部分組成,?！柏i尾巴”的端接方式相當(dāng)于在屏蔽層上串聯(lián)了一個數(shù)十nH的電感，其一會增大屏蔽層共模電流返回路徑的阻抗,，導(dǎo)致部分共模電流從大地返回,，增大了共模電流的環(huán)路面積,；其二共模電流會在屏蔽層產(chǎn)生共模電壓，該電壓會在屏蔽層與大地形成的環(huán)路（分布電容或地線形成）中產(chǎn)生新的共模電流,，導(dǎo)致更大的共模輻射,，具體原理如圖9所示：

圖9 “豬尾巴”端接方式電磁干擾原理

3. 改進(jìn)措施

   考慮到本機(jī)箱屏蔽設(shè)計(jì)非常之差，且電磁干擾超標(biāo)幅度較大,，如果在原有機(jī)箱改動,，既達(dá)不到屏蔽效能的要求也不利于產(chǎn)品量產(chǎn)，因此,，重新設(shè)計(jì)屏蔽機(jī)箱,，除了保證機(jī)箱縫隙良好搭接之外，對通風(fēng)口也增加了通風(fēng)波導(dǎo),，設(shè)計(jì)的屏蔽機(jī)箱如圖10所示,。

    對于屏蔽線纜，要滿足屏蔽要求,，需要將線纜屏蔽層360度端接,，以形成良好的導(dǎo)電搭接，在航空插頭的夾扣處,，去除線纜絕緣套，露出屏蔽層,，然后直接將屏蔽層用連接器末端的夾子卡住,，將螺絲擰緊固定，形成360度端接,，如圖11所示,。

圖10 重新設(shè)計(jì)的屏蔽機(jī)箱

  圖11  互連電纜屏蔽層端接

    經(jīng)過以上整改，重新利用頻譜分析儀和近場探頭查看機(jī)箱和互連電纜的輻射發(fā)射,，此時比之前的輻射大幅降低,，如下圖12所示，整改達(dá)到預(yù)期效果,。

圖12 較低的輻射

4. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

    檢查并安裝好設(shè)備,，將產(chǎn)品攜帶到認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)的輻射發(fā)射測試，測試結(jié)果如圖13所示：

圖13   30MHz～200MHz整改后輻射發(fā)射

    從圖13可以看出,，整改之后輻射發(fā)射裕量達(dá)到10dB,，測試順利通過。

5 總結(jié)

   經(jīng)過整個之后,，此款產(chǎn)品順利的經(jīng)過了認(rèn)證測試,。說明在產(chǎn)品研發(fā)的時候，盡量現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中對產(chǎn)品進(jìn)行摸底測試,，使用頻譜分析儀和近場探頭能很好的檢查出產(chǎn)品存在的問題,，這樣不僅很方便的查找問題,，還可以節(jié)約去認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室測試的費(fèi)用，所以頻譜分析儀已經(jīng)成為越來越多的實(shí)驗(yàn)室常用的設(shè)備,。