简单有效的电子产品计算机辅助EMC诊断方法

在电子产品的EMC(电 磁兼容)达标流程中，减少循环次数或简化EMC测试方法，可以有效降低EMC达标费用和缩短达标周期，基于这一思想本文提出了一种计算机辅助EMC设计和 诊断方法。提出并详细叙述了一种"黄金标样法"作为计算机辅助EMC诊断的基础，简要介绍了一例计算机辅助EMC诊断的应用案例。

在电子产品的EMC(电磁兼容)达标流程中，减少循环次数或简化EMC测试方法，可以有效降低EMC达标费用和缩短达标周 期，基于这一思想本文提出了一种计算机辅助EMC设计和诊断方法。提出并详细叙述了一种"黄金标样法"作为计算机辅助EMC诊断的基础，简要介绍了一例计 算机辅助EMC诊断的应用案例。

电子产品在欧洲和美国等发达国家销售以前必须达到EMC(电磁兼容)标准。2003年8月1日起强制执行的中国CCC认证 也将EMC作为必检项目。EMC测试通常包括对电子产品的电磁传导性和辐射性发射测试以及抗干扰特性测试。这些测试日趋复杂并且只能在专业的EMC实验室 进行，消耗大量人力物力从而测试费用高昂。如果被测试样品通不过EMC实验室的测试，则只能凭设计工程师的经验对被测试样品进行整改，然后再送专业EMC 实验室测试以验证修改效果。如此周而复始，使得产品的EMC测试和改进费用无法控制，开发周期难以预测(图1)。电子产品的EMC达标不仅发生于新产品开 发，而且贯穿于产品的生命周期。产品销售期内对产品的任何变更都将导致对产品EMC的重新认证。因此寻求一种低成本的EMC达标方式成了当务之急。

计算机辅助EMC设计

从图1可知，减少产品EMC达标流程中的循环次数是解决上述矛盾的有效方法之一。计算机辅助EMC设计可以预先改善电子产品 的EMC状况，减少电子产品在EMC专业实验室测试的次数(图2)，从而降低EMC达标成本，缩短EMC达标周期，因此受到各国科研机构的日益重视。目前 比较典型的计算机辅助EMC设计软件有美国ＡＮＳＯＦＴ公司的ＨＦＳＳ电磁场仿真软件，以场的观点应用有限元法进行求解，适用于天线的仿真；有 ＩＮＮＯＶＥＤＡ公司的HyperLynx软件，用电路的方法进行印刷电路板的串扰和ＥＭＩ(电磁干扰)分析。其中场分析软件使用复杂，应用面窄，适应于 定性分析；电路分析软件局限于印刷电路板的局部线段(结点)的EMC评估，难以全面反映信号叠加后的状况。EMC辅助设计软件价格昂贵也限制了它们的广泛 应用。

计算机辅助EMC诊断

由图1可知，降低EMC达标成本，缩短EMC达标周期的另一种有效方法是简化EMC测试和降低测试成本。计算机辅助EMC诊 断就是这样一种方法(图3)。由图3可知，EMC达标流程中样机修改后不再送EMC专业实验室测试，而是在用户现场随时应用计算机辅助EMC诊断验证修改 效果，从而加速了达标进程；由于计算机辅助EMC诊断相对专业EMC实验室测试而言费用低廉，从而降低了达标费用。

计算机辅助EMC诊断通常由两部分组成：对被测试对象的物理测试和对测试结果的软件分析。而黄金标样法是正确实施计算机辅助EMC诊断的基础。

1. 黄金标样法

黄金标样法是一种有效的协助EMC低成本测试获得合理和可重复结果的手段。其实施步骤如下：

* 获取至少一个标准测试结果作为基准点。首先在专业EMC实验室用标准方法对被测试样品进行测试，获得标准测试结果。标准测试结果用以指明被测试样品的超标频率，这些频率的干扰将由应用黄金标样法通过计算机辅助EMC诊断来消除或降低。

* 复制标准实验室布局到用户现场。将被测试样品在专业EMC实验室的布局尽可能原封不动的复制到用户现场。假如无法复制，也要在离开实验室前将被测试样品的布线和摆放位置作好记号，捆扎好各种电缆，以便在用户现场准确还原。

* 在用户现场确定一个实验场所。该实验场所作为用户应用黄金标样法测试样品的专用场所，其电磁环境要尽量保持不变。

* 构造一个黄金标样。黄金标样由被测试样品的一个代表样本构成，样本的设置(包括软件版本)、电缆和周边设备是固定不变的。较理想的做法，是做一块与典型的 测试实验室工作台同样大小的木板，将被测对象及其电缆用胶固定，或者永久固定在木板上。这种永久固定、始终不变的组合就是黄金标样。在有些公司，将黄金标 样的代表样本及其电缆油漆成亮粉红色，并用强力胶固定在底板上，然后将黄金标样锁在一个偏僻场所，只留一把锁，或许是防止他人将黄金标样的某个部件卖给顾 客，或者将其部件拆用的唯一方法。要始终确保在黄金标样中使用同样的电缆，而不只是使用同样规格的电缆，即便是来自同样的供货商。

* 设置测试所需的仪器和辅助设备。为消除从电源端传导过来的干扰，被测试样品与外部电源的连接要通过LISN隔离。第一次测试时采用的测试设备，包括LISN和测试仪器的测试电缆和探头等及其设置和操作方法可任意调整，但第一次测试后就不可更改。